浅谈广电行业总前端机房动力系统

张 翼，周 剑，刘 宇，邱丽洋

(1.北方联合广播电视网络股份有限公司 运行维护中心，辽宁 沈阳 110035；2.辽宁省铁岭市清河供电分公司，辽宁 铁岭 112003)

浅谈广电行业总前端机房动力系统

张 翼1，周 剑1，刘 宇2，邱丽洋2

(1.北方联合广播电视网络股份有限公司 运行维护中心，辽宁 沈阳 110035；2.辽宁省铁岭市清河供电分公司，辽宁 铁岭 112003)

广电行业的总前端机房供电系统支撑承载数字电视业务、数字电视增值业务和互联网等业务的A级机房正常运行，该供电系统是数字电视信号能够连续、安全、平稳发出的重要保障。结合了北方广电辽宁有线总前端机房的供电系统，分析了总前端机房供电系统的结构，主要包括外部输入电源模块、高低压供配电模块、不间断电源(UPS)模块、自备电源模块、机房机柜供电模块、电力监控模块、机房接地模块等。

动力系统；不间断电源；供电模块

总前端机房向用户传播广播电视节目信号，24 h不间断传输，机房供电的持续性和供电质量的好坏直接影响了广播电视安全播出和对用户的服务质量，总前端机房好比广播电视系统的心脏和大动脉，而总前端机房的动力系统则是广播电视安全优质播出的重要保障。

总前端机房动力系统的电力供应要可靠，要有两路外电，其中至少一路是专线供电，当一路外电发生故障时，另一路外电不应同时受到损坏，且两路外电的输入最好从不同的两个方向接入到自维变电所内，确保电力供应在物理链路上的安全，应配置自备电源，在两路外电同时停电的时候，自备电源在规定时间内迅速启动，保证机房设备正常用电。

1 动力系统结构

总前端机房属于一级播出负荷，一级播出负荷的动力系统应设置对应于不同外电的变压器；播出负荷供电应设两个及以上引自不同变压器的独立低压回路，单母线分段用电并具备自动或手动互投功能；主要播出负荷应采用UPS供电，UPS电池组后备时间应满足实际负荷工作30 min以上；应配置自备电源，自备电源应在外电中断后10 min内启用，并保证播出负荷和机房空调等相关负荷持续运行，储油量应保证至少4个小时用量需求；主备播出设备、双电源播出设备应分别接入不同的UPS供电回路。

北方广电辽宁有线总前端机房的动力系统采用“双路市电(其中一路为专线)+自备电源+在线UPS供电+双回路供电”的高可靠性的供电模式。该模式的具体内容如下：双路10 kV高压市电取自不同的变电站，母线采用单母线分段接线方式，低压变压器拥有独立低压回路，单母线分段供电并具备自动或手动互投功能；配置拥有能够快速启动的自备电源(柴油发电组)系统，在外电缺失时，自备电源能够在10 min内投入使用；储油量可以保证至少4个小时的用量需求；机房设备使用在线式UPS供电系统，在自备电源(柴油发电机组)正常工作之前，暂时由UPS给机房设备供电，UPS电池组后备时间满足实际负荷工作30 min以上，机柜供电系统取自不同UPS输出的双回路供电，保证机柜上的主备设备和双电源设备供电安全；有良好接地系统，符合消防和安防的相关规定。北方广电总前端机房动力系统拓扑图如图1所示。

图1 北方广电总前端机房动力系统拓扑图

2 主要功能

动力系统在功能设计和实现上严格按照国家广电总局62号令的要求，按照62号令中对供电系统的明确要求进行具体功能实现。

2.1 外部输入电源模块

国家广电总局62号令要求一级前端的外部接入电源，要有两路外电，其中至少一路是专线供电，当一路外电发生故障时，另一路外电不应同时受到损坏。

外部电源输入系统应采用两路10 kV高压进线，且这两路高压进线取自不同的变电站，一路为10 kV 高压进线专线供电，变电站离机房较近为宜，这样电能质量基本上可以保证与变电站输出电能质量完全相近，供电线路采用电缆地埋敷设为宜，这样能保证供电线路相对安全。两路外电的输入最好从不同的两个方向接入到自维变电所内，确保电力供应在物理链路上的安全，基本保证两路外电不会同时受到损坏。

