播出机房U P S 电源的设计和选型
广播与电视技术 652003 年第 1 期
1 引言
断电、低电压、瞬间停电会给人们
的日常工作和生活造成严重后果。如何
防止机房的瞬间停电？如何确保电压的
正常平衡？应该是播出系统建设时主要
考虑的问题之一。
不间断电源UPS 是电源保护系统
的总称。在电源保护系统中，可以有家
用型的（如 500VA）、 办公型的（如
1kVA～5kVA）和机房型的（如 10kVA
以上）的 UPS。从功能来讲，同为 UPS，
其保护功能大不相同。由于篇幅有限，
在此只对机房型大功率的UPS 展开讨
论，并就目前国内市场上两个主要的
UPS 品牌进行介绍。
2 UPS 主机
2.1 APC公司产品
APC 公司是美国一家著名电源生
产公司。1989年，APC 公司推出了全
球第一台具备电池状态显示及运行时间
显示的Smart-UPS，率先提出了智能
化 UPS 的概念。1993 年，APC 又推出
了全球第一台单机热插拔模块化设计的
Matrix-UPS，从而带动了业内模块化
UPS 设计的潮流，将现场维修时间降低
为零。1997年，APC 公司又推出热更
换冗余模块化设计的 Symmetra 电源阵
列，率先将“阵列”和“冗余”的概念
应用于电源保护系统的 UPS 产品，提供
了企业级多服务器环境所需的可管理
性、冗余性、可扩展性、可维护性。1998
年，APC在成功收购 Silcon（秀康）后，
又推出了融合国际UPS 市场上独一无
二的Delta逆变技术的Silcon系列UPS。
1999 年 8 月，APC推出了专为中国小型
商业用户和个人设计的 Back UPS 系列
新成员——Back-UPS AVR 500，其
优越的在线互动式设计，具备稳压功
能。2001年，APC 连续第三年荣登福
布斯“全美最佳大型公司”的“白金级
企业 400 强”排行榜。APC 以传奇般的
可靠性闻名于世，在质量、创新以及对
数据中心到桌面系统等全套设备的支持
上成为业界的标准。
(1)Back-UPS 系列
这是一款个人计算机和图形工作站
的最佳电源保护伴侣。当突发停电时，
Back-UPS会将计算机立即切换至紧急
电池备用电源，使您不受短时掉电影
响。在长时间停电时它会安全关闭系
统。不仅如此，Back-UPS还具有高性
能的浪涌抑制功能，保护计算机及电子
设备在日常使用过程中免受电力干扰，
从而最大程度地延长设备的寿命。在无
人值守时，APC为您设计了Back-UPS
ES 525系列，它特别突出的功能是自
动、安全地关闭文件和系统。该系列共
有 2 个规格Back-UPS ES 500
（500VA/300W）和 Back-UPS ES 525
（525VA/315W）。
(2)Smart-UPS 塔式系列
这是一款企业级网络设备的首选电
源保护方案。结构设计精简，特别适用
于计算机类负载，如服务器、路由器、集
线器、交换机等电子设备，运行效率达
98%。可提供基于各种通信方式，如串
口、局域网、互联网、电话网连接的电
源管理方案，管理方案可基于或内嵌至
多种操作系统。内置 SmartSlot 附件卡
插槽，自如扩充管理，自动升压与自动
降压，确保电力输出在限定范围内。高
性能的浪涌抑制，可吸收峰值电压、线
路噪音以及会造成数据丢失或硬件损坏
的静电， 纯正弦波输出，确保敏感负载
的兼容性。友好的人机界面，具有自诊
断功能，以 LED 指示灯与声讯警报器结
合使用，轻松获取状态信息，智能化电
池诊断与充放电管理，实时显示电池容
量与后备时间。该系列有从700VA 到
5000VA 输出的近 10 种规格。
(3)Smart-UPS RM 机架式系列
这是一款机架式网络设备、车载系
统的电源绝佳配套组合。APC长型架式
安装 Smart-UPS 可提供卓越的不间断
电源及最高级的性能。使用 Power
