С увеличением масштабов и важности задач, решаемых в различных областях промышленности и бизнеса, возрастают и требования к безотказной работе оборудования. Для защиты электропитания наиболее критичных объектов одного источника бесперебойного питания оказывается уже недостаточно.

Хотя об истории создания первого источника бесперебойного питания мало что известно, по некоторым сведениям, эти устройства появились почти одновременно с первыми счетно-вычислительными машинами релейного типа и предназначались для защиты электропитания различных объектов оборонной промышленности. Возможно, идею создания подобных аппаратов подсказала сама природа — достаточно вспомнить верблюда, который в долгих переходах по пустыне в отсутствие пищи и воды расходует энергию резервного жира из горба. От слишком долгого поста этот ресурс уныло свисает набок и быстро восстанавливается при появлении самой грубой растительности.

Первая система бесперебойного питания вполне могла представлять собой моторогенератор, действие которого основывается на принципе двойного преобразования энергии: на одном конце вала электродвигателя был установлен огромный маховик, а на другом — электрогенератор. Работающий электродвигатель раскручивал до большой скорости маховик, а генератор вырабатывал электричество. В качестве накопителей энергии использовались, в частности, пружины. При всей внешней простоте исполнения система обладала совсем неплохим КПД, поскольку для электрогенератора этот показатель составлял порядка 90%, а для электродвигателя — и того более.

Рисунок 1. Схема источника бесперебойного питания с двойным преобразователем.

С тех пор изменения коснулись лишь элементной базы, не затронув основных принципов работы систем бесперебойного питания с двойным преобразованием (см. Рисунок 1). Аккумулятор заменил маховик, выпрямитель — электродвигатель, инвертор — генератор, но принципы работы систем бесперебойного питания остались прежними. Комплексные источники бесперебойного питания, включающие в себя маховик в качестве «емкости для энергии», используются в современных системах электропитания. Например, компания GE Digital Energy выпускает автономные системы «дизель-генератор — маховик — ИБП». Неподверженные радиации и нечувствительные к большим пусковым токам, в отличие от статических, такие динамические системы и сейчас используются, например в ракетных шахтах.

В зависимости от обслуживаемой нагрузки все источники бесперебойного питания можно условно разделить на три категории: пассивно-резервные (off-line), линейно-интерактивные (line-interactive) и устройства с двойным преобразованием (on-line). Последние — наиболее надежные и мощные системы, предназначенные для решения самых ответственных задач.

Введение в принципиальную схему источника цепи обхода (байпаса) позволяет повысить надежность этих устройств. К тому же цепь обхода незаменима при проведении профилактических работ и технического обслуживания. Для включения байпаса применяются ручные и электронные переключатели. Использование байпаса требует соблюдения определенных правил: на выходе источник и байпас должны быть синхронизированы, а частота и напряжение должны быть одинаковы на входе и выходе.

Однако защищенная одним ИБП система оставалась все же уязвимой в случае отказа самого источника. Необходимость введения еще одного уровня защиты была продиктована как потребностью обеспечения очень высокого уровня надежности, так и безотказной работы в течение определенного промежутка времени. Этого требует решение таких задач, как высокоскоростная передача данных, управление процессами в реальном времени, защита крупных сетей хранения, а также поддержка всех приложений, где последствия перебоев в электропитании могут быть сопряжены с очень серьезными потерями.

Один из первых методов увеличения надежности предложили военные инженеры; в литературе он известен как режим «горячего» резерва, или последовательная архитектура. Суть его проста: в цепь обхода источника бесперебойного питания ИБП1 ставится ИБП2 (см. Рисунок 2). Второе устройство берет на себя нагрузку только в том случае, когда отказывает ИБП1. Данная конфигурация обладает рядом очевидных недостатков. Будучи ведомым по отношению к первому источнику, ИБП2 всегда включен, но реально (практически 95% времени) почти не работает. Кроме того, перегрузочная способность такой конфигурации ограничена перегрузочной способностью одного ИБП (например, для источников GE Digital Energy она составляет 150%). Помимо этого, при перегрузке система должна последовательно выполнить два перехода на байпас.

