IPTV集成播控平臺UPS系統優化改造方案

汪 龍，尤明容

（貴州廣播電視臺，貴州 貴陽 550000）

0 引 言

IPTV的安全播出是廣電行業最重要的生產任務之一，其中播出系統的供電安全則是保障節目安全播出的基礎。近年來，隨著節目制作的不斷升級，高清、4K和8K技術的不斷完善，由此產生的數據量在不斷增大，服務器等視頻處理設備也不斷增加，安全供電建設面臨著前所未有的新挑戰。IPTV行業安全供電建設取得了很大的成績，但仍存在需要優化、改善的地方。特別是不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS），對其系統的穩定運行和安全性提出了更高要求。

UPS在整個交流不間斷系統中具有非常重要的作用。一方面，其能夠保證不間斷的供電，另一方面，能夠改善對負載的供電質量[1]。在實際的操作過程中，蓄電池的性能和技術指標對供電系統的方案設計有著直接影響。其不僅能夠保證通電設備的連續性，同時也能保證電壓輸出的穩定性，且具有顯著的保護功能。當出現斷電情況，UPS可以向整個系統的負載繼續供電。當電壓不穩定時，UPS設備可以避免負載受到過多的浪涌沖擊危害。當供電系統出現故障，UPS設備不僅能夠對系統中的負載予以保護，同時也能夠防止供電系統非正常工作造成的其他故障發生，為整個運行系統提供穩定的工作環境。

貴州廣播電視臺由于IPTV業務的增加，設備隨之增加，導致原有的UPS供電系統超負荷工作，存在安全隱患，需要進行優化改造。此次優化改造方案充分考慮了系統的穩定性、可靠性、冗余保障性，提供高質量、持續、穩定輸出的電源[2]，在系統遇到意外故障時，能夠保障關鍵設備的正常工作，保障了節目的安全播出。

1 系統概述

1.1 現網UPS系統框架

UPS機房改造前的供電系統如圖1所示。現網外電為市電都播線和市電興播線兩路輸入，分別連入A區負1樓UPS機房作為主電和A區11樓UPS機房作為備電。A區負1樓主電機房的UPS1和UPS2已于2018年完成改造，當前蓄電池組運行狀態良好，線纜無老化破損，且在使用保修期內。A區11樓備電機房的UPS1于2018年完成改造，原來作為老機房傳統廣電播出設備的供電電源。原來的播出設備搬離拆除后，新建為IPTV機房，沿用了原供電系統。UPS2是2008年改造完成的，暫時未使用，蓄電池組老化到達報廢年限；UPS3是2012年改造完成的，蓄電池組老化達到使用年限，現作為A區15樓主電源使用，交流配電相也達到使用年限，部分供電線纜也已經老化，存在較大的安全隱患。機房作為IPTV機房使用后，要保障許多新增設備的供電，以前安裝的蓄電池組就超負荷了。盡管目前超負荷仍可運行，但存在很大的安全隱患。

圖1 UPS機房IPTV供電系統圖

1.2 系統現存問題

A區11樓UPS備電機房的UPS1超負荷，雖然運行良好，但是存在安全隱患。配電柜電源接口端子老化，時有溫度升高。IPTV機房還將新增設備，供電冗余不夠，需增加供電容量。

A區11樓UPS備電機房的UPS2蓄電池組老化到達報廢年限，UPS3蓄電池組老化達到使用年限，交流配電箱也達到使用年限，部分供電纜線出現老化現象，絕緣不滿足安全的需要，存在安全隱患。

本期工程需新增蓄電池組。原有蓄電池組為湯淺NP100-12，單只重35 kg，尺寸為407 mm×172.5 mm×240 mm（長×寬×高）。前期安裝每架15只，每組30只，每架占地面積0.4 m2。前期建筑設計圖紙的樓面承重為5 kN·m2（約500 kg）。根據樓面承重負荷要求，本期新增2組蓄電池組，采用12架機柜安裝，剛好滿足樓面承重負荷。但這只是滿足本期新增設備占地區域負荷，前期設備安裝仍存在安全隱患。

1.3 系統倒閘操作情況

1.3.1 系統供電切換方案

對系統供電割接時需要注意倒換供電。供電系統內的設備都是不間斷供電，操作前應做好應急預案，對此次UPS優化改造可能帶來的供電風險、供電安全隱患做好評估，提前做好各種事故預想，制定預演方案和保障方案[3]。

系統供電切換主要由動力配電柜（ATS切換柜）完成。現動力配電柜（ATS切換柜）主要是由UPS1市電輸入、UPS2市電輸入、UPS3市電輸入三路作為輸入源，ATS切換開關（250 A）作為供電切換動力機械，輸出端為UPS備輸出到11樓播控機房、UPS備輸出到15樓IPTV機房、UPS備輸出到11樓IPTV機房。

負1樓電源有兩臺80K UPS工作在并聯并機（1+1）工作模式。目前工作系統負載率（最大相）24%，提供11樓設備機房配電柜主電、23樓傳輸配電柜主電。

割接時，15樓和23樓CBBM的設備將斷電0.5～1 h，11樓設備由負1樓UPS提供電源保障。原掛在UPS1，UPS2上的11樓設備供電將由負1樓UPS提供電源保障，無需斷電。