Chuse Plus 软件，UPS 会在电池耗尽前
安全存储数据，并关闭您的网络运行系
统，而这一切均可在无人值守情况下进
行。Smart Slot内部附件插槽允许您安
装备选设备以增强 UPS 性能。另外，
APC NetShelter 机柜向所有架式安装
设备提供安全、灵活及适当的管理。该
系列共有从 250VA 到 3000VA 输出的近
十几种规格。
(4)Matrix UPS 系列
这是小型数据中心关键设备的最佳
电源保护方案。当文件服务器、中等规
模系统及电信设备等关键任务数据中心
设备在线时，需要一台既可保护负载又
可保护自身的 UPS。本系列为模块化设
计，自带软件。输出容量在300VA 到
5000VA 之间。
◎吴锦前 杭州市广播电视局技术中心
【提要】 电子时代有个无法回避
的不幸现实，即市电并不能为敏
感的集成电子元件提供所需的稳
定持续的电源，而各电视台的播
出机房，是电子设备最多的场所
之一，特别是各地电视台硬盘播
出项目相继实施，对电源的要求
将更加苛刻。因而，选择一个可
靠的、高效的电源保护系统非常
重要。
【关键词】 播出系统 UPS 安全
播出
播出机房 UPS 电源的设计和选型 广播电视中心 →编播系统
播出机房 UPS 电源的
设计和选型
Radio & TV Broadcast Engineering68 JAN.2003
(5)Symmetra 电源阵列
这是一款以模块化元件组合成的电
源一体化设备，可用于中央服务器、数
据中心和高可用性设备的可扩展冗余电
源保护设备。模块化结构为扩展电源容
量提供了灵活的能力。Symmetra电源
阵列包含整套的APC 数据中心保护软
件和附属设备，从而提供了完整数据中
心保护的四个最关键因素：冗余性、可
扩展性、可管理性及可维护性。 本系列
有从 4kVA、8kVA、12kVA 到 16kVA
的 4 个系列 8 个规格。
(6)Silcon DP300系列
Silcon 系列产品是 APC公司九十
年代中期生产制造的三相中大功率 UPS
不间断电源，是一款适用于数据中心公
共设施和高可用性设备的大型UPS 设
备。其功率等级有10、20、40、60、80、
120、160、240、320、480kVA/kW，并
可 9 机冗余并联，以满足个别用户更大
功率的需求。Silcon系列产品运用现代
计算机控制理论，采用目前最先进的第
五代 UPS 专利技术，即串并联调整在线
式结构，在任何负载条件下都可以保证
纯正弦波输入电流，不需要增加额外的
无源或有源滤波器，对电网干扰非常
小。以最少的功率部件实现了最完美的
整体性能和参数。对任何线性和非线性
负载，Silcon UPS均对电网表现出纯电
阻特性，其功率因数可达到1，这是其
它 UPS 品牌所无法比拟的。这是一款比
较适合电视台播出机房的电源保护设
备。
APC 电源与其功能相近的其它厂
家的相同容量的 UPS 相比，价格较高，
这束缚了 APC 电源的发展。
2.2 山特公司产品
山特公司是世界前五大UPS 厂商
之一。在中国，山特的产品在各行各业
用户中都获得好评。山特公司针对中国
电力环境的特性，按照国际安全规范标
准，选择最具品质的零组件，决定产品
规格功能，以严格质管的工艺流程，开
发出最适合中国环境的 UPS。从第一代
普通型 3000 系列，第二代超小型M2000
系列，到代表最新技术的山特城堡系列
在线式 UPS 及外型独特的 TwinGuard
系列 UPS，山特为市场推出了多种极具
竞争力的机种。
(1)后备式 TwinGuard（TG）系列
具有超轻超薄设计，移植山特在线
式 UPS所采用的 PWM 高频技术，工作
频率高达 40kHz，使体积大为缩小。将
PC 板上所插电阻、电容、三极管等元件
改为 SMD（表面安装器件）贴片安装，
布线更加合理，有效节省空间，减少干
