电视台播出用电供电系统改造概述

摘要

本文主要介绍了广东电视台针对播出用电原有供电系统存在的薄弱环节，经过多次的讨论论证，在借鉴了其它单位较为先进的供电方式之后，进行了一系列的供电技术改造措施，力求使用先进的科学技术手段促进播出供电系统的完善，确保播出系统的用电安全。

关键词：播出用电供电系统 UPS并机系统 播出专用独立供电回路 柴油发电机组

1．引言

播出用电供电系统安全可靠的重要性，对于电视台的安全播出工作来讲是不言而喻的。在正常工作状况下，播出机房供电系统包含了主备技术供电回路以及各环节多种备份手段，足可以保障电视台的正常播出安全。但是要做到万无一失，研究解决灾难性播出事故及应急播出的特殊性问题，如长时间断电、大面积停电事故的应急等，已成为电视台安全播出工作中的重点技术改进方向。

2.对原播出机房供电系统的分析

广东电视台播出机房的技术用电，按区域划分主要分为三大块：主楼三楼播出中心技术用电、主楼四楼五楼新闻中心技术用电和主楼二楼体育中心直播室技术用电。在2007年之前，广东电视台播出机房的技术主用供电回路采用输入双电源自动切换、在线式双机并联冗余UPS电源设备的供电方式；技术备用供电回路采用市电从低压配电房到播出机房的独立供电回路；各播出机房的主备技术供电可互相切换，正常情况下两路电源均可以带全部用电负荷安全运行。

在播出机房供电系统中，主楼三楼播出中心技术主用供电回路中选用了两台120KVA UPS电源设备（2003年采购，AEG品牌），主楼四楼五楼新闻中心技术主用供电回路中选用了两台80KVA UPS电源设备（2001年采购，AEG品牌），主楼二楼体育中心直播室技术主用供电回路中选用了两台60KVA UPS电源设备（1996年采购，波利品牌）。

原播出机房供电系统中所采用的120KVA UPS并机系统，以及80KVA UPS并机系统，属直接并联的并联冗余UPS系统。直接并联的并联冗余UPS系统也称为采用分散静态开关的并联冗余UPS系统。如图1所示，每台单机UPS系统中都有一个静态开关。在正常方式下，两台UPS同步运行均分负载，当其中一台UPS故障时，这台UPS不转旁路而是自动地脱离系统，此时由另一台的UPS为负载供电。当两台UPS均故障或UPS系统过载时，两台单机UPS系统的静态开关同时将负载转换到由旁路电源（输入电源）供电。直接并联的并联冗余UPS系统中每台单机UPS都有一个手动旁路开关，当需要进行维护时，用以将负载转换到旁路电源。

原播出机房供电系统中所采用的60KVA UPS并机系统，属热备用冗余UPS系统。热备用冗余UPS系统的电路与双机并联冗余UPS系统的结构完全相同。如图2所示。不同的是：两台UPS中有一台是主用（ UPS1），另一台是备用 （UPS2），该系统两台UPS共有一个静态开关和一个手动旁路开关。在正常方式下，两台UPS同步运行（但不并联运行），只有主用UPS1向负载供电，备用UPS2空载运行。当主用UPS1故障时，转换为由备用UPS2供电，故障的主用UPS1与负载断开。当两台UPS均故障或UPS系统过载时，静态开关将负载转换到由旁路电源（输入电源）供电。当需要进行维护时，手动旁路开关用以将负载转换到旁路电源。

3．播出机房原有供电系统可能存在的薄弱环节

在原播出机房供电系统中，无论是直接并联的并联冗余UPS系统，还是热备用冗余UPS系统，系统的容错率只有一次。也就是说，当两台UPS均故障或UPS系统过载时，甚至在正常对UPS电源设备进行检修维护的过程中，播出机房负载都将转换到由旁路电源（输入电源）供电。因为旁路电源是普通市电，其供电质量和可靠性相对播出机房负载来讲，都存在着不稳定的安全隐患，随时可能造成播出机房负载断电。哪怕是瞬间的断电，都会给电视台的播出造成重大影响。

