UPS助力视频会议系统的稳定运行

文｜北京直真视通科技有限公司 郑立新

1 背景分析

视频会议系统是一个对实时敏感度要求高、感观性强的系统，保证视频会议效果的稳定对视频会议系统而言是至关重要的。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，视频会议就会出现图像抖动、黑屏，以及颤音等现象。这些现象会严重影响视频会议的效果。

实时性对于很多应急故障处理、险情处理等多方面重要会议来说都是非常重要的。如果在视频会议过程中（特别是有重要领导参加时）突然电压不稳，造成视频会议终端黑屏、死机、自动重启，将会严重影响会议的质量，使得一些重要信息不能及时得到掌握。（以视频会议终端自动重启为例，最少也要浪费大约1分钟的时间）

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、发言系统等组成的，视频会议系统的性能需要各个子系统配合实现。除了视频会议终端之外，其他系统一般都归类于会议室集成系统中。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、稳定性的要求非常高。如果电源不稳定，屏幕上会出现横纹，影响收视效果；长时间电压不稳则会导致投影机的灯泡烧坏。

一般而言，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±10V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±20V左右浮动，用电量较大时电压会下降到190V左右，晚上用电高峰过后又会急剧上升到240V左右。此外，在实际的供电系统中，由于非线性负荷的存在，电流并不是理想正弦波，畸变的电流包括有二次、三次等谐波电流。这些问题都会对视频会议系统造成影响。因此，本文将就供电系统对视频会议系统的影响，以及UPS与视频会议系统的配合方案进行讨论。

2 供电系统影响因素分析

（1）谐波

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所得的，除去频率与电网基波频率相同的分量之外的，一系列频率大于电网基波频率的分量。电力谐波的主要危害如下：

◆ 引起串联谐振及并联谐振，放大谐波，造成出现危险的过电压或过电流；

◆ 造成谐波损耗，使发、变电和用电设备效率降低；

◆ 加速电气设备绝缘老化，使其容易被击穿，从而缩短其使用寿命；

◆ 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；

◆ 干扰通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚至造成通信设备损坏。

谐波治理的主要手段包括安装谐波滤波器，就近吸收谐波源产生的谐波电流，以及采用IGBT整流技术对谐波进行整流，使谐波降低到4.5%以下，保持在正常范围内。

（2）无功功率

无功功率是为在电气设备中建立和维持磁场而消耗的电功率。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和导线的容量增加，同时间接造成电力用户的启动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格的加大。此外，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。

（3）电压不稳

经常出现电压不稳会导致电脑的硬件发生损坏，例如电源烧毁，CPU、内存，甚至硬盘损坏等。以硬盘为例，电压不稳或电压过低会导致电脑重启，经常在非正常关机的情况下使用会使硬盘寿命缩短；而由此造成损坏属于物理损坏，一旦发生，硬盘存储的数据将很难恢复，可能造成重大损失。

3 UPS与视频会议系统的配合方案

由于供电系统对视频会议系统存在以上的影响，为了保证视频会议召开过程中，视频会议终端能够稳定可靠地运行，需要在视频会议场合安装UPS（Uninterruptible Power Supply，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依然能够可靠运行。

3.1 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，能够提供持续、稳定、不间断的电源供应。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（或异常）时，UPS立即在4～10ms或“零”中断时间内通过逆变转换的方式利用蓄电池的电源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。

3.2 UPS的分类

UPS可以根据功率大小划分为大机、小机，也可以根据供电模式划分为后备式、在线互动式、在线式。在为视频会议系统选配UPS时，需要综合考虑应用需求与不同类别UPS的特点。

一般而言，可以以20kVA为分界线将UPS分为两类，功率小于20kVA的UPS称为小机，大于20kVA的UPS称为大机，其中小机又可分为标机和长机。标机中配备标准电池，后备时间可以达到5～6分钟。长机则不配备标准电池，需要根据具体需求来进行电池的配置，后备时间最短为15分钟，最长为4个小时。

后备式UPS的工作方式是：在市电正常时直接由市电向负载供电；当市电超出UPS工作范围或停电时，通过转换开关将供电方式转为电池逆变供电。后备式UPS的特点是：没有稳压功能，有切换时间，且输出波形一般为方波。

在线互动式UPS的工作方式是：在市电正常时直接由市电向负载供电；当市电偏低或偏高时，通过UPS内部稳压线路稳压后输出；当市电严重异常或停电时，通过转换开关将供电方式转为电池逆变供电。在线互动式UPS的特点是：有稳压功能，但同样存在切换时间。

在线式UPS的工作方式是：在市电正常时，对市电进行整流后提供直流电压给逆变器，由逆变器向负载提供交流电；在市电异常时，由电池向逆变器提供能量——逆变器始终处于工作状态，保证无间断输出。在线式UPS的特点是：有极宽的输入电压范围，基本无切换时间且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高的应用场合，但是成本较高。目前，功率大于3kVA的UPS几乎都是在线式UPS。

3.3 UPS的大小及后备时间

一般情况下，一个视频会议中心会场的负载主要包括中央控制单元、视频会议终端、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，而分支会场会有视频会议终端、PC机、显示器、投影机等。根据所有系统的设备清单可以计算出总功率，而后就可以确定UPS的功率因数；此外，UPS的带载率一般不能超过80%——由此即可得出所应选择的UPS的功率大小。

此外还要确定UPS的后备时间，也就是要确定在市电掉电后，电池在满载的情况下所能支持的供电时间。一般情况下，最小的后备时间为15分钟，最大的为4个小时。

UPS后备时间的长短主要还是由用户方的功能要求决定的。比如：有些单位需要在市电掉电后仍然能够召开会议，而一般会议的时长在2个小时左右，因此应配置2.5小时的后备时间；而有些单位有柴油发电机，因此只需要配置15分钟的后备时间，因为15分钟的时间足够柴油发电机启动并给负载供电；也有些单位只需要保证在市电停电后有足够的设备关机时间即可，因此也只需要配置15分钟的后备时间。

3.4 负载容量的计算

计算负载容量首先要确定哪些设备需要UPS供电，而后再计算各负载额定功率（设备的使用说明书一般会标注额定功率）的累加值，最后为了保证系统的安全性，再对各负载额定功率累加值乘上一个系数（建议取1.1）即可。

对于简单的视频会议系统来说，只要有视频会议终端、电视机（显示器）就可以召开视频会议——这两个负载的总额定功率在600W左右。结合上文所述，可得出所需配置UPS的功率：

对一些大型的视频会议系统来说，需要的设备有视频会议终端、大屏幕拼接系统、中央控制系统、音频扩声系统、调音系统、矩阵切换系统、计算机系统、时序电源系统等，计算负载容量时要根据实际情况逐一核实每套系统的额定功率再进行累加。

3.5 UPS的部署

UPS的部署主要以服务重点的、精密设备的配电为出发点，因此如果在一套视频会议系统中有5个分支机构，则每个视频会议系统的分支机构均需要配置一套UPS系统。

3.6 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，避免因噪音太大影响会议正常召开的效果。此外，UPS、电池最好放在装有防静电地板的房间内。