扰，进一步提高了整机的可靠性。开机
时 UPS自动模拟断电状况，对逆变器、
电池等元件及负载自检，便于及时发现
问题。UPS始终监视电池电压，充电过
高或放电过深时，自动停止充电, 有效
延长 UPS整机及电池的使用寿命。
规格有TG400（400VA/200W）、
TG500（500VA/300W）、 TG1000
（1000VA/600W）。
(2)后备式 MultiPower(MT)系列
MT 系列 UPS 是专门针对网络节点
及高档工作站用户而设计的全能上网型
UPS。
MT500/MT1000（S ）分别具备
800VA/1600VA 的稳压输出容量，自
动调节输入电压。除了保护电脑外，更
可外接打印机或扫描仪等电脑外设，避
免了复杂的外部连线，并可对设备进行
突波保护。电压输入范围达162～
286VAC，特别适用于电力环境恶劣的
地区，更可搭配发电机使用。配备
RJ45/RJ11 网络保护接口，提供网络缆
线或外接 Modem，对上网设备进行突
波保护。MT 系列 UPS采用先进的 CPU
集成控制技术，能够更加精确可靠地侦
测断电、短路、过载、高低压、突波等
电力状况，为负载提供全方位的保护。
当 UPS 超载后只需重新按下 Reset 按钮
即可，不需更换保险丝。
规格有MT500（500VA/300W 和
300VA 输出 2 种）、 MT1000（1000VA/
600W 和 600VA 输出 2 种）。
(3)在线式 UPS
山特城堡系列在线式UPS 除了全
面供应长效机以外，容量 6kVA 以上的
机种，更可以使用双机热备份，使故障
率大为降低。无论在市电模式或电池模
式，均可输出低失真度的正弦波电源。
当市电停电或复电时，UPS在市电模式
与电池模式之间的切换是完全没有转换
时间的。当用户的最重要负载设备绝对
禁止断电时，容量 6kVA 以上的机种，
能够全面支持双机热备份功能。用户可
以使用两台 UPS 进行备份，当其中一台
出现故障时，用户仍然可以使用到纯
净、安全与稳定的电源，使断电的危险
性降至最小。
城堡系列UPS 具备输入功率因数
修正功能，在满载情况下，输入功率因
数可以达到 0.9 以上，使用户的电网环
境不会受到污染。
规格有1kVA 至 20kVA 的一系列
产品。
(4)OfficePower Pro(Pro)系列
Pro 系列适用于PC 及外围设备，提
供 PC 及上网 Modem、网络缆线所需的
各项保护功能，性能更加稳定、可靠。独
创超薄设计, 可平置于塔式电脑显示器
下方或配合随机专用脚座立于电脑旁，
随意摆放，有效节省使用空间。配备
RJ45/RJ11 网络保护接口，提供网络缆
线或外接 Modem，对上网设备进行突
波保护，有效保护设备安全。
它共有 500VA/300W（UPS 输出）
和 300VA（突波保护输出）两种规格。
(5)InterPower（N）系列
普通快速充电方式易造成过充电现
象，一般充电器充电速度又太慢，而
InterPower 系列 UPS则采用了智能型
充电方式，使电池充电既快捷可靠，同
时又提高了电池的使用寿命。
集成化设计与面板的弹性设计，能
够在 UPS 电池无法使用时，无需关闭
UPS 及负载，即可在线更换电池，长效
机型同样适用。
InterPower 系列UPS 每隔10 天会
自行模拟市电中断，进行电池放电，并
且自我检测各主要部件的功能是否正
常，每次自检仅需 10 秒钟左右，使得
UPS使用更加安全可靠。
为了使用户的电源管理更加便捷、
有效，InterPower 系列 UPS均随机免
费赠送WinPower2000 网络版监控软
件，实现智能化管理。
InterPower 系列 UPS 还预留了一
个智能插槽（Intelligent Slot），用户可
选购山特公司的WebPower 智能监控
