UPS电源在广播电视台制作播出系统中的应用

随着广播电视事业的不断发展, 大部分电台电视台广泛使用了非编制作和硬盘播出系统, 实现了非编制作和硬盘播出系统一体化, 设备日益增多。这些设备要求电源要有一定程度的稳定性, 即电压要在额定范围内, 电源不能经常性突然断电, 否则极易损坏设备, 尤其各种计算机、服务器、磁盘阵列等负载。2007年, 东丰电视台、电台将原来的模拟手工播出系统进行了改造, 全台实现了制播网络一体化, 并根据需要在电台、电视台播出机房中配备了在线式UPS电源。通过一年多来的运作, 在安全播出上起到了保障作用, 运行效果良好。下面简单介绍一下我台UPS电源供电系统的结构特点与应用方法。

一、UPS电源工作原理及在硬盘播出系统中应用的优点

UPS是不间断电源设备的英文简称, 是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备, 是一种电子电源系统, 其基本功能是当市电电源发生断电时, 不间断地为用户设备提供符合规定的交流电源。UPS电源按其工作方式可分为后备式和在线式两大类, 后备式UPS电源在市电正常供电时, 市电通过交流旁路通道再经转换开关直接向负载提供电源, 机内的逆变器处于停止工作状态, 当市电供电中断或低于170V时, 蓄电池对UPS逆变器供电, 并向负载提供稳压、稳频的交流电, 切换时间10至15毫秒, 因此负载会出现短时间的断电, 但不会影响计算机等设备的正常使用。在线式UPS的工作过程是当市电正常时, 输入交流电压转化为直流电通过充电电路不断对UPS中的电池进行充电, 同时AC/DC电路将交流电转换为直流电, 然后通过逆变器再将直流电逆变成正弦交流电供给负载。而当市电中断时, 立即改由蓄电池提供的直流电经逆变器向负载提供正弦交流电源。因此, 对在线式UPS电源而言, 在正常情况下, 无论有无市电, 都是由UPS电源的逆变器对负载供电, 这样就避免了因市电电网的电压波动及干扰而带来的影响。而且在由市电供电转换到蓄电池供电时, 其转换时间为零。真正给用户提供优质的稳压、稳频的纯净正弦波电源, 从而提供符合网络系统需要的电源保护。

二、UPS电源配置方案

在配置电源时, 必须保证UPS电源有充足的容量, 为系统提供优质的电源。因此, 在配置UPS电源应遵循以下原则:

第一, UPS容量相对负载不宜过小, 使其长期重载运行。这样虽可节省一部分投资, 但由于逆变器处于重载运行, 其输出波形将发生畸变, 输出电压幅值抖动过大。这样既不能为负载提供优质电源, 还容易造成UPS逆变器元件 (IGBT) 损坏, 所以, 即使从经济角度讲也是得不偿失。负载总耗电量不宜长期超过其额定容量的80%。

第二, UPS电源容量的选择。在确定UPS电源容量前, 首先要了解什么是UPS电源的额定容量, 以及UPS标称容量的含义。UPS电源额定容量是指它在额定条件下所能承受的最大负荷量, 也就是UPS额定功率, 也指总功率, 它包括有用功率和无用功率, 有用功率既是实际输出功率。例如, 某台UPS电源的标称容量是1000VA/800W, 则说明这台UPS电源额定容量 (额定功率) 为1000VA, 实际输出功率为800W。广播电视系统一般选择在线式UPS, 其最佳负载量应控制为UPS额定容量的60%~70%之间。以我县电视台为例, 需要不间断供电的设备有硬盘播出系统、中心存储服务器、非编辑机等, 经测量总功率近4000 VA, 则UPS电源额定容量应为4000VA÷70%≈5715VA。考虑网络升级, 需有一定的充余地, 于是我们按主机额定容量为6000VA计算, 选择了一部6k VA/4800W的科士达GP806H型UPS电源, 它的最佳负载量是3.6KW-4.2KW。确定主机功率后, 还要合理选择输入、输出配线及空气开关。输出分两路给系统供电, 第一路供应播出机房, 包括中心存储服务器、主/备播系统、播出控制站。第二路供应非编、审片、上载系统。在电池余量不足的情况下主要保证第一路系统的供电。电台主要为播出系统配备了UPS电源, 播出系统主要由硬盘、调制器、光发机等组成。负载为600 VA, 600VA÷70%≈857VA。按主机额定容量为1000VA计算, 选择了一部1000VA/800W的科士达GP801型UPS电源。

三、UPS的日常维护

为提高UPS系统的可靠性, 除应正确选用UPS外, 还要认真做好日常维护工作。技术的成熟使UPS电气部分的维护量极小, 主要是蓄电池的维护。电池是UPS的重要支柱, 也是UPS系统中较为薄弱的环节, 在UPS的故障中有很大比例是由于电池问题引起的。

1. 尽量使用高品质免维护电池, 电池性能的好坏将直接影响到UPS系统的可靠性。

另外选购容量较大的不间断电源系统, 不仅可减少维护成本, 若遇到负载设备扩充, 较大容量的不断电系统仍可立即运作。通常情况下, 每4~6个月需要进行一次检查, 测量其电池的端电压和内阻。如果单个电池的端电压低于其最低临界电压或电池内阻大于80mΩ时, 应进行均衡充电或更换电池。

2. 定期充电放电。

UPS因长期与市电相连, 在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中, 蓄电池会长期处于浮充电状态, 日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低, 加速老化而缩短使用寿命。因此, 一般每隔2-3个月应完全放电一次, 放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。

3. 保持适宜的环境温度。

影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度, 一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是在20℃-25℃之间。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高, 但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定, 环境温度一旦超过25℃, 每升高10℃, 电池的寿命就要缩短一半。工作需要注意很多事项。除以上提及的以外, 用户还需要注意防雷击及强无线电干扰等其他可能干扰UPS良好运行的因素。