工业电视视频监控安全可持续电源系统改造技术研究

匡德彪

摘要：文章根据对飞来峡视频监控系统电源运行存在安全隐患的情况进行分析，提出改造的必要性；通过对总负荷统计的分析，提出科学合理改造措施，确保了整个系统用电设备的安全可靠，对整个系统后续设备进行扩建及后续整个容量进行增加，以确保系统稳定运行。

关键词：工业电视；视频监控；可持续电源系统；总负荷统计；后续设备 文献标识码：A

中图分类号：TP277 文章编号：1009-2374（2016）03-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.015

1 概述

飞来峡视频监控核心设备及主要监控分布于发电厂、船闸通航、溢流坝、北寮变电站、防洪仓库、枢纽各出入口共58个监控。目前监控系统中运行的3台3kVA-UPS不间断电源的内置蓄电池容量过小，一旦交流失去，蓄电池组仅能给系统设备持续供电5分钟。1999年投入运行至今存在电源系统隐患问题，电源系统的配置设计不合理而导致的电厂倒送电操作时UPS时常无动作，使得核心设备会突然非正常停电，导致系统瘫痪，甚至损坏核心设备，严重影响系统的正常运行。

2 改造必要性

从2009年至2014年11月，整个工业电视系统设备受倒送电源影响总数达到331次，受影响率最少年份75.8%、最多年份为112%；故障总数为57次，故障率最低年份11.6%、最多年份为18.9%，已经严重影响整套系统的运行及增加日常维护和故障处理工作。整个工业电视视频可持续电源系统改造很有必要，电源改造完后提供稳压及多种设备电压提供保障，彻底消除瞬间失电情况对整个系统的运行设备影响及损害，还可以延伸对今后设备运行及后续系统扩容提供稳固电源平台。

3 设计实施目标

根据工业电视系统电源存在的隐患情况，采用独立电源拟配置一台SATA 3C20KS 20kVA UPS、外接理士DJM12100 48节（单个电池12V100AH）阀控式密闭蓄电池采用串并组合容量达到300AH的可持续电源系统。运行要满足三点要求：（1）一旦交流失电，3组蓄电池组能保障整个工业电视系统持续运行3个小时；（2）任意一组蓄电池组故障，剩下两组蓄电池组能给设备提供电源运行2个小时；（3）突发情况下任意两组蓄电池组故障，剩下一组蓄电池组能给设备提供电源运行1个小时。完全消除倒送电对整个系统电源运行的影响。

4 技术措施

4.1 工业电视设备负荷统计及可持续电源运行设计

此项目中所配主机型号为SATA UPS 3C20KS容量为20kVA，交流输入电压为AC380V，直流输出电压为DC192V。理士DJM12100阀控式密闭蓄电池12V 100AH，配置的蓄电池总数为48节，一组电池就需要16节串联，采用串并组合电池容量达到300AH，保障整个工业电视核心设备及近区监控集中供电3个小时以上运行需求。

4.2 UPS、蓄电池、架构原理

SATA UPS 3C20KS额定容量20kVA，输入配线三相四线+地线，电压范围210～475V，频率范围46～64Hz-50/60Hz自适应，输入功率因数>0.99，额定功率因数0.8。

UPS配外置蓄电池架构采用串并组合原理：可持续电源系统采用理士DJM12100阀控式密闭蓄电池12V 100AH，蓄电池总数为48个，分成三组、单个蓄电池为12V/100AH，每16个蓄电池串联为一组，单组输出电压为192V，容量为100AH；三组并联输出电压为192V，容量为300AH。

优点：（1）任意一组蓄电池出现故障，只需断开故障点的开关，另两组蓄电池可以不受影响正常工作；（2）任意一组蓄电池都可以单独担负整个系统设备无外接电源情况下，可持续供电1小时。

4.3 工业电视负荷换算

4.3.1 传输电缆。电厂三楼中控室配电房备用4108开关为ABB型号SACE-S2N 160A三相交流开关，电源线路采用35平方铜芯35平方VV22 4×35+1×16（包钢、室外防水、阻燃、铠装）电缆传输电流能达到196A安全载流量，满足电源线路运行要求。

