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1、应用与实践200910监 控 系 统U PS的 选 择 配 置黄文军李学鸣信阳电视台，河南，464000【摘要】监控矩阵系统和控制系统己实行单片机、计算机控制模式；监控录象也采用板卡式及嵌入式计算机模式，监控设备己进入数字化。数字化系统对电源的要求很荷刻。断电就意味着设备必须重启，设备运行过程中的重启就意味着出现事故。使用LTPS供电是保证监控机房安全不间断供电的可行选择。在选择UPS时，要考虑的主要要素有设备的使用要求和UPS性能。【关键字】设备数字化U PS性能后备式在线式监控和I T( 信息技术) 不断融合，监控系统的自动化网络化是监控发展的必然进程，计算机技术极大地助推监控系统设备数字
2、化，监控机房己大量地使用计算机设备。矩阵系统和控制系统己实行单片机、计算机控制模式；监控录象也采用板卡式及嵌入式计算机模式，监控设备己全面数字化。从硬件设备构成来看，监控机房的主要设备都是由基本的计算机系统加上专业板卡组成。计算机系统包括硬件和软件两部分，软件又包括操作系统和应用软件。计算机的启动过程是先打开操作系统，再进入应用软件进行具体的工作应用，一般需要几十秒至数分钟才能进入正常的工作状态，完成启动过程。计算机系统对电源的要求很荷刻，断电就意味着计算机必须重启，设备运行过程中的设备重启就意味着出现事故。另外，意外断电还会造成系统的数据丢失、造成硬盘出现坏道、造成设备损坏。因此，应保证监控
3、机房设备的不间断供电。使用U PS供电是保证监控机房安全不间断供电的可行选择。一、监控UPS的配置1、选择U PS的要素在选择U PS时，应根使用的要求和自身购买力一38一来选择。一般说来，要考虑的主要要素有：(1)产品的性能指标。就目前的电子技术水平而言，保证U PS的交流输出电压的静态稳定度应当不成问题，然而有的U PS的电压输出瞬态响应特性却很差。这表现在：当负载突然加载、突然减载时，U PS的电压输出波动大，严重时根本不能正常工作。在考虑产品技术性能时；应注意的指标有：输出功率、输出电压波形、波形失真系数、输出电压稳定度、输出频率稳定度、蓄电池可供电时间长短等。另外，还耍注意U PS是
4、否具有“冷启动”功能(无市电输入，UPS由蓄电池供电时启动计算机的能力)，这也是一个常常被忽视但确实很有用的功能。(2)产品的可维护性。在购买UPS时，还要注意产品的可维护性，即U PS是否有完善的自动保护系统及性能优良的充电回路。完善的保护系统是U PS得以安全运行的基础。充电回路是U PS蓄电池使用寿命及蓄电池的使用容量接近产品额定值的保证。由于蓄电池的成本可达整个U PS的l 413，所以选好、用好蓄电池也是应该考虑的。在质量上应认真分析所选U PS的输入电压适应范200910围( 一般大些好) 、输出电压稳定程度以及过载能力等；另外还需考虑其抗大电流冲击能力、是否具有自检及外接蓄电池组
5、的能力等，其中过载能力应是着重考虑的问题。2、U PS类型的选择目前市场上U PS不外乎以下几种结构：后备式、线路交互式以及双变换在线式。由于产品技术的不同，它们对电源问题的处理能力也有所差异，后备式U PS输入电压范围较窄且长时间后备供电困难，但价格较低廉；在线式U PS能适应较宽的市电范围和频率跟踪范围，供电质量优于后备式U PS，可满足较长时问的后备供电，但价格相对较高。如果需要配UPS的设备较多，可以采用集中式或分散式两种配备方式。所谓集中式，就是用一台较大功率的U PS为所有的负载供电，大型监控中心常采用这种方式，便于管理。分散式配备方式是现在比较流行的一种配备方式，就是根据设备的需
