演播室不間斷電源系統的改造及應用

岑可晴

（廣西廣播電視臺，廣西 南寧 530028）

1 UPS 系統簡介

不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）能夠在市電中斷或電壓波動時提供穩定和可靠的電力供應，保障設備的正常運行。UPS 系統先將輸入的交流電壓通過整流變成直流電壓，再經過逆變器變成交流電壓輸出。經過兩級變換后，可以輸出精度和質量較好的交流電壓。同時，通過充電器為蓄電池組充電，當市電異常或整流器異常時，UPS 自動轉換到電池工作模式，此時功率模塊從電池獲取能量，經過逆變器變成交流電壓后輸出給負載，旁路模塊是為方便檢修設置，基本原理如圖1 所示[1-3]。

圖1 UPS 的基本原理

相對傳統市電供電系統，UPS具有供電穩定性高、安全性強、能耗低及維護簡便等明顯優勢，在電視臺的節目錄制和編輯、信號傳輸和監控、服務器和存儲設備、燈光和音響設備以及網絡和通信設備等方面的需求較高[4-6]。演播室的燈光設備、攝像機、音頻設備以及控制系統等均需要UPS 的穩定電力供應。

2 電視臺直播演播室電源系統現狀

廣西廣播電視臺300 m2演播室是日播直播型演播室，主要承擔日播性質的民生新聞欄目《法制最前線》和大型活動二級直播架構的后級總切換演播，對節目的安全播出要求極高。

改造前，300 m2演播室的電源系統采用主備兩路電源供電，一路為UPS，另一路為市電。其供電系統主要存在3 個方面不足。第一，部分單電源設備僅由純市電供電，而市電的穩定性較差，易受天氣、電網故障等外部因素的影響，可能導致直播節目的中斷或設備故障，影響播出安全、節目質量以及觀眾的觀看體驗。第二，部分單電源雖然有主備兩路電源供電，但是自動倒換開關為機械開關，倒換過程存在0.72 s 的斷電時間，會造成字幕機、硬盤播放機、藍光錄像機以及攝像機控制器（Camera Control Unit，CCU）等單電源設備斷電重啟。根據國家廣播電視總局在《廣播電視安全播出事件/事故管理規定》中對于故障定格時間的規定：因主備站、主備系統、主備設備切換造成的視頻信號瞬間閃斷，小于等于5 s 不記錄事故時間，因此倒換過程所需的設備斷電時間會造成播出事故。第三，隨著融媒體發展，大小屏同步直播已在300 m2演播室常規進行，融媒體設備的增加帶來了負載增加和工位增加，新增工位和設備的用電須重新布線并接入機柜才符合消防和播出安全要求，演播室融媒體制作功能受限。因此，使用原有電源系統不僅給節目直播帶來極大的播出安全隱患，還限制節目制作，急需升級改造電源系統。

3 演播室電源系統改造

基于上述比較分析，改造300 m2演播室的電源系統為UPS 系統具有必要性和可行性。

3.1 電源系統改造的總體方案

原有供電系統如圖2 所示，進入300 m2演播室的電力由市電和從外部接入演播室的UPS 構成，兩路電互為主備，UPS 設備在演播室外由動力科負責管理和維護。一路市電和UPS 共同接入機械自動倒換開關，給單電源設備、雙電源設備供電；雙電源設備兩個插座，一個插座接入經過機械自動倒換開關的電源，另一個插座直接接入市電；融媒體設備、辦公設備由市電單獨供電。

圖2 300 m2 演播室電源系統改造前

改造后的供電系統如圖3 所示，進入演播室的兩路UPS 分別接入雙電源設備，此外兩路UPS 電源經過自動切換開關裝置（Automatic Transfer Switching Equipment，ATS）給所有單電源設備供電，實現了供電的無感倒換。

圖3 300 m2 演播室電源系統改造后

同時，在改造方案的設計與實施過程中，演播科充分考慮設備的選型、配置及布局。此外，為應對改造過程中可能遇到的難點和挑戰，如設備的兼容性問題、施工周期等，采取了相應的措施，以確保改造工程的順利進行。

