廣播電視專業機房UPS電源可靠性設計實踐

張建偉

（金華廣播電視總臺 技術中心，浙江 金華 321001）

當前廣電行業正面臨著數字化、產業化轉型的關健時期，新的技術模式和業務模式對廣電系統的設備穩定運行和安全播出都提出了極高的要求。特別是國家廣電總局最近頒發的62號令實施細則，對廣播電視安全播出的要求更明確、更具體。作為廣電專業機房系統安全運行可靠性設計的基礎性部件UPS電源，其配置選型的合理性、科學性直接關系到安全播出，突出表現在各專業機房的UPS電源系統可靠性解決方案。

下面介紹一下金華廣電總臺在解決各專業機房UPS電源可靠性方案的設計與實踐。

1 機房UPS電源建設需考慮幾個問題

隨著廣播電視數字化進程的加速，廣電設備日漸IT化，而IT設備對電源管理方案的可靠性、安全性、維護性都有特殊要求。傳統的雙市電、單UPS的供電方案已經無法滿足安全播出的要求，需要根據新的變化形勢，提出更可靠、更安全的供電方案[1-3]。在機房UPS電源建設中，著重考慮了以下3個問題：

1）目前廣播電視專業機房的主要負載設備是計算機、服務器以及帶存儲的數字設備。為了保證設備電源的安全可靠，很多生產廠家都采用雙電源供電設計，所以選擇何種UPS供電方案，值得深入研究。

2）在選址、設計、選型過程中都必須充分論證與慎重考慮UPS電源容量的冗余設計、負載的三相平衡、電池的供電時間、維護的方便程度以及使用環境的溫度、承重等參數。

3）根據本臺的實際情況，還需考慮將原有不同廠家的UPS電源進行有效整合，并按輕重緩急，合理地分配到各個系統中，以保證物盡其用。

2 常用的幾種UPS電源供電解決方案的分析與比較

常用的UPS電源供電解決方案主要有：單UPS供電，雙UPS并機冗余供電，雙UPS雙回路鏡像冗余供電，雙UPS并機雙回路鏡像冗余供電。

據專業研究表明：在UPS供電系統中，影響供電可靠性主要有3個因素：1）UPS電源設備本身（含電池）故障占20%；2）負載及UPS電源與負載之間配電回路故障（負載“短路”、保險“燒毀”、斷路器“跳開 ”）占70%；3）其他故障占10%。

下面簡單分析4種方案的特點：

1）單UPS供電方案

系統簡單、投入小，適用范圍廣。但它的致命缺點是電源輸出存在單點故障瓶頸問題，當UPS故障時會造成“一失全無”的災難性斷電停播或數據損壞事故。

2）雙UPS并機冗余供電方案

可以保證重要負載不會因為UPS、電池、內部模塊等的故障造成斷電等問題，系統可實現在線擴容、在線維護。但還是無法解決配電回路的故障問題。

3）雙UPS雙回路鏡像冗余供電方案

可以解決配電回路的故障，雙路UPS組成的雙回路供電系統，與服務器等有雙電源供電的設備實現最佳配合。但對單電源供電的設備同樣有單點故障瓶頸問題。

4）雙UPS并機、雙回路鏡像冗余供電方案

可以徹底解決UPS電源設備本身（含電池）故障，負載及UPS電源與負載之間配電回路故障，是目前最可靠、最安全供電方案，可靠性達到99.999 9%。

通過上述4種方案的分析比較，可以大概了解各方案的特點和應用范圍，從而根據實際情況選擇其中的一種方案加以實施。

3 金華廣電總臺各專業機房UPS電源解決方案分析

3.1 有線網絡傳輸機房配置方案

1）方案背景

有線網絡傳輸機房建筑面積800 m2，是浙江華數網絡公司在浙中地區最大的專業廣播電視信息網絡機房，承擔50多萬用戶的廣播電視節目及數字電視信息存儲處理和播出任務，安全播出有非常特殊的要求。

2）方案要點解析

采用4臺120 kV·A雙UPS并機、雙回路鏡像冗余供電方案，解決UPS電源設備本身（含電池）故障，負載及UPS電源與負載之間配電回路故障所造成斷電問題。由于采用的是雙UPS并機雙路工作，可靠性極高，1臺UPS故障，或者2臺UPS同時故障，甚至3臺UPS同時故障，仍然能夠為所有負載提供不間斷的高可靠的電源。當負載設備增加時，只需對現有并機系統進行擴容，成本低、可靠性高。雙UPS并機、雙回路鏡像冗余供電電路圖如圖1所示。

3.2 播出總控機房配置方案

1）方案背景

電視播出總控機房建筑面積400 m2，承擔金華電視臺5套標清電視節目和1套高清電視節目每天24 h的播出任務，以及7個縣市的新聞節目上傳任務，安全播出有特殊的要求。

2）方案要點解析

方案采用2臺60 kV·A雙UPS、雙回路鏡像冗余供電方案，主要是根據電視播出、總控機房對安全播出的要求，同時考慮目前播出大部分設備都具備雙電源供電的有利條件。該方案由于從市電輸入到負載輸入之間所有回路設備均完全冗余工作，使得負載供電可靠性達到了很高水平。該方案可以徹底解決配電回路的故障，無論是UPS故障，還是配電回路故障均不影響正常負載供電，最大限度地保證了電視節目的安全播出，維護方便、擴容成本低。雙UPS、雙回路鏡像冗余電路圖如圖2所示。

3.3 節目制作非編機房配置方案

1）方案背景

節目制作非編機房面積為600 m2，承擔金華電視臺4套標清和1套高清自辦節目的制作、媒資管理和多檔新聞節目的直播任務，具有節目制作和直播雙重功能，安全播出有較高的要求。

2）方案要點解析

利用區別化的設計，對節目制作非編網方案采用1臺40 kV·A單UPS供電方案（單臺多模塊UPS供電），對直播節目和非編媒資存儲則采用2臺40 kV·A雙UPS并機冗余供電方案。“1+1”的雙UPS并機冗余供電，有效地保證了制作素材和數據傳輸的安全，同時也保證直播節目的安全。為了節省一次性投入的成本，將原有的舊UPS電源進行有效的整合利用。雙UPS并機冗余供電+單 UPS供電電路圖如圖3所示。

4 結束語

最近兩年，金華廣播電視總臺為配合數字高清節目播出、互動點播綜合信息平臺的運行和高清全臺網的建設，進行了有史以來最大規模的專業機房UPS電源設計改造，有力地保障了金華廣播電視總臺網絡傳輸、節目制作和播出的安全。

[1]許儉.電視播控機房交流配電系統設計與構建[J].有線電子技術，2006（4）：72-76.

[2]祝昊.UPS電源在廣播電視機房中的應用[J].科技創新導報，2008（28）：245.

[3]夏克雙.中小型電視臺UPS供電方式分析[J].電視技術，2008，32（4）：86-87.