6、要分别配备适合的U PS。譬如对一个监控中心的电源保护，可以采取给录象机及切换矩阵配备在线式U PS，各个监控点分别配备后备式U PS的方案。这样配备的成本较低。这两种供电方式的优缺点见下表：两种供电方式比较中小功率uPs分散供电大功率UPS集中供电设备比较集中，特别是适用场合设备比较分散，比较独立有不可分割的大负载维护设备多、维护困难有专业人员维护町靠性没有备份可以有冗余设计，提高可靠性占地面积大小表中比较了中小功率分散供电和大功率集中供电两种方式。对于监控机房，如果设备比较多，布置比较集中，应该优先考虑用大功率UPS。二、OPS额定输出容量的选择1、UPS容量的选择用户应根据所用设备的负荷
7、量统计值来选择所需的UPS输出功率( kV A值) ，为确保UPS的系统效率高和尽可能地延长U PS的使用寿命，一般推荐参数是：用户的负载量仅占U PS输出功率的6070为宜。应用与实践计算U PS功率的方法是：U PS功率=实际设备功率安全系数。其中，安全系数是指大设备的启动功率，一般选15。除考虑实际负载以外，还要考虑今后设备的增加所带来的增容问题，因此U PS的功率应在现有负载的基础上再增加15的余量。U PS是给负载供电用的，每一种U PS都有特定的输出功率能力。有的U PS用有功功率瓦( W ) 或者千瓦( kW ) 来表示其输出功率，如500W 、l kW 等；有的U PS用视在功
8、率伏安(V A )或者千伏安(kV A )来表示其输出功率大小，如3000VA 、5kV A等。视在功率VA ( S)与有功功率w ( P)的一般换算关系为：P- SC O Sp，若功率因数cosP为08时，则3kV A =24kW 。即3kV A的U PS，其最大输出功率是3kVA 或者24kW ，此时就要求接到这台U PS上的设备的耗电功率总和不能超过24kW 。通常设备都标明了耗电功率(或者额定功率)，此时就应使所有接到uPS上的设备的额定功率加起来不超过U PS的输出功率，这种方法通常就叫作U PS输出功率与负载耗电功率的匹配。但有些设备的启动功率是额定功率的35倍，通常启动功率略大于
9、额定功率，故考虑匹配时最好按U PS输出功率的80进行负载匹配。为了延长U PS的使用寿命，UPS不宜长期处于满载状态下运行。后备式U PS一般选取额定功率的6070的负载量，在线式U PS一般选取额定功率的7080的负载量。为了延长蓄电池的使用寿命，U PS也不宜长期处于过度轻载状态下运行。假设要为额定功率为500VA ，功率因数为09的负载配置U PS，根据假设的负载参数计算如下：500V A O 8=625V A ( U PS驱动功率因数为09的负载时。其驱动能力为额定功率的80)625V A O 7=89286V A ( 后备式U PS一般选取它额定功率的60一70的负载量)625vO
10、8=78125V A(在线式uPs一般选取它额定功率的70一80的负载量)从计算结果来看，驱动额定功率为500VA ，功率因数为09的负载时，若选用在线式U PS可选780V A 以上的，若后备式U PS可选892V A 以上的。2、选择UPS需注意的问题(1)关于同步切换功能。目前，除了额定输出功一39应用与实践200910率小于500VA 的方波输出的离线式U PS仍在使用无市电同步功能的转换控制外，凡是输出功率在i kV A及以上的U PS在执行市电供电到逆变器供电转换操作时都应该具有市电同步切换功能，以保证逆变器和旁路电源具有同相位和同频率的输出特性。由于各生产厂家的产品的锁相同步电路
