對(duì)廣電系統(tǒng)供配電設(shè)計(jì)的相關(guān)思考

戴建云

（山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司煙臺(tái)分公司，山東 煙臺(tái) 264003）

0 引 言

隨著人們對(duì)于信息獲取方式的多樣化，廣播電視在傳統(tǒng)的媒介中發(fā)揮的作用越來越明顯?，F(xiàn)在廣播電視仍然是人們最喜愛的信息獲取途徑之一，而廣播電視節(jié)目的播出量和播出時(shí)間也在不斷的增加，這就對(duì)廣播電視播出系統(tǒng)提出了更高的要求，播出系統(tǒng)必須不間斷的供電才能夠達(dá)到相關(guān)的要求。隨著互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步，廣播電視也在向著網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化的方向邁進(jìn)，這也給供電質(zhì)量提出了更高的要求。而隨著廣播電視技術(shù)系統(tǒng)規(guī)模日益龐大，相應(yīng)的系統(tǒng)耗電量也會(huì)快速的增加，這就會(huì)給供配電保障系統(tǒng)帶來沉重的壓力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年國(guó)家廣播電視總局對(duì)全國(guó)廣電系統(tǒng)進(jìn)行的檢查中發(fā)現(xiàn)的安全隱患中，因?yàn)楣┡潆娤到y(tǒng)問題導(dǎo)致的隱患高達(dá)70%以上，由此可見供配電系統(tǒng)對(duì)于廣播電視系統(tǒng)安全和穩(wěn)定運(yùn)行的重要性。隨著用電負(fù)荷的不斷增加，電網(wǎng)存在很多電壓浪涌、電壓尖峰或者電壓瞬變的情況，這就會(huì)讓電源的使用過程中發(fā)生一些中斷，對(duì)于廣電系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行造成威脅，因此必須對(duì)廣電系統(tǒng)的供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)[1]。

1 廣電系統(tǒng)外部電源的設(shè)計(jì)

為了能夠確保廣播電視系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對(duì)于廣電系統(tǒng)的外部電源設(shè)計(jì)可以采用低壓供電回路來實(shí)現(xiàn)，低壓供電回路必須相互獨(dú)立，容量相同，單獨(dú)的一個(gè)供電回路都可以獨(dú)立的供電，在供配電設(shè)計(jì)時(shí)需要將兩個(gè)變壓器連上低壓母線，兩個(gè)變壓器能夠?yàn)橹鞑コ鲐?fù)荷以及備用播出負(fù)荷分別進(jìn)行供電，低壓母線的連接采用開關(guān)的形式，同時(shí)可以對(duì)低壓母線進(jìn)行自動(dòng)或者手動(dòng)的切換。

為了能夠確保廣電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)該合理的配置工藝變壓器。配置工藝變壓器可以讓動(dòng)力設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，避免設(shè)備故障造成的干擾。要根據(jù)廣電系統(tǒng)的配電設(shè)計(jì)采用合理的變壓器設(shè)備，如果廣電系統(tǒng)只配備了一路外部電源，那么應(yīng)該設(shè)置主變壓器和備用變壓器，同時(shí)要設(shè)置好自備電源的接入開關(guān)，連接到低壓二段母線中，要嚴(yán)格的校對(duì)和檢驗(yàn)自發(fā)電的相序，同時(shí)在試運(yùn)行過程中要帶負(fù)荷運(yùn)行，在自發(fā)電的過程中，要重點(diǎn)保障播出機(jī)房的用電，其他與播出機(jī)房無關(guān)的供電設(shè)備要盡量停用，保障廣播電視系統(tǒng)的主要功能。配電系統(tǒng)中的主設(shè)備和備用設(shè)備要與兩組低壓供電母線相連接，可以有效防止電源負(fù)荷端由于電流過大造成的跳閘現(xiàn)象，導(dǎo)致廣電系統(tǒng)的全部設(shè)備都停止運(yùn)轉(zhuǎn)。為了能夠確保廣電系統(tǒng)播放過程不中斷，廣播電視中心應(yīng)該配備24 h不間斷UPS電源，電源的容量應(yīng)該足夠大，為廣電系統(tǒng)的安全播出提供保證。廣電部門最好與當(dāng)?shù)氐墓╇姴块T保持良好的合作關(guān)系，應(yīng)該簽署供電協(xié)議，讓供電部門單獨(dú)為廣電系統(tǒng)增設(shè)一條外部供電線路，確保外部電源供應(yīng)的及時(shí)性與可靠性[2]。

