Как выбрать ИБП

tsod_draftСерверная, ЦОД под «ключ» 

Наши компьютерные сети работают от основных сетей электропитания, когда же в последних происходят неполадки, мы переходим на питание от ИБП (Источников Бесперебойного Электропитания).

Технологии, применяемые в разработке современных Источников Бесперебойного Питания, за прошедшие несколько лет получили широкое развитие и в настоящее время имеется широкий спектр ИБП, для защиты обрудования и компьютерных систем. Это уже не просто выбор между технологиями типа “on-line” или “off-line”. Было разработано линейно-интерактивное оборудование, которое предлагает смешанное решение поставленной задачи.

Прежде чем принять решение, ИБП какого типа следует выбрать для обеспечения оптимального уровеня защиты системы, IT менеджер должен рассмотреть ряд ключевых вопросов, как то: «критичность» системы, соотношение «величина нагрузки / время работы батарей», коммуникация, конфигурация и топология ИБП.

Первый вопрос, который встает перед IT менеджером, это насколько критична компьютерная система, или, например, «Какие будут последствия для предприятия при пропадании или сбоях в сетевом питании, которые могут обрушить компьютерную сеть?» Ответ на этот вопрос зависит от того, каков тип защищаемой компьютерной сети и какое оборудование работает в системе.  Потеря одних приложений может парализовать деловую активность, в то время как потеря других вызовет лишь временное неудобство. Для «критичного» оборудования ИБП с реализацией технологии “on-line” являются наилучшим выбором.

Однако, защита сервера еще не обеспечивает полное решение проблемы. Концентраторы, маршрутизаторы, рабочие станции, персональные компьютеры и периферия также нуждаются в защите. Даже если их использование не является столь критичным, неожиданные неполадки можут вызвать эффект «домино», что приведет к выходу из строя всей компьютерной сети. Использование линейно-интерактивных систем для защиты некоторых узлов сети может быть экономически выгодной альтернативой, обеспечивающей не только внешнюю защиту, но также повышающую устойчивость к «просадкам» питания.

Помимо проблем с силовыми установками, есть еще много других потенциальных проблем, связанных с питанием. Природные явления, такие как молнии, ветер, ураганы, могут привести к неполадкам в линиях электропередач и с ростом потребления электроэнергии в будущем качество питания нельзя гарантировать. Многие пользователи предполагают, что качество электропитания от основной сети является единственной проблемой. Однако, существует ряд внутренних факторов, влияние которых может отрицательно сказаться на качестве питания. Разводка кабелей в Вашем здании может существенно влиять на качество питания, то же самое можно сказать об офисном и производственном оборудовании. Например, лифт перемещающийся с одного этажа на другой, может вызвать серьезную «просадку» напряжения. Чем больше и сложнее Ваша компьютерная сеть, тем больше риск наведенных внутренних помех. Чем больше внешних соединений, модемов, концентраторов, маршрутизаторов, многоканальных линий передачи данных и т.п., тем больше риск.

Как выбрать ИБП

Построение эффективной системы ИБП требует знания гораздо большего числа параметров, чем просто суммирование мощности защищаемого оборудования. Каждая сеть имеет свои собственные потребности в питании. ИБП, идеально подходящий для защиты нескольких персональных компьютеров, возможно не лучший выбор для промышленного применения. Аналогично, разветвленная сеть с сотнями узлов нуждается в защите, отличающейся от той, которая нужна для ограниченной системы управления. Размер и структура компьютерной сети может существенно измениться в течение года. При планировании использования определенного ИБП, необходимо с самого начала учитывать внештатную ситуацию и возможность увеличения нагрузки. Чтобы определить величину нагрузки, которая требует защиты, следует просуммировать мощность в ВА значения, которой указаны на шильдике любого оборудования, и выбрать ИБП с мощностью как минимум в полтора раза превосходящей этот показатель. Дополнительная мощность ИБП необходима для обеспечения возможности работы с любой дополнительной нагрузкой при включенном оборудовании.

Если Вам нужно время только для корректного завершения работы в компьютерной сети, то 5 минут времени резервирования батареи Вам будет вполне для этого достаточно. Однако, если Вам нужна гарантия того, что система будет непрерывно работать, дополнительное время резервирования является существенно необходимым, возможно даже с использованием генераторов. Следует отметить, что на продолжительность жизни батареи могут влиять такие факторы окружающей среды, как температура. В связи с этим следует выбирать такой ИБП, который проводит регулярное самотестирование батареи. Наихудшее, что может, например, случиться, это пропадание питания в основной сети и недостаточный заряд батареи для нормального резервирования. Установка соответствующего ИБП должна быть составной частью стратегии планирования компьтерной сети, а не чем-то таким, о чем задумываются постфактум. Существенным фактором является также возможность контроля и управления ИБП менеджером сети. Здесь могут быть различные варианты: от программного обеспечения, которое выключает сеть обычным путем, до полного диалога по протоколу SNMP. Протокол SNMP позволяет сделать ИБП интеллектуальной частью сети, позволяющей Менеджеру сети или IT менеджеру контролировать состояние питания в сети и быть постоянно на связи со всеми потенциально проблемными областями. Такое программное обеспечение должно быть простым в использовании, установке и легко интегрироваться с существующей операционной системой компьютерной сети.

