思科认证考试之UPS助力视频会议系统

谐波的定义：

    视频会议系统是一个对实时敏感度要求高、感观性强，也是最受关注的系统。保证视频会议效果的稳定就显得至关重要了。视频会议系统对网络的要求非常严格，一旦网络中出现丢包，或者网络的延时增大，视频会议就会出现抖动或者黑屏，声音会出现颤音等现象。这些现象的产生会严重影响视频会议的效果。

    视频会议系统的实时性，在很多指挥作战、应急故障处理、险情处理等多方面重要会议中都是非常重要的。但在很多项目中由于市电的电压不稳，经常造成视频在开会过程中（特别是有重要领导参加的）突然电压不稳，视频会议终端就会自动重启，系统重启最快也要大约1分钟的时间，这样会严重影响开会的质量以及一些重要信息不能及时了解。

    一个大型的视频会议系统是由视频会议终端、显示系统、中央控制系统、扩声系统、矩阵切换系统、发言系统等组成。一个系统的好坏需要各个系统配合。在视频行业除了视频会议终端之外，其他系统一般都归结到会议室集成系统中。视频会议系统的好坏取决于各个系统的整体配合。

    会议室集成系统，特别是视频显示系统（如投影机、拼接大屏幕等）等对电源的洁净度、稳定性的要求也非常高。如果电源不稳定，则会出现屏幕上有横纹出现，影响收视效果。长时间电压不稳则会影响投影机的灯泡烧坏。

    这些问题的根源都源自于环境电压的不稳，电源的洁净度不够，谐波等造成的影响。不但影响正常的开会，还会影响设备自身的安全。

    因此要想保证视频会议的质量就需要保证给视频会议系统提供基础架构的网络因素、环境因素、供电因素。在这里我们就只讨论供电系统对视频会议系统及会议室集成系统的影响。

    一般在北京、上海、广州等发达城市电网的质量相对较好，电压一般在220V±1左右。而在三级城市或者偏远地区甚至厂矿区等地电压一般会在220V±20左右浮动。在这些地方一旦用电量较大时，电压就会急剧下降，可能会在190V左右。如果晚上用电高峰过后，电压又会急剧上升，达到240V左右。这样的频繁浮动，会严重影响精密设备的使用寿命，并对通信设备造成丢包、误码率提高、死机、重启等多种问题。一旦这些问题产生，不但影响了设备的正常使用，也会造成设备的故障高发。

    在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件（电阻、电感及电容）的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。

    在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十几次谐波组成。

    供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。

    电力谐波的主要危害有：

    a、 引起串联谐振及并联谐振，放大谐波，造成危险的过电压或过电流;

    b、 产生谐波损耗，使发、变电和用电设备效率降低;

    c、 加速电气设备绝缘老化，使其容易击穿，从而缩短它们的使用寿命;

    d、 使设备（如电机、继电保护、自动装置、测量仪表、电力电子器件、计算机系统、精密仪器等）运转不正常或不能正确操作;

    e、 干扰通讯系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚至损坏通信设备。

谐波的治理：

    安装谐波滤波器，就近吸收谐波源产生的谐波电流。或者采用IGBT整流技术，来对谐波进行整流，使其谐波降低到4.5%以下，以满足设备的正常谐波范围内。

    无功功率的定义：

    无功功率是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。

    无功功率对电力系统的影响：

    a、无功功率的增加，会导致电流增大和视在功率增加，从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。同时，电力用户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。

    b、无功功率的增加，使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增加，这是显而易见的。

    c、使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量严重降低。

    电压不稳对设备带来的影响：

    电压不稳对电脑（不管是台式机还是笔记本）都是有非常大的影响，经常出现电压不稳的现象会导致电脑的硬件发生损坏，直接影响是对电脑的硬盘。其次是电源部分（包括主板上的电源部分），电压过高特别是瞬间高压的情况下，不只是烧掉一个电源的问题，有可能会损坏至CPU和内存条，甚至硬盘。电压过低或电压不稳会导致电脑重启，重启时电脑硬件最容易损坏的是硬盘，一个硬盘经常在非正常关机的情况下使用，寿命会相当短，硬盘的这种损坏属于物理损坏，重要数据挽回是相当难的，所以得务必注意。

    基于以上的影响，为了保证会议召开过程中，视频会议终端能够稳定可靠的运行，需要在视频会议场合安装UPS（不间断电源系统）以保证视频会议系统在突然掉电的情况下会议依然能够可靠运行。

    UPS的定义：

    UPS是不间断电源（UninterruptiblePowerSupply）的英文简称，是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。

    UPS的主要功能：

    UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的不间断电源。当市电正常时，UPS将市电稳压或稳压、稳频后供负载使用，同时向机内电池充电;当市电中断时（异常时），UPS立即在4-10毫秒内或“零”中断时间内将蓄电池的电源通过逆变转换的方式向负载继续供应电力，使负载维持正常的工作，以便保存资料并保护负载的软硬件不受损坏。从原理上来说，UPS是一种集数字和模拟电路，自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备。

    UPS能消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。

    有了UPS系统将能够解决视频会议及会议室系统所遇到的诸多问题，为了能够保证视频会议的效果，建议每个会场都要将视频会议及相关的会议室集成系统连接到UPS系统上供电。

    那么该如何根据负载来配置UPS的大小呢？

    首先确定负载的总功率是多少？其次需要确定UPS的功率因素是多少？再次选择支持UPS的后备时间是多少？

    一般情况下，一个中心会场视频会议的负载主要包括：中央控制单元、视频会议终端、显示系统、中控系统、扩声系统、大屏幕显示系统、音频系统、矩阵切换系统、计算机系统、时序电源系统等。而在分支会场一般情况下会有视频会议终端、PC机、显示器、投影机等。然后根据所有系统的设备清单计算出总的功率（单位为KW）。

    计算好后，可以确定UPS的功率因数，一般厂家的UPS功率因素为0.8，这还要根据各自厂家所提供设备的因数不同而取数，计算好后得出KVA。得到了KVA后一般建议UPS的带载率不能超过80%，因此还需要在得出KVA数值的基础上再乘上）0.8，得出UPS所选择的型号大小。

    最后要计算UPS的后备时间，也就是要得出在市电掉电后，满载的情况下电池所能带给负载的供电时间。一般情况下，最小的后备时间为15分钟，最大为4个小时。

    UPS的后备时间主要还是考虑用户方的功能决定，比如：有些单位需要在市电掉电后仍然能够召开会议，而一般会议在2个小时左右，那么建议配置2.5小时的后备时间即可。而有些单位有柴油发电机，那么建议只需要配置15分钟的后备时间即可。因为在15分钟内足可以将柴油发电机启动，并给负载供电。也有写单位在市电停电后，只需要保证关机的时间即可，则只需要配置15分钟，能够保证设备关机的时间即可。

    UPS的放置位置：

    为了保证视频会议以及会议室环境的效果，建议将UPS及电池放置在控制室内，这样避免噪音太大，影响会议正常召开的效果。UPS、电池以及所有的精密仪器不宜放置在有地毯的房间内，最后为防静电地板的房间，这样避免精密仪器在长时间的地毯环境中吸收很多地毯纤维，时间长了会造成设备短路，导致设备故障。