11、的完善程度有相当差异。为此，用户在选购U PS时，应注意它的锁相同步电路的工作特性。(2)抗电容负载的冲击能力。对整流滤波型负载而言，由于整流器的后面都连接有大容量滤波电容，这样，它要求UPS所提供的峰值电流远远大于UPS驱动电阻性负载时所需提供的峰值电流。衡量U Ps带容性负载的能力大小的指标是峰值系数。它的定义是：用同一正弦交流波电源在带整流滤波型负载时所出现的最大容性峰值电流同带纯阻性负载时所产生的最大峰值电流的比。进行上述比较的前提是容性负载和阻性负载具有相同的m 抗值。目前多数U Ps的峰值系数为3：1-5：l 。( 3)UPS容许用户外接蓄电池组来配置长延时的能力。uPsf 毙在电
12、力异常时有足够的时间实施应急措施，一般而言5l O m i n的后备时间就足够了。如果需要较长的后备时间，可以购买具有长延时功能的U PS。常见的长延时uPS的品种有1、2、4、6、8h。在选购这类产品时，用户不仅要注意设备是否具有外接蓄电池组的接口，外配充电器是否具有满足外配蓄电池的充电功率外，还需了解UPS内部的控制电路是否配置了防止蓄电池“反灌噪声”干扰的抑制装置，所选配的蓄电池是否具有较小的自感电量。否则，这种U PS可能在轻载运行时似乎一切正常，但当U PS在带超过额定输出功率20以上的重载运行时，极易造成逆变器的损坏。选购长延时U Ps时，为保证蓄电池能得到高效利用，应选用具有改进
13、型的恒流充电特性的充电器。如果使用一般的截止型恒压充电器，必将导致蓄电池性能迅速恶化。对于长延时U PS而言，往往蓄电池组的成本超过主机成本。在长延时U PS中，若选用方波输出UPS作主机，会导致计算机硬件故障率增大。原则上讲，在长延时U PS系统中应选用正弦波输出的U PS作主机。长延时UPS由许多部分构成。如U PS主机、充电器、蓄电池、开关、蓄电池柜(架) 。各个部分选择不当，都有可能增加长延时系统的故障概率。应重点40考虑以下几方面：应首选在线式U PS，在线式U PS的逆变器可以长时间工作。功率器件的容限和散热在产品设计时有充分的保障。后备式UPS逆变器长时间工作能力较差，其原因是在
14、产品设计时只考虑UPS短时间的后备工作状态，无论是功率器件还是散热器都是低标准的，不宜作为长延时U PS主机选择。大功率U PS采用超长时间后备蓄电池供电弊大于利，这是因为：I) 大功率U PS后备时间超长，必然要使用上百只蓄电池供电形成多组蓄电池的串联和并联使用。每只蓄电池对整个系统而言均为一个故障单元。一旦一只蓄电池损坏，一组蓄电池很快损坏。时间越长故障单元越多，系统可靠性越低。2)后备时间越长，购买蓄电池所用资金比重越大。以60kVA U PS为例，8h蓄电池所用资金是整套设备的50，而蓄电池是易耗品，35年必须更换，造成资金浪费。系统自检功能。额定输出功率在5kV A75kV A 以上
15、的中小型U PS应具有系统自检功能，具有系统自检功能的uPs能够及时、有效地检测出U PS在运行过程中可能出现的硬件故障隐患。这对降I玉U PS的故障率及一旦在发生故障时，使用户能迅速排除故障是相当有用的。报警的要求。UPS在过载、市电中断、蔷电池将用尽和U PS异常时会通过蜂呜器发出不同的报管，并通过面板显示，这样使U PS在发生各种故障时能提醒用户。以便及时处理和维修。另外目前大多数U PS都可通过R S232接口与计算机相连，再配以相应的软件，就可实现对U PS的监控。蓄电池充电管理。蓄电池是UPS系统中不可缺少的重要组成部分，蓄电池的充电维护对蓄电池寿命的影响最为关键，而能否精确掌握蓄
