有线电视+UPS电源

随着有线电视新技术和新业务的不断发展，传统的机房设备、光传输设备、数字电视设备和数据传输交换设备，对供电的要求越来越严；要求在稳定可靠的供电条件下工作，而电网中普遍存在高频电磁干扰、浪涌、下陷、电压波动、停电等方面的问题对昂贵的机房设备造成损害或中断工作。因此，有线电视机房中必须配置在线式不间断电源，在停电时保证向机房设备正常供电，而且能够滤除电网中的杂质波，减少对有线电视信号的干扰。

而UPS电源机型和容量的选择以及电池容量的配置是有线电视机房设计施工的关键；必须根据设备负载情况选择合理的UPS电源容量，再根据要求放电时间配置电池容量。下面根据我有线电视网络分机房UPS电源配置的经验，具体介绍如下：

一、   UPS电源型号的选择：

从工作原理上分UPS电源有后备式和在线式两种：

后备式UPS电源工作原理：

当电网正常时经过旁路开关由电网直接对设备供电，同时经整流器对蓄电池组进行浮充；当电网突然断电，将自动切换到蓄电池组对逆变器供电，以保证给设备供电。

后备式电源结构简单、价格较低，适用于小功率的电源；逆变器部分寿命较长；但电网停电时有一定的切换时间，且没有对电网进行整流、过滤。因此对重要负载难以起到及时的保证。

在线式UPS电源工作原理：

在电网供电正常时，输入经过整流器把交流电变成直流电，再经过逆变器变成纯净、稳定的交流电供给负载，同时给备用电池浮充；当电网停电时，由电池经过逆变器输出供给设备。

在线式UPS电源能够实现零切换连续供电，且可以提供纯净、稳定的电源。但由于逆变器长期连续工作，其效率和可靠性要低一些，并且价格很高。对重要的有线电视机房来说，一定要选用在线式UPS电源，以保证有线电视设备的正常运行。其原理框图见图一：

而在线式UPS电源从引线方式上又分为：单进/单出、三进/单出、三进/三出三种。

单进/单出一般输入是单相三线、输出是单相的220V电源，适合中、小功率的电源。其优点是：安装方便、接线简单，但容易造成电网三相不平衡。尤其在选取功率较大的UPS电源时，一定要考虑机房所在变压器的容量和电力线的截面面积。

三进/单出、三进/三出适合大、中功率的电源，输入是三相五线制的380V电源；旁路电源直接取自输入电源。采用三相输入，虽然接线麻烦，但不会引起电网三相不平衡，且运行安全、稳定。对于容量不太大的有线电视机房，一般选用三进/单出的UPS电源比较合适。

二、    UPS电源容量的选择：

各种品牌的UPS电源一般都是以视在功率为其额定容量，单位是 VA(伏安)。而有线电视机房设备的总功率一般是以有功功率标注，其单位是w (瓦)。因此，在计算时要把UPS电源标注容量换成有功功率：有功功率P=视在功率×功率因数COSΦ。UPS电源输出功率因数一般为０.８ 。

UPS电源功率的选定要根据设备负载情况确定；合理的UPS电源负载应当是其额定功率的25—80%。有时，为了将来扩容留有余地，有意识选用容量大一点的UPS电源，但当前负载不应小于额定有功功率的25%。如果负载太小，电池不能充分放电，对电池的维护不利。因此，我们选择UPS电源的容量应该在现有负载的一倍左右，这样UPS电源还有一定的余量，运行也比较安全可靠，不会浪费资金。如果将来负载需要大规模增加，可以选用可以并机的或模块式的UPS电源，将来扩容后再增加一台或增加模块即可。

三、UPS电源电池容量的配置：

在UPS电源系统中，蓄电池是用于储存能量的部件，在停电时由UPS电源把蓄电池的直流电能转换成50Hz的正弦交流电给设备供电。现在一般都配置密封的免维护的铅酸电池。在UPS电源的投资中，电池占有很大比重；尤其在大功率、长延时的UPS电源中所占比重更高，电池的投资能与主机持平。