Существуют 4 класса решения проблемы бесперебойного питания, разработанных для удовлетворения запросов по защите подавляющего большинства сетей: защита один-на-один, кластерная защита, интегрированная защита и полномасштабная защита устройств.

Защита один-на-один означает, что каждый узел сети, требующий защиты, оснащается своим собственным ИБП. Сервер оснащается собственным, более мощным и сложным ИБП, чем рабочие станции или периферия, однако принцип один-на-один в данном случае также применим.

Кластерная защита предполагает защиту всех узлов сети в одном помещении, или «кластерную» группу серверов (и другого сетевого оборудования) при помощи одного ИБП большей мощности.

Интегрированная защита «интегрирует» защиту питания внутри шкафа или системы с фальшполом. Она носит название интегрированной, поскольку целый ряд защитых функций объединены в одну систему контроля/управления, кондиционирования воздуха, безопасности, распределения кабелей, а также датчиками дыма и огня.

И наконец, полномасштабная защита устройств. Если практически каждый имеет персональный компьютер, а серверы и узлы рассредоточены по офису, лучшим решением, как правило, является использование мощного ИБП, который способен обеспечить защиту целого этажа или здания. Лучшее время для планирования установки подобного ИБП – на этапе строительства или переустройства здания.

Для обеспечения необходимого уровня защиты ИБП или другое оборудование защиты питания, выбранное для поддержки системы или компьютерной сети, должен иметь достаточный запас по мощности. Можно оценить мощность в ВА полной нагрузки путем сложения мощностей отдельных нагрузок. Если характеристики оборудования представлены в амперах, то мощность в ВА можно рассчитать на основании одной из следующих формул, где В – напряжение в вольтах, А – ток амперы, ВА – мощность в вольт-амперах. (Токи, используемые в уравнениях – это рабочие / установившиеся токи оборудования, но не импульсные значения тока срабатывания автоматического выключателя или пусковые токи.)

Для трехфазных систем:

Для однофазных систем:

ВА= В * А

Следует однако отметить, что простое сложение мощности в ВА может привести к неверной оценке полной потребляемой мощности системы, в особенности для несбалансированной нагрузки. Более точная оценка необходимого значения мощности в кВА для системы защиты питания может быть сделана путем балансировки оборудования по фазам и далее расчетом требуемого значения в кВА по каждой фазе при максимальной нагрузке. При выборе системы защиты питания, как правило, рекомендуется добавить 20 – 50 %  к общему значению мощности в ВА. Это позволяет осуществлять защиту от перегрузок, а также обеспечивает дополнительный запас по мощности при дальнейшем расширении системы, позволяя избежать покупки ИБП большей мощности.

ИБП может быть представлено несколькими разными конструктивными решениями. Это  технологии “off-line”, “on-line” или “line-interactive”.

Offline

В большинстве компьютеров в настоящее время используются так называемые источники питания коммутируемого типа, позволяющие выдержать короткие провалы основного питания за счет накопления относительно небольшого количества энергии во встроенных конденсаторах. Это означает, что допускается использование ИБП типа “off-line”, поскольку небольшое время задержки (порядка нескольких миллисекунд) при переходе питания от основной сети на батарею ИБП не является жизненно важным фактором. Используемые в основном в маломощном конце спектра мощностей ИБП, модели типа “off-line” являются простейшими и экономичными. Они обеспечивают частично отфильтрованное сетевое питание нагрузки (что означает отсутствие действительного кондиционирования питания), при этом заряженная батарея остается в резерве. Если значение входного напряжения падает ниже определенного уровня, переключатель, встроенный в ИБП, соединяет батарею с инвертором, преобразующим постоянный ток батареи в переменный, который подается на компьютер.

Существует определенное время переключения между основной сетью и батареей, которое может оказывать воздействие на чувствительную нагрузку, однако, большинство ПК способны выдержать задержку в 2-3 миллисекунды, которая необходима батарее и инвертору, чтобы выработать переменное напряжение.

Если говорить о применении, то ИБП типа “off-line” являются наилучшим решением для поддержки «некритичного» сетевого оборудования небольшой мощности.

