演播室不间断电源系统的改造及应用

岑可晴

（广西广播电视台，广西 南宁 530028）

1 UPS 系统简介

不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）能够在市电中断或电压波动时提供稳定和可靠的电力供应，保障设备的正常运行。UPS 系统先将输入的交流电压通过整流变成直流电压，再经过逆变器变成交流电压输出。经过两级变换后，可以输出精度和质量较好的交流电压。同时，通过充电器为蓄电池组充电，当市电异常或整流器异常时，UPS 自动转换到电池工作模式，此时功率模块从电池获取能量，经过逆变器变成交流电压后输出给负载，旁路模块是为方便检修设置，基本原理如图1 所示[1-3]。

图1 UPS 的基本原理

相对传统市电供电系统，UPS具有供电稳定性高、安全性强、能耗低及维护简便等明显优势，在电视台的节目录制和编辑、信号传输和监控、服务器和存储设备、灯光和音响设备以及网络和通信设备等方面的需求较高[4-6]。演播室的灯光设备、摄像机、音频设备以及控制系统等均需要UPS 的稳定电力供应。

2 电视台直播演播室电源系统现状

广西广播电视台300 m2演播室是日播直播型演播室，主要承担日播性质的民生新闻栏目《法制最前线》和大型活动二级直播架构的后级总切换演播，对节目的安全播出要求极高。

改造前，300 m2演播室的电源系统采用主备两路电源供电，一路为UPS，另一路为市电。其供电系统主要存在3 个方面不足。第一，部分单电源设备仅由纯市电供电，而市电的稳定性较差，易受天气、电网故障等外部因素的影响，可能导致直播节目的中断或设备故障，影响播出安全、节目质量以及观众的观看体验。第二，部分单电源虽然有主备两路电源供电，但是自动倒换开关为机械开关，倒换过程存在0.72 s 的断电时间，会造成字幕机、硬盘播放机、蓝光录像机以及摄像机控制器（Camera Control Unit，CCU）等单电源设备断电重启。根据国家广播电视总局在《广播电视安全播出事件/事故管理规定》中对于故障定格时间的规定：因主备站、主备系统、主备设备切换造成的视频信号瞬间闪断，小于等于5 s 不记录事故时间，因此倒换过程所需的设备断电时间会造成播出事故。第三，随着融媒体发展，大小屏同步直播已在300 m2演播室常规进行，融媒体设备的增加带来了负载增加和工位增加，新增工位和设备的用电须重新布线并接入机柜才符合消防和播出安全要求，演播室融媒体制作功能受限。因此，使用原有电源系统不仅给节目直播带来极大的播出安全隐患，还限制节目制作，急需升级改造电源系统。

3 演播室电源系统改造

基于上述比较分析，改造300 m2演播室的电源系统为UPS 系统具有必要性和可行性。

3.1 电源系统改造的总体方案

原有供电系统如图2 所示，进入300 m2演播室的电力由市电和从外部接入演播室的UPS 构成，两路电互为主备，UPS 设备在演播室外由动力科负责管理和维护。一路市电和UPS 共同接入机械自动倒换开关，给单电源设备、双电源设备供电；双电源设备两个插座，一个插座接入经过机械自动倒换开关的电源，另一个插座直接接入市电；融媒体设备、办公设备由市电单独供电。

图2 300 m2 演播室电源系统改造前

改造后的供电系统如图3 所示，进入演播室的两路UPS 分别接入双电源设备，此外两路UPS 电源经过自动切换开关装置（Automatic Transfer Switching Equipment，ATS）给所有单电源设备供电，实现了供电的无感倒换。

图3 300 m2 演播室电源系统改造后

同时，在改造方案的设计与实施过程中，演播科充分考虑设备的选型、配置及布局。此外，为应对改造过程中可能遇到的难点和挑战，如设备的兼容性问题、施工周期等，采取了相应的措施，以确保改造工程的顺利进行。

