对广电系统供配电设计的相关思考

戴建云

（山东广电网络有限公司烟台分公司，山东 烟台 264003）

0 引 言

随着人们对于信息获取方式的多样化，广播电视在传统的媒介中发挥的作用越来越明显。现在广播电视仍然是人们最喜爱的信息获取途径之一，而广播电视节目的播出量和播出时间也在不断的增加，这就对广播电视播出系统提出了更高的要求，播出系统必须不间断的供电才能够达到相关的要求。随着互联网数字化技术的进步，广播电视也在向着网络化和数字化的方向迈进，这也给供电质量提出了更高的要求。而随着广播电视技术系统规模日益庞大，相应的系统耗电量也会快速的增加，这就会给供配电保障系统带来沉重的压力。据统计，2018年国家广播电视总局对全国广电系统进行的检查中发现的安全隐患中，因为供配电系统问题导致的隐患高达70%以上，由此可见供配电系统对于广播电视系统安全和稳定运行的重要性。随着用电负荷的不断增加，电网存在很多电压浪涌、电压尖峰或者电压瞬变的情况，这就会让电源的使用过程中发生一些中断，对于广电系统的设备运行造成威胁，因此必须对广电系统的供配电系统进行设计[1]。

1 广电系统外部电源的设计

为了能够确保广播电视系统的安全运行，对于广电系统的外部电源设计可以采用低压供电回路来实现，低压供电回路必须相互独立，容量相同，单独的一个供电回路都可以独立的供电，在供配电设计时需要将两个变压器连上低压母线，两个变压器能够为主播出负荷以及备用播出负荷分别进行供电，低压母线的连接采用开关的形式，同时可以对低压母线进行自动或者手动的切换。

为了能够确保广电系统稳定运行，应该合理的配置工艺变压器。配置工艺变压器可以让动力设备稳定运行，避免设备故障造成的干扰。要根据广电系统的配电设计采用合理的变压器设备，如果广电系统只配备了一路外部电源，那么应该设置主变压器和备用变压器，同时要设置好自备电源的接入开关，连接到低压二段母线中，要严格的校对和检验自发电的相序，同时在试运行过程中要带负荷运行，在自发电的过程中，要重点保障播出机房的用电，其他与播出机房无关的供电设备要尽量停用，保障广播电视系统的主要功能。配电系统中的主设备和备用设备要与两组低压供电母线相连接，可以有效防止电源负荷端由于电流过大造成的跳闸现象，导致广电系统的全部设备都停止运转。为了能够确保广电系统播放过程不中断，广播电视中心应该配备24 h不间断UPS电源，电源的容量应该足够大，为广电系统的安全播出提供保证。广电部门最好与当地的供电部门保持良好的合作关系，应该签署供电协议，让供电部门单独为广电系统增设一条外部供电线路，确保外部电源供应的及时性与可靠性[2]。

2 广电系统自备的电源设计

在广播电视系统的运行过程中，如果外部电源突然断电，而广电系统没有准备后备电源，就会导致一些系统设备因为没有电力供应而产生硬件设备的损坏，不但会对广大电视观众观看节目产生影响，也会造成广电系统中的数据丢失和系统崩溃等不良后果[3]。因此，广电系统在供配电设计中一定要重视自备电源的选择，现在广电系统中常用的不间断电源是UPS电源，当系统的外部电力出现故障时，可以发挥应有的供电作用。UPS电源动力主要是来自于电池组，电池内部的电子元器件反应较快，可以在外部电源停电瞬间的5ms内继续提供电力，同时UPS电源还可以进行停电保护、电压稳定、控制噪声、瞬间响应保护或者对电源进行监控等功能。

