岑可晴

（廣西廣播電視臺(tái)，廣西 南寧 530028）

1 UPS 系統(tǒng)簡介

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

圖1 UPS 的基本原理

相對傳統(tǒng)市電供電系統(tǒng)，UPS具有供電穩(wěn)定性高、安全性強(qiáng)、能耗低及維護(hù)簡便等明顯優(yōu)勢，在電視臺(tái)的節(jié)目錄制和編輯、信號(hào)傳輸和監(jiān)控、服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備、燈光和音響設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備等方面的需求較高[4-6]。演播室的燈光設(shè)備、攝像機(jī)、音頻設(shè)備以及控制系統(tǒng)等均需要UPS 的穩(wěn)定電力供應(yīng)。

2 電視臺(tái)直播演播室電源系統(tǒng)現(xiàn)狀

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

改造前，300 m2演播室的電源系統(tǒng)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(tǒng)主要存在3 個(gè)方面不足。第一，部分單電源設(shè)備僅由純市電供電，而市電的穩(wěn)定性較差，易受天氣、電網(wǎng)故障等外部因素的影響，可能導(dǎo)致直播節(jié)目的中斷或設(shè)備故障，影響播出安全、節(jié)目質(zhì)量以及觀眾的觀看體驗(yàn)。第二，部分單電源雖然有主備兩路電源供電，但是自動(dòng)倒換開關(guān)為機(jī)械開關(guān)，倒換過程存在0.72 s 的斷電時(shí)間，會(huì)造成字幕機(jī)、硬盤播放機(jī)、藍(lán)光錄像機(jī)以及攝像機(jī)控制器（Camera Control Unit，CCU）等單電源設(shè)備斷電重啟。根據(jù)國家廣播電視總局在《廣播電視安全播出事件/事故管理規(guī)定》中對于故障定格時(shí)間的規(guī)定：因主備站、主備系統(tǒng)、主備設(shè)備切換造成的視頻信號(hào)瞬間閃斷，小于等于5 s 不記錄事故時(shí)間，因此倒換過程所需的設(shè)備斷電時(shí)間會(huì)造成播出事故。第三，隨著融媒體發(fā)展，大小屏同步直播已在300 m2演播室常規(guī)進(jìn)行，融媒體設(shè)備的增加帶來了負(fù)載增加和工位增加，新增工位和設(shè)備的用電須重新布線并接入機(jī)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(tǒng)不僅給節(jié)目直播帶來極大的播出安全隱患，還限制節(jié)目制作，急需升級改造電源系統(tǒng)。

3 演播室電源系統(tǒng)改造

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

3.1 電源系統(tǒng)改造的總體方案

原有供電系統(tǒng)如圖2 所示，進(jìn)入300 m2演播室的電力由市電和從外部接入演播室的UPS 構(gòu)成，兩路電互為主備，UPS 設(shè)備在演播室外由動(dòng)力科負(fù)責(zé)管理和維護(hù)。一路市電和UPS 共同接入機(jī)械自動(dòng)倒換開關(guān)，給單電源設(shè)備、雙電源設(shè)備供電；雙電源設(shè)備兩個(gè)插座，一個(gè)插座接入經(jīng)過機(jī)械自動(dòng)倒換開關(guān)的電源，另一個(gè)插座直接接入市電；融媒體設(shè)備、辦公設(shè)備由市電單獨(dú)供電。

圖2 300 m2 演播室電源系統(tǒng)改造前

改造后的供電系統(tǒng)如圖3 所示，進(jìn)入演播室的兩路UPS 分別接入雙電源設(shè)備，此外兩路UPS 電源經(jīng)過自動(dòng)切換開關(guān)裝置（Automatic Transfer Switching Equipment，ATS）給所有單電源設(shè)備供電，實(shí)現(xiàn)了供電的無感倒換。

圖3 300 m2 演播室電源系統(tǒng)改造后

同時(shí)，在改造方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中，演播科充分考慮設(shè)備的選型、配置及布局。此外，為應(yīng)對改造過程中可能遇到的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)，如設(shè)備的兼容性問題、施工周期等，采取了相應(yīng)的措施，以確保改造工程的順利進(jìn)行。

3.2 設(shè)備選型

演播科進(jìn)行周詳?shù)脑O(shè)備選型和配置工作。從設(shè)備的性能、穩(wěn)定性、可靠性以及可擴(kuò)展性等因素綜合考量，最后選擇伊頓公司生產(chǎn)的EAT16 型雙電源切換開關(guān)作為電源管理設(shè)備。

