UPS的基本原理及其在HFC網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
2019-11-03 09:54:02
供稿：網(wǎng)友
UPS的基本原理及其在HFC網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用<2> 4 UPS電源在HFC網(wǎng)中的應(yīng)用 HFC網(wǎng)由于它的較高的性能價(jià)格比是目前各地有線電視網(wǎng)絡(luò)公司首選的一種接入方式，它主要包括前端機(jī)房、光纜干線傳輸和用戶電纜分配網(wǎng)三大部分。機(jī)房送出的信號(hào)到用戶家中要經(jīng)過(guò)電／光、光／電兩次變換，在機(jī)房及分配網(wǎng)中須裝備大量的用電設(shè)備，主要包括：機(jī)房部分：衛(wèi)星接收機(jī)、調(diào)制器、前饋放大器、光發(fā)機(jī)、加解擾控制器、網(wǎng)管計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)等；分配網(wǎng)則包括：光接收機(jī)、延長(zhǎng)集供型放大器、樓棟放大器等設(shè)備?，F(xiàn)在就以淄博市張店城區(qū) HFC網(wǎng)為例對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主要設(shè)備的供電情況作一說(shuō)明。 隨著城區(qū)網(wǎng)絡(luò)用戶不斷增加，各種新的增值業(yè)務(wù)的逐漸開展，網(wǎng)絡(luò)因供電中斷而帶來(lái)?yè)p失的可能性也在不斷加大，這就對(duì)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的供電可靠性提出了更高的要求。由于UPS電源系統(tǒng)所具有的各種優(yōu)越性，使它無(wú)可爭(zhēng)辯地成為HFC網(wǎng)絡(luò)最佳供電系統(tǒng)。在HFC網(wǎng)絡(luò)中，一般存在兩種電源系統(tǒng)，一是前端機(jī)房?jī)?nèi)的220VAC供電系統(tǒng)，為機(jī)房?jī)?nèi)的各有源設(shè)備提供電力。二是分配網(wǎng)中的60VAC供電系統(tǒng)，它為光接收機(jī)、延長(zhǎng)放大器等提供60V的交流電源。這兩種供電系統(tǒng)對(duì)各自的也源要求也是不一樣的：機(jī)房?jī)?nèi)的各種設(shè)備的電源除計(jì)算機(jī)外均為線性模擬電源，其抗干擾能力比較差，這就需要供電系統(tǒng)能提供不間斷無(wú)干擾的純凈交流電。同時(shí)機(jī)房?jī)?nèi)的計(jì)算機(jī)等設(shè)備對(duì)電源的要求也比較高，必須確保電源在市電中斷8ms以內(nèi)恢復(fù)供電。為了滿足這些要求，機(jī)房?jī)?nèi)最好選擇在線式UPS電源，由于機(jī)房設(shè)備不斷擴(kuò)充，電源負(fù)荷不斷增加，建議所選UPS電源功率盡量大一些。分配網(wǎng)中的光接收機(jī)以及延長(zhǎng)放大器等設(shè)備均為開關(guān)電源，抗干擾能力相對(duì)較強(qiáng)，其對(duì)電源系統(tǒng)的要求主要是不間斷的提供電源。同時(shí)考慮到分配網(wǎng)中光節(jié)點(diǎn)數(shù)量比較多，相應(yīng)電源數(shù)量也較多，所以必須兼顧電源的價(jià)格問(wèn)題，可以采用后備方波輸出式UPS來(lái)對(duì)分配網(wǎng)供電?；谝陨蟽牲c(diǎn)，在城區(qū)網(wǎng)的建設(shè)中，我們率先采用了兩類UPS供電系統(tǒng)。 （1）在機(jī)房?jī)?nèi)針對(duì)各用電設(shè)備選用了美國(guó)山特在線式城堡系列C10K型10kVA UPS電源，所配蓄電池組在市電中斷時(shí)可提供12分鐘滿載的后備時(shí)間，在目前負(fù)載情況下，后備時(shí)間可達(dá)4小時(shí)左右。該機(jī)具有以下先進(jìn)性能： ①采用了MOTOROLA CPU：先進(jìn)的MOTOROLA微處理器，有效保護(hù)管理關(guān)鍵線路，不僅縮小UPS體積，更降低了UPS故障率。 ②使用IGBT功率元件：采用先進(jìn)的IGBT功率元件，大大提高了UPS的效率，降低熱損耗，延長(zhǎng)了使用壽命。 ③高容量PANASONIC電池：采用優(yōu)質(zhì)高容量的 PANASONIC免維護(hù)電池，以較少的電池?cái)?shù)達(dá)到額定放電時(shí)間，電池使用壽命長(zhǎng)。 ④高度智能化：通過(guò)RS232通訊接口，搭配山待電偵探監(jiān)控軟件，可以直接從電腦屏幕上監(jiān)控電源及UPS狀況，以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理工作，并提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。 ⑤高輸入功因：采用新型高功率的電路設(shè)計(jì)，配合最新的IGBT功率元件，提供滿載大于90％的高效能不間斷電源。由于減少了自身耗電，所以十分節(jié)省能源。 ③集中控制面板：一目了然的控制面板將UPS的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、負(fù)載狀況、電池供電狀況等清晰顯示在面板上，市用戶能隨時(shí)掌握UPS供電品質(zhì)及應(yīng)用環(huán)境的變化。 ⑦自我保護(hù)：不論是UPS超載、短路、電池電壓太低或UPS溫度太高，UPS皆會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)，確保了機(jī)器的安全性。 ⑧直流開機(jī)：獨(dú)特的直流（DC）開機(jī)，充分發(fā)揮UPS的緊急備用功能。 ⑨自動(dòng)偵測(cè)：開機(jī)時(shí)，UPS即開始進(jìn)行元件（逆變器、電池等）及負(fù)載的檢查便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，避免產(chǎn)生任何流失。 從以上介紹可以看出，C10K的性能和品質(zhì)是出眾的，實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。自該機(jī)投入使用三年多來(lái)，未發(fā)生任何故障，同時(shí)避免了多次機(jī)房停電的事故，為機(jī)房的安全優(yōu)質(zhì)播出做出了貢獻(xiàn)。由于采用了大功率在線式UPS，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備也從此避免了因電網(wǎng)的不正常所帶來(lái)的損壞。同時(shí)，為了防止因市電停電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致電池放電枯竭，機(jī)房?jī)?nèi)還專門配備了一臺(tái)5kw的YAMAHA汽油發(fā)電機(jī)，在蓄電池快放完電時(shí)，把發(fā)電機(jī)輸出接在UPS的市電輸入端，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，代替市電向UPS供電，使UPS能長(zhǎng)時(shí)間地為機(jī)房提供經(jīng)逆變的高質(zhì)量的正弦波電源。 （2）在分配網(wǎng)中，整個(gè)城區(qū)劃分為幾十個(gè)光節(jié)點(diǎn)，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)輻射500～2000戶，光節(jié)點(diǎn)處安裝的BTN光接收機(jī)分四路向小區(qū)內(nèi)的延長(zhǎng)放大器集中供電，光接收機(jī)和延放均使用60V的交流電，為保證光機(jī)及延放的連續(xù)工作，我們?yōu)槊恳粋€(gè)BTN都配備了一臺(tái)POWER GUARD公司的SLP／G系列UPS電源，通過(guò)UPS向光機(jī)及延放供電。該UPS在市電正常時(shí)輸出由鐵磁諧振穩(wěn)壓器處理過(guò)的市電電壓，在市電中斷時(shí)，逆變器將36V100Ah的蓄電池電壓逆變?yōu)?0V的方波交流電輸出。該UPS的輸出專門設(shè)計(jì)為同軸電纜供電的接口形式。