Впрочем, надежность определяется также временем, в течение которого система способна держать перегрузку. И здесь надо учитывать, что при превышении допустимого для данной перегрузки периода времени первый ИБП переходит на байпас, где стоит второй источник, способный держать нагрузку в течение того же срока. Для ряда аппаратуры время переключения может оказаться критичным. Переключение на цепь обхода может осуществляться как с помощью ручного управления, так и электронного посредством устройств автоматического ввода резерва (АВР) и статических переключателей. (В общем случае АВР, в отличие от статического переключателя, не обеспечивает непрерывность синусоиды.)

Следующим шагом в процессе эволюции защиты электропитания стало применение параллельных конфигураций, ставших со временем отраслевым стандартом. Первая система с параллельным включением источников, работающих на общую нагрузку, была поставлена заказчику в феврале 1967 г. швейцарской компанией Invertomatic (ныне DE Digital Energy). Еще относительно недавно основным принципом параллельного резервирования питания было полное зеркалирование с использованием двух одинаковых источников, причем мощности любого из них вполне хватало для поддержки подключенной нагрузки. При выходе из строя одного из источников питание нагрузки переключалось на другой. В такой конфигурации нагрузка равномерно распределяется между двумя ИБП, а общая перегрузочная способность системы удваивается. Мониторинг всей системы в случае параллельной структуры осуществляется проще.

Параллельные конфигурации имеют разновидности с «холодным» и «горячим» резервированием. В параллельной системе из трех источников «холодное» резервирование подразумевает, что два устройства постоянно работают, а третий включается только тогда, когда у одного из них возникает некая проблема или он получает команду от оператора. «Горячий» резерв означает, что все три источника включены на входе, но на выходе один из них отключен. Сейчас эта схема практически не используется.

В настоящее время наиболее широко распространены параллельные системы с резервированием n+1, где при отказе одного источника система все еще будет оставаться работоспособной (см. Рисунок 3). Системы с полным зеркалированием — частный случай этой архитектуры (n=1, x=1). Переключение на резервный агрегат осуществляется с помощью АВР.

Рисунок 3. Схема параллельного включения трех источников бесперебойного питания с резервированием n+1.

В параллельных архитектурах применяется централизованный или децентрализованный байпас. Первый вариант проще в эксплуатации, однако отказ любого централизованного узла чреват неработоспособностью всей системы в целом. Кроме того, централизованный байпас не позволяет преобразовать параллельную систему в несколько одиночных. В структуре с децентрализованным байпасом мощность параллельной системы можно наращивать (уменьшать) постепенно путем добавления (изъятия) новых источников. При установке таких систем нужно только предусмотреть необходимое защитно-коммутационное оборудование и на этапе проектирования заложить некоторый запас при расчете сечений кабелей. Следует отметить, что в проектах с параллельной архитектурой имеет смысл применять только надежные и мощные источники с двойным преобразованием.

Для защиты корпоративной сети применяется многоуровневая схема защиты с резервированием, при этом источники второго уровня иерархии защищают самые ответственные объекты — прежде всего локальные сети и телекоммуникационное оборудование.

Из практики известны случаи резервирования по схеме 2n (две параллельные системы, в каждой из которых по n источников). Питание подается от двух входов, АВР (или статический ключ) переключает питание нагрузки либо в одну, либо в другую зону. Если питание дублируется еще и дизель-генераторной установкой, степень надежности оказывается очень высокой.

Для построения таких схем используются статические переключатели ввода (см. Рисунок 4). Так, компания MGE UPS Systems в 2002 г. выпустила новую серию статических переключателей Upsilon STS для коммутации без перерыва в электропитании трехфазных нагрузок с токами от 30 до 600 А. Все ИБП серий Galaxy производства MGE UPS Systems обладают возможностью синхронизации с внешней сетью, что позволяет строить схемы резервирования с помощью Upsilon STS без перерыва питания при переключениях и с высоким уровнем надежности. Для резервирования однофазных нагрузок с токами до 16 А MGE UPS Systems предлагает статический переключатель Pulsar STS 16.