在原播出机房供电系统中，从放置UPS电源设备的电站配电室，到播出机房负载之间有近两百米的供电线路，其走向布局和所走通道都是完全一致的。也就是说，各播出机房的主备技术供电电缆，都集中在同一条电缆沟（槽）内。这也形成了供电系统中的瓶颈，一旦电缆沟（槽）内发生意外事故，比如火灾、短路爆炸等，波及到各播出机房的主备技术供电电缆，都将造成播出机房的大面积断电，而且短时间内无法恢复供电。

在原播出机房供电系统中，采购电源设备UPS时的配置为标准配置，即在没有外电输入的情况下单台UPS电源设备可支持额定负载30分钟。也就是说，当市电发生大面积故障时，UPS系统可支持播出机房负载不超过1小时，这样的话暴露出UPS系统续航能力的不足，满足不了电视台播出安全的要求。广东电视台虽然原有两台250KW应急柴油发电机组，但发电功率偏小，且机组残旧，无法同时满足所有播出机房负载以及大楼消防应急情况下供电的需要。

4．对播出机房供电系统改造的讨论论证

播出机房供电系统中的薄弱环节找到了，关键是制定出一套切实可行的完善供电系统的改造方案，并付诸实施。广东电视台的供电技术人员通过学习目前电力技术的发展状况，同时借鉴其它单位较为先进的供电方式之后，提出了多种供电改造方案。

方案一：主楼播出中心新增加一条UPS设备供电的备用回路和静态电子式高速切换不断电（STS）开关(见图3)。

为了提高播出中心机房供电备用回路的可靠性，选用一台160KVA UPS主机作为备用回路的电源设备，经过新敷设的电缆到达主楼电房。

为了实现播出中心主备供电回路的不断电切换，在主楼电房新增加250A STS开关。

图3双母线+STS静态转换开关方案

此方案的优点在于 STS静态转换开关的所有的转换都是快速的先断后合，主电源及备用电源之间不会产生冲击电流，所有的转换都在

方案二：参考上海证券交易所的分离原有UPS旁路，然后集中共用一套UPS供电的方案(见图4)。

该供电方式的特点在于：在两台200KVA UPS并机系统的基础上，增加了一台300KVA UPS设备，其输出直接与200KVA UPS并机系统的旁路输入端连接，因为300KVA UPS与两台200KVA UPS串联连接,所以这种UPS系统也称为串联冗余UPS。

此种串联冗余UPS加UPS并机系统的方案具有UPS模块、UPS系统的冗余；因此具有UPS模块、UPS系统同时维护和故障容限的性能，可达到连续的（99.9999%）可用度，大大改善了系统可用度，适用于较重要的设备负载，可以满足各种关键负载的要求。而缺陷在于UPS输出配电系统没有冗余，只能通过单母线供电，一旦供电母线发生故障，负载设备的供电就将中断。

在我台总工程师的组织和领导下，对各种供电改造方案进行了科学、严谨的论证，摒弃了一些可能造成新的安全隐患的方案，最终决定在参考上海证券交易所的供电方式（见图4）的基础上,改进其原有缺陷，结合我台实际情况，对播出机房供电系统进行改造。

5．对播出机房供电系统的改造

新采购一台300KVA UPS （AEG品牌），其输出与120KVAUPS（三楼播出中心技术主用供电）并机系统的旁路，以及80KVA UPS（四楼五楼新闻中心技术主用供电）并机系统的旁路连接，如图5所示。同时，300KVA UPS也向播出机房的技术备用供电回路供电，如图6所示。

由于60KVA UPS并机系统的电源设备属早期产品，其主输入电源和旁路电源在内部绑定，不可分离，因此无法实施改造。

从放置UPS电源设备的电站配电室，到播出机房负载之间，重新开设一条全封闭的专用电缆沟，其中是三条新敷设的播出机房技术主用供电电缆，构成播出专用独立供电回路。新专用电缆沟是全封闭的，以确保其中的供电线路不受外界的意外事故影响。

新采购一台卡特彼勒720KW的柴油发电机组，作为播出机房供电系统的应急电源，增强在长时间断电或大面积停电事故情况下的应急能力。

6． 小结

经过一系列的技术改造，广东电视台播出用电技术主备供电系统的安全可靠性都得到了有效的提高，同时也增强了灾难事故情况下的应急能力，为安全播出工作提供了有力的保障。