2 廣電系統(tǒng)自備的電源設(shè)計(jì)

在廣播電視系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，如果外部電源突然斷電，而廣電系統(tǒng)沒有準(zhǔn)備后備電源，就會(huì)導(dǎo)致一些系統(tǒng)設(shè)備因?yàn)闆]有電力供應(yīng)而產(chǎn)生硬件設(shè)備的損壞，不但會(huì)對(duì)廣大電視觀眾觀看節(jié)目產(chǎn)生影響，也會(huì)造成廣電系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)崩潰等不良后果[3]。因此，廣電系統(tǒng)在供配電設(shè)計(jì)中一定要重視自備電源的選擇，現(xiàn)在廣電系統(tǒng)中常用的不間斷電源是UPS電源，當(dāng)系統(tǒng)的外部電力出現(xiàn)故障時(shí)，可以發(fā)揮應(yīng)有的供電作用。UPS電源動(dòng)力主要是來自于電池組，電池內(nèi)部的電子元器件反應(yīng)較快，可以在外部電源停電瞬間的5ms內(nèi)繼續(xù)提供電力，同時(shí)UPS電源還可以進(jìn)行停電保護(hù)、電壓穩(wěn)定、控制噪聲、瞬間響應(yīng)保護(hù)或者對(duì)電源進(jìn)行監(jiān)控等功能。

2.1 供配電設(shè)計(jì)對(duì)UPS電源的選擇

廣電系統(tǒng)供配電設(shè)計(jì)采用的UPS是不間斷電源，電源系統(tǒng)包括了濾波器、整流器、逆變器、靜態(tài)旁路開關(guān)以及電池組件等。UPS電源有不同的分類，按照其工作形式的不同可以分成離線式UPS電源、在線式UPS電源和在線互動(dòng)式的UPS電源三種。在廣電系統(tǒng)的配電設(shè)計(jì)中，通常應(yīng)采用在線式的UPS電源，使用在線式UPS電源能夠在外部電力供應(yīng)不出現(xiàn)問題的條件下，通過外部電力直接提供逆變器直流電壓來提供交流電。如果外部市電出現(xiàn)故障則廣電系統(tǒng)可以利用逆變器由電池提供電量，持續(xù)為負(fù)載提供交流電，確保電力輸出的持續(xù)性和穩(wěn)定性，具有較高的供電質(zhì)量。

2.2 UPS集中式和分散式配電方式的選擇

UPS通常供電方式有兩種，包括集中式UPS供電和分散式UPS供電。集中式的UPS供電常用的選擇是在線式的UPS，對(duì)外輸出正弦波，對(duì)于廣電供配電是最佳的選擇。假如廣電設(shè)備距離較遠(yuǎn)就必須進(jìn)行線纜的鋪設(shè)，這樣有利于對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理，但采用這種方式相對(duì)費(fèi)用較高。分散式UPS供電可以采用在線式的UPS，這種在線式的UPS功率很小，利用這些設(shè)備為廣電系統(tǒng)的不同機(jī)器分別進(jìn)行供電,這樣做的益處是可以將斷電的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分散，一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)斷電情況不會(huì)影響到其他設(shè)備的正常運(yùn)行.但是這種方式的弊端是UPS布置比較分散，很難管理，同時(shí)也不容易進(jìn)行布線規(guī)劃[4]。

