利用蓄電池實現電視播出系統的備用電源

作者：曾志英

1 、引言

在三網融合、網絡技術飛速發展的今天，廣播電視行業從單純的模擬電視向多元化的數字電視轉變，網絡從物理連接向邏輯連接轉變，因此，作為有線電視主力軍的當地有線電視運營商應快速推進網絡改造，因特網接入、企業專用、VOIP、交互電視等增值業務，建立多元化的計算機信息網絡，提高企業的服務水平和市場競爭力。

2 、機房系統架構

廣播電視產業的飛速發展，節目套數的增多,信息技術的快速發展和社會信息化需求的增加，廣電規模和應用的擴大，電視臺內使用的精密設備越來越多，主要設備有：

（1）、原有的39套模擬電視及2套廣播：接收機、調制器、解碼器及省光纜節目解調

（2）、電腦編播設備：電腦硬盤采播設備、DVD、廣告設備

（3）、市數字信號設備：交換機、復用器、編碼器、網管系統

（4）、網絡設備：光接收機、光發射機、寬帶數據業務交換機、路由器

（5）、監控設備：40臺電視監視器、預警信號監測設備

隨著數字化進程的不斷推進，機房中的各種數字設備，計算機設備、網絡設備、自動控制設備迅速增加以及節目制作播出規模不斷擴大，對電視臺播出機房的供電電源提出了嚴格要求。在多數發達國家中，公共配電系統已然相當可靠，但有研究表明，即使是最完美的市電網絡也不可能完全滿足那些不間斷的重要數據處理運營中心的需求。如今電網中市電的供電質量還很難得到保證，容易產生諸如斷電、電壓波動、突波、雜波干擾、頻率偏移及閃跳等現象，有可能引起停機及數據處理錯誤這一情況，為了減少停播率和提高機房設備運行的安全可靠性，有線電視網絡備用電源成為有線電視網絡數據傳輸的重要設備，常規的作法是選擇在公共配電系統與其關鍵負載之間安裝UPS（不間斷電源）系統。采用UPS電源，但適合縣級有線電視機房使用的大功率UPS電源價格昂貴,本文介紹一種簡單易行的極其經濟的方案——蓄電池。

3 、設計說明

我們機房的設備幾乎都已是開關電源，它是先將交流通過整流濾波得300V左右直流作為開關工作電壓，開關變壓器次級再根據設備的需要提供各種不同數值的電壓以供設備正常工作，而5—6KVA以上的UPS電源一般也是采用200V以上蓄電池供電，最終給開關管工作的是直流。我們根據電路結構的原理分析，整流電路都大同小異，直流電都可以通過，在整流管上衰減甚微，所以只要不是變壓器供電的設備，不論何種形式的開關電源都可以通過直流而正常工作, 這就為蓄電池直流供電替代既費錢又耗能的以直流—交流逆變為基礎的UPS電源提供了有利條件。

如圖所示

蓄電池直流供電路由：蓄電池正極→設備電源插頭→整流D1→濾波電容正極

蓄電池負極→設備電源插頭→整流D4→濾

波電容負極

單管半波整流的設備如直流極性不對不能工作，只要對調電源插頭。

4 、對比

蓄電池直流供電與UPS供電相比優勢在哪呢？我們來做個比較：

（1）、 UPS電源是直接可購買，安裝方便，但是UPS電源的原材料價格波動，少數電子器件依賴進口。近年來，國際市場的銅、鉛、鋼材等基礎原材料價格波動較大。盡管可與下游客戶協商調整價格，進行成本轉移，但總體而言，原材料價格的波動將為UPS廠商帶來一定的成本控制壓力。此外，生產高端UPS 產品所必需的部分電力電子器件主要依賴進口，造成生產成本偏高。價格昂貴，據了解大功率20KVA、供電時間為4—5小時的UPS電源一般都在十萬元左右；而蓄電池直流供電耗費少，只需購買蓄電池和充電設備，費用低。

