有線電視機(jī)房UPS不間斷電源的設(shè)計(jì)

陸成錦

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有線電視機(jī)房UPS不間斷電源的設(shè)計(jì)

陸成錦

廣州華南信息技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510510

隨著人們生活水平的不斷提升，對(duì)有線電視機(jī)房的要求也在不斷增長(zhǎng)。以當(dāng)前有線電視機(jī)房UPS不間斷電源設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的情況為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，提出如何提升有線電視機(jī)房UPS不間斷電源設(shè)計(jì)質(zhì)量。

有線電視機(jī)房；UPS；不間斷電源；設(shè)計(jì)

引言

近年來(lái)我國(guó)的有線電視業(yè)務(wù)量不斷增長(zhǎng)，前端機(jī)房當(dāng)中的設(shè)備數(shù)量也逐漸增多。設(shè)備運(yùn)行是否穩(wěn)定，在很大程度上影響著有線電視數(shù)據(jù)信號(hào)的正常傳輸。電壓必須要在額定范圍內(nèi)，且不能出現(xiàn)任何形式的突發(fā)性斷電，否則容易導(dǎo)致有線電視設(shè)備損壞。所以國(guó)內(nèi)絕大部分地區(qū)有線電視前端機(jī)房都配備了大功率UPS電源，而且UPS電源還可以提供各種形式的負(fù)載電壓，保證頻率的穩(wěn)定性。如果使用的設(shè)備是波形比較小的電源，必須要保證逆變和旁路相互切換時(shí)供電不間斷。UPS設(shè)計(jì)質(zhì)量，很大程度上會(huì)影響到供電系統(tǒng)負(fù)載，需要給負(fù)載系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)的電源，但是在實(shí)際工作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，UPS供電系統(tǒng)自身也很容易發(fā)生各種故障，下文將對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行闡述。

1 根據(jù)不同負(fù)載量以及不同的延時(shí)時(shí)間來(lái)配置UPS后備電池

不間斷電源存在的意義就是不間斷供電，為了保證UPS電源可以持續(xù)不斷的向機(jī)房設(shè)備供電，必須要選擇正確的后備電池。UPS電池后備時(shí)間必須要比市電中斷至市電恢復(fù)更長(zhǎng)，才能保證有線電視機(jī)房時(shí)刻處在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下。在選擇電池容量時(shí)，要遵循下述方面的幾個(gè)原則：電池組容量必須要滿足UPS逆變器供電要求，而且在額定負(fù)載的條件下，電池組電壓必須要在逆變器允許電壓之上，不能低于逆變器允許最低電壓[1]。

在對(duì)機(jī)房設(shè)備進(jìn)行布置時(shí)，盡量讓電池組可以靠近UPS主機(jī)，利用該方式來(lái)縮短電池組和UPS主機(jī)之間連線的長(zhǎng)度，并增加導(dǎo)線截面積，將導(dǎo)線電壓控制在合理范圍內(nèi)。電池組可以安裝到電池柜中，同時(shí)也可以將電池組安裝到電池架上。前者的安裝方式比較美觀，視覺(jué)層面上比較美觀。但是這種安裝方式，對(duì)樓板的承重要求比較高，所以適用范圍較小。后者可以通過(guò)分散承重方式來(lái)安裝，對(duì)樓板的要求并不高。但是后者的占地面積比較大，很容易堆積灰塵，影響維護(hù)質(zhì)量。

2 利用冗余的方式來(lái)增加UPS電力供應(yīng)可靠性與持續(xù)性

為了全面提升UPS供電可靠性以及UPS的供電持續(xù)性，工作人員可以利用各種不同的UPS冗余連接法來(lái)進(jìn)行持續(xù)供電。不同鏈接方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較明顯，相關(guān)工作人員需要按照當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況來(lái)確定選擇何種負(fù)載形式，目前最常見(jiàn)的冗余連接方式包含下述三種，如下圖1所示。

圖1 冗余連接方式

2.1 雙機(jī)主從式熱備份

雙機(jī)主從式熱備份工作模式，將從機(jī)UPS--A輸入到另外一個(gè)主機(jī)，UPS--B旁路當(dāng)中。在正常運(yùn)行的狀態(tài)下，負(fù)載一般均由UPS--B來(lái)供電，所以UPS--A時(shí)刻處于備份的狀態(tài)。如果在該工作模式下，UPS--B出現(xiàn)了故障，則負(fù)載供電應(yīng)當(dāng)切換到UPS--A處。這種工作模式與結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，操作難度較低，但是缺點(diǎn)也相對(duì)比較明顯。主機(jī)的UPS--B一直處在工作的狀態(tài)下，機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作，必然會(huì)影響到設(shè)備的性能。而UPS--A處在長(zhǎng)期空載的狀態(tài)下，其內(nèi)部的所有元器件都有可能會(huì)出現(xiàn)老化的問(wèn)題，而且不同位置元器件的老化程度不同。從機(jī)UPS--A持續(xù)供電的狀態(tài)下，主機(jī)UPS--B靜態(tài)旁路若出現(xiàn)各種形式的故障，都有可能會(huì)導(dǎo)致前端機(jī)房系統(tǒng)出現(xiàn)供電失敗等問(wèn)題，而且還要控制系統(tǒng)負(fù)載，將系統(tǒng)的負(fù)載控制在正常單機(jī)容量狀態(tài)下，但是這種模式日后想要擴(kuò)容難度比較大[2]。

