利用蓄電池實(shí)現(xiàn)電視播出系統(tǒng)的備用電源

作者：曾志英

1 、引言

在三網(wǎng)融合、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，廣播電視行業(yè)從單純的模擬電視向多元化的數(shù)字電視轉(zhuǎn)變，網(wǎng)絡(luò)從物理連接向邏輯連接轉(zhuǎn)變，因此，作為有線電視主力軍的當(dāng)?shù)赜芯€電視運(yùn)營(yíng)商應(yīng)快速推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)改造，因特網(wǎng)接入、企業(yè)專用、VOIP、交互電視等增值業(yè)務(wù)，建立多元化的計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)，提高企業(yè)的服務(wù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2 、機(jī)房系統(tǒng)架構(gòu)

廣播電視產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，節(jié)目套數(shù)的增多,信息技術(shù)的快速發(fā)展和社會(huì)信息化需求的增加，廣電規(guī)模和應(yīng)用的擴(kuò)大，電視臺(tái)內(nèi)使用的精密設(shè)備越來越多，主要設(shè)備有：

（1）、原有的39套模擬電視及2套廣播：接收機(jī)、調(diào)制器、解碼器及省光纜節(jié)目解調(diào)

（2）、電腦編播設(shè)備：電腦硬盤采播設(shè)備、DVD、廣告設(shè)備

（3）、市數(shù)字信號(hào)設(shè)備：交換機(jī)、復(fù)用器、編碼器、網(wǎng)管系統(tǒng)

（4）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：光接收機(jī)、光發(fā)射機(jī)、寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)交換機(jī)、路由器

（5）、監(jiān)控設(shè)備：40臺(tái)電視監(jiān)視器、預(yù)警信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備

隨著數(shù)字化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，機(jī)房中的各種數(shù)字設(shè)備，計(jì)算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備迅速增加以及節(jié)目制作播出規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)電視臺(tái)播出機(jī)房的供電電源提出了嚴(yán)格要求。在多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家中，公共配電系統(tǒng)已然相當(dāng)可靠，但有研究表明，即使是最完美的市電網(wǎng)絡(luò)也不可能完全滿足那些不間斷的重要數(shù)據(jù)處理運(yùn)營(yíng)中心的需求。如今電網(wǎng)中市電的供電質(zhì)量還很難得到保證，容易產(chǎn)生諸如斷電、電壓波動(dòng)、突波、雜波干擾、頻率偏移及閃跳等現(xiàn)象，有可能引起停機(jī)及數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤這一情況，為了減少停播率和提高機(jī)房設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性，有線電視網(wǎng)絡(luò)備用電源成為有線電視網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾O(shè)備，常規(guī)的作法是選擇在公共配電系統(tǒng)與其關(guān)鍵負(fù)載之間安裝UPS（不間斷電源）系統(tǒng)。采用UPS電源，但適合縣級(jí)有線電視機(jī)房使用的大功率UPS電源價(jià)格昂貴,本文介紹一種簡(jiǎn)單易行的極其經(jīng)濟(jì)的方案——蓄電池。

3 、設(shè)計(jì)說明

我們機(jī)房的設(shè)備幾乎都已是開關(guān)電源，它是先將交流通過整流濾波得300V左右直流作為開關(guān)工作電壓，開關(guān)變壓器次級(jí)再根據(jù)設(shè)備的需要提供各種不同數(shù)值的電壓以供設(shè)備正常工作，而5—6KVA以上的UPS電源一般也是采用200V以上蓄電池供電，最終給開關(guān)管工作的是直流。我們根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的原理分析，整流電路都大同小異，直流電都可以通過，在整流管上衰減甚微，所以只要不是變壓器供電的設(shè)備，不論何種形式的開關(guān)電源都可以通過直流而正常工作, 這就為蓄電池直流供電替代既費(fèi)錢又耗能的以直流—交流逆變?yōu)榛A(chǔ)的UPS電源提供了有利條件。

如圖所示

蓄電池直流供電路由：蓄電池正極→設(shè)備電源插頭→整流D1→濾波電容正極

蓄電池負(fù)極→設(shè)備電源插頭→整流D4→濾

波電容負(fù)極

單管半波整流的設(shè)備如直流極性不對(duì)不能工作，只要對(duì)調(diào)電源插頭。

4 、對(duì)比

蓄電池直流供電與UPS供電相比優(yōu)勢(shì)在哪呢？我們來做個(gè)比較：

（1）、 UPS電源是直接可購(gòu)買，安裝方便，但是UPS電源的原材料價(jià)格波動(dòng)，少數(shù)電子器件依賴進(jìn)口。近年來，國(guó)際市場(chǎng)的銅、鉛、鋼材等基礎(chǔ)原材料價(jià)格波動(dòng)較大。盡管可與下游客戶協(xié)商調(diào)整價(jià)格，進(jìn)行成本轉(zhuǎn)移，但總體而言，原材料價(jià)格的波動(dòng)將為UPS廠商帶來一定的成本控制壓力。此外，生產(chǎn)高端UPS 產(chǎn)品所必需的部分電力電子器件主要依賴進(jìn)口，造成生產(chǎn)成本偏高。價(jià)格昂貴，據(jù)了解大功率20KVA、供電時(shí)間為4—5小時(shí)的UPS電源一般都在十萬元左右；而蓄電池直流供電耗費(fèi)少，只需購(gòu)買蓄電池和充電設(shè)備，費(fèi)用低。

