IPTV集成播控平台UPS系统优化改造方案

汪 龙，尤明容

（贵州广播电视台，贵州 贵阳 550000）

0 引 言

IPTV的安全播出是广电行业最重要的生产任务之一，其中播出系统的供电安全则是保障节目安全播出的基础。近年来，随着节目制作的不断升级，高清、4K和8K技术的不断完善，由此产生的数据量在不断增大，服务器等视频处理设备也不断增加，安全供电建设面临着前所未有的新挑战。IPTV行业安全供电建设取得了很大的成绩，但仍存在需要优化、改善的地方。特别是不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS），对其系统的稳定运行和安全性提出了更高要求。

UPS在整个交流不间断系统中具有非常重要的作用。一方面，其能够保证不间断的供电，另一方面，能够改善对负载的供电质量[1]。在实际的操作过程中，蓄电池的性能和技术指标对供电系统的方案设计有着直接影响。其不仅能够保证通电设备的连续性，同时也能保证电压输出的稳定性，且具有显著的保护功能。当出现断电情况，UPS可以向整个系统的负载继续供电。当电压不稳定时，UPS设备可以避免负载受到过多的浪涌冲击危害。当供电系统出现故障，UPS设备不仅能够对系统中的负载予以保护，同时也能够防止供电系统非正常工作造成的其他故障发生，为整个运行系统提供稳定的工作环境。

贵州广播电视台由于IPTV业务的增加，设备随之增加，导致原有的UPS供电系统超负荷工作，存在安全隐患，需要进行优化改造。此次优化改造方案充分考虑了系统的稳定性、可靠性、冗余保障性，提供高质量、持续、稳定输出的电源[2]，在系统遇到意外故障时，能够保障关键设备的正常工作，保障了节目的安全播出。

1 系统概述

1.1 现网UPS系统框架

UPS机房改造前的供电系统如图1所示。现网外电为市电都播线和市电兴播线两路输入，分别连入A区负1楼UPS机房作为主电和A区11楼UPS机房作为备电。A区负1楼主电机房的UPS1和UPS2已于2018年完成改造，当前蓄电池组运行状态良好，线缆无老化破损，且在使用保修期内。A区11楼备电机房的UPS1于2018年完成改造，原来作为老机房传统广电播出设备的供电电源。原来的播出设备搬离拆除后，新建为IPTV机房，沿用了原供电系统。UPS2是2008年改造完成的，暂时未使用，蓄电池组老化到达报废年限；UPS3是2012年改造完成的，蓄电池组老化达到使用年限，现作为A区15楼主电源使用，交流配电相也达到使用年限，部分供电线缆也已经老化，存在较大的安全隐患。机房作为IPTV机房使用后，要保障许多新增设备的供电，以前安装的蓄电池组就超负荷了。尽管目前超负荷仍可运行，但存在很大的安全隐患。

图1 UPS机房IPTV供电系统图

1.2 系统现存问题

A区11楼UPS备电机房的UPS1超负荷，虽然运行良好，但是存在安全隐患。配电柜电源接口端子老化，时有温度升高。IPTV机房还将新增设备，供电冗余不够，需增加供电容量。

A区11楼UPS备电机房的UPS2蓄电池组老化到达报废年限，UPS3蓄电池组老化达到使用年限，交流配电箱也达到使用年限，部分供电缆线出现老化现象，绝缘不满足安全的需要，存在安全隐患。

本期工程需新增蓄电池组。原有蓄电池组为汤浅NP100-12，单只重35 kg，尺寸为407 mm×172.5 mm×240 mm（长×宽×高）。前期安装每架15只，每组30只，每架占地面积0.4 m2。前期建筑设计图纸的楼面承重为5 kN·m2（约500 kg）。根据楼面承重负荷要求，本期新增2组蓄电池组，采用12架机柜安装，刚好满足楼面承重负荷。但这只是满足本期新增设备占地区域负荷，前期设备安装仍存在安全隐患。

1.3 系统倒闸操作情况

1.3.1 系统供电切换方案

对系统供电割接时需要注意倒换供电。供电系统内的设备都是不间断供电，操作前应做好应急预案，对此次UPS优化改造可能带来的供电风险、供电安全隐患做好评估，提前做好各种事故预想，制定预演方案和保障方案[3]。

系统供电切换主要由动力配电柜（ATS切换柜）完成。现动力配电柜（ATS切换柜）主要是由UPS1市电输入、UPS2市电输入、UPS3市电输入三路作为输入源，ATS切换开关（250 A）作为供电切换动力机械，输出端为UPS备输出到11楼播控机房、UPS备输出到15楼IPTV机房、UPS备输出到11楼IPTV机房。

负1楼电源有两台80K UPS工作在并联并机（1+1）工作模式。目前工作系统负载率（最大相）24%，提供11楼设备机房配电柜主电、23楼传输配电柜主电。

割接时，15楼和23楼CBBM的设备将断电0.5～1 h，11楼设备由负1楼UPS提供电源保障。原挂在UPS1，UPS2上的11楼设备供电将由负1楼UPS提供电源保障，无需断电。

