浅谈太原市有线电视机房UPS的选用与维护

郭庆

摘 要：收看电视是老百姓茶余饭后消遣的主要方式之一，作为有线电视运营商，保障电视信号的安全传输是电视机房工作者的重中之重。电力设备供应稳定是保障电视信号安全播出的基础，保障电力的供应就意味着消除了最大的安全隐患。通过介绍UPS不间断电源的类型、工作原理，并结合实际工作经验，分析得出在日常实际工作中如何按实际情况去选购和维护UPS不间断电源。

关键词：有线电视机房；UPS不间断电源；模拟机房；数字机房

中图分类号：TN943.6 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.082

文章编号：2095-6835（2015）15-0082-02

有线电视机房要有稳定而不间断的电源，才能保证电视节目安全、优质地播出，因而保障机房的供电不间断十分重要。在平时工作中，如果遇到市电电网的电力中断、检修等情况，就会造成电源断电；如果出现电压波动、突波、杂波干扰、频率偏移和闪跳、交换瞬变及谐波失真等现象，其根源都来自于电源故障，会对有线电视系统的硬件设备造成诸多不良影响。此外，意外的自然灾害或人为事故，例如地震、雷击、输变电系统断路或短路等也会导致有线电视系统服务中断。可见，有线电视机房供电质量的优劣直接影响着系统的安全运行和服务质量。目前，UPS电源系统被越来越多地应用到有线电视前端机房、分前端机房等场所，所以我们有必要系统认识UPS不间断电源，对实际操作维护经验进行梳理、分享。

1 UPS不间断电源的分类和工作原理

前端机房设备的供电采用三种方式，分别是市电、发电和UPS。UPS是供电必备的设备，一旦市电停电，UPS作为备用电池，只用微秒级的切换时间来保证设备的不间断供电。

UPS电源包括主机和蓄电池两个部分，按照工作方式可分为后备式、在线式和在线互动式三种类型。

1.1 后备式UPS

在市电正常的情况下，UPS处于非工作状态，市电通过稳压滤波直接给负载供电。此时，电池处于充电状态。当市电超出其工作范围或停电时，通过转换开关转为电池逆变供电。此时，电池的电通过逆变器转换成交流正弦波或者方波供负载，而后备式UPS的缺点在于它的转换时间较长，加上逆变器长时间不工作，可能在切换时造成切换不正常，形成单点故障。

1.2 在线式UPS

在市电正常时，由市电进行整流并将直流电压提供给逆变器，由逆变器将直流电压逆变成交流正弦波向负载提供电；在市电异常时，后备电池开始工作，逆变器由电池提供能量。在线式的UPS电源的逆变器始终处于工作状态，保证无间断输出。其特点是有极宽的输入电压范围、基本无切换时间且输出电压稳定、精度高，真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频和零切换时间，特别适合对电源要求较高的场合。

1.3 在线互动式UPS

UPS在市电正常时直接由市电向负载供电。当市电偏低或偏高时，通过UPS内部稳压线路稳压后输出；当市电异常或停电时，通过转换开关转为电池逆变供电。与后备式UPS相比，在线互动式UPS转换时间短，其交流输出电压稳定性好，但缺点是稳频特性不理想。充电器由双向变换器组成，充电效果不是非常好，不适合做长时延的UPS。

2 UPS不间断电源的选购

太原有线电视机房目前有两个前端，分别是数字电视机房和模拟电视机房。选择UPS一般从容量、后备时间和今后设备的增加等因素方面考虑。

数字机房的用电设备总功率为55.9 kW。一台120 kVA的UPS的最大负载功率为120 kVA×功率因数0.8=96 kW，UPS

不建议满载运行，厂家建议合理的利用率是60%～70%，实际可承担负载为96 kW×70%=67.2 kW。考虑到随后数字机房会增加新的接收设备和更换大型交换机，120 kVA的UPS完全能满足机房的需要。另外，为了提高安全性，我们选择了双机并机运行，也就是两台120 kVA的UPS同时运行带负载，这样不论哪台出现故障，另一台都能顺利运行。