（2）、 UPS電源是直流—交流逆變轉(zhuǎn)換，有相當(dāng)部分的能量損失了，容量要選用比實(shí)際需要高出20—40%，是為了有足夠的余量以適應(yīng)設(shè)備的增加；蓄電池直流供電無逆變功耗損失，設(shè)備增加時(shí)可減少供電時(shí)間或并聯(lián)相同容量的蓄電池組即可。

（3）、UPS電源需要日常的維護(hù)、修理，不及時(shí)恢復(fù)性充電會(huì)損害電池，對(duì)溫度較敏感，壽命較短，而蓄電池只需3個(gè)月放電一次，無維護(hù)費(fèi)。

5 、具體安裝介紹

根據(jù)我縣具體情況，前端機(jī)房有2套傳輸平臺(tái)，平臺(tái)一；模擬信號(hào)供農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)用戶；平臺(tái)二：數(shù)字平臺(tái)信號(hào)和平臺(tái)一信號(hào)混合后輸出，滿足城區(qū)純數(shù)字電視用戶和既看模擬又看數(shù)字信號(hào)的用戶需求。電源供電也分成二塊，數(shù)字電視前端平臺(tái)與寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)單獨(dú)用一套供電系統(tǒng)?，F(xiàn)以平臺(tái)一來舉例說明：要求在電網(wǎng)停電時(shí)保留3—5臺(tái)電視機(jī)監(jiān)視播出，其余與播出無直接關(guān)系的設(shè)施自動(dòng)關(guān)機(jī)（節(jié)約蓄電池），且按停電4—6小時(shí)計(jì)算，機(jī)房平臺(tái)一正常播出約需6—7KW功率（如用UPS電源需10—12KVA）。我們購(gòu)買了216V容量為150AH免加水免維護(hù)的蓄電池2組（約幾千元），另自制與蓄電池相匹配的充電裝置和控制屏，該屏上安裝電壓表、電流表監(jiān)示運(yùn)行情況，其中的切換開關(guān)在必要時(shí)交換交—直供電。如下圖所示：

圖示說明:

（1）、在電網(wǎng)正常供電時(shí)變壓器除提供設(shè)備用電外，同時(shí)對(duì)蓄電池浮充電。本局是用2臺(tái)5KW自耦調(diào)壓器改制，拆除調(diào)壓部分，初級(jí)不變，接電網(wǎng)A、B兩相以平衡三相負(fù)載，次級(jí)各加繞一組線圈，串聯(lián)輸出205V交流，以滿足216V蓄電池恒壓充電,這樣蓄電池充足電時(shí)的電壓為直流252±3V。機(jī)房原有的20KVA三相交流穩(wěn)壓器能滿足蓄電池恒壓充電,充電變壓器在滿足三相負(fù)載平衡前提下也可以靈活變動(dòng),單相、兩相、三相均可，但其功率、電壓、電流等參數(shù)都應(yīng)符合要求。

（2）、整流管選用150A 1600V普通硅二極管。當(dāng)電網(wǎng)停電而蓄電池又放電至190V時(shí)（最好加裝警示以免蓄電池放電過度），此時(shí)電網(wǎng)恢復(fù)供電，充電電流將很大，再加上設(shè)備用電，整流管負(fù)載電流可達(dá)40A以上。

（3）、應(yīng)急照明。白天停電時(shí)關(guān)閉開關(guān)，夜間停電時(shí)繼電器釋放，常閉觸點(diǎn)自動(dòng)開啟應(yīng)急照明。

（4）、蓄電池采用150AH 216V免維護(hù)、免加水型蓄電池兩組。若是設(shè)備增加或供電時(shí)間需加長(zhǎng)時(shí)可再并聯(lián)相同電壓和容量的蓄電池組即可。在選用國(guó)產(chǎn)蓄電池在串聯(lián)使用時(shí)要注意逐個(gè)選擇，使它們特性盡可能一致。

（5）、機(jī)房原有線路無須大的改動(dòng)。只是將分路供電開關(guān)移到控制屏的倒順開關(guān)上，當(dāng)直流供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可切換回交流供電。

（6）、電腦顯示器和電視墻中的3—5臺(tái)電視監(jiān)視器的消磁電路必須使用交流電。這只需打開機(jī)后蓋將電路板內(nèi)消磁電路與其它電路分開接交流,一臺(tái)機(jī)二根電源線,主機(jī)接直流,消磁電路接交流(電網(wǎng)停電時(shí)電腦顯示器和電視機(jī)消磁線圈短時(shí)不工作并不影響使用),電腦顯示器和電視機(jī)在停電時(shí)一般使用10臺(tái)左右,更改工作量不大。

6 、結(jié)束語(yǔ)

隨著廣播電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不間斷電源將發(fā)揮越來越重要的作用，實(shí)踐證明我縣機(jī)房使用蓄電池已達(dá)三年之久，非常有效，既實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)供電和備用源供電之前的平滑倒換，從而實(shí)現(xiàn)所接負(fù)載電源的持續(xù)可靠性，對(duì)確保安全優(yōu)質(zhì)播出、網(wǎng)絡(luò)的通暢、降低停播率和減輕維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、工作壓力起到了積極的作用，同時(shí)又節(jié)約了大量的資金，提升了網(wǎng)絡(luò)公司的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，具有較高的經(jīng)濟(jì)實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。