利用蓄电池实现电视播出系统的备用电源

作者：曾志英

1 、引言

在三网融合、网络技术飞速发展的今天，广播电视行业从单纯的模拟电视向多元化的数字电视转变，网络从物理连接向逻辑连接转变，因此，作为有线电视主力军的当地有线电视运营商应快速推进网络改造，因特网接入、企业专用、VOIP、交互电视等增值业务，建立多元化的计算机信息网络，提高企业的服务水平和市场竞争力。

2 、机房系统架构

广播电视产业的飞速发展，节目套数的增多,信息技术的快速发展和社会信息化需求的增加，广电规模和应用的扩大，电视台内使用的精密设备越来越多，主要设备有：

（1）、原有的39套模拟电视及2套广播：接收机、调制器、解码器及省光缆节目解调

（2）、电脑编播设备：电脑硬盘采播设备、DVD、广告设备

（3）、市数字信号设备：交换机、复用器、编码器、网管系统

（4）、网络设备：光接收机、光发射机、宽带数据业务交换机、路由器

（5）、监控设备：40台电视监视器、预警信号监测设备

随着数字化进程的不断推进，机房中的各种数字设备，计算机设备、网络设备、自动控制设备迅速增加以及节目制作播出规模不断扩大，对电视台播出机房的供电电源提出了严格要求。在多数发达国家中，公共配电系统已然相当可靠，但有研究表明，即使是最完美的市电网络也不可能完全满足那些不间断的重要数据处理运营中心的需求。如今电网中市电的供电质量还很难得到保证，容易产生诸如断电、电压波动、突波、杂波干扰、频率偏移及闪跳等现象，有可能引起停机及数据处理错误这一情况，为了减少停播率和提高机房设备运行的安全可靠性，有线电视网络备用电源成为有线电视网络数据传输的重要设备，常规的作法是选择在公共配电系统与其关键负载之间安装UPS（不间断电源）系统。采用UPS电源，但适合县级有线电视机房使用的大功率UPS电源价格昂贵,本文介绍一种简单易行的极其经济的方案——蓄电池。

3 、设计说明

我们机房的设备几乎都已是开关电源，它是先将交流通过整流滤波得300V左右直流作为开关工作电压，开关变压器次级再根据设备的需要提供各种不同数值的电压以供设备正常工作，而5—6KVA以上的UPS电源一般也是采用200V以上蓄电池供电，最终给开关管工作的是直流。我们根据电路结构的原理分析，整流电路都大同小异，直流电都可以通过，在整流管上衰减甚微，所以只要不是变压器供电的设备，不论何种形式的开关电源都可以通过直流而正常工作, 这就为蓄电池直流供电替代既费钱又耗能的以直流—交流逆变为基础的UPS电源提供了有利条件。

如图所示

蓄电池直流供电路由：蓄电池正极→设备电源插头→整流D1→滤波电容正极

蓄电池负极→设备电源插头→整流D4→滤

波电容负极

单管半波整流的设备如直流极性不对不能工作，只要对调电源插头。

4 、对比

蓄电池直流供电与UPS供电相比优势在哪呢？我们来做个比较：

（1）、 UPS电源是直接可购买，安装方便，但是UPS电源的原材料价格波动，少数电子器件依赖进口。近年来，国际市场的铜、铅、钢材等基础原材料价格波动较大。尽管可与下游客户协商调整价格，进行成本转移，但总体而言，原材料价格的波动将为UPS厂商带来一定的成本控制压力。此外，生产高端UPS 产品所必需的部分电力电子器件主要依赖进口，造成生产成本偏高。价格昂贵，据了解大功率20KVA、供电时间为4—5小时的UPS电源一般都在十万元左右；而蓄电池直流供电耗费少，只需购买蓄电池和充电设备，费用低。

（2）、 UPS电源是直流—交流逆变转换，有相当部分的能量损失了，容量要选用比实际需要高出20—40%，是为了有足够的余量以适应设备的增加；蓄电池直流供电无逆变功耗损失，设备增加时可减少供电时间或并联相同容量的蓄电池组即可。

（3）、UPS电源需要日常的维护、修理，不及时恢复性充电会损害电池，对温度较敏感，寿命较短，而蓄电池只需3个月放电一次，无维护费。

5 、具体安装介绍

根据我县具体情况，前端机房有2套传输平台，平台一；模拟信号供农村网络用户；平台二：数字平台信号和平台一信号混合后输出，满足城区纯数字电视用户和既看模拟又看数字信号的用户需求。电源供电也分成二块，数字电视前端平台与宽带数据业务单独用一套供电系统。现以平台一来举例说明：要求在电网停电时保留3—5台电视机监视播出，其余与播出无直接关系的设施自动关机（节约蓄电池），且按停电4—6小时计算，机房平台一正常播出约需6—7KW功率（如用UPS电源需10—12KVA）。我们购买了216V容量为150AH免加水免维护的蓄电池2组（约几千元），另自制与蓄电池相匹配的充电装置和控制屏，该屏上安装电压表、电流表监示运行情况，其中的切换开关在必要时交换交—直供电。如下图所示：

图示说明:

（1）、在电网正常供电时变压器除提供设备用电外，同时对蓄电池浮充电。本局是用2台5KW自耦调压器改制，拆除调压部分，初级不变，接电网A、B两相以平衡三相负载，次级各加绕一组线圈，串联输出205V交流，以满足216V蓄电池恒压充电,这样蓄电池充足电时的电压为直流252±3V。机房原有的20KVA三相交流稳压器能满足蓄电池恒压充电,充电变压器在满足三相负载平衡前提下也可以灵活变动,单相、两相、三相均可，但其功率、电压、电流等参数都应符合要求。

（2）、整流管选用150A 1600V普通硅二极管。当电网停电而蓄电池又放电至190V时（最好加装警示以免蓄电池放电过度），此时电网恢复供电，充电电流将很大，再加上设备用电，整流管负载电流可达40A以上。

（3）、应急照明。白天停电时关闭开关，夜间停电时继电器释放，常闭触点自动开启应急照明。

（4）、蓄电池采用150AH 216V免维护、免加水型蓄电池两组。若是设备增加或供电时间需加长时可再并联相同电压和容量的蓄电池组即可。在选用国产蓄电池在串联使用时要注意逐个选择，使它们特性尽可能一致。

（5）、机房原有线路无须大的改动。只是将分路供电开关移到控制屏的倒顺开关上，当直流供电系统发生故障时可切换回交流供电。

（6）、电脑显示器和电视墙中的3—5台电视监视器的消磁电路必须使用交流电。这只需打开机后盖将电路板内消磁电路与其它电路分开接交流,一台机二根电源线,主机接直流,消磁电路接交流(电网停电时电脑显示器和电视机消磁线圈短时不工作并不影响使用),电脑显示器和电视机在停电时一般使用10台左右,更改工作量不大。

6 、结束语

随着广播电视产业的发展，不间断电源将发挥越来越重要的作用，实践证明我县机房使用蓄电池已达三年之久，非常有效，既实现电网供电和备用源供电之前的平滑倒换，从而实现所接负载电源的持续可靠性，对确保安全优质播出、网络的通畅、降低停播率和减轻维护人员的劳动强度、工作压力起到了积极的作用，同时又节约了大量的资金，提升了网络公司的综合竞争力，具有较高的经济实用价值和推广价值。