Online

ИБП, действующие по схеме “on-line”, в отличие от систем “off-line”, дают Вам уверенность, что у Вас не будет перерывов в снабжении электропитанием, даже в случае его отсутствия в сети. Для этого используется технология двойного преобразования питания, которая позволяет непрерывно преобразовывать переменный ток основной сети в постоянный ток (который используется для заряда батареи) прежде, чем быть поданным через инвертор для преобразования обратно в переменный ток для питания компьютера. Это гарантирует отсутствие времени переключения при возникновении проблем с питанием от основной сети, а также обеспечивает компенсацию “просадок” (снижение напряжения на линии) – проблемы, с которой не могут справиться системы типа “off-line”. В большинстве случаев питание основной сети пропадает не вдруг, но за несколько периодов. По мере падения напряжения “просадка” компенсируется батареей ИБП типа “on-line”. Инвертор не обнаруживает различий даже в случае смешения напряжения батареи и постоянного тока, полученного от основной сети.  Если полностью прекратилась подача питания от основной сети, вся нагрузка переключается на работу от батареи. Что касается компьютера, то для него не происходит никаких изменений в подаче напряжения и синусоидальный сигнал на выходе постоянно синхронизирован с основной сетью.

Ряд разработок типа “off-line” пытается обойти проблему “просадок” напряжения путем использования встроенного стабилизатора для поддержания сигнала переменного тока на заданном уровне при значительных изменениях значения входного напряжения. Однако и такие модели не обеспечивают режим полностью исключающий переключение на питание от батареи.

В ИБП с действительным двойным преобразованием (технология “on-line”) батарея постоянно подключена к шине постоянного тока через диод или аналогичное электронное устройство. Определение того, что конкретно представляет из себя ИБП типа “on-line”, было широко распространено в промышленности. Однако, многие производители не придерживаются этой тенденции и хотя они могут применять двойное преобразование, но для связи  батареи с блоком постоянного тока ИБП используют переключатель или реле. В случае потери напряжения может потребоваться несколько миллисекунд для реле при замыкании батареи на инвертор и это может вызвать значительные перепады выходного напряжения.

Другая задача, которая может стоять перед ИБП – это взаимодействие с генератором при запуске. В период запуска и выхода на режим питание переменного тока от генераторной установки может изменяться в широких пределах по частоте и напряжению. Поскольку ИБП технологии “on-line” всегда преобразует переменный ток в постоянный прежде, чем  выдать преобразованный “чистый” синусоидальный сигнал на выход, существует возможность “корректировки” качества питания перед подачей на защищаемую компьютерную установку. Для работы с генераторной установкой ИБП типа “off-line” пришлось бы слишком часто переключаться от батареи на питание от основной сети.

Поскольку изначально подразумевалось, что ИБП действительной технологии “on-line” преобразуют переменный ток в постоянный, существует возможность защиты Вашего компьютера от практически любой электрической помехи. Это могут быть и “всплески”, вызванные грозами, выбросы от генераторов или искажения формы сигнала из-за воздействия включенного в основную сеть питания оборудования. Схемы с реализацией технологии  “off-line”, как правило используют фильтры для устранения таких проблем, как всплески напряжения, которые обычно фильтруются и сглаживаются, но которые невозможно исключить полностью. Кроме того, существует ряд “продвинутых” схем типа “off-line”, которые способны подавлять выбросы, но многие не могут решить эту проблему и в результате высокое напряжение передается напрямую в нагрузку.

Line interactive

Линейно-интерактивные ИБП являются гибридом технологий “off-line” и “on-line”, которые обеспечивают защиту по питанию плюс так называемое “кондиционирование” питания, подавляющее всплески напряжения и решающее проблему искажения формы сигнала. При нормальной работе основной сети питания заряд батареи осуществляется от инвертора. При пропадании входного напряжения, статический переключатель замыкает цепь питания от батареи на выход ИБП. Поскольку инвертор постоянно замкнут на выход, он осуществляет дополнительную фильтрацию и позволяет избежать переключений при “просадках” напряжения, как в случае с ИБП типа “off-line”. Это делает линейно-интерактивные ИБП лучшим решением по сравнению с моделями типа “off-line”, а также является более экономичным по сравнению с моделями “on-line”, в том случае, если “кондиционирование” питания не является столь существенным.

Таким образом, выбор ИБП предполагает взвешенный и продуманный анализ. Многие пользователи подходят к вопросу закупки ИБП как к “коту в мешке”, руководствуясь в качестве основного критерия ценой, а не конкретным применением и пригодностью к для их компьютерной системы. При выборе ИБП следует, однако, учитывать множество факторов.

Технология “off-line” предполагает экономически выгодное решение для “некритичных” компьютерных систем. Если же Вы хотите обеспечить бесперебойную защиту Вашей “критичной” системы от любого рода проблем с электропитанием, убедитесь, что Вы выбрали ИБП с действительной технологией “on-line”, который соответствует конфигурации и размерам Вашей сети.

Комментарии к этой публикации закрыты.