模拟机房的用电设备的总功率为12 kW，一台60 kVA的UPS最大负载功率为60 kVA×0.8=48 kVA，48 kVA×70%=33.6 kVA。虽然模拟机房在整体转换后关停，但是此机房今后还将用作数据存储、监控机房等其他功能，需多预留些负载能力，所以选用了60 kVA的UPS。同样基于机房安全性考虑，选择了两台60 kVA的UPS并机运行。

电池方面的选用主要从设备的后备时间（续航时间）方面考虑。为了更好地理解UPS的配置和选择依据，我将以我们机房购入的UPS系统为例。我们选用的蓄电池的基本参数为12 V/235 Ah的蓄电池。使用情况如下。

数字机房：UPS电池共计128块（12 V/235 Ah），每台UPS的主机容量为120 kVA；每台UPS主机需要两组电池并联，共32块/组×2组=64块（两组之间是并联）；两台UPS主机需要64×2=128块电池。

模拟机房：UPS电池共计60块（12 V/235 Ah），每台UPS主机容量为60 kVA，每台UPS主机带一组电池，每组30块。

UPS蓄电池的工作时间为：以一台UPS带全部负载（正常情况市电停电后由两台UPS均摊负载供电）为例，计算方法如下。

平均放电电压=单节电池电压×电池节数（1组），U=12×32=384 V。

并机负载=A相+B相+C相，P=55.9 kW（机房的实际三项所带的功率）。

平均放电电流=并机负载/平均放电电压，I=P/U=55.9 kW/384 V=145.57 A。

续航时间=电池容量/（平均放电电流×放电系数），t=235×2/（145.57×1.5）≈2.2 h。电池容量乘以2的原因是单节电池容量为235 Ah，数字机房UPS每台由两组电池组并联供电，所以要乘以2.这也就是电池组并得越多，后备时间越长的原因。当然，蓄电池的工作时间还与环境温度有着很大的关系，太原有线机房采用封闭式管理，基本能保证环境温度、湿度的恒定。

太原有线机房采用的是双机并机运行，所以蓄电池的工作实际还要再乘以2，大约是4.4 h。太原有线前端机房的供电采取两路市电，一路UPS供电，还有一路是发电机供电，这样完全保证了供电的安全性。供电方式如图1所示。

3 UPS不间断电源的维护

3.1 常规的清洁和检查

UPS在正常使用时，主机的维护很少，主要是防尘和定期除尘。机内的风机会将外界的灰尘沉积下来，造成电气参数的变化。当空气潮湿的时候，会引起主机的控制紊乱，造成主机

工作失常或发生不准确的告警。虽然太原有线机房是封闭的环境，但北方的灰尘大，还是会有不少的灰尘沉积。我们会在每周的星期二下午周检时对UPS的进行清洁检查，每季度、每年或者重大节日前期都会对UPS进行系统、全面的检查。

3.2 UPS主机的检查

每日对UPS系统显示的电池浮充电压、输入电压、本机负载、并机负载进行检查、测量，并作好记录。对电池组进行相关检查，包括电池是否损坏、机壳间有无泄漏、表面是否积有灰尘、电池间的连接线是否有氧化锈蚀等现象。

3.3 UPS充放电和蓄电池的维护

UPS一般是封闭式的免维护电池，但是从广义上来说，一定的维护还是必要的。这是因为一方面，电池对环境温度的要求较高，工作温度一般在20～25 ℃，低于15 ℃时，其放电容量下降，每降低1 ℃，其容量下降1%，而且温度过高（高于30 ℃）时，电池寿命就会明显缩短；另一方面，为了保证UPS主机能顺利切换，防止蓄电池短路并保护电池寿命，一般是每半个月进行一次放电操作，并实时记录放电时电池容量的变化。

图1 太原有线前端机房供电方式

4 结束语

保障电视信号安全传输的基础就是要首先保障电视机房电力设备供应的稳定，而保障电力的稳定供应就意味着消除了最大的安全隐患，所以根据不同机房的实际情况选择适合的UPS不间断电源至关重要，同时要在平时做好UPS不间断电源的日常维护保养工作。只有意识到UPS不间断电源的重要性并懂得如何更好地维护它，才能顺利完成有线电视安全传输的使命，防止安全事故的发生。

〔编辑：王霞〕