3.2 设备选型

演播科进行周详的设备选型和配置工作。从设备的性能、稳定性、可靠性以及可扩展性等因素综合考量，最后选择伊顿公司生产的EAT16 型双电源切换开关作为电源管理设备。

EAT16 型双电源切换开关是一款高质高效的电源管理设备，具备自动切换主备电源的功能。当主电源出现故障时，该设备能够迅速检测并自动切换至备用电源，确保设备的连续运行，有效降低因电源故障导致的停播风险，对播出画面的影响仅表现为“丢失了一帧”。它采用电子控制技术，具备快速、准确的电源故障检测能力，能在毫秒级内完成电源切换，进一步提升电源供应的稳定性，进而保证播出安全和直播节目的连贯性。此外，该设备具备过流保护、过压保护以及欠压保护等多重保护功能，可有效抵御电流、电压波动等不良因素对设备的影响，为演播室系统设备提供全面细致的保护。

3.3 切换开关配置

在完成设备选型后，演播科对EAT16 型双电源切换开关进行细致的配置工作。根据实际需求，调整开关的各项参数，接入各台ATS，确保其在不同情况下都能稳定、可靠地工作。

在完成设备选型之后，演播科对EAT16 型双电源切换开关进行严谨的配置工作。第一步，根据实际需求调整开关的各项参数，以确保各ATS 在不同情况下都能提供稳定、可靠的性能。第二步，对接入3 台ATS 的4 个机柜内的所有演播室单电源设备按音频设备、视频设备、灯光设备的开关机顺序进行编组，同时将双电源设备统筹配置接入两条市电UPS 电源。

编组方案一方面保证每一组设备的开关电顺序正确，确保连接设备的正确识别，防止设备报错；另一方面，当ATS 后级空开跳闸时可迅速判断故障设备组，以便施展应急手段或迅速修复。此外，为在 UPS 设备故障情况下手动进行切换操作，预留出1 台ATS 作为备用UPS 电源；为确保设备的可扩展性，演播科预留一些额外的接口和扩展。

4 改造效果评估

在完成布线安装后，为确保设备的可靠性，演播科还对EAT16 双电源切换开关进行严格的质量检测。施工期间，在300 m2演播室直播的民生新闻节目《法治最前线》停止直播7 d，前4 d 用于完成安装布线，后3 d 进行电源稳定性测试。

电源稳定性测试中，演播室技术人员联合动力技术人员模拟直播时间断电状况：配电中心更换变压器，在此期间电视大楼空调动力、副楼空调动力、演播厅空调及灯光均为单变压器供电，电源倒闸切换会出现短时间停电。测试证明：倒闸期间，声音无断音、电磁干扰声滴答声；画面无闪跳、无黑屏，实现无感播出。

通过测试，确保设备的可靠性和稳定性，为后续的直播正常化奠定基础。改造前如果遇到演播室电力故障，应急操作处置为播控中心直接将演播室信号切走。改造后，2023 年4 月的《法治最前线》直播过程中，演播室UPS 供电故障，动力科人员发现后随即进行应急手动倒闸操作，故障期间，声音无断音、无电磁干扰声滴答声；画面有一帧闪跳、无黑屏。经查，ATS 运行稳定，蓄电池电源接入，397 s 后动力科通知电力供应恢复正常，应急处置准备解除，节目内容和流程均未受影响，基本实现无感播出。此外，改造前如果遇到市电有计划倒闸，倒闸期间直播节目将切换至备播带播放。改造后，2024 年1 月《法治最前线》直播过程中市电倒换开关，UPS 接介入，过程中照明灯光闪黑0.3 s，音视频系统运转正常，节目内容和流程均未受影响，基本实现无感播出。

在实际外部电源故障中，改造后的供电系统很好地保障声音和画面稳定，未出现播出事故。因此，此次改造显著增强直播节目的稳定性和应急响应能力。

5 结 论

300 m2演播室UPS 系统已完成改造，经过一段时间的实际运行，发现2023 年度300 m2演播室直播节目的稳定性明显提升，设备故障率大幅降低。因此，可以得出结论，广西广播电视台300 m2演播室的电源系统不间断化改造设计符合演播室系统的应急需求，为节目的安全播出提供了坚实的动力保障。