Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Решения, технологии, стандарты - статьи Ua.Automation.com

Подлинная архитектура играет ключевую роль для истинной модульности в технологии ИБП

Подлинная архитектура играет ключевую роль для истинной модульности в технологии ИБП
Общеизвестно, что критически важные системы, расположенные как правило в центрах обработки данных, на промышленных площадках, а также в банковской и медицинской сферах требуют электрического резервного питания для предотвращения сбоев в электроснабжении. Последствия сбоев этих систем могут обернуться серьезными финансовыми потерями или даже риском для жизни. Он-лайн ИБП (источник бесперебойного питания) с двойным преобразованием - это распространенное решение для резервного обеспечения электроэнергии в вышеуказанных средах и его главной целью, проще говоря, является защита нагрузки. ИБП обеспечивает отсутствие сбоев в подаче электроэнергии и, следовательно, обеспечивает высокую доступность или безотказную работу защищаемого оборудования. Дополнительное преимущество и назначение он-лайн ИБП с двойным преобразованием - свести к минимуму нарушения качества электроэнергии, отдаваемой в нагрузку.
По соображениям гибкости и адаптивности стало обычной практикой появление в продаже онлайновых ИБП, которые преподносятся рынку как "модульные". В этом контексте термин "модульный" означает, что несколько блоков питания размещаются параллельно для достижения требуемой общей выходной мощности. Однако модульность, в данном случае, не обязательно означает отказоустойчивость, поскольку повышенная сложность модульной структуры может привести к более высокой общей частоте отказов.

Учитывая, что основной функцией ИБП является защита подключенной к нему нагрузки, крайне важно, чтобы процесс энергоснабжения проходил без помех и чтобы питание было доступно в любое время, без перебоев.

Поэтому важными становятся два вопроса. Во-первых, насколько велика вероятность того, что помехи в линии электропередачи достигнут нагрузки, а во-вторых, насколько велика вероятность выхода из строя системы ИБП?

Чтобы ответить на первый вопрос, мы предполагаем, что нагрузки, питаемые по линии байпаса, болезненнее воспринимают более низкое качество питания и микро-отключения, по сравнению с нагрузками, питаемыми в режиме он-лайн ИБП с двойным преобразователем. Поэтому максимальное количество времени, в течение которого ИБП работает в режиме онлайн с двойным преобразователем, имеет решающее значение для обеспечения максимальной защиты нагрузки. Решение о том, когда переключаться с онлайн режима на байпас, когда снова переключаться на онлайн режим или когда работать на батареях, зависит от качества питания сети. Но часто не учитывается то, что это также может зависеть от архитектуры ИБП и от того, как запрограммированы управляющие устройства.

По сравнению с одним большим автономным моноблочным ИБП наличие стоек, заполненных одинаковыми параллельными блоками питания, может дать некоторую уверенность инсталлятору и конечному заказчику в том, что в системе существует множество "аппаратных резервных копий" и нет единой точки отказа. Однако наличие большего количества блоков питания не обязательно гарантирует высочайшую производительность с точки зрения управления питанием ИБП и защиты нагрузки.

Главным фактором, влияющим на общую надежность и доступность cистемы, является не количество доступных блоков питания, а наличие в системе централизованного или распределенного процесса принятия решений.

Большинство типовых модульных ИБП имеют несколько уникальных и централизованных компонентов, которые представляют собой единую точку отказа, такую как байпас, логический контроллер или дисплей. Это означает, что в модульной системе ИБП с одним единственным блоком управления в случае сбоя или неисправности центрального процессора вся система выйдет из строя, также как в обычном моноблочном ИБП. Если вы отойдете назад и проанализируете эту тему в целом, то можете прийти к выводу, что одна точка отказа фундаментально противоречит основной цели ИБП, которая заключается в поддержании нагрузки и поддержании качества питания и доступности на самом высоком уровне.

Единственный уникальный процессор в автономном и типовом модульном ИБП представляет собой угрозу надежности системы. Таким образом, желаемый уровень защиты, который требуется от ИБП, может быть достигнут только за счет общей архитектуры ИБП с учетом всех параметров, а не за счет рассмотрения части оборудования, без учета остальных параметров.

Резервирование Системы


Даже при наличии резервных систем без единой точки отказа индивидуальная надежность отдельных силовых модулей ИБП должна быть чрезвычайно высокой, а время ремонта – максимально быстрым, чтобы риск многократных отказов был достаточно низким для выполнения требований к доступности системы ИБП. Наличие избыточной конфигурации "N+N" это конечно решение, но если мы переводим всю систему на байпас, чтобы заменить один модуль, существует значительный риск в случае пропадания питания в основной сети. Режим "Горячей замены” поддерживает систему ИБП в рабочем состоянии с одним отсоединенным модулем ИБП, однако нужно быть уверенным, чтобы новый сменный модуль функционировал и был настроен правильно, чтобы избежать каких-либо "глюков" системы при включении нового модуля в ИБП в рабочем онлайн режиме.