Компания Cloride выпустила недавно на рынок электронный автомат выбора линии электропитания CROSS, посредством которого осуществляется моментальное переключение поддерживаемой нагрузки с одного источника энергии на другой, а в сочетании с источниками бесперебойного электропитания Chloride обеспечивается двухуровневое резервирование. В дополнение к уровню защиты, который поддерживают источники бесперебойного питания, этот автомат реализует дополнительный уровень защиты с мгновенным переключением: если параметры питающего нагрузку источника выходят за пределы установленных значений, то CROSS немедленно переключает нагрузку на альтернативный источник.

Хотя принципы построения параллельных систем известны со времен появления источников бесперебойного питания, создавать их на практике и обеспечивать корректное деление нагрузки научились относительно недавно. Главная трудность состояла в том, что долгое время не удавалось решить проблему синхронизации параллельных устройств.

СИНХРОНИЗАЦИЯ

Включенные параллельно источники должны быть четко синхронизированы, иначе возникают паразитные токи, а малейшая несогласованность приводит к тому, что один источник оказывается недогруженным, а другие — перегруженными, потребление энергии повышается, и в целом параллельная система может стать неработоспособной. Синхронизация и управление распределением нагрузки, как правило, осуществляются путем обмена информацией между устройствами.

Логика управления параллельной архитектурой у каждого производителя реализована с помощью собственного алгоритма. От качества и функциональности этого ПО в значительной степени зависят работоспособность и надежность систем с резервированием, включая такой важный параметр, как количество агрегатов, которые можно соединить параллельно. Поэтому компаниям, серьезно относящимся к качеству производимого оборудования, приходится вкладывать в разработку ПО немалые средства и постоянно следить за его обновлением.

Программное обеспечение осуществляет логическое разделение нагрузки между устройствами, организуя их взаимодействие и обмен информацией. При этом логика может быть как централизованной, так и распределенной, равноправной. В первом случае управляющий модуль размещен в одном ИБП, и таким образом лишь один узел может принимать решения для всех остальных устройств, а его отказ чреват переходом на байпас всех источников. Многие компании предлагают параллельную архитектуру с «демократическими» принципами взаимодействия ИБП. Реализованные алгоритмы управления позволяют закрепить роль ведущего (master) за тем источником, который включается первым. Если с таким устройством что-либо происходит, то ближайший из оставшихся источников (slave) берет на себя функции ведущего. В случае неадекватного поведения одного из них право на его отключение имеют все оставшиеся устройства, при этом работоспособность системы сохраняется, если их мощность достаточна для поддержки питаемой нагрузки. Дополнительным преимуществом такого управления является возможность производить техническое обслуживание и ремонт любого блока ИБП без отключения нагрузки. Подобный принцип равноправного распределения ролей включенных параллельно источников реализован в некоторых сериях устройств производства компаний APC, GE Digital Energy, Liebert Hiross, MGE UPS Systems, Newave UPS Systems, Powerware.

От схемы управления зависит то количество источников, которые можно подключать параллельно: например, для ИБП Silcon производства компании APC рекомендуется параллельно подключать до четырех устройств, но если предполагаемая нагрузка составляет более 1,5 МВт (максимальная мощность выпускаемых на данный момент моделей — 480 кВА), то применяется схема резервирования с большим количеством источников. Параллельно можно подключить до девяти устройств и получить суммарную мощность 4,3 МВт. Цифры внушительные, хотя в Европе есть несколько объектов, связанных с защитой оборудования крупных Internet-провайдеров, где даже такой мощности недостаточно.