UPS电源电池容量的配置主要决定于电源的额定容量、输出功率因数、效率和要求的延时时间。电池容量（AH）计算公式如下：

AH= 

其中

P: 电源的有功功率（W）

COSΦ：电源的输出功率因数

K：系数，一般根据负载轻重取1—0.8

U：电源的直流电压（V）

η：电源的效率

C：放电速率，其取决于放电时间的长短，经验值见表一：

表一: 放电速率表

    计算出电池的容量后，再根据电源的直流电压，确定电池的型号和连接方式，最后确定电池的块数和电池柜的尺寸及数量。

例如：我中心分机房选用10KVA的保护神MUG-pro。要求停电延时2小时，其额定有功功率为８KW，直流电压１９２V,效率为８５％；由于近期负载较轻只有３KW左右，因此取系数K为０.8。

则AH＝＝102(安时)

因此，可以选取封闭免维护系列中12伏100安时的铅酸电池；串联16块电池为一组，选用一个电池箱即可。

四、UPS电源对环境温度的要求和日常维护
　　UPS电源对环境温度的要求较高，一般为0～40℃，最佳温度为25℃±5%。温度过高，逆变器将会停止工作并报警，同时也影响电池的寿命；温度过低，将影响蓄电池的输出能力。夏季气温很高，若通风不好，设备本身运行所产生的大量热量不能及时排出，机房内的温度将迅速上升，若超过55℃，逆变器将停止工作。冬天有的机房没有供暖设备，气温可能会降到零度以下，因此，UPS电源室需要安装空调器或者通风机来调节室内温度。

对UPS电源蓄电池的维护，除了日常巡检外，每年要进行一次充放电试验。具体方法是：断开交流电，用蓄电池给负载供电。放电电流可按蓄电池向逆变器供电时，蓄电池的输出电流作为参考；根据蓄电池的放电曲线、额定容量及放电电流的大小确定放电时间。放电时检测每块电池的电压，发现不符合要求的取下来单独充电；若经2～3次充放电后性能仍不能符合要求，则需要更换蓄电池。

五、UPS电源机房负载承重的考虑：

有线电视分机房都是根据用户的分布和网络的需要，在一定范围内选定的。什么形式的建筑都有，有商务办公楼和居民楼，有一楼的，也有楼上的。这就要求我们在安装UPS电源和放置电池时，必须考虑机房所在建筑物的负载承重情况。具体措施如下：

１）、尽量选取位于一楼的机房作为电源机房，放置电池。要采取防涝措施，制作设备安装支架，这样也便于安装布线和以后的维护。

２）、对于楼层不高的机房，UPS电源主机可以和电池分开；尤其是配置电池太多时，可以把电池安置在一楼；但电池和主机的连线不能太长，太长会增加电阻，影响电池的充放电及寿命。

３）、对于楼上的机房，尤其是居民楼，放置UPS电源时，一定要考虑楼板的荷载。通常作法是在UPS电源底部设置钢筋混凝土梁；电池尽量要分组放置，以增加负荷的承载面积。

六、UPS电源的网管系统和远程监控：

有线电视网络的分机房，一般都远离中心机房，无人值守。这就要求UPS电源具有网管和远程监控功能，中心值班人员可以随时了解UPS电源的运行状态和运行参数。运行状态包括：正常逆变、电池供电、旁路供电、电池充电等，并实现声、光报警，自动寻呼，发送E-mail等通信功能。运行参数包括：逆变器温度，输入、输出电压及频率，电池电压，充电电流，负载大小等。

要实现以上功能，要求UPS电源具有RS232和RS485/RS422标准通信接口，标准的通讯协议。通过该接口与计算机串口连接，即时监控UPS电源的运行状态；执行UPS电源自我诊断程序，定时发送查询UPS电源指令，电源出现故障时，会自动报警、弹出告警界面、通过 Modem向有关人员通报相关信息。

增加一个远程监控模块，通过电缆与UPS电源的RS485接口相连；再应用光纤收发器，可以实现远程监控，距离可达数千米以上。设备配置和实现方式见图二：

有线电视网络管理系统，可以把UPS电源作为一个独立节点接入网络，安装一个UPS电源应答器即可实现网管功能。管理人员可以通过浏览器访问远程的UPS电源，也可通过网络平台进行远程监控和管理UPS电源（SNMP功能）。