2.2 高低压配电模块

国家广电总局62号令要求播出负荷供电应设两个以上引自不同变压器的独立低压回路，单母线分段供电并具备自动或手动互投功能。北方广电辽宁有线高低压配电系统采用双路10 kV高压进线，10 kV母线采用单母线分段接线方式，两段母线间设置联络开关。低压变压器的10 kV侧通过电缆与10 kV馈线柜相连。高压供电系统采用中性点不接地方式。高压输入经过受电进线柜、高压计量柜、PT柜、高压馈线柜、高压联络及隔离柜，分别连接到变压器上，变压器宜选用干式有载调压变压器，低压供电系统设置4段动力单元(PC)，分别为UPS系统及机房精密空调供电。高、低压供配电设备如表1、表2所示。

表1 高压供配电设备

机房设备由4台有载调压干式变压器为其供电，变压器成对设置，互为备用，手动切换。1#、2#变压器所带PC段为UPS供电，不加无功补偿；3#、4#变压器所带PC段经过低压电容器柜、低压馈出柜为机房精密空调供电。低压供电系统采用中性点直接接地方式。高、低压供电系统完全符合现行国家、行业标准和规范，满足国家广电总局62号令对高电压供电系统的要求。高、低压设备布局如图2所示。

表2 低压供配电设备

2.3 UPS供电模块

国家广电总局62号令要求主要播出负荷应采用UPS 供电，UPS 电池组后备时间应满足实际负荷工作30 min以上。不间断电源(UPS)模块主要为播出系统设备、宽带互联网络设备、核心通信设备、事故照明和监控大屏幕系统供电。

北方广电辽宁有线UPS供电模块配置12台300 kVA UPS主机，分为4个单元，形成双母线供电结构，每个单元有3台UPS主机构成，采用并联运行方式，形成2+1冗余配置。每一个单元设置一个独立的公用静态开关自动或手动切换旁路。UPS模块采用在线式，当市电停电或恢复供电时，UPS在市电模式与电池模式之间的切换是完全没有转换时间的，实现零转换时间，有效保证负载运行的可靠性。UPS设备布局如图3所示。

图2 高、低压设备布局

图3 UPS设备布局

UPS主机采用高频开关整流技术，整流器和逆变器均为IGBT不带隔离变压器的高频机。高频机在大功率UPS系统中，有电能转换效率高、故障率低等优势。不间断电源系统(UPS)设备如表3所示。

2.4 自备电源模块

国家广电总局62号令要求一级前端应配置自备电源，自备电源应在外电中断后10 min内启用，并能够保证播出负荷、机房空调等相关负荷持续运行，储油量应保证至少4个小时用量需求。

备用电源系统根据负荷共设置多台自动快速启动柴油发电机组。为机房相关的应用系统提供必需的交流电源。自备电源模块中性点直接接地。自动快速启动柴油发电机组从启动到稳定发电输出，再到自动并入电网的时间不超过10 min。

表3 不间断电源系统(UPS)设备

北方广电辽宁有线总前端机房备用电源系统共设置4台自动快速启动柴油发电机组，为机房相关的应用系统提供必需的交流电源。4台柴油发电机并机运行，由联络开关连接，发电机的储油量可供负荷运行4 h以上。自动快速启动柴油发电机组从启动到稳定发电输出，再到自动并入电网的时间不超过10 min。

2.5 机房机柜供电模块

国家广电总局62号令要求主备播出设备、双电源播出设备应分别接入不同的UPS供电回路。机房机柜供电模块中配置供电柜作为机房电源列头柜，每面电源列头柜均配置隔离开关。

北方广电辽宁有线总前端机房UPS分组交叉输出，UPS输出连接UPS配电间的交流输出配电柜，输出配电柜分别连接每排机柜的电源列头柜，由列头柜对每台机柜单独回路供电。机柜上的两个PDU分别来自不同的供电回路以及不同的UPS配电间的UPS供电单元。保证机柜上的主备设备和双电源设备供电安全性。UPS及机房设备布局如图4所示。