1.3.2 工程割接实施步骤

基于以上设定的方案，工程割接的具体实施步骤如下。

（1）操作负1楼UPS供电开关作为主路对11楼IPTV供电，切断UPS1、UPS3、UPS2的输入电源（关闭K1，K2，K3），切断UPS3，UPS2，UPS1电池电源。

（2）拆除UPS3与K7的连接，拆除ATS与K10的连接（此过程为无电操作）；将UPS1输出与K7，K10连接（此过程为无电操作）。

（3）UPS1上电测试，正常输出后，闭合K7，K10，15楼及23楼CBBM恢复供电。

（4）拆除UPS2，UPS3和电池组（此过程为无强电操作）。

（5）安装新电池组（12架）和电池开关盒（此过程为无强电操作）；安装新UPS（此过程为无强电操作）。

（6）调试新UPS正常工作，启动对11楼设备供电。

改造操作过程中，必须安排相关运维工作人员到达可能受到影响的设备现场，保持通信顺畅，发生异常情况时要能够快速定位故障点并及时处理，处理完成以后要及时汇报。

2 UPS系统设计优化改造

2.1 蓄电池改造升级

本次优化改造是将备电机房的UPS3电源业务割接到UPS1电源上，再把A区15楼配电柜及23楼CMMB配电柜备电这两条电缆线也割接至UPS1电源上（利用原有电缆线），再将备电机房UPS2（80 kVA）和UPS3（80 kVA）这两套电源系统的主机柜和蓄电池组拆除，新增安装一套UPS（100 kVA）主机柜和8架蓄电池组，利用原有的ATS切换开关，只有单独的一路输入，当作普通空开使用。蓄电池改造前的系统结构如图2所示。蓄电池优化后的系统结构如图3所示。

图2 蓄电池改造前系统图

图3 蓄电池优化后系统图

2.2 机房负荷设计

机房里面配置的UPS电源，是机房电源保护的重要设备。选择合适的UPS非常重要。如果选择不合适，可能会造成在以后的使用过程中出现不必要的麻烦。对此，需要注意以下几点：

（1）每一电源插头不能接过多的负荷；

（2）必须将电子计算机的接地线和地线分离；

（3）应考虑到开关电源传输线能够承受的最大电流量。

机房供电系统所提供的电源的质量好坏，直接影响IPTV系统的稳定性和可靠性。根据供电示意图，需优化每排机柜的设备安装，合理分布设备，精准控制每个机柜的用电负荷[4]。

为进一步保证机房的安全可靠，技术人员还设计安装了一整套动环监控系统，监控机房里的温度；增加感烟探头和水浸传感器，实时监管，能够非常好地预防设备发生故障，进而降低损害，为机房供电系统保驾护航[5]。

3 系统负载容灾保障测试

3.1 UPS蓄电池负载能力测试

UPS主机电源系统和蓄电池组完成组装后，应对蓄电池进行充放电实验，查看蓄电池组在充电过程中是否有异响和短接，单个蓄电池有无液体渗漏。蓄电池充满后需空载静放置3 h，查看电流和电压下降是否在规定范围内。再次将蓄电池组充满电，使用放电机对蓄电池放电，每一个小时做一次读数记录，直至蓄电池组放完电为止，记录所得测试数据并做详细分析，验证蓄电池组的电流和电压下降曲线是否为正常的特征曲线。

完成蓄电池组的充放电测试后，建议再进行一个带全负载极限测试。对此，必须做好应急预案，现场必须有运维工作人员值守[6]。在两路市电掉电或者其他原因导致失电，需要蓄电池供电时，不但要有理论值，还需有一个实际测试值，作为该蓄电池组具备足够带负载能力的有力依据。

3.2 供电系统容灾测试

在UPS系统改造完成后，对该系统进行容灾测试是非常必要的。需在投入使用前对系统进行一次全面的测试，预先制定应急预案[7]。运维工作人员按照编制的应急预案做好保障，分别模拟单路高低压故障、双路高低压故障的现象进行实验。

通过这样的测试，一方面对系统进行了一系列完整的测试，另一方面对整个供电系统进行了客观的评估，同时可以检验电源灾害的应急预案是否完善，提高运维工作人员现场应急管理能力，使其对供电系统有更进一步的认识和了解。

4 结 语

此次UPS机房的优化改造，针对原有设备的带负载能力、使用年限、老化程度、安全隐患评估等方面排查以后，重新设计机房UPS的布局，拆除部分老旧设备、新增一些新设备，完成对UPS机房的改造升级，提升了参与改造的运维人员的技能。最终使得UPS电源具备了稳定性、冗余性、安全性以及可扩展性，保障了播控机房的安全，从而保证了节目的安全播出。