16、电池的老化程度，预测蓄电池放电时间，也是选择U PS时必须考虑的。在选择U PS之前，应就负载设备的重要性、各种用电设备对电源质量的要求、安装与空间要求以及经济预算等因素综合考虑。应了解所需U PS的容量，并考虑未来扩充设备时的总容量。还要注意其输出功率、可供电时间长短、输出电压波形、瞬时响应特性、输200910出频率稳定度、波形失真系数、输出电压稳定度、安全性能、可维护性能及价格等诸多问题。简而言之，用户应根据自身的业务需求来选择适当的U PS产品，并从技术性能、服务保证和产品价格三个方面进行考虑。(上接第59页)解释：“一、二级耐火等级的单层、多层丁、戊类厂房( 仓库)内，可燃物较少，即使
17、发生火灾，也不会造成较大面积的火灾，例如，过火面积不超过100m 2，且不会造成较大的经济损失，则该建筑物可以不考虑消防给水设施。若丁、戊类厂房内可燃物较多，例如有淬火槽；丁、戊类仓库内可燃物较多，例如，有较多的可燃包装材料，如木箱包装机器、纸箱包装灯泡等，仍应设置室内消防给水设施。”对于丁、戊类厂房一、二级耐火等级建筑物的界定条件并不十分明确，这就容易m 现由于设计人员对此条文的理解及把握程度不同，设计时按口J燃物较少设计，但厂方在使用时又出现较多可燃物的情况。一旦出现这种情况就只能多增设灭火器来进行补充。厂房内是否设置消防给水系统还和发生火灾后单位立足自救还是依赖公安消防队扑救与紧密相关。
18、大而积钢结构厂房一旦发生火灾由于自身耐火等级太低，容易造成结构失稳倒塌，因此要尽量防止火势的扩大，将火灾扑救在较小阶段。对于离消防队较远的企业如果仅依赖于公安消防队扑救，将会延误战机，造成重大损失，故这些单位的大面积钢结构厂房应立足于单位自救，宜在厂房内设置有充足压力的室内消火栓系统。根据消防实践经验，我国扑救低层建筑火灾时，水枪的充实水柱长度一般在1017m 之间。当充实水柱长度增大时，水枪的反作用力也随之增大，如表2所示。经过训练的消防员能承受的水枪最大反作用力不应超过20Kg，也就足水枪的充实水柱长度不超过17米。如果厂房的一半跨度大于此距离，那么从厂房外出水，厂房中间的火灾将无法扑救，
19、所以若厂房的最小边大于35米，无论耐火等级及火灾危险性如何，无论可燃物的多少，均宜配置室内消防给水设施便于火灾初应用与实践【参考文献】【11黄文军，李学鸣电视监控机房的电源设计安防科技2008( 12)【2】周志敏，周纪海，纪爱华uPs应用与故障诊断f M 北京：中国电力出版社出版，2008期从内部自行扑救。表2口径19m m 水枪的反作用力充实水柱水枪L水枪反长度(m )压力(kgcm 2)作用力(kg)10135765l l15085112170963132051162142451380152701531163251842173552013184332438四、结论综上所述，轻钢结构1：业
20、厂房大量出现后，且因其构件的耐火等级较低，建筑面积又较大，火灾发生后造成的危害性相对较大，给我们的消防审核、监督工作带来新的挑战，如何做好轻钢结构厂房的消防安全工作，尽力找准经济性和安全性两者之间的平衡点，就要求我们消防人员在尊重规范的基础上多方面考虑问题，在分析比较中寻找出最佳的方案。对存在“移动可燃物”的轻钢结构厂房在采取下列相应措施情况下可将其定性为丁、戊类厂房，使其既达到安全要求，又减少经济投入。(1) 严格控制火灾危险性较大部分的而积。(2) 控制包装箱等可燃物数量和堆放方式。( 3) 采取厂房内留出防火问距的办法，避免火势蔓延。(4) 设置室内消火栓，加强初期火灾扑救。【参考文献】1GB 50016- 2006，建筑设计防火规范【s】【2】GB 50045-95，高层民用建筑设计防火规范s】一41