插卡，利用 Internet 进行全球化管理，
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或者通过SNMP 网管，实现集中监控或
远程监控等功能。
规格为 1000VA/700W。
(6)3C3 系列 UPS
3C3 系列是大型场所及重要机房使
用的大功率 UPS，它是一种在线式正弦
波不间断供电系统，并带有旁路开关。
在线式设计对输入电压不断调整、滤
波，在市电中断时，会无缝切换，从备
用电池上供电。在过载或逆变器故障情
况下，UPS 会转换到旁路状态，由市电
供电。若过载情况消除，会自动转换回
到逆变状态。3C3的输入隔离变压使
UPS 与外部电网隔离。3C3系列产品是
具有双转换的纯在线三相输入、三相输
出的 UPS 产品。输入部分具有输入功率
因数修正功能，加上输入隔离变压器，
整体 AC 到 AC 的效率可以达到88%以
上。若不算输入隔离变压器的效率损
失，整体效率更高达 92% 以上。3C3 系
列产品具有噪音低、可靠度高、故障率
低、寿命长及成本低等优点。同时，如
N+X的冗余解决方案，也是提高可靠
度的最佳方法之一。另外，3C3并机的
方便性与弹性，且在并机时可以共享电
池，因而可节省用户配置设备的成本。
它输出的规格有 10kVA、20kVA，
30kVA、40kVA、60kVA 和 80kVA。
3 UPS 电池
如果谁认为选择了UPS 就万事大
吉的话，那就大错特错了。所谓好马还
得配好鞍，能够在紧急断电情况下确保
长时间供电的关键所在，就是电池组的
对应切换。什么时候电池组充电，什么
时候电池组放电，都是非常关键的。有
些用户配备了 UPS 后，对电池组也不进
行保养（即每隔一段时间进行必要的充
放电）， 使得电池组失去了活性，关键时
刻并不能按原设计要求进行一定时间的
供电，影响了本部门正常工作，反过来
还埋怨电池质量不好。实际上，电池是
三分使用，七分保养。要确保 UPS 的正
常工作，电池的选择也是一大关键，它
有各种各样的品牌和容量，容量的大小
决定了您离线后对设备供应电源的时
间，品牌的优劣决定了其使用寿命和发
挥的作用。
与 UPS 配套的电池一般有胶体和
铅酸两种，由于胶体的电池价格较贵，
目前市场上多以铅酸的电池为主。按电
池质量和使用寿命来分，它们有高档的
电池，如德国阳光，美国 EXIDE、日本
汤浅等，中档的电池有上海大力神、美
国 GNB、日本松下、韩国友联、台湾CSB
等，普通的有美国美洲豹、台湾塞特等。
这些电池都是免维护的，通常使用寿命
有15～20年、10～15年、5～10年不等。
从价格上来说，以 12V/100Ah 为例，价
格有 3000 元左右一节到 500～600 元左
右一节。而电池额定电压通常有 2V、
6V、12V、24V、常用为 12V。额定容
量通常有 1、2、4、5、7、2、12、17、
20、26、34、40、65、100、200Ah 等，
常用的为 100Ah。一般一组电池为32 节
或 64 节。
作为电池来说，主要关心的指标为
最大放电电流、最大充电电流、浮动充
电电流。
对于设备连接到电源上，充电饱和
后就离开电源由电池供电，这种情况下
应选择循环充放电方式，充电最大电流
不大于额定容量值的 25%。充电饱和时
应立即停止充电，否则电池将会损坏。
如果设备总是与电源连接，且处于
充电状态，只是外电源停止时，由电池
供电，这种情况下应选择浮充充电模
式。充电最大电流不大于额定容量值的
25%。
电池的放电容量与放电电流和温度
密切相关，放电电流增加或温度降低，
电池利用率就降低，相应电容量就减
少。
密封铅酸蓄电池为了保证电池内部
水的循环利用，防止水分损失，必须采
用限流恒压充电方法。初始电流通常是
0.1C～0.3C，C 为电池的额定容量。充
电初期以恒电流进行，电压逐步上升，