（2）、 UPS電源是直流—交流逆變轉換，有相當部分的能量損失了，容量要選用比實際需要高出20—40%，是為了有足夠的余量以適應設備的增加；蓄電池直流供電無逆變功耗損失，設備增加時可減少供電時間或并聯相同容量的蓄電池組即可。

（3）、UPS電源需要日常的維護、修理，不及時恢復性充電會損害電池，對溫度較敏感，壽命較短，而蓄電池只需3個月放電一次，無維護費。

5 、具體安裝介紹

根據我縣具體情況，前端機房有2套傳輸平臺，平臺一；模擬信號供農村網絡用戶；平臺二：數字平臺信號和平臺一信號混合后輸出，滿足城區純數字電視用戶和既看模擬又看數字信號的用戶需求。電源供電也分成二塊，數字電視前端平臺與寬帶數據業務單獨用一套供電系統。現以平臺一來舉例說明：要求在電網停電時保留3—5臺電視機監視播出，其余與播出無直接關系的設施自動關機（節約蓄電池），且按停電4—6小時計算，機房平臺一正常播出約需6—7KW功率（如用UPS電源需10—12KVA）。我們購買了216V容量為150AH免加水免維護的蓄電池2組（約幾千元），另自制與蓄電池相匹配的充電裝置和控制屏，該屏上安裝電壓表、電流表監示運行情況，其中的切換開關在必要時交換交—直供電。如下圖所示：

圖示說明:

（1）、在電網正常供電時變壓器除提供設備用電外，同時對蓄電池浮充電。本局是用2臺5KW自耦調壓器改制，拆除調壓部分，初級不變，接電網A、B兩相以平衡三相負載，次級各加繞一組線圈，串聯輸出205V交流，以滿足216V蓄電池恒壓充電,這樣蓄電池充足電時的電壓為直流252±3V。機房原有的20KVA三相交流穩壓器能滿足蓄電池恒壓充電,充電變壓器在滿足三相負載平衡前提下也可以靈活變動,單相、兩相、三相均可，但其功率、電壓、電流等參數都應符合要求。

（2）、整流管選用150A 1600V普通硅二極管。當電網停電而蓄電池又放電至190V時（最好加裝警示以免蓄電池放電過度），此時電網恢復供電，充電電流將很大，再加上設備用電，整流管負載電流可達40A以上。

（3）、應急照明。白天停電時關閉開關，夜間停電時繼電器釋放，常閉觸點自動開啟應急照明。

（4）、蓄電池采用150AH 216V免維護、免加水型蓄電池兩組。若是設備增加或供電時間需加長時可再并聯相同電壓和容量的蓄電池組即可。在選用國產蓄電池在串聯使用時要注意逐個選擇，使它們特性盡可能一致。

（5）、機房原有線路無須大的改動。只是將分路供電開關移到控制屏的倒順開關上，當直流供電系統發生故障時可切換回交流供電。

（6）、電腦顯示器和電視墻中的3—5臺電視監視器的消磁電路必須使用交流電。這只需打開機后蓋將電路板內消磁電路與其它電路分開接交流,一臺機二根電源線,主機接直流,消磁電路接交流(電網停電時電腦顯示器和電視機消磁線圈短時不工作并不影響使用),電腦顯示器和電視機在停電時一般使用10臺左右,更改工作量不大。

6 、結束語

隨著廣播電視產業的發展，不間斷電源將發揮越來越重要的作用，實踐證明我縣機房使用蓄電池已達三年之久，非常有效，既實現電網供電和備用源供電之前的平滑倒換，從而實現所接負載電源的持續可靠性，對確保安全優質播出、網絡的通暢、降低停播率和減輕維護人員的勞動強度、工作壓力起到了積極的作用，同時又節約了大量的資金，提升了網絡公司的綜合競爭力，具有較高的經濟實用價值和推廣價值。