2.1 供配电设计对UPS电源的选择

广电系统供配电设计采用的UPS是不间断电源，电源系统包括了滤波器、整流器、逆变器、静态旁路开关以及电池组件等。UPS电源有不同的分类，按照其工作形式的不同可以分成离线式UPS电源、在线式UPS电源和在线互动式的UPS电源三种。在广电系统的配电设计中，通常应采用在线式的UPS电源，使用在线式UPS电源能够在外部电力供应不出现问题的条件下，通过外部电力直接提供逆变器直流电压来提供交流电。如果外部市电出现故障则广电系统可以利用逆变器由电池提供电量，持续为负载提供交流电，确保电力输出的持续性和稳定性，具有较高的供电质量。

2.2 UPS集中式和分散式配电方式的选择

UPS通常供电方式有两种，包括集中式UPS供电和分散式UPS供电。集中式的UPS供电常用的选择是在线式的UPS，对外输出正弦波，对于广电供配电是最佳的选择。假如广电设备距离较远就必须进行线缆的铺设，这样有利于对设备进行管理，但采用这种方式相对费用较高。分散式UPS供电可以采用在线式的UPS，这种在线式的UPS功率很小，利用这些设备为广电系统的不同机器分别进行供电,这样做的益处是可以将断电的风险进行分散，一台设备出现断电情况不会影响到其他设备的正常运行.但是这种方式的弊端是UPS布置比较分散，很难管理，同时也不容易进行布线规划[4]。

2.3 供配电设计中UPS容量的选择

广电系统应该根据自身负载的需要选择适合容量的UPS，这样不但能够确保供电质量，能够保障系统安全稳定的运行。现在绝大部分UPS在出厂时给出的输出功率因数是0.8，而UPS的负载量和负载功率因数是有直接关系的，在供配电设计时应该针对不同的负载功率因数对功率进行换算。选择的UPS容量过大会造成深度放电，影响电池组寿命，过小又会让输出的波形发生变化，损坏逆变器。

广电系统使用的电力设备逐渐增多，电力的负载也在不断增加，为了满足负载的需要就必须进行UPS增容，可以使用UPS在线并机扩容和模块化的UPS来实现。大功率的UPS具备冗余并机的能力，在供配电设计时要在UPS前后的配电箱保留足够的空间，能够放置空气开关，同时广电机房也要预留一定的空间来实现UPS的扩容。可以采用模块化的UPS，这样就会大大缩短供电故障的修复时间。

2.4 供配电设计采用多种冗余连接方式

UPS供电为了提升安全性，可以使用多种冗余连接方式，不同的冗余连接方式都有其优点和不足，因此在供配电设计时应该根据具体情况进行选择。

第一种冗余连接方式是双机主从式热备份，从机UPS1与主机UPS2旁路输入连接，UPS2和UPS1分别作为主备用设备，如果UPS2出现故障可以把负载切换到UPS2的旁路，让UPS1承担起供给负载的责任。这种设计方式的优势是结构简单，控制操作简便，但是也会存在一定的缺陷，主要是这种方式会导致主机长时间的运行而从机长期处于待机的状态，这样就会导致两种设备的使用中产生的损耗各异，如果采用主机供电，假如静态旁路故障会让系统供电都发生问题。

第二种冗余连接方式是功率均分并联备份，可以并联两台及以上的逆变UPS，正常情况下两台逆变器向负载供电，如果其中的一台设备发生损坏则UPS可以从系统中分离出来，让剩余的逆变器重新开始供电，在供配电设计时可以采用的方法一是让UPS通过外加并机柜进行并联，方法二是在UPS内部安装逻辑控制板来实现同步和均流的输出，这种方式有利于扩容，可以利用冗余备份提升系统供电的可靠性，但是采用并机柜方式如果内部出现失控现象会让整个广电系统的供电出现问题，再加上UPS电源的输出量参数往往存在一定的偏差，这样就会让UPS在向负载供电的同时在内部UPS逆变器之间形成环流，如果环流过大就会导致逆变器出现故障[5]。

3 结 论

广电系统的供配电设计是否科学合理对广电系统的安全稳定运行具有重要影响。广电应该完善对于供配电系统的设计，在设计的过程中要充分考虑系统的灵活性以及可扩展性，考虑未来广电系统发展对用电负荷的变化，为广电系统高质量运行提供保障。