Преимущества надежного сотрудничества

ПУБЛИКАЦИИ / Rittal

18.10.10

ИБП от RITTAL: баланс безопасности и стоимости


Правильный выбор системы ИБП
Всем очевидно, что для ЦОД необходим высокий уровень отказоустойчивости. Потому особое место в концепции надѐжности заслуженно принадлежит резервированию энергообеспечения. Правильный выбор источника бесперебойного питания (ИБП) может не только увеличить степень отказоустойчивости, но и принести заметную финансовую выгоду.
ИБП является не только резервным источником энергии, но и обеспечивает качество подаваемой электроэнергии. Он защищает подключенное оборудование от всех классических бед сети питания. Очевидно, что ни отдельные серверы, ни весь ЦОД целиком не должны зависеть от неполадок, свойственных коммунальной системе электроснабжения. Без подобной защиты пропажа электроснабжения будет иметь весьма ощутимые негативные последствия для владельцев и пользователей ЦОД. По оценке агентства «Price Waterhouse Coopers», средняя стоимость единичной подобной аварии для 75% предприятий оценивается в сумму более 12 тыс. долларов. Для 15% стоимость такого нарушения превысит 1 млн. долларов.
 
Защита от множества бед
 
В недавнем прошлом, системы ИБП разделялись на «online» и «offline»; также выделялось несколько смешанных типов. В настоящее время используется стандарт Международного комитета по электроте хнике ( IEC, Internatat ional Elec t rotechnic s Commission) 62040-3, положивший конец этой неразберихе. Кодификация в виде «XXX-YY-123» (например, «VFI-SS — 111») полностью характеризует систему ИБП. Первая комбинация букв описывает топологию устройства, в то время как вторая — характеристику напряжения на выходе.
Аббревиатура «VFI» соответствует наивысшему качеству системы. Она означает, что выходное напряжение остается почти идеально синусоидальным, вне зависимости от флуктуации напряжения и/или частоты на входе. Как правило, это обеспечивается технологи- ей «двойного преобразования» или «онлайн». VFI — именно то решение, которое востребовано в сфере ЦОД. Такие системы обеспечивают разделение входного и выходного напряжения при нулевом времени переключения. Это означает, что подключенная нагрузка никогда не останется без питания, в отличие от других технологий. Частота и напряжение отличаются исключительной стабильностью. Для маломощного оборудования (примерно до 3 кВА) достаточно использовать однофазные ИБП; для более мощного потребуются трехфазные системы.
Более низкий класс, «VI», обеспечивает стабильность только напряжения на выходе; однако частота на выходе равна частоте на входе, что не всегда достаточно. Такая топология также называется «единичным преобразованием» или «лайн-интерактив». Наконец, под аббревиатурой «VFD» скрываются «оффлайн» системы, защитные свойства которых минимальны.
Во втором наборе букв первая относится к функционированию при наличии питания от сети, вторая — от батарей. Поведение ИБП на выходе разделено на 3 вида:
  • «S» означает синусоидальную характеристику,
  • «Х» — несинусоидальную с коэффициентом искажения D>0,08,
  • «Y» указывает на то, что характеристика напряжения может выйти за пределы, предписываемые стандартом IEC 61000-2-2. Также это может указывать на прямоугольную или трапециевидную форму напряжения, что для большинства пользователей приемлемо лишь кратковременно либо неприемлемо вовсе.
Последующая комбинация цифр дает детальную информацию об отклонении выходного напряжения и устанавливает границы такого отклонения. Первая цифра соответствует характеру переключения на работу от батарей. Вторая — поведению ИБП при скачкообразной нагрузке и линейной нагрузке. Значения варьируются от 1 до 4:
  • «1» соответствует наилучшему соответствию такой нагрузке,
  • «2» означает возможность перебоев питания длительностью до 1 мс,
  • «3» — до 10 мс,
  • «4» — кривая зависит от производителя.  
 