4.3.2 UPS容量计算：

设备功率=12200W

UPS功率=0.8

考虑UPS容量的冗余为20%～30%，UPS最佳工作状态为负载70%～80%，设计UPS容量为1.2～1.3，选出UPS容量。

选用SATA UPS 3C20KS额定容量=20kVA，满足运行要求。

4.3.3 设备运行容量计算：

供电时间（H）=（额定容量）UPS×功率因数/设备功率×标称后备時间（4小时）

供电时间（H）=（20000W×0.8/15250）×标称后备时间（4小时）

=（16000/15250）（4×60分钟）

≈1.049≈1.05×240（分钟）

=252分=4.2（小时）

4.3.4 蓄电池容量计算：SATA UPS 3C20KS功率因数为0.8，理士蓄电池单组直流电压为输出为192V、单个蓄电池直流电压为12V、容量100AH。

电池个数=192/12V=16个

经公式得出1小时需要83AH，整个蓄电池需16个为一组，串联三组并接组合电池容量为300AH。

I=300AH/833.6144=3.6小时。

通过以上公式计算得出，SATA UPS 3C20KS带外接蓄电池组供电系统在无外接电源情况下，能满足工业电视核心设备及近区监控点中的集中供电3小时以上运行需求。

5 组织施工

5.1 电缆布线要求

由于电源改造项目4芯35平方电缆铠装电缆布线环境要求较高，进行电缆布线施工及调试应遵循以下原则：

5.1.1 垂直敷设的线槽必须按底架安装，水平部分用支架固定。固定支点之间的距离要根据线槽具体的负载量在1.5～2m之间。在进入接线盒、箱柜、转弯和变形缝两端及丁字接头不大于0.5m。线槽固定支点间距离偏差小于50mm。底板离终点50mm处均应固定。

5.1.2 不同电压、不同回路、不同频率的强电线应分槽敷设或加隔离板放在同一槽内。

5.1.3 线槽与各种模块底座连接对，底座应压住槽板头，高出螺母韵长度少于5mm。

5.1.4 线槽两个固定点之间的接口只允许有一个，所有接口跨接处均装上接地铜线或片，每层保证可靠的重复接地。

5.1.5 线槽交叉、转弯、丁字连接要求：平整无扭曲，接缝紧密平直无刺无缝隙，槽板应紧贴建筑墙面，排列整齐。

5.1.6 新电缆绝缘电阻测量：1000V档位绝缘摇表测试1分钟电阻值>1000MΩ。

5.2 可持续电源系统改造具体实施

5.2.1 电源总开关：配电房的备用电源柜4108/三相250A空气开关，作为工业电视监控视频总电源接入点。经厂房电缆桥架拉100m 4芯35平方电缆到四楼继保室，第三排第五个工业电视视频监控、总电源柜开关处，经总分接开关与SATA UPS 3C20KS UPS相连。SATA UPS 3C20KS-UPS总输出给UPS输入电压为AC380V，输出电压为AC220V。

5.2.2 可持续蓄电池电源连接SATA UPS 3C20KS UPS输出端电源，为50m 4芯35平方电缆到蓄电池室的串并组合蓄电池组。

5.2.3 SATA UPS 3C20KS-UPS總输出端电压为AC220V，分多路电源分接开关，配送到各开关给整个分支系统设备供电。

6 可持续电源系统运行试验检测数据

6.1 运行电源及蓄电池测试

运行电源及蓄电池测试如表2所示：

表2

6.2 单组蓄电池组保障整套系统设备运行一个小时测试

单组蓄电池组保障整套系统设备运行一个小时测试如表3所示：

表3

6.3 两组蓄电池组保障整套系统设备运行两个小时测试

两组蓄电池组保障整套系统设备运行两个小时测试如表4所示：

表4

通过对设备持续多天试验检测，用FLUKE 17B万用表测试得出上述数据，整个工业电视可持续电源系统改选，满足任意单组蓄电池组保障系统设备运行一个小时、两组系统电池保障两小时、三组蓄电池满足三小时以上设计要求。

7 结语

工业电视可持续电源系统改造2014年11月6日17∶00完成并投入运行，现已运行多个月电源系统运行可靠。工业电视电源系统改造建成能发挥重要电源平台关键作用，保障整个系统日常运行及后续设备升级改造扩容全部需求。

参考文献

[1] 刘光源.电工实用手册[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2] 山特城堡系列3C20KS技术说明[S].

[3] 理士蓄电池DJM12100技术说明[S].

（责任编辑：周 琼）