Один из перспективных методов синхронизации и деления нагрузки реализован в технологии Hot Sync, разработанной и запатентованной компанией Invensys Power Systems. Главное достоинство предложенного подхода состоит в том, что он позволяет организовать параллельное подключение модулей ИБП и обеспечить резервирование надежности n+1, где n=2, и т. д., исключив при делении нагрузки единую точку отказа. В отличие от параллельных систем других производителей, в этой технологии между источниками отсутствуют коммуникативные связи и устройства не обмениваются информацией друг с другом. В основе метода лежит алгоритм проверки любых отклонений выходной мощности ИБП, при этом каждое устройство работает независимо и в полной синхронизации с остальными. В результате устройства автоматически делят нагрузку, и каждое из них, в случае отказа инвертора или какого-либо иного критического события, способно самостоятельно отключить себя от выходной шины, питающей нагрузку.

Данный метод реализован, например, в трехфазных системах Powerware 9340 Hot Sync, появившихся на рынке в конце 2001 г., и опирается на следующий принцип: у двух включенных параллельно источников форма выходного напряжения должна совпадать как по частоте, так и по фазе — причем для всех трех фаз. Если совпадение точное, то источники будут делить нагрузку на общей шине в равной степени. Однако если выходной сигнал одного из устройств смещается с опережением относительно формы сигнала другого источника, то он будет брать на себя бо/льшую часть общей нагрузки. На этой взаимосвязи фазы и отдаваемой мощности и основан реализованный в Hot Sync принцип управления делением нагрузки.

Деление нагрузки между двумя источниками очень чувствительно к сдвигу по фазе. Смещение по фазе между двумя устройствами всего лишь на 10 ведет к дисбалансу нагрузки между ними в 50%. Суть алгоритма Hot Sync и состоит в том, чтобы смещение по фазе свести к минимуму.

В параллельной системе Hot Sync каждый модуль опрашивает собственный выход с частотой 3000 раз в секунду. Если отклонение реальной выходной мощности первого источника от величины нагрузки, которую он должен поддерживать, увеличивается, то его частота на выходе больше выходной частоты второго источника. Суть частотной настройки, лежащей в основе принципа разделения нагрузки, заключается в том, что первое устройство пропорционально снизит частоту на выходе на величину, составляющую порядка нескольких млГц, и тем самым уменьшит отдаваемую мощность. Между собой модули не обмениваются информацией, не соединены реальными проводами, и при разделении нагрузки отсутствует точка отказа. Похожая технология применяется в компании MGE UPS Systems.

ПРОЕКТЫ

В России параллельные системы с успехом применяются для защиты ответственных объектов там, где руководители не только осознают масштабы последствий возможных аварий, но и выделяют на их предотвращение необходимые средства. Чаще всего в этом заинтересованы банки, крупные телекоммуникационные компании, военные структуры и предприятия федерального значения. Примеров установки параллельных систем в нашей стране множество, они надежно защищают оберегаемые ими предприятия, но, к сожалению, заказчики с неохотой соглашаются публиковать данную информацию в открытой печати. Тем не менее несколько примеров успешной реализации параллельных систем можно привести.

В двух отделениях — ГУ ЦБ РФ на Сахалине и ГУ ЦБ РФ Приморского края во Владивостоке — в 1999 г. российская компания «ЭкоПрог», работающая на рынке системной интеграции, установила две идентичные параллельные системы. В каждом из проектов использовались по три установленных параллельно источника MGE Galaxy PW, мощностью по 60 кВА каждый. Все это время указанные системы успешно справлялись с защитой электропитания вверенных им объектов, как и другие 80 параллельных источников большой мощности, установленных у данного заказчика по всей территории России от Ростова до Камчатки. Николай Трипольский, начальник отдела систем бесперебойного питания компании «ЭкоПрог», принимавший непосредственное участие в разработке и внедрении этих проектов, отмечает, что за все время эксплуатации параллельных систем не было ни одного случая переключения нагрузки на «грязное» питание либо полного отключения критичной нагрузки. Специалисты «ЭкоПрог» разработали и запатентовали структурированную систему мониторинга и управления инженерным оборудованием здания, которая, в частности, позволяет следить не только за состоянием источников бесперебойного питания в целом, но и их отдельных компонентов. При выходе из строя любого звена система точно укажет, в какой точке это произошло, чтобы техническая поддержка была оказана незамедлительно.