2.2 負(fù)載功率均分并聯(lián)備份

負(fù)載功率均分并聯(lián)方式想要正常使用，需要使用兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的UPS逆變單元，而且還要保證這些逆變單元相互并聯(lián)運(yùn)行。正常工作狀態(tài)下，兩臺(tái)或者多臺(tái)的逆變器會(huì)同時(shí)向負(fù)載方向提供平均分配的負(fù)載功率，如果兩臺(tái)或者多臺(tái)設(shè)備中的一臺(tái)出現(xiàn)故障，都會(huì)導(dǎo)致UPS自動(dòng)脫離，負(fù)載也會(huì)從剩余逆變器供電重新分配到負(fù)載功率上。

該工作模式目前最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)分為兩種，第一種結(jié)構(gòu)是UPS外加并機(jī)柜并聯(lián)，通過(guò)使用UPS外加并機(jī)柜的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)同步控制、多機(jī)均流控制，而且這種工作方法還可以提供并聯(lián)系統(tǒng)總靜態(tài)旁路。另一種工作方法是在所有UPS設(shè)備內(nèi)部安裝邏輯控制板路，利用邏輯控制板來(lái)控制不同機(jī)械設(shè)備的流出狀態(tài)，從根本上實(shí)現(xiàn)均勻流出。這種工作方法與傳統(tǒng)工作方案相比，日后擴(kuò)容更加簡(jiǎn)單，有助于機(jī)房以后發(fā)展。但是這種工作模式的缺點(diǎn)也較為明顯，利用并聯(lián)機(jī)柜的方式來(lái)對(duì)電流進(jìn)行處理，導(dǎo)致并聯(lián)機(jī)柜成UPS供電系統(tǒng)瓶頸。在這種系統(tǒng)運(yùn)行模式下，如果并聯(lián)機(jī)柜產(chǎn)生故障，必然會(huì)影響到供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并導(dǎo)致供電系統(tǒng)運(yùn)行失敗[3]。

因?yàn)椴煌琔PS輸出功率不同，導(dǎo)致所有設(shè)備的參數(shù)都很難保持高度一致，影響了UPS向負(fù)載供電的正常進(jìn)行。如果UPS內(nèi)部逆變器可以形成環(huán)流，相關(guān)工作人員必須要對(duì)環(huán)流加以控制，因?yàn)槿绻霈F(xiàn)環(huán)流過(guò)大的情況，會(huì)嚴(yán)重影響逆變器的正常使用，情況嚴(yán)重時(shí)還有可能會(huì)導(dǎo)致逆變器出現(xiàn)損壞。

第二種結(jié)構(gòu)是雙機(jī)并聯(lián)且互為熱備份工作模式，該工作方法是將兩臺(tái)完全相同UPS電池組輸入到系統(tǒng)內(nèi)部，整流器輸出以及逆變器輸出相互并聯(lián)，并同時(shí)使用同一個(gè)旁路電源。在正常工作的狀態(tài)下，兩個(gè)整流器可以通過(guò)向不同逆變器進(jìn)行供電，利用開(kāi)關(guān)的方式來(lái)控制一臺(tái)逆變器進(jìn)行負(fù)載供電。不同整流器與不同的逆變器相互之間可以備用，而且只有逆變器在同一時(shí)間發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)將負(fù)載切換到共同旁路電源中，讓市電供電。這種運(yùn)行模式不會(huì)遭遇到瓶頸，如果運(yùn)行過(guò)程中任何UPS出現(xiàn)局部故障或者出現(xiàn)整體故障，系統(tǒng)依然可以繼續(xù)向負(fù)載持續(xù)供電。因?yàn)樵撓到y(tǒng)在相同時(shí)間內(nèi)，只能有一臺(tái)逆變器承擔(dān)向負(fù)載供電職能，所以不會(huì)出現(xiàn)逆變器環(huán)流問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

有線電視機(jī)房UPS不間斷電源設(shè)計(jì)，對(duì)有線電視機(jī)房能否正常使用的影響較大。上文從多角度論述了相關(guān)問(wèn)題，希望可以為后續(xù)工作的開(kāi)展提供參考。

[1]張希.有線電視機(jī)房UPS不間斷電源的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)[J].有線電視技術(shù)，2015（2）：85-86.

[2]郭慶.淺談太原市有線電視機(jī)房UPS的選用與維護(hù)[J].科技與創(chuàng)新，2015（15）：82-83.

[3]武新華.UPS電源在庫(kù)爾勒有線電視中心機(jī)房的應(yīng)用[J].中國(guó)有線電視，2011（2）：147-150.

Cable TV Room UPS Uninterruptible Power Supply Design

Lu Chengjin

Guangzhou South China Information Technology Co., Ltd, Guangdong Guangzhou 510510

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