EAT16 型雙電源切換開關(guān)是一款高質(zhì)高效的電源管理設(shè)備，具備自動(dòng)切換主備電源的功能。當(dāng)主電源出現(xiàn)故障時(shí)，該設(shè)備能夠迅速檢測并自動(dòng)切換至備用電源，確保設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行，有效降低因電源故障導(dǎo)致的停播風(fēng)險(xiǎn)，對播出畫面的影響僅表現(xiàn)為“丟失了一幀”。它采用電子控制技術(shù)，具備快速、準(zhǔn)確的電源故障檢測能力，能在毫秒級內(nèi)完成電源切換，進(jìn)一步提升電源供應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證播出安全和直播節(jié)目的連貫性。此外，該設(shè)備具備過流保護(hù)、過壓保護(hù)以及欠壓保護(hù)等多重保護(hù)功能，可有效抵御電流、電壓波動(dòng)等不良因素對設(shè)備的影響，為演播室系統(tǒng)設(shè)備提供全面細(xì)致的保護(hù)。

3.3 切換開關(guān)配置

在完成設(shè)備選型后，演播科對EAT16 型雙電源切換開關(guān)進(jìn)行細(xì)致的配置工作。根據(jù)實(shí)際需求，調(diào)整開關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)，接入各臺(tái)ATS，確保其在不同情況下都能穩(wěn)定、可靠地工作。

在完成設(shè)備選型之后，演播科對EAT16 型雙電源切換開關(guān)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐渲霉ぷ鳌５谝徊?，根?jù)實(shí)際需求調(diào)整開關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)，以確保各ATS 在不同情況下都能提供穩(wěn)定、可靠的性能。第二步，對接入3 臺(tái)ATS 的4 個(gè)機(jī)柜內(nèi)的所有演播室單電源設(shè)備按音頻設(shè)備、視頻設(shè)備、燈光設(shè)備的開關(guān)機(jī)順序進(jìn)行編組，同時(shí)將雙電源設(shè)備統(tǒng)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(shè)備的開關(guān)電順序正確，確保連接設(shè)備的正確識(shí)別，防止設(shè)備報(bào)錯(cuò)；另一方面，當(dāng)ATS 后級空開跳閘時(shí)可迅速判斷故障設(shè)備組，以便施展應(yīng)急手段或迅速修復(fù)。此外，為在 UPS 設(shè)備故障情況下手動(dòng)進(jìn)行切換操作，預(yù)留出1 臺(tái)ATS 作為備用UPS 電源；為確保設(shè)備的可擴(kuò)展性，演播科預(yù)留一些額外的接口和擴(kuò)展。

4 改造效果評估

在完成布線安裝后，為確保設(shè)備的可靠性，演播科還對EAT16 雙電源切換開關(guān)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測。施工期間，在300 m2演播室直播的民生新聞節(jié)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(jìn)行電源穩(wěn)定性測試。

電源穩(wěn)定性測試中，演播室技術(shù)人員聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)人員模擬直播時(shí)間斷電狀況：配電中心更換變壓器，在此期間電視大樓空調(diào)動(dòng)力、副樓空調(diào)動(dòng)力、演播廳空調(diào)及燈光均為單變壓器供電，電源倒閘切換會(huì)出現(xiàn)短時(shí)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(shí)現(xiàn)無感播出。

通過測試，確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，為后續(xù)的直播正常化奠定基礎(chǔ)。改造前如果遇到演播室電力故障，應(yīng)急操作處置為播控中心直接將演播室信號(hào)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(dòng)力科人員發(fā)現(xiàn)后隨即進(jìn)行應(yīng)急手動(dòng)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(jīng)查，ATS 運(yùn)行穩(wěn)定，蓄電池電源接入，397 s 后動(dòng)力科通知電力供應(yīng)恢復(fù)正常，應(yīng)急處置準(zhǔn)備解除，節(jié)目內(nèi)容和流程均未受影響，基本實(shí)現(xiàn)無感播出。此外，改造前如果遇到市電有計(jì)劃倒閘，倒閘期間直播節(jié)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(guān)，UPS 接介入，過程中照明燈光閃黑0.3 s，音視頻系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，節(jié)目內(nèi)容和流程均未受影響，基本實(shí)現(xiàn)無感播出。

在實(shí)際外部電源故障中，改造后的供電系統(tǒng)很好地保障聲音和畫面穩(wěn)定，未出現(xiàn)播出事故。因此，此次改造顯著增強(qiáng)直播節(jié)目的穩(wěn)定性和應(yīng)急響應(yīng)能力。

5 結(jié) 論

300 m2演播室UPS 系統(tǒng)已完成改造，經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)2023 年度300 m2演播室直播節(jié)目的穩(wěn)定性明顯提升，設(shè)備故障率大幅降低。因此，可以得出結(jié)論，廣西廣播電視臺(tái)300 m2演播室的電源系統(tǒng)不間斷化改造設(shè)計(jì)符合演播室系統(tǒng)的應(yīng)急需求，為節(jié)目的安全播出提供了堅(jiān)實(shí)的動(dòng)力保障。