Большой опыт организации параллельных систем имеет и компания ООО НПК «Катарсис». Так, по итогам тендера, проводившегося ОАО «Пивоваренная компания «Балтика», решение, разработанное НПК «Катарсис» совместно со своим партнером, компанией «Акрополис», было выбрано в качестве основы для организации системы гарантированного электропитания на предприятии «Балтика-Тула». Поставленный заказчику комплекс состоит из трех подключаемых параллельно ИБП Galaxy PW 200 кВА, общего байпаса и системы мониторинга аккумуляторных батарей Battery Supervisor. В 2002 г. в конкурсе проектов для защиты электропитания центрального диспетчерского узла (ЦДУ) метрополитена в Санкт-Петербурге выбор пал на предложение компании «Катарсис», оказавшееся оптимальным по соотношению цена/качество. Основными критериями при выборе были не только характеристики, качество и цена оборудования, но и необходимость параллельной установки источников.

Установленная и запущенная в эксплуатацию система бесперебойного питания на основе источников Galaxy 3000 производства MGE UPS Systems (в этой модели реализована уникальная технология с жидкостным охлаждением силовой электроники) обеспечивает высокую надежность и качество электропитания оборудования ЦДУ метрополитена. Названные источники обладают наиболее высокими характеристиками среди аналогичных устройств: диапазон входного напряжения без использования заряда аккумуляторов составляет 380 В (от -37% до +15%), коэффициент мощности по входу — 0,99, коэффициент нелинейных искажений по входу — <3%. Они позволяют выполнять мониторинг аккумуляторов и защиту от глубокого разряда, имеют графический дисплей с поддержкой русского языка, мимической диаграммой, отображением 200 параметров сети и ИБП, хранением 500 последних событий.

В настоящий момент система состоит из двух ИБП мощностью 20 кВА, обеспечивающих 100-процентное резервирование нагрузки, а до конца года планируется установить еще два источника. Устройства интегрированы в локальную сеть метрополитена с помощью адаптеров SNMP. Мониторинг и управление ведутся посредством программного обеспечения Solution Pack, входящего в комплект стандартной поставки.

Установка параллельной системы в петербургском метрополитене не только позволила увеличить надежность и качество питания нагрузки: на ее основе стало возможным дальнейшее наращивание мощности без замены ранее установленных ИБП, а также проведение ремонтных работ без ущерба надежности электропитания нагрузки.

МОДУЛЬНЫЕ ИБП

При построении параллельных систем проектировщики обычно закладывают большой запас, исходя из перспектив заказчика в отношении расширения бизнеса. Дело в том, что иначе внести последующие изменения будет очень сложно, для этого придется изменить часть защитно-коммутационного оборудования.

К примеру, пусть в здании работает 100 компьютеров, потребляемая мощность каждого системного блока составляет 300 ВА, монитора — 100 ВА, итого — 40 кВА. Допустим, в последующие два года ожидается расширение бизнеса, нагрузку планируется увеличить вдвое. Реально же компьютер с монитором потребляют 200 ВA, поскольку на панели блока питания мощность указывается тоже с запасом. Таким образом, на каждом этапе закладывается и суммируется запас, да еще резервная мощность не востребована при нормальном режиме.

С появлением модульных систем бесперебойного питания, в основе которых лежит принцип резервирования n+1, удалось добиться гораздо более эффективного использования ресурсов для защиты ответственного оборудования за счет поэтапного увеличения числа модулей. Пока такие системы предлагают немногие производители, поэтому мы рассмотрим решение каждого из них в отдельности.

