IPTV集成播控平臺(tái)UPS系統(tǒng)優(yōu)化改造方案

汪 龍，尤明容

（貴州廣播電視臺(tái)，貴州 貴陽(yáng) 550000）

0 引 言

IPTV的安全播出是廣電行業(yè)最重要的生產(chǎn)任務(wù)之一，其中播出系統(tǒng)的供電安全則是保障節(jié)目安全播出的基礎(chǔ)。近年來(lái)，隨著節(jié)目制作的不斷升級(jí)，高清、4K和8K技術(shù)的不斷完善，由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量在不斷增大，服務(wù)器等視頻處理設(shè)備也不斷增加，安全供電建設(shè)面臨著前所未有的新挑戰(zhàn)。IPTV行業(yè)安全供電建設(shè)取得了很大的成績(jī)，但仍存在需要優(yōu)化、改善的地方。特別是不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS），對(duì)其系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和安全性提出了更高要求。

UPS在整個(gè)交流不間斷系統(tǒng)中具有非常重要的作用。一方面，其能夠保證不間斷的供電，另一方面，能夠改善對(duì)負(fù)載的供電質(zhì)量[1]。在實(shí)際的操作過(guò)程中，蓄電池的性能和技術(shù)指標(biāo)對(duì)供電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)有著直接影響。其不僅能夠保證通電設(shè)備的連續(xù)性，同時(shí)也能保證電壓輸出的穩(wěn)定性，且具有顯著的保護(hù)功能。當(dāng)出現(xiàn)斷電情況，UPS可以向整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載繼續(xù)供電。當(dāng)電壓不穩(wěn)定時(shí)，UPS設(shè)備可以避免負(fù)載受到過(guò)多的浪涌沖擊危害。當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，UPS設(shè)備不僅能夠?qū)ο到y(tǒng)中的負(fù)載予以保護(hù)，同時(shí)也能夠防止供電系統(tǒng)非正常工作造成的其他故障發(fā)生，為整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作環(huán)境。

貴州廣播電視臺(tái)由于IPTV業(yè)務(wù)的增加，設(shè)備隨之增加，導(dǎo)致原有的UPS供電系統(tǒng)超負(fù)荷工作，存在安全隱患，需要進(jìn)行優(yōu)化改造。此次優(yōu)化改造方案充分考慮了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、冗余保障性，提供高質(zhì)量、持續(xù)、穩(wěn)定輸出的電源[2]，在系統(tǒng)遇到意外故障時(shí)，能夠保障關(guān)鍵設(shè)備的正常工作，保障了節(jié)目的安全播出。

1 系統(tǒng)概述

1.1 現(xiàn)網(wǎng)UPS系統(tǒng)框架

UPS機(jī)房改造前的供電系統(tǒng)如圖1所示。現(xiàn)網(wǎng)外電為市電都播線(xiàn)和市電興播線(xiàn)兩路輸入，分別連入A區(qū)負(fù)1樓UPS機(jī)房作為主電和A區(qū)11樓UPS機(jī)房作為備電。A區(qū)負(fù)1樓主電機(jī)房的UPS1和UPS2已于2018年完成改造，當(dāng)前蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)良好，線(xiàn)纜無(wú)老化破損，且在使用保修期內(nèi)。A區(qū)11樓備電機(jī)房的UPS1于2018年完成改造，原來(lái)作為老機(jī)房傳統(tǒng)廣電播出設(shè)備的供電電源。原來(lái)的播出設(shè)備搬離拆除后，新建為IPTV機(jī)房，沿用了原供電系統(tǒng)。UPS2是2008年改造完成的，暫時(shí)未使用，蓄電池組老化到達(dá)報(bào)廢年限；UPS3是2012年改造完成的，蓄電池組老化達(dá)到使用年限，現(xiàn)作為A區(qū)15樓主電源使用，交流配電相也達(dá)到使用年限，部分供電線(xiàn)纜也已經(jīng)老化，存在較大的安全隱患。機(jī)房作為IPTV機(jī)房使用后，要保障許多新增設(shè)備的供電，以前安裝的蓄電池組就超負(fù)荷了。盡管目前超負(fù)荷仍可運(yùn)行，但存在很大的安全隱患。

圖1 UPS機(jī)房IPTV供電系統(tǒng)圖

1.2 系統(tǒng)現(xiàn)存問(wèn)題

A區(qū)11樓UPS備電機(jī)房的UPS1超負(fù)荷，雖然運(yùn)行良好，但是存在安全隱患。配電柜電源接口端子老化，時(shí)有溫度升高。IPTV機(jī)房還將新增設(shè)備，供電冗余不夠，需增加供電容量。