3.2 設備選型

演播科進行周詳的設備選型和配置工作。從設備的性能、穩定性、可靠性以及可擴展性等因素綜合考量，最后選擇伊頓公司生產的EAT16 型雙電源切換開關作為電源管理設備。

EAT16 型雙電源切換開關是一款高質高效的電源管理設備，具備自動切換主備電源的功能。當主電源出現故障時，該設備能夠迅速檢測并自動切換至備用電源，確保設備的連續運行，有效降低因電源故障導致的停播風險，對播出畫面的影響僅表現為“丟失了一幀”。它采用電子控制技術，具備快速、準確的電源故障檢測能力，能在毫秒級內完成電源切換，進一步提升電源供應的穩定性，進而保證播出安全和直播節目的連貫性。此外，該設備具備過流保護、過壓保護以及欠壓保護等多重保護功能，可有效抵御電流、電壓波動等不良因素對設備的影響，為演播室系統設備提供全面細致的保護。

3.3 切換開關配置

在完成設備選型后，演播科對EAT16 型雙電源切換開關進行細致的配置工作。根據實際需求，調整開關的各項參數，接入各臺ATS，確保其在不同情況下都能穩定、可靠地工作。

在完成設備選型之后，演播科對EAT16 型雙電源切換開關進行嚴謹的配置工作。第一步，根據實際需求調整開關的各項參數，以確保各ATS 在不同情況下都能提供穩定、可靠的性能。第二步，對接入3 臺ATS 的4 個機柜內的所有演播室單電源設備按音頻設備、視頻設備、燈光設備的開關機順序進行編組，同時將雙電源設備統籌配置接入兩條市電UPS 電源。

編組方案一方面保證每一組設備的開關電順序正確，確保連接設備的正確識別，防止設備報錯；另一方面，當ATS 后級空開跳閘時可迅速判斷故障設備組，以便施展應急手段或迅速修復。此外，為在 UPS 設備故障情況下手動進行切換操作，預留出1 臺ATS 作為備用UPS 電源；為確保設備的可擴展性，演播科預留一些額外的接口和擴展。

4 改造效果評估

在完成布線安裝后，為確保設備的可靠性，演播科還對EAT16 雙電源切換開關進行嚴格的質量檢測。施工期間，在300 m2演播室直播的民生新聞節目《法治最前線》停止直播7 d，前4 d 用于完成安裝布線，后3 d 進行電源穩定性測試。

電源穩定性測試中，演播室技術人員聯合動力技術人員模擬直播時間斷電狀況：配電中心更換變壓器，在此期間電視大樓空調動力、副樓空調動力、演播廳空調及燈光均為單變壓器供電，電源倒閘切換會出現短時間停電。測試證明：倒閘期間，聲音無斷音、電磁干擾聲滴答聲；畫面無閃跳、無黑屏，實現無感播出。

通過測試，確保設備的可靠性和穩定性，為后續的直播正常化奠定基礎。改造前如果遇到演播室電力故障，應急操作處置為播控中心直接將演播室信號切走。改造后，2023 年4 月的《法治最前線》直播過程中，演播室UPS 供電故障，動力科人員發現后隨即進行應急手動倒閘操作，故障期間，聲音無斷音、無電磁干擾聲滴答聲；畫面有一幀閃跳、無黑屏。經查，ATS 運行穩定，蓄電池電源接入，397 s 后動力科通知電力供應恢復正常，應急處置準備解除，節目內容和流程均未受影響，基本實現無感播出。此外，改造前如果遇到市電有計劃倒閘，倒閘期間直播節目將切換至備播帶播放。改造后，2024 年1 月《法治最前線》直播過程中市電倒換開關，UPS 接介入，過程中照明燈光閃黑0.3 s，音視頻系統運轉正常，節目內容和流程均未受影響，基本實現無感播出。

在實際外部電源故障中，改造后的供電系統很好地保障聲音和畫面穩定，未出現播出事故。因此，此次改造顯著增強直播節目的穩定性和應急響應能力。

5 結 論

300 m2演播室UPS 系統已完成改造，經過一段時間的實際運行，發現2023 年度300 m2演播室直播節目的穩定性明顯提升，設備故障率大幅降低。因此，可以得出結論，廣西廣播電視臺300 m2演播室的電源系統不間斷化改造設計符合演播室系統的應急需求，為節目的安全播出提供了堅實的動力保障。