Безопасность против экономии
 
Если ИБП задуман как система с резервированием — что является вполне стандартным решением для ЦОД — то пользователь, по сути, должен установить две идентичные системы, каждая из которых должна быть рассчитана на полную нагрузку. И даже при том условии, что одной системы достаточно для подключаемой нагрузки, одновременно работают обе системы. Хорошо известно, что эффективность ИБП зависит от нагрузки (см. график справа). При параллельной работе 2 немодульных ИБП эффективность заметно снижается: при нор- мальном режиме и полной нагрузке оба ИБП работают в лучшем случае на 50% мощности. Таким образом, подобное резервирование негативно сказывается на затратах на электроэнергию, превращая ее в бесполезное тепло. К тому же, это тепло нужно удалять из помещения, хотя логичнее было бы использовать мощность холодильного оборудования на нужды активного оборудования.
Альтернативный подход предлагает Rittal с концепцией модульных ИБП. Такие ИБП позволяет наращивать мощность постепенно, сохраняя неизменным резервирование. Общую нагрузку в таком случае не обязательно делить на 2 равных системы. Вместо этого, модульный ИБП позволяет питать нагрузку и при одном вышедшем из строя модуле (конфигурация N+1). Поскольку модули распределяют нагрузку между собой, каждый из них зарезервирован, а в целом система нагружена достаточно, чтобы обеспечить высокий КПД. Достоинство модульного подхода проявляется и в гибкости наращивания мощности: в противоположность обычным системам, с модульным ИБП можно начать с нескольких модулей и увеличивать их количество по мере роста нагрузки. Благодаря этому, важность правильного подбора начальной мощности ИБП, которая гарантировала бы работоспособность на протяжении всей эксплуатации ЦОД, уходит в прошлое. В то же время, высокий КПД становится исключительно актуальным в эпоху роста цен на энергоносители. Эффективность ИБП зависит от   конструкции и напрямую определяет расходы на электроэнергию. В этом аспекте бестрансформаторные системы имеют значительное преимущество, предлагая КПД порядка 95%. Имея ввиду огромную мощность, потребляемую ЦОД, изменение всего на 1% КПД имеет значительный эффект на затраты по электроэнергии. Известно, что повышенная температура приводит к преждевременному старению аккумуляторов. Поскольку температура в помещении ИБП редко бывает идеальной, важна возможность контроля за состоянием аккумуляторов. Система «RiBat» позволяет продлить срок службы аккумуляторов на 30%. При использовании раздельной конфигурации батарей, замена может производиться в «горячем» режиме.
 
MTBF или MTTR?
 
Специалистам хорошо известна такая характеристика надежности, как среднее ожидаемое время между поломками (MTBF, англ. «Mean-Time-Between — Failure»). Чем больше период времени   между статистически ожидаемыми поломками, тем выше надежность системы. Негативное влияние на этот показатель имеют неблагоприятные параметры окружающей среды и большее количество компонентов в системе. На неискушенный взгляд, модульный ИБП должен обладать меньшим временем MTBF, так как состоит он из нескольких компонентов. Но на практике все перевешивает возможность быстрой замены испортившегося модуля исправным. Это время на замену называется средним ожидаемым временем ремонта, или MTTR (англ. «Mean Time To Repair»). Для пользователя это означает одно: ремонт может быть выполнен исключительно быстро и без потенциально опасного переключения системы на байпас. В случае исключительной необходимости такой модуль может быть на складе пользователя; в других случаях достаточно наличия модуля у сервисной службы.
 
Заключение
 
Наиболее эффективное резервирование питания ЦОД обеспечивается с помощью модульных систем ИБП с высоким КПД. Масштабируемое решение позволяет наращивать мощность системы в соответствии с ростом потребности. Наряду с техническими консультациями, Rittal предлагает полную установку и сервисное обслуживание.
 

Все публикации | октябрь 2010
ЗАО «Профессиональные сетевые системы»
E-mail: info@pns.by
223043, Республика Беларусь
Минский район, д. Цнянка,
ул. Дзержинского, 75 

+375 17 500-94-00
факс: +375 17 500-94-02
Astronim*