2.3 供配電設(shè)計(jì)中UPS容量的選擇

廣電系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)自身負(fù)載的需要選擇適合容量的UPS，這樣不但能夠確保供電質(zhì)量，能夠保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。現(xiàn)在絕大部分UPS在出廠時(shí)給出的輸出功率因數(shù)是0.8，而UPS的負(fù)載量和負(fù)載功率因數(shù)是有直接關(guān)系的，在供配電設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該針對(duì)不同的負(fù)載功率因數(shù)對(duì)功率進(jìn)行換算。選擇的UPS容量過大會(huì)造成深度放電，影響電池組壽命，過小又會(huì)讓輸出的波形發(fā)生變化，損壞逆變器。

廣電系統(tǒng)使用的電力設(shè)備逐漸增多，電力的負(fù)載也在不斷增加，為了滿足負(fù)載的需要就必須進(jìn)行UPS增容，可以使用UPS在線并機(jī)擴(kuò)容和模塊化的UPS來實(shí)現(xiàn)。大功率的UPS具備冗余并機(jī)的能力，在供配電設(shè)計(jì)時(shí)要在UPS前后的配電箱保留足夠的空間，能夠放置空氣開關(guān)，同時(shí)廣電機(jī)房也要預(yù)留一定的空間來實(shí)現(xiàn)UPS的擴(kuò)容?？梢圆捎媚K化的UPS，這樣就會(huì)大大縮短供電故障的修復(fù)時(shí)間。

2.4 供配電設(shè)計(jì)采用多種冗余連接方式

UPS供電為了提升安全性，可以使用多種冗余連接方式，不同的冗余連接方式都有其優(yōu)點(diǎn)和不足，因此在供配電設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。

第一種冗余連接方式是雙機(jī)主從式熱備份，從機(jī)UPS1與主機(jī)UPS2旁路輸入連接，UPS2和UPS1分別作為主備用設(shè)備，如果UPS2出現(xiàn)故障可以把負(fù)載切換到UPS2的旁路，讓UPS1承擔(dān)起供給負(fù)載的責(zé)任。這種設(shè)計(jì)方式的優(yōu)勢(shì)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制操作簡(jiǎn)便，但是也會(huì)存在一定的缺陷，主要是這種方式會(huì)導(dǎo)致主機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行而從機(jī)長(zhǎng)期處于待機(jī)的狀態(tài)，這樣就會(huì)導(dǎo)致兩種設(shè)備的使用中產(chǎn)生的損耗各異，如果采用主機(jī)供電，假如靜態(tài)旁路故障會(huì)讓系統(tǒng)供電都發(fā)生問題。

第二種冗余連接方式是功率均分并聯(lián)備份，可以并聯(lián)兩臺(tái)及以上的逆變UPS，正常情況下兩臺(tái)逆變器向負(fù)載供電，如果其中的一臺(tái)設(shè)備發(fā)生損壞則UPS可以從系統(tǒng)中分離出來，讓剩余的逆變器重新開始供電，在供配電設(shè)計(jì)時(shí)可以采用的方法一是讓UPS通過外加并機(jī)柜進(jìn)行并聯(lián)，方法二是在UPS內(nèi)部安裝邏輯控制板來實(shí)現(xiàn)同步和均流的輸出，這種方式有利于擴(kuò)容，可以利用冗余備份提升系統(tǒng)供電的可靠性，但是采用并機(jī)柜方式如果內(nèi)部出現(xiàn)失控現(xiàn)象會(huì)讓整個(gè)廣電系統(tǒng)的供電出現(xiàn)問題，再加上UPS電源的輸出量參數(shù)往往存在一定的偏差，這樣就會(huì)讓UPS在向負(fù)載供電的同時(shí)在內(nèi)部UPS逆變器之間形成環(huán)流，如果環(huán)流過大就會(huì)導(dǎo)致逆變器出現(xiàn)故障[5]。

3 結(jié) 論

廣電系統(tǒng)的供配電設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理對(duì)廣電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要影響。廣電應(yīng)該完善對(duì)于供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過程中要充分考慮系統(tǒng)的靈活性以及可擴(kuò)展性，考慮未來廣電系統(tǒng)發(fā)展對(duì)用電負(fù)荷的變化，為廣電系統(tǒng)高質(zhì)量運(yùn)行提供保障。