当充电电压达到设定的恒压值时，充电
电流逐渐减少，而电压值保持不变。
电池在存储期间会发生自放电，开
路电压和容量都会逐渐降低，一般自放
电率为 3%/ 月，温度升高，电池自放电
增大。
电池使用寿命除了取决于内部极板
厚度、电解液浓度等因素外，还受放电
深度、环境等使用条件的影响，一般充
放电次数在30% 放电深度时，在1200次
左右。电池在浮充使用下的寿命受温度
的直接影响，温度升高，浮充电流增大，
极板腐蚀加快，电池寿命迅速降低，因
此最好控制电池环境温度在 25℃以下。
环境温度每升高 1 ℃，充电电压降低
0.003V/ 单体，环境温度每降低1℃，充
电电压升高 0.003V/ 单体，如温度变化
超过 10℃，而没有修正浮充电压，可能
会引起电池损坏。
4 网管软件
对于大功率的供电设备，其电源保
护尤其重要，而电源保护系统的管理核
心，即网管软件将起着举足轻重的作
用。各电源公司都竭尽全力提高其网管
软件的可管理性、可控制性、可预防性，
使得电源系统的故障和不稳定因素抑制
在萌芽状态。
4.1 APC电源网管软件
APC 电源在高端有一套网管软件，
名为 APC PowerChute plus，它是
UPS 网络电源管理和诊断软件。该软件
具有的自动监测系统显著地增强了网络
可靠性，并在发生电源故障时保护系
统 / 数据的完整性。它以预防式管理
APC UPS系统，从而保护您的网络，并
为网络管理员提供优异的电源管理工
具。PowerChute plus 支持的主流操作
系统平台有SCO UNIX、Windows
9X、Windows NT、Windows 2000/
XP、AIX RS/6000等，用 PowerChute
plus，您就有能力通过标准的
PowerChute plus 接口、Web 浏览器，
管理您自己的 APC UPS 电源。
它的特点有：电源应急管理，可无
人执守与设定系统停机以及自动再启
动，多服务器关闭，为用户提供电源事
件通知，为管理员提供电源事件通知，
数据库平台安全，应用程序关闭等。
UPS 可定时自检，UPS 电池自动保护/
管理。系统管理员可以从本地工作站检
查 LAN或 WAN，定制 UPS内部参数，
或是了解 UPS 的任何状态和情况，允许
授权用户在没有网络超级用户或系统管
理员的条件下，实现对 UPS 功能、电源
以及温度等环境因素进行监控和管理，
播出机房 UPS 电源的设计和选型 广播电视中心 →编播系统
Radio & TV Broadcast Engineering72 JAN.2003
实现远程UPS 管理。自动化事件记录
功能还可以对 UPS 状态变化、电源故障
与环境问题采用标准服务器错误记录和
UPS 电源事件记录两种方式予以记录，
并记录时间。管理员可以在出现运行不
正常之前，诊断 UPS电源问题，并采取
补救措施。可以对网络中 UPS 设备进行
调整，以便对功率电平和温度变化或湿
度波动等作出适当反应，有助于保持最
大的安全运行时间。
4.2 山特电源网管软件
山特电源的网管软件为 WinPower
2000，它既支持联网的计算机，也支持
非联网的单台计算机。该软件可以在
Windows 95， Windows 98，Windows
ME，Windows NT 4.0，Windows
2000 平台上运行。通过WinPower2000
软件，用户可以在一台计算机上监控局
域网内任意一台 UPS。一台 UPS 可以同
时对网络上多台计算机提供安全保护，
包括在市电故障时安全关闭系统，保存
应用程序数据，关闭 UPS等。
对于需远程控制UPS，可安装
Webpower 软件，它能够实现基于
Internet远程监控和管理山特UPS的功
能。UPS有独立 IP
地址，可通过 Web
浏览器监控，当侦
测到电源的异常情
况时，就向工作站
广播此信息，并在