2.6 电力监控模块

国家广电总局62号令要求智能电源设备应实施必要的信息安全防护，禁止通过外部网络进行远程维护。北方广电辽宁有线总前端机房电力后台监控系统采用新一代计算机监控技术，采用分布式网络技术，面向对象数据库技术跨平台可视化技术并配置模拟屏和液晶显示屏，各种运行状态和参数及报警均可显示，通过远程通讯接口可在远方获得电源系统的运行参数。UPS模块配有集中监控系统，多样的监控内容满足对本系统电力供电实时监测报警要求。后台监控系统和UPS的集中监控系统是独立监控系统，与外部网络物理隔离。动环监控实景如图5所示。

图4 UPS及机房设备布局

图5 动环监控实景

2.7 机房接地模块

根据《广播电视工程工艺接地技术规范》、《电子计算机机房设计规范》 (GB50174-93)和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)的相关规定，机房设置交流工作地、安全保护地及防雷保护地。

北方广电辽宁有线总前端机房的防雷接地和工艺接地是两个独立的接地系统，他们分别连接综合接地系统。由于原建筑接地电阻测试不合格，利用地下室地面防水加固改造，施工过程打入40根12～14 m静压桩引出接地扁钢与建筑体的钢筋混凝土柱子内主筋可靠焊接作为综合接地体，并由此引出两个独立的机房工艺接地端子箱。

2.7.1 防雷接地

防雷接地系统是利用楼体建筑的钢筋混凝土柱子内主筋作为接地引线，连接到楼体基础接地网，各个楼层均设置接地网，并分别与基础接地网连接，屋顶增设避雷带，屋顶卫星接收天线部分增设专业避雷装置，分别与楼体的基础接地网连接，接地电阻小于1 Ω。

2.7.2 工艺接地

工艺接地即数字电视播出系统和网络通信系统的设备接地,在机房地板下采用40*5铜带组成网格均压等电位网，将机房内各个应用系统的设备、机架、机柜与等电位带进行最短距离连接，使各机房设备在同一个等电位上，并单独连接楼体的基础接地网。机房工艺接地如图6所示。

图6 总前端机房工艺接地

3 结 论

北方广电辽宁有线总前端机房动力系统的规划可以为机房设备提供符合要求的电能质量(电压、频率、相位)，以及三相电源平衡(相角平衡、电压平衡和电流平衡)，可以做到电力供应不间断，保证机房内各系统不间断的持续工作；做到了当一路外电缺失或是两路外电同时缺失时备用电源能够在规定时间内迅速启动，保证安全播出；在保证供电系统正常运转的基础上，为了减少电能浪费，节约运行成本，动力供电系统的规划既要满足系统的可靠性、灵活性，又要满足经济性，因此一个合理科学的动力供电系统方案是广电系统安全运行的前提条件。

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OnthePowerSystemoftheFront-endRoomintheBroadcastingandTVIndustry

ZHANGYi1,ZHOUJian1,LIUYu2,QIULi-yang2

(1.OperationandMaintenanceCenter,NorthJointBroadcastingandTelevisionNetworkCo.,Ltd.,Shenyang110035;2.LiaoningQinghePowerSupplyCorporation,Tieling112003,LiaoningProvince)

The power system of the front-end Room in the Broadcasting and TV Industry supportsthe normal operation ofthe A-level computer-room which bears the operation of the digital TV service,digital TV value-added service and the Internet and the power supply system is an important guarantee for the continuous,safe and stable digital TV signal emitting. Combined with the power system of the front-end Room in the Northern Liaoning Broadcasting and TV Industry,this paper analyzes the structure of the front-end computer room power supply system including the external input power supply module,high and low voltage power supply module,uninterruptible power supply (UPS) module,self-provided power supply module,power supply module of computer room and cabinet,electric management control module andgrounding module.

Power system;UPS;power supply module

TM64

A

1673-1603(2017)04-0357-07

(责任编辑魏静敏校对张凯)

2017-06-10

张 翼 (1986-)，男，辽宁抚顺人，工程师。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2017.04.012