在目前小區(qū)平均負(fù)載下，其后備時(shí)間為3～5小時(shí)左右。通過(guò)在每一個(gè)光節(jié)點(diǎn)加裝UPS電源，使小區(qū)分配網(wǎng)干線因停電而造成信號(hào)中斷的故障率降到了最低。由于UPS輸入都選擇比較可靠的市電電源，一些重要的小區(qū)還加設(shè)了備份，因此一般短時(shí)間的停電對(duì)UPS沒(méi)有影響，同時(shí)UPS的后備供電功能也為網(wǎng)絡(luò)維修人員贏得了處理電源故障的寶貴時(shí)間。 在HFC網(wǎng)中，未采用UPS對(duì)網(wǎng)中有源設(shè)備進(jìn)行供電時(shí)，系統(tǒng)的故障中有相當(dāng)一部分是由電源不穩(wěn)定造成的，這就極大地降低了該網(wǎng)絡(luò)的可靠性，特別是在數(shù)據(jù)傳輸和遇到一些重要播出任務(wù)時(shí)，這些故障的后果更是無(wú)法設(shè)想。如果網(wǎng)絡(luò)可靠性上不去，那么再增加各種新業(yè)務(wù)也是無(wú)意義的。而當(dāng)我們采用了UPS供電系統(tǒng)之后，雖然在經(jīng)濟(jì)上作了較大投入，但是卻從根本上解決了網(wǎng)絡(luò)中的各種電源故障，與由此而帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)可靠性的提高，有利于新業(yè)務(wù)的開展等眾多收益相比，這筆投資還是非常合算的。 5 UPS的發(fā)展前景 UPS之所以能為用戶提供高質(zhì)量、高可靠的不間斷電源，是緣于它是現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合的產(chǎn)物，隨著大功率開關(guān)器件的性能不斷提高，SPWM技術(shù)的廣泛采用，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制及處理能力的不斷升級(jí)，未來(lái)的UPS電源必將向智能化及更高可靠性方面發(fā)展，為信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)的后盾。隨著全國(guó)各地有線電視網(wǎng)絡(luò)及其上所搭載的種種業(yè)務(wù)的迅速擴(kuò)建和發(fā)展，如何提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中供電系統(tǒng)的可靠性必將引起業(yè)內(nèi)人土的高度重視，相信UPS電源將以其它電源無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)在各地有線電視網(wǎng)中得到大力推廣和應(yīng)用。 附：山特電偵探軟件介紹：山特電偵探是一套UPS的電源監(jiān)控軟件，電偵探電源管理系統(tǒng)是電腦與UPS間的溝通橋梁，透過(guò)通訊介面不斷的偵測(cè)電源和UPS電池的電力情況，如果偵測(cè)到任何不正常的電源情況，電偵探會(huì)發(fā)出警告信息以通知使用者，并在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)正常關(guān)閉系統(tǒng)。 山特電偵探功能表： *偵測(cè)市電中斷 *偵測(cè)電池低電位 *可設(shè)定停電時(shí)倒數(shù)計(jì)時(shí)關(guān)機(jī)時(shí)間，屆時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī) *可設(shè)定警告信息間隔時(shí)間 *廣播并記錄不正常電力發(fā)生情況 *自動(dòng)存檔 *在UPS電池用盡前關(guān)閉系統(tǒng) *在NETWARESERVER上可設(shè)定夜間省電時(shí)段 *偵測(cè)到UPS電池低電位時(shí)緊急關(guān)閉系統(tǒng) *以圖形及數(shù)據(jù)顯示UPS狀態(tài)于屏幕上 *定時(shí)執(zhí)行UPS自動(dòng)偵測(cè) *設(shè)訂一個(gè)或特別目的的定時(shí)開關(guān)機(jī)。摘自《有線電視技術(shù)》