A區(qū)11樓UPS備電機(jī)房的UPS2蓄電池組老化到達(dá)報(bào)廢年限，UPS3蓄電池組老化達(dá)到使用年限，交流配電箱也達(dá)到使用年限，部分供電纜線(xiàn)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，絕緣不滿(mǎn)足安全的需要，存在安全隱患。

本期工程需新增蓄電池組。原有蓄電池組為湯淺NP100-12，單只重35 kg，尺寸為407 mm×172.5 mm×240 mm（長(zhǎng)×寬×高）。前期安裝每架15只，每組30只，每架占地面積0.4 m2。前期建筑設(shè)計(jì)圖紙的樓面承重為5 kN·m2（約500 kg）。根據(jù)樓面承重負(fù)荷要求，本期新增2組蓄電池組，采用12架機(jī)柜安裝，剛好滿(mǎn)足樓面承重負(fù)荷。但這只是滿(mǎn)足本期新增設(shè)備占地區(qū)域負(fù)荷，前期設(shè)備安裝仍存在安全隱患。

1.3 系統(tǒng)倒閘操作情況

1.3.1 系統(tǒng)供電切換方案

對(duì)系統(tǒng)供電割接時(shí)需要注意倒換供電。供電系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備都是不間斷供電，操作前應(yīng)做好應(yīng)急預(yù)案，對(duì)此次UPS優(yōu)化改造可能帶來(lái)的供電風(fēng)險(xiǎn)、供電安全隱患做好評(píng)估，提前做好各種事故預(yù)想，制定預(yù)演方案和保障方案[3]。

系統(tǒng)供電切換主要由動(dòng)力配電柜（ATS切換柜）完成。現(xiàn)動(dòng)力配電柜（ATS切換柜）主要是由UPS1市電輸入、UPS2市電輸入、UPS3市電輸入三路作為輸入源，ATS切換開(kāi)關(guān)（250 A）作為供電切換動(dòng)力機(jī)械，輸出端為UPS備輸出到11樓播控機(jī)房、UPS備輸出到15樓IPTV機(jī)房、UPS備輸出到11樓IPTV機(jī)房。

負(fù)1樓電源有兩臺(tái)80K UPS工作在并聯(lián)并機(jī)（1+1）工作模式。目前工作系統(tǒng)負(fù)載率（最大相）24%，提供11樓設(shè)備機(jī)房配電柜主電、23樓傳輸配電柜主電。

割接時(shí)，15樓和23樓CBBM的設(shè)備將斷電0.5～1 h，11樓設(shè)備由負(fù)1樓UPS提供電源保障。原掛在UPS1，UPS2上的11樓設(shè)備供電將由負(fù)1樓UPS提供電源保障，無(wú)需斷電。

1.3.2 工程割接實(shí)施步驟

基于以上設(shè)定的方案，工程割接的具體實(shí)施步驟如下。

（1）操作負(fù)1樓UPS供電開(kāi)關(guān)作為主路對(duì)11樓IPTV供電，切斷UPS1、UPS3、UPS2的輸入電源（關(guān)閉K1，K2，K3），切斷UPS3，UPS2，UPS1電池電源。

（2）拆除UPS3與K7的連接，拆除ATS與K10的連接（此過(guò)程為無(wú)電操作）；將UPS1輸出與K7，K10連接（此過(guò)程為無(wú)電操作）。

（3）UPS1上電測(cè)試，正常輸出后，閉合K7，K10，15樓及23樓CBBM恢復(fù)供電。

（4）拆除UPS2，UPS3和電池組（此過(guò)程為無(wú)強(qiáng)電操作）。

（5）安裝新電池組（12架）和電池開(kāi)關(guān)盒（此過(guò)程為無(wú)強(qiáng)電操作）；安裝新UPS（此過(guò)程為無(wú)強(qiáng)電操作）。

（6）調(diào)試新UPS正常工作，啟動(dòng)對(duì)11樓設(shè)備供電。

改造操作過(guò)程中，必須安排相關(guān)運(yùn)維工作人員到達(dá)可能受到影響的設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，保持通信順暢，發(fā)生異常情況時(shí)要能夠快速定位故障點(diǎn)并及時(shí)處理，處理完成以后要及時(shí)匯報(bào)。

2 UPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化改造

2.1 蓄電池改造升級(jí)

本次優(yōu)化改造是將備電機(jī)房的UPS3電源業(yè)務(wù)割接到UPS1電源上，再把A區(qū)15樓配電柜及23樓CMMB配電柜備電這兩條電纜線(xiàn)也割接至UPS1電源上（利用原有電纜線(xiàn)），再將備電機(jī)房UPS2（80 kVA）和UPS3（80 kVA）這兩套電源系統(tǒng)的主機(jī)柜和蓄電池組拆除，新增安裝一套UPS（100 kVA）主機(jī)柜和8架蓄電池組，利用原有的ATS切換開(kāi)關(guān)，只有單獨(dú)的一路輸入，當(dāng)作普通空開(kāi)使用。蓄電池改造前的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。蓄電池優(yōu)化后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 蓄電池改造前系統(tǒng)圖