1.3.2 工程割接實施步驟

基于以上設定的方案，工程割接的具體實施步驟如下。

（1）操作負1樓UPS供電開關作為主路對11樓IPTV供電，切斷UPS1、UPS3、UPS2的輸入電源（關閉K1，K2，K3），切斷UPS3，UPS2，UPS1電池電源。

（2）拆除UPS3與K7的連接，拆除ATS與K10的連接（此過程為無電操作）；將UPS1輸出與K7，K10連接（此過程為無電操作）。

（3）UPS1上電測試，正常輸出后，閉合K7，K10，15樓及23樓CBBM恢復供電。

（4）拆除UPS2，UPS3和電池組（此過程為無強電操作）。

（5）安裝新電池組（12架）和電池開關盒（此過程為無強電操作）；安裝新UPS（此過程為無強電操作）。

（6）調試新UPS正常工作，啟動對11樓設備供電。

改造操作過程中，必須安排相關運維工作人員到達可能受到影響的設備現場，保持通信順暢，發生異常情況時要能夠快速定位故障點并及時處理，處理完成以后要及時匯報。

2 UPS系統設計優化改造

2.1 蓄電池改造升級

本次優化改造是將備電機房的UPS3電源業務割接到UPS1電源上，再把A區15樓配電柜及23樓CMMB配電柜備電這兩條電纜線也割接至UPS1電源上（利用原有電纜線），再將備電機房UPS2（80 kVA）和UPS3（80 kVA）這兩套電源系統的主機柜和蓄電池組拆除，新增安裝一套UPS（100 kVA）主機柜和8架蓄電池組，利用原有的ATS切換開關，只有單獨的一路輸入，當作普通空開使用。蓄電池改造前的系統結構如圖2所示。蓄電池優化后的系統結構如圖3所示。

圖2 蓄電池改造前系統圖

圖3 蓄電池優化后系統圖

2.2 機房負荷設計

機房里面配置的UPS電源，是機房電源保護的重要設備。選擇合適的UPS非常重要。如果選擇不合適，可能會造成在以后的使用過程中出現不必要的麻煩。對此，需要注意以下幾點：

（1）每一電源插頭不能接過多的負荷；

（2）必須將電子計算機的接地線和地線分離；

（3）應考慮到開關電源傳輸線能夠承受的最大電流量。

機房供電系統所提供的電源的質量好壞，直接影響IPTV系統的穩定性和可靠性。根據供電示意圖，需優化每排機柜的設備安裝，合理分布設備，精準控制每個機柜的用電負荷[4]。

為進一步保證機房的安全可靠，技術人員還設計安裝了一整套動環監控系統，監控機房里的溫度；增加感煙探頭和水浸傳感器，實時監管，能夠非常好地預防設備發生故障，進而降低損害，為機房供電系統保駕護航[5]。

3 系統負載容災保障測試

3.1 UPS蓄電池負載能力測試

UPS主機電源系統和蓄電池組完成組裝后，應對蓄電池進行充放電實驗，查看蓄電池組在充電過程中是否有異響和短接，單個蓄電池有無液體滲漏。蓄電池充滿后需空載靜放置3 h，查看電流和電壓下降是否在規定范圍內。再次將蓄電池組充滿電，使用放電機對蓄電池放電，每一個小時做一次讀數記錄，直至蓄電池組放完電為止，記錄所得測試數據并做詳細分析，驗證蓄電池組的電流和電壓下降曲線是否為正常的特征曲線。

完成蓄電池組的充放電測試后，建議再進行一個帶全負載極限測試。對此，必須做好應急預案，現場必須有運維工作人員值守[6]。在兩路市電掉電或者其他原因導致失電，需要蓄電池供電時，不但要有理論值，還需有一個實際測試值，作為該蓄電池組具備足夠帶負載能力的有力依據。

3.2 供電系統容災測試

在UPS系統改造完成后，對該系統進行容災測試是非常必要的。需在投入使用前對系統進行一次全面的測試，預先制定應急預案[7]。運維工作人員按照編制的應急預案做好保障，分別模擬單路高低壓故障、雙路高低壓故障的現象進行實驗。

通過這樣的測試，一方面對系統進行了一系列完整的測試，另一方面對整個供電系統進行了客觀的評估，同時可以檢驗電源災害的應急預案是否完善，提高運維工作人員現場應急管理能力，使其對供電系統有更進一步的認識和了解。

4 結 語

此次UPS機房的優化改造，針對原有設備的帶負載能力、使用年限、老化程度、安全隱患評估等方面排查以后，重新設計機房UPS的布局，拆除部分老舊設備、新增一些新設備，完成對UPS機房的改造升級，提升了參與改造的運維人員的技能。最終使得UPS電源具備了穩定性、冗余性、安全性以及可擴展性，保障了播控機房的安全，從而保證了節目的安全播出。