APC. На весенней выставке CeBIT 2002 компания APC анонсировала новую масштабируемую архитектуру PowerStruXure для защиты электропитания центров обработки данных, причем оборудование состоит из стандартных компонентов и поставляется в собранном виде. В России эта архитектура была представлена на выставке «СвязьЭкспокомм-2002». Благодаря поэтапному наращиванию мощности система позволяет гибко решать проблемы защиты объектов различного масштаба — малых (тип A), средних и крупных (тип B) компьютерных центров, с однофазным или трехфазным входом, обеспечивая как зонную, так и централизованную защиту или их комбинацию. (Зонная защита подразумевает питание отдельной группы оборудования, например серверных стоек или сети устройств хранения.) Для защиты особо крупных объектов предназначена архитектура PowerStruXure типа С.

Архитектура PowerStruXure типа B реализована на базе трехфазного ИБП Symmetra PX со встроенными возможностями резервирования по схеме n+1, в котором предусмотрена установка интеллектуальных модулей электропитания, батарейного и статического переключателя нагрузки в шкаф NetShelter VX. Мощность источника наращивается посредством внутренних модулей по 10 кВА в оперативном режиме без необходимости перехода на байпас, а наличие пяти слотов позволяет увеличить ее до 40 кВА с резервированием. В аварийной ситуации источник быстро переходит на статический байпас, модуль которого также поддерживает «горячую» замену. Для обеспечения дополнительного времени автономной работы в аварийном режиме можно установить еще один батарейный шкаф XR. Зонная система защиты позволяет разбить нагрузку на зоны, защитив каждую из них отдельным источником. В комплект поставки входит блок мониторинга окружающей среды для контроля температуры и влажности воздуха на ответственных участках внутри стойки.

С помощью PowerStruXure можно построить компактную систему с резервированием 2(n+1). Последнюю конфигурацию для нашей страны, во всяком случае для массового потребителя, пока можно считать экзотикой, но некоторые банковские структуры даже в России проявляют к ней интерес.

Прежде чем отправить заказчику, PowerStruXure собирают, отмеряют нужной длины кабели, проверяют и отлаживают на заводе в Ирландии, иными словами, полностью готовят систему к эксплуатации. Поэтому на начальном этапе ее работы частота отказов значительно ниже, и время выхода на ровный график работы значительно короче. Данный подход упрощает процедуру установки системы на территории заказчика, да и стоимость контракта на сервисное обслуживание существенно уменьшается, поскольку ремонт одного модуля не сопоставим с затратами на ремонт мощного ИБП. Применение конфигуратора позволяет точно оценить реальное потребление мощности большинства известных на рынке систем — серверов, мини-АТС, сетевого оборудования, и максимально задействовать все компоненты PowerStruXure для выполнения поставленных задач.

Архитектура PowerStruXure типа C, бета-версия которой находится в стадии опытной эксплуатации на заводе и у одного из заказчиков, позволяет поэтапно наращивать мощность до более 1 МВА в рамках компактной системы. Проектное название источника — Symmetra MW. В системе используются силовые модули по 160 кВА, каждый из которых состоит из четырех частей — одного модуля под трансформаторы и трех модулей по 53 кВА на каждую фазу. Дополнительные преимущества обеспечиваются благодаря технологии зонного распределения и универсальному ПО управления.

Следует заметить, что многие мировые производители — MGE, Powerware, Liebert, GE Digital Energy — отказались от использования встраиваемых трансформаторов, предпочитая совершенствовать выпрямительные и инверторные модули, что ведет не только к удешевлению всей системы, но и уменьшению ее веса.

Newave UPS Systems. До недавних пор источники бесперебойного питания швейцарской компании Newave UPS Systems были мало известны российским потребителям, но в июне 2002 г. компания «ЭкоПрог», заключившая с Newave официальное дистрибьюторское соглашение, начала регулярные поставки этой продукции на отечественный рынок. Первые в мире модульные трехфазные системы Power Protection Concept (PPC) компания Newave начала серийно выпускать еще в январе 2001 г., и сейчас ее системы успешно защищают ответственное оборудование крупных проектов в промышленности и бизнесе.