圖3 蓄電池優(yōu)化后系統(tǒng)圖

2.2 機(jī)房負(fù)荷設(shè)計(jì)

機(jī)房里面配置的UPS電源，是機(jī)房電源保護(hù)的重要設(shè)備。選擇合適的UPS非常重要。如果選擇不合適，可能會(huì)造成在以后的使用過(guò)程中出現(xiàn)不必要的麻煩。對(duì)此，需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）每一電源插頭不能接過(guò)多的負(fù)荷；

（2）必須將電子計(jì)算機(jī)的接地線(xiàn)和地線(xiàn)分離；

（3）應(yīng)考慮到開(kāi)關(guān)電源傳輸線(xiàn)能夠承受的最大電流量。

機(jī)房供電系統(tǒng)所提供的電源的質(zhì)量好壞，直接影響IPTV系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。根據(jù)供電示意圖，需優(yōu)化每排機(jī)柜的設(shè)備安裝，合理分布設(shè)備，精準(zhǔn)控制每個(gè)機(jī)柜的用電負(fù)荷[4]。

為進(jìn)一步保證機(jī)房的安全可靠，技術(shù)人員還設(shè)計(jì)安裝了一整套動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控機(jī)房里的溫度；增加感煙探頭和水浸傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)管，能夠非常好地預(yù)防設(shè)備發(fā)生故障，進(jìn)而降低損害，為機(jī)房供電系統(tǒng)保駕護(hù)航[5]。

3 系統(tǒng)負(fù)載容災(zāi)保障測(cè)試

3.1 UPS蓄電池負(fù)載能力測(cè)試

UPS主機(jī)電源系統(tǒng)和蓄電池組完成組裝后，應(yīng)對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn)，查看蓄電池組在充電過(guò)程中是否有異響和短接，單個(gè)蓄電池有無(wú)液體滲漏。蓄電池充滿(mǎn)后需空載靜放置3 h，查看電流和電壓下降是否在規(guī)定范圍內(nèi)。再次將蓄電池組充滿(mǎn)電，使用放電機(jī)對(duì)蓄電池放電，每一個(gè)小時(shí)做一次讀數(shù)記錄，直至蓄電池組放完電為止，記錄所得測(cè)試數(shù)據(jù)并做詳細(xì)分析，驗(yàn)證蓄電池組的電流和電壓下降曲線(xiàn)是否為正常的特征曲線(xiàn)。

完成蓄電池組的充放電測(cè)試后，建議再進(jìn)行一個(gè)帶全負(fù)載極限測(cè)試。對(duì)此，必須做好應(yīng)急預(yù)案，現(xiàn)場(chǎng)必須有運(yùn)維工作人員值守[6]。在兩路市電掉電或者其他原因?qū)е率щ姡枰铍姵毓╇姇r(shí)，不但要有理論值，還需有一個(gè)實(shí)際測(cè)試值，作為該蓄電池組具備足夠帶負(fù)載能力的有力依據(jù)。

3.2 供電系統(tǒng)容災(zāi)測(cè)試

在UPS系統(tǒng)改造完成后，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行容災(zāi)測(cè)試是非常必要的。需在投入使用前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次全面的測(cè)試，預(yù)先制定應(yīng)急預(yù)案[7]。運(yùn)維工作人員按照編制的應(yīng)急預(yù)案做好保障，分別模擬單路高低壓故障、雙路高低壓故障的現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)這樣的測(cè)試，一方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了一系列完整的測(cè)試，另一方面對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)進(jìn)行了客觀(guān)的評(píng)估，同時(shí)可以檢驗(yàn)電源災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)案是否完善，提高運(yùn)維工作人員現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急管理能力，使其對(duì)供電系統(tǒng)有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解。

4 結(jié) 語(yǔ)

此次UPS機(jī)房的優(yōu)化改造，針對(duì)原有設(shè)備的帶負(fù)載能力、使用年限、老化程度、安全隱患評(píng)估等方面排查以后，重新設(shè)計(jì)機(jī)房UPS的布局，拆除部分老舊設(shè)備、新增一些新設(shè)備，完成對(duì)UPS機(jī)房的改造升級(jí)，提升了參與改造的運(yùn)維人員的技能。最終使得UPS電源具備了穩(wěn)定性、冗余性、安全性以及可擴(kuò)展性，保障了播控機(jī)房的安全，從而保證了節(jié)目的安全播出。