“Горячая” замена всего силового модуля ИБП подразумевает значительное сокращение MTTR (среднего времени устранения неисправности), так как нет необходимости ремонтировать всю систему, ремонт сводится к замене модуля в случае отказа любого из компонентов модуля. В случае централизованных систем пользователю потребуется переключить всю систему на байпас, если проблема связана с централизованным компонентом и не связана с силовым модулем.

Также следует отметить, что любая отдельная не резервируемая цепь, взаимодействующая с каждым модулем в системе, может представлять собой единую точку отказа. Например, если существует общая линия связи, которая взаимодействует с каждым модулем, то управление и контроль всей системы могут быть нарушены в случае сбоя в централизованных цепях.

Таким образом, эффективная модульная система ИБП должна заключать в себе высоконадежный продукт в конфигурации N+N с гарантированной устойчивостью к одноточечным отказам, комплексному мониторингу и максимально быстрому ремонту.

Иной способ мышления

Чтобы достичь "идеальной, истинно модульной" системы ИБП, Centiel SA разработала инновацию DARA, которая используется с ее линейкой продуктов CumulusPower. Технология основана на принципе "распределенности" каждого модуля, то есть полной автономности с собственным инвертором, статическим байпасным блоком, логическим контроллером, встроенной защитой от обратного питания, отдельным от выпрямителя зарядным устройством, панелью управления и собственным дисплеем(см. архитектуру модульного ИБП с технологией DARA на диаграмме ниже).

Итак, что же такого необычного в этом подходе? Во-первых, архитектура DARA (Distributed Active-Redundant Architecture) достигается за счет функции демократичного принятия решения силовыми блоками о переводе нагрузки на питание от байпаса, которая в случае критического сбоя обеспечит корректное и единственно правильное управление нагрузкой в момент принятия решения. В случае критического отказа каждый модуль принимает решение, посредством своей логической цепи, о том, должна ли нагрузка оставаться на инверторе или ее необходимо переключить на байпас. Переключение нагрузки будет осуществляться в зависимости от решения, принятого большинством ”голосов” блоков. Модули оснащены всей необходимой аппаратурой (цепи питания и управления) и программами (интеллект и мониторинг), что делает их полностью независимыми и способными безопасно изолироваться от многомодульной системы всякий раз, когда происходит внутренняя неисправность. Остальная часть многомодульной системы будет продолжать обеспечивать защищенное питание критической нагрузки без перебоев. Интеграция всего аппаратного и программного обеспечения в каждом модуле позволяет устранить все возможные точки отказа, которые могли бы поставить под угрозу систему и питание нагрузки. Связь между логическими цепями модулей осуществляется с помощью резервного канала связи.


На рис. 1 показано сравнение между типовой "модульной" системой с очевидными точками отказа и подходом Centiel DARA, где можно увидеть присущую ему изоляцию между функциональными блоками.

Каждый модуль ИБП CumulusPower (Рис. 2) может принимать питание от одного из двух трехфазных источников переменного тока, обычно основного источника питания и резервного дизель-генератора, а также от батарей, которая может быть общей для нескольких модулей или подключатся к каждому модулю своя (в этом случае они будут располагаться параллельно, по крайней мере в двух цепочках, с отдельной защитой, плавким предохранителем и изолирующим выключателем для обеспечения отказоустойчивости). Общее напряжение батареи гибко подбирается имеет большой диапазон по выбору количества АКБ в линейке с использованием свинцово-кислотных батареи (VRLA), кадмиево-никелевого или литий-ионного типа аккумуляторов.


Рисунок 2: Внутреннее устройство модуля ИБП CumulusPower

Заключение

Подход DARA предлагает как повышенную избыточность, так и высочайшую доступность благодаря своим «по-настоящему модульным» возможностям. Прелесть данной технологии, распределенной архитектуры, заключается в том, что она предлагает меньшее среднее время на ремонт(MTTR), так как есть возможность реальной и быстрой “горячей” замены модуля в случае отказа блока управления, без необходимости переключать систему на байпас или на питание от батареи в случае отказа процессора. Она также обеспечивает более высокий высокое время наработки на отказ (MTBF), так как всегда существует резервная цепь, которая возьмет на себя управление в случае отказа.

Данная подход в модульной технологии также обеспечивает наивысшую доступность, которая измеряется в индустрии количеством “девяток”, достигая наивысшей в отрасли доступности на сегодняшний момент девять «Девяти девяток» 99,99999999, поскольку по сути каждый модуль CumulusPower является полностью самостоятельным ИБП, а не просто модулем питания, который связан с центральным процессором, как это обычно используется в типичной модульной архитектуре.