PPC — это не только традиционные параллельные ИБП большой мощности (40—250 кВА), но и прежде всего — трехфазные модульные системы с параллельным резервированием n+1, позволяющие по мере необходимости наращивать запас мощности, обеспечивать высокий уровень надежности и, соответственно, планировать постепенное вложение средств. Монтируемые в стойку модули мощностью 10, 15, 20 или 30 кВА представляют собой трехфазные ИБП с двойным преобразованием, каждый из которых снабжен отдельным жидкокристаллическим дисплеем управления. (Вес модуля 30 кВА составляет всего 55 кг, а 10 и 20 кВА — 40 кг.)

Рисунок 5. ИБП Newave Conceptpower Upgrade 90 кВА (с тремя модулями по 30 кВА).
Эти модули можно устанавливать параллельно безо всяких ограничений, наращивая мощность либо в стойке по вертикали, либо по горизонтали, подключая стойки друг к другу, поэтому в соответствующей комплектации данная система может поддерживать любую величину нагрузки. Стойки имеют три типа конфигурации: ConceptPower Gemini состоит из двух модулей ИБП, модуля батарей и распределительной панели на 60 кВА; в состав Conceptpower Classic входит модуль источника, батарейный модуль и распределительная панель на 30 кВА, а добавление мощности достигается путем горизонтального подключения стоек; Conceptpower Upgrade включает три модуля ИБП и распределительную панель на 90 кВА (см. Рисунок 5). Все модули поддерживают режим «горячая замена». Благодаря применению новейшей технологии Energy Saving Inverter Switching (ESIS) удалось достичь очень высокого КПД ИБП в режиме двойного преобразования — до 96%. Управление и мониторинг системы осуществляются по трехуровневой схеме: традиционные устройства удаленной сигнализации, мониторинг через RS-232 (RS-485) с помощью программного обеспечения Wavemon и, разумеется, по протоколу SNMP. Каждый модуль снабжен слотом для карты SNMP, через коммуникационные порты можно выполнять мониторинг модулей и процедуру закрытия серверов. В более экономичном варианте используется только одна карта SNMP для мониторинга и управления всей системой.

Высокий уровень доступности обеспечивается не только особенностями архитектуры PPC, но и традиционным швейцарским качеством: все компоненты системы Newave производятся и собираются на заводе в швейцарском местечке Квартино. Поскольку этап отладки и процедура компьютерного тестирования этих систем под 100-процентной нагрузкой происходит на заводе изготовителя, их ввод в эксплуатацию осуществляется просто и требует совсем немного времени, а стоимость технического обслуживания (оперативной замены) отдельных компонентов существенно ниже, чем в традиционных системах.

Liebert Hiross. Разработкой модульных систем на базе маломощных источников серии UPStation GXT компания Liebert занимается уже давно, а наиболее емкая на сегодняшний день модульная система бесперебойного питания представлена моделью Nfinity (наряду с однофазной имеется модель с тремя фазами на входе и одной на выходе). Она предназначена для защиты питания рабочих станций, серверов, сетевого и телекоммуникационного оборудования, основана на принципах параллельного резервирования n+x и может наращиваться от 4 до 16 кВА. Система снабжена единым модулем управления и стандартными посадочными местами как для модулей питания по 4 кВА, так и для батарей на 12 В. Восемь посадочных мест позволяют строить различные конфигурации: например, в начальную входят два модуля питания и четыре батарейных модуля, конфигурация с резервированием до 16 кВА предполагает пять модулей питания и три модуля батарей, а система с увеличенным временем работы, напротив, потребует пять модулей батарей и три модуля питания.

