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广电播控中心UPS应用实例方案——之三
作者: 来源:http://www.ccatv.com 日期:2012-6-6 浏览:6004 次
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3  电视播控中心UPS的配置

3.1  市电供电配置

UPS不宜由柴油发电机供电,这种发电机输出电压的波形、频率变化比较大,发电机与UPS两者的电压波形、频率难以匹配,会影响UPS的正常运行。为确保电视节目安全优质播出和传输,电视播控中心的播控系统和总控系统应考虑由两路市电供电,由市电供电部门提供两路相互独立又相互冗余的交流市电输入,主备市电可实现不间断自动切换与供电(也可手动切换)。而且播控系统和总控系统中的主用设备和辅助/备份设备的供电应由两路开关分别控制和供给。当主路市电断电时,备路市电自动供电。当两路市电都断电时,则由UPS蓄电池供电。市电恢复时,主路市电优先送电。与UPS连接的交流配电柜不宜使用手动闸刀开关,而应该使用容量合适的空气开关,因为闸刀开关在电源通断时有拉弧现象,会对UPS产生干扰,且闸刀开关采用的熔断式保险丝对过流响应速度比较慢,而空气开关在负载或UPS短路时反应很快,并且有漏电保护和过热保护功能。交流配电柜内的空气开关和交流接触器等器件必须选择安全可靠的产品,并确保其容量有50%~100%的余量。

3.2   主备UPS冗余并机工作方式

电视播控中心配置的在线式UPS本身应采用1+1冗余并机工作方式,配置完全相同的UPS,采用独立的蓄电池组,组成冗余并机UPS供电系统,并确保两台UPS能输出同幅度、同相位和同频率的正弦波交流电压,而且每台UPS的输出功率都能承担全部负载。正常情况下,由两台UPS各承担一半负载,如果其中一台UPS出故障,则由另一台UPS承担全部负载。两台UPS冗余并机工作方式分成5种情况:

(1)当市电电网正常供电时:UPS1:市电→整流器1→逆变器1→静态开关1→1/2负载,蓄电池组1浮充。

UPS2:市电→整流器2→逆变器2→静态开关2→1/2负载,蓄电池组2浮充。

(2)当市电电网中断时:UPS1:蓄电池组1→逆变器1→静态开关1→1/2负载。UPS2:蓄电池组2→逆变器2→静态开关2→1/2负载。

(3)当UPS1故障时:市电→整流器2→逆变器2→静态开关2→全部负载,蓄电池组2浮充。

(4)当UPS2故障时:市电→整流器1→逆变器1→静态开关1→全部负载,蓄电池组1浮充。

(5)当UPS1和UPS2同时故障时:市电→维修旁路开关1→1/2负载;市电→维修旁路开关2→1/2负载。

以上各种情况下的切换都应是自动的,且切换时间为零。

3.3  UPS额定输出功率的估算

UPS输出电压波形一般有准方波和正弦波两种类型,正弦波输出的UPS带负载能力相对较强,并能带电感性负载,电视播控中心应选择正弦波输出的在线式UPS。UPS额定输出功率是决定UPS能驱动多大功率负载的重要参数,为了延长UPS使用寿命,UPS不宜长期在满载状态下运行,也不宜长期在过度轻载状态下运行。在选用UPS时应根据机房内设备的实际负载情况确定UPS的额定功率,并留出适当的余量,以保证UPS安全可靠地运行。UPS额定输出功率一般以有功功率(瓦,W)或(千瓦,kW)表示,或用视在功率(伏安,VA)或(千伏安,kVA)表示。有功功率记为P,视在功率记为S,P=Scosφ,其中cosφ为负载功率因数,在线式UPS的cosφ大约为0.8左右,所以P=0.8S。例如,一台10kVA的在线式UPS,最大输出有功功率为8kW,因此10kVA的在线式UPS所有负载的有功功率总和应小于8kW。而所有负载的有功功率总和若接近UPS输出的有功功率,就称UPS输出功率与负载耗电功率匹配。为了留出适当的余量,在线式UPS一般应按其额定输出有功功率的0.8进行负载匹配,所以一台10kVA的在线式UPS,输出有功功率为10kVA×0.8=8kW,实际可带10kVA×0.8×0.8=6.4kW的负载。当然在计算中还必须考虑无功功率的作用。

3.4  蓄电池组配置

蓄电池组的配置关系到市电断电以后蓄电池组后备供电时间的长短,在市电输入断电期间,蓄电池组给逆变器的供电时间主要取决于:

 (1)蓄电池额定容量;

 (2)蓄电池电压;

(3)蓄电池数量;

(4)负载功率因数;

(5)负载功率;

(6)蓄电池温度(受环境影响);

(7)蓄电池使用年限。

用于电视播控中心的在线式UPS,必须根据本地市电电网供电情况和实际要求,确定蓄电池组逆变供电时间,选择所需蓄电池的容量、电压、数量,以确保市电电网停电时,UPS能够提供2~4h甚至更长时间的供电。

3.5  老机房UPS的配置

湖南省广播电视局电视播控中心有三套播控系统和一套总控系统(含图文频道设备),负责三套普通自办电视节目(新闻频道、城市频道、阳光频道)和一套图文频道自办电视节目的播出和传输任务。每套播控系统用电量约为3kW,总控系统(含图文频道设备)用电量也约为3kW,电视播控中心总用电量为3kW×4=12kW。从1998年9月份至今,电视播控中心机房采用了4台相同的SANTAK/6kVA在线式UPS,并配置了相应的4个配电柜,分别保障三套播控系统和一套总控系统(含图文频道设备)的交流供电,有效地改善了电视播控中心的供电质量,有效地消除了交流供电停电事故,明显地提高了播控系统和总控系统的安全可靠性,为4套自办电视节目安全优质播出和传输提供了重要保障。每台UPS采用单相输入和单相输出,每台6kVA的在线式UPS的输出有功功率为6kVA×0.8=4.8kW,实际最大可带6kVA×0.8×0.8=3.84kW的负载,符合每套播控系统和总控系统(含图文频道设备)对用电量(3kW)的要求。在2004年9月份,为了确保4台UPS安全可靠地工作,我公司建议省广电局电视播控中心对这4台UPS的4个蓄电池组全部进行了更新处理。

3.6  新机房UPS的具体配置

为配合2004年湖南省广播局电视播控中心机房搬迁,同时也为了满足2005年新建4个频道数字硬盘播控系统的交流供电要求,湖南省播控中心新机房配置了两台完全相同的山顿40kVA在线式UPS,采用1+1冗余并机工作方式,正常情况下,由两台UPS各自承担1/2负载,如果其中一台UPS出故障,则由另一台UPS承担全部负载。两台UPS采用独立和相同的蓄电池组,配置一个统一的配电柜,组成冗余并机UPS供电系统。每台UPS采用三相输入和三相输出,每台40kVA在线式UPS的输出功率能够承担全部负载,输出有功功率为40kVA×0.8=32kW,实际最大可带40kVA×0.8×0.8=25.6kW的负载,符合电视播控中心对总用电量(12kW)的要求。每台40kVA的UPS配置100Ah/12V的山顿蓄电池32节,并各配置一个独立的蓄电池柜组成一个蓄电池组,每个蓄电池组的供电时间大致为2.6h,符合电视播控中心对每个蓄电池组供电时间大于2h的要求。由于两台40kVA的UPS配置了完全相同的蓄电池组,且两台UPS各自承担1/2负载,因此市电中断后,两个蓄电池组供电时间大于4h,当负载为半载时蓄电池组供电时间可以加倍。由于电视墙监视器的耗电约占总负荷的1/4,为节省投资,又便于今后增容,还可以不将电视墙监视器由UPS供电,而由交流市电直接供电。一旦市电停电,由UPS为除了电视墙监视器之外的所有设备供电,而录像机找片头和信号监视等工作可利用技监系统,配合技监系统的监视器来完成,使所有自办的电视节目能够照常播出和传输。

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