Nadmiarowość w systemach gwarantowanego zasilania

Pewne zasilanie systemów teleinformatycznych jest niezwykle ważne dla zapewnienia oczekiwanego poziomu dostępności. Zasilacze UPS zapewniają nieprzerwane utrzymanie stabilizowanego napięcia. Jednak one same nie są również wolne od możliwości wystąpienia awarii, dlatego stosuje się układowe rozwiązania nadmiarowe.

Pewne zasilanie systemów teleinformatycznych jest niezwykle ważne dla zapewnienia oczekiwanego poziomu dostępności. Zasilacze UPS zapewniają nieprzerwane utrzymanie stabilizowanego napięcia. Jednak one same nie są również wolne od możliwości wystąpienia awarii, dlatego stosuje się układowe rozwiązania nadmiarowe.

Nadmiarowość w systemach gwarantowanego zasilania

Dostępność zasilania

"Dostępność" można zdefiniować jako szacunkowy procent czasu, przez który zasilanie będzie funkcjonować poprawnie w zakresie obsługi krytycznego obciążenia.

Dostępność danej konfiguracji systemu zależy głównie od jej odporności na awarie sprzętu. Konfiguracja systemu zasilania ma więc bezpośredni wpływ na dostępność systemu teleinformatycznego. Obecnie stosuje się kilka wariantów redundancyjnych układów zasilania zarówno w konfiguracji zasilania "centralnego", jak i "rozproszonego".

Redundancyjne warianty zasilania systemu teleinformatycznego

Obecnie rozróżnia się następujące warianty nadmiarowe zasilania gwarantowanego:

  1. 1. Praca równoległa jednostek:
    • konfiguracja 2N,
    • konfiguracja N+1.
  2. 2. Konfiguracja nadmiarowa "niezależna".
  3. 3. Konfiguracja nadmiarowa "rozproszona".

W równoległych (N+1 bądź 2N) systemach zasilania gwarantowanego możliwe jest uzyskanie niezawodności na poziomie 99,99999, co oznacza czas braku dostępności zasilania na poziomie 30 ms w roku. Coraz częściej stosuje się wariant zasilania nadmiarowego "niezależnego" bądź "rozproszonego", w ramach którego wykorzystuje się zasilacze UPS wraz z przełącznikami statycznymi STS.

Praca równoległa

Zasilanie z jednego centralnego UPS-a (bez nadmiarowości) jest rozwiązaniem najtańszym, ale oczywiście najbardziej zawodnym. Należy pamiętać, że UPS jest też urządzeniem, w związku z czym zawsze istnieje możliwość wystąpienia awarii któregoś z podzespołów, co z kolei może być przyczyną braku dostępności systemu teleinformatycznego. Zdecydowana większość zasilaczy UPS o mocy powyżej 10 kVA dostępnych w ofercie znanych producentów światowych umożliwia pracę równoległą nawet kilku jednostek. W takiej konfiguracji pracujące równolegle urządzenia (UPS-y bądź moduły) mają galwanicznie połączone wyjścia. Przy czym część zasilaczy ma zaimplementowane funkcje pracy równoległej jednostek, a część wymaga dodatkowych urządzeń zapewniających przepływ informacji układów sterujących poszczególnych jednostek UPS.

Praca równoległa - konfiguracja 2N

Konfiguracja redundancyjna 2N polega w najprostszej wersji na połączeniu równoległym dwóch jednostek UPS (modułów) - każdy o takiej samej mocy, przy czym moc pojedynczego zasilacza musi być większa niż całkowita moc odbiorcza. Możliwa jest też oczywiście praca równoległa kilku pracujących ze sobą jednocześnie UPS-ów w konfiguracji redundancyjnej 2N, jest jednak ona rzadko stosowana.

Ten wariant zasilania cechuje się wysoką niezawodnością, gdyż urządzenia pracują synchronicznie dzieląc się proporcjonalnie mocą i w razie awarii jednego, pozostałe mogą przejąć całe obciążenie bez jakiegokolwiek zaniku napięcia zasilającego system teleinformatyczny. Również w przypadku działań konserwacyjnych, takich jak ocena techniczna stanu baterii czy uaktualnienie oprogramowania kontrolera, można bez przerywania pracy systemu teleinformatycznego wyizolować jeden z zasilaczy, zapewniając ochronę systemu przez drugi zasilacz. Największą wadą takiego systemu jest stosunkowo wysoka cena rozwiązania, minimum dwukrotne przewymiarowanie mocy oraz niższa sprawność, co objawia się większym zużyciem energii elektrycznej. Do pracy w tym wariancie stosuje się jednostki klasyczne, a rzadziej UPS-y modułowe, które zwykle pracują w konfiguracji 2(N+1), ale ze względu na stosunkowo duże koszty jest to wariant rzadko spotykany i stosowany jedynie do zasilania najbardziej krytycznych systemów teleinformatycznych.

Praca równoległa - konfiguracja N+1

Nadmiarowość w systemach gwarantowanego zasilania

Zasilanie systemu teleinformatycznego z centralnego UPS-a w konfiguracji 2N

Innym powszechnie stosowanym rozwiązaniem jest instalowanie UPS-a w konfiguracji nadmiarowej N+1, składającej się z minimum trzech jednostek klasycznych pracujących równolegle (z połączonymi galwanicznie wyjściami) lub zastosowanie zasilacza o budowie modułowej z dodatkowym modułem nadmiarowym.

W przypadku klasycznych UPS-ów jest to rozwiązanie stosunkowo skomplikowane technicznie (praca równoległa wielu zasilaczy UPS wymaga przestrzegania dosyć kłopotliwych do spełnienia warunków ich instalacji) i w związku z tym dość drogie. Ponadto wszystkie zasilacze pracujące równolegle muszą być wyposażone w specjalne układy umożliwiające ich równoległą pracę. W przypadku pracy równoległej więcej niż trzech zasilaczy często trzeba stosować dodatkowe urządzenia.

Konfiguracja N+1 zbudowana przy użyciu jednostek klasycznych najczęściej powstaje w wyniku rozbudowy systemu 2N w związku ze zwiększonym zapotrzebowaniem mocy spowodowanym rozbudową systemu teleinformatycznego.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200