随后逐渐关闭服务
器。
5 经费预算
由于各个用户单位的需求容量很难
统一，我们只能大致估算一下 UPS 的容
量。以一般4个频道的播出机房为例，包
括切换台、总控、视音频设备以及上载
工作站、视频服务器在内，总的容量应
该不会超过20kW,而播出机房的监视
墙，由于监视器较多，且瞬间停电会造
成很大的启动电流，一般不建议接入
UPS。因此，选 UPS 容量在 30kW 比较
适合。而 APC 秀康电源，没有 30kW这
个系列，因此要配起步就要40kW，这
与山特相同容量来比，价格上差距很
大，为此我们还是以山特的价格来进行
评估。
对于容量约 20kW 的负载，选择
播出机房 UPS 电源的设计和选型广播电视中心→编播系统
30kW 是比较适合的。但考虑到安全、可
靠，一个主机显得并不完全放心，好在
山特 UPS有一种接线方式，2 台 30kW
的主机采用并机卡连接起来，在共用一
组电池的情况下，其安全系数大大提
高。这样即使在一台主机出现故障时，
也可随时进行维修，而且它还有一个好
处，即当机房的容量超出30kW 时，2 台
并机可以当成 60kW 使用。对于电池组
的选用，不同的品牌，供电的长短，也
会使费用相差很多，我们以 12V/
100Ah，1 小时供电来说，选用的电池
为5～10年使用寿命的韩国友联电池，2
台主机共用一组电池，大致费用如表1
所列。
(收稿日期：2002-09-29)▲
表1 经费估算
经中国电子学会广电技术分会批
准，2002 年 11 月28 日到12 月1 日在
黄山市召开了广播电视覆盖网专业第
二次年会。广电技术分会的广电覆盖
网专业委员，特邀代表和从事广电覆
盖和监测设备的生产厂家代表约50
人参加了这次年会。
年会由广电技术分会副主任、覆
盖网专业委主任江澄和安徽省广电局
副局长、广电分会覆盖网专业委副主
任吕希才共同主持。中国广播电视学
会副会长、国家信息化领导小组专家
咨询委员会委员、原广电部副部长何
栋材应邀到会作了《我国信息化发展
战略与当前工作重点》的报告，受到
代表的欢迎。
年会上，江澄作了《与时俱进，发
展广播覆盖网和监测网》的发言，她
全面回顾了自2001 年来我国广电覆
盖网与监测网的发展，并就贯彻16大
精神，如何搞好学会的学术研究工作、
推动覆盖网、监测网的不断进步讲了意
见。吕希才向代表们介绍了安徽省广电
事业和覆盖网的发展概况，以及安徽省
广电局重视覆盖网技术的研究和多年来
取得的成果。
出席会议的委员和代表，分别就频
率规划、广电事业管理信息系统、有线
电视监测网系统和建设、电视发射机的
进展、多工器系统在数字化中的应用等
课题作了发言。大家为近两年来监测网
建设取得的成果而高兴；对国家广电总
局科技司与国家测绘研究院合作建立的
广电事业管理信息系统甚感兴趣，很多
省广电局的委员表示也要建立这种系
统；委员们还建议总局科技司频率处能
举办频率规划方面，特别是数字广播电
视频率规划学习班，来提高省局频率管
理干部的水平。
中波小型天线的研究是这次年会的
一个亮点。由于中波小型天线有尺寸
小、占地面积小、省去建大规模地网、
节省投资等优点，引起业界人士的关
注。
年会上，浙江杭州众力传输公司
介绍了自行研制的中波小型天线，并
邀请与会代表前往临安参观、收听；
安徽广电局广电研究所也介绍了对中
波小天线理论的研究成果。代表们期
望专业委做好协调工作，推进小天线
的研究和应用。
年会还讨论了 2003 年覆盖专业
委的工作和活动计划。会议开得紧
张、热烈，取得了预期效果。
年会的会务工作由安徽省广电局
负责，在吕希才同志的亲自领导安排
下，为会议的召开创造了良好的环境
和优质服务，代表们十分感谢东道主
的好客。
中国电子学会广电覆盖网专业第二次年会在黄山市举行
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