Основным источником связи между ИБП Nfinity и оператором служит модуль пользовательского интерфейса. Он снабжен жидкокристаллическим дисплеем и мнемонической диаграммой. На панели управления отражается информация о статусе ИБП, состоянии модулей питания и батарей, с ее помощью можно конфигурировать систему в зависимости от потребностей. При добавлении новых модулей питания и батарей осуществляется их самодиагностика, а в случае возникновения неполадок модули способны переходить в автономный режим (off-line), никак не влияя при этом на работу системы в целом.

Коммуникационные соединения выполняются через последовательный порт, интерфейс «сухие контакты» и четыре порта Intellislot. Последние позволяют управлять внутренними и внешними блоками батарей, использовать карты SNMP для связи ИБП Nfinity по сети Ethernet, платы Multiport 4, с помощью которых можно подключать до четырех пользовательских компьютеров для контроля состояния ИБП, а также платы контактов реле для удаленного мониторинга аварийных ситуаций.

Нужны ли вообще параллельные системы?

Впрочем, далеко не все специалисты в области систем защиты электропитания разделяют оптимизм в отношении параллельных систем. По мнению Максима Сурду, главы представительства компании Powercom, большое количество контактов в разветвленной параллельной архитектуре неизбежно превращается в потенциальные точки отказа. Тарас Васильев, главный специалист компании «Беккер-Проект», указывая на недостатки параллельных архитектур, приводит следующие аргументы: с функциональной точки зрения параллельные системы бесперебойного электроснабжения предназначены, прежде всего, для повышения надежности, но сама идеология построения таких систем — увеличение количества элементов с последующим их объединением на шине переменного тока — частично противоречит поставленной задаче.

Из всех возможных применений параллельных систем бесперебойного электроснабжения на практике наиболее часто приходится сталкиваться с решением задач локальной защиты комплекса особо ответственного оборудования и централизованной защиты рабочих станций в административном здании. В первом случае это, как правило, серверное или телекоммуникационное оборудование, в котором для увеличения надежности предусмотрены взаиморезервирующие встроенные блоки питания. В данной ситуации подключение каждого из блоков к независимому источнику бесперебойного питания даже предпочтительнее, чем к параллельной системе, так как объединение по постоянному току проще и надежнее по сравнению с синхронизацией по переменному. Во втором — чаще всего приходится защищать высотное здание с радиальным распределением электроэнергии по этажам. При такой схеме электроснабжения не очевидно, что создание параллельной системы вместо группы одиночных источников бесперебойного питания приведет к повышению надежности, поскольку шина общая для всех. Кроме того, в административных зданиях часто бывает несколько служб эксплуатации, и их несогласованные действия могут стать еще одной причиной аварий. Если же для каждой линии установлен отдельный источник бесперебойного питания, возможный отказ приведет лишь к кратковременному перерыву в работе оборудования на одном этаже, что обычно не влияет на выполнение бизнес-задач предприятия.

По мнению Васильева, вышесказанное не означает, что параллельные системы не имеют права на жизнь. Просто в каждом конкретном случае надо рассматривать возможные варианты построения системы с учетом всех факторов, учитывая не только надежность, но и системотехнические, технологические и экономические аспекты.

Главный довод в пользу параллельной архитектуре состоит в том, что при использовании нескольких источников очень невелика вероятность нарушения общей работоспособности этой схемы по причине одновременного выхода из строя более одного ИБП и основной цепи обхода. Конечно, на практике надежность такой системы ниже теоретической, рассчитанной в предположении, что все механизмы, автоматические выключатели и соединения никогда не выходят из строя. Но одновременный отказ нескольких компонентов системы маловероятен, поскольку каждый из них сам по себе достаточно надежен и ни одна из поломок по отдельности не может вывести из строя систему в целом. В пользу жизнеспособности параллельных систем свидетельствуют многочисленные примеры их успешного практического внедрения.

За помощь в подготовке статьи автор выражает благодарность руководителю департамента систем гарантированного электропитания компании «Катарсис» Кириллу Неделько.

Наталья Жилкина — научный редактор «Журнала сетевых решений/LAN». С ней можно связаться по адресу: nzil@lanmag.ru.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями