Systemy zasilania gwarantowanego UPS w obiektach typu data center
62
istnieć dwie ścieżki jego dystrybucji. Jedna aktywna i dodatkowa
(w przypadku wymagań poziomu Tier III) oraz dwie aktywne w klasie
Tier IV. Ponadto sprzęt komputerowy powinien mieć dwustronne zasi-
lanie. Zatem samo stwierdzenie, że dany system ma układ redundan-
cji 2N nie świadczy jeszcze o jego konkretnym poziomie Tier.
Na rys. 2. przedstawiono przykłady redundancji czynnej grupy
UPS-ów przystosowanych do pracy równoległej. Najbardziej nieza-
wodnym wśród zaprezentowanych jest układ 1+2.
Na rys. 3. pokazano przykładową topologię systemu zasilania gwa-
rantowanego klasy Tier IV. Należy zwrócić uwagę, że obie ścieżki są
wyposażone w zasilacze UPS w konfiguracji redundantnej – awaria
pojedynczego UPS-a nie spowoduje przerwy w zasilaniu, ponieważ
pozostałe urządzenia mogą przejąć pełną moc zapotrzebowaną przez
infrastrukturę data center. Jest to tzw. konfiguracja 2N.
x x x
Rozwiązania przeznaczone do obiektów data
center oraz ich dobór
Normy odnoszące się do zasilaczy UPS:
• PN-EN 62040-1:2009/A1:2013-10 „Systemy bezprzerwowego zasi-
lania (UPS). Część 1: Wymagania ogólne i wymagania dotyczące bez-
pieczeństwa UPS”,
• PN-EN 62040-3:2005/A11:2009 „Systemy bezprzerwowego zasila-
nia (UPS). Część 3: Metody określania właściwości i wymagania doty-
czące badań”,
• PN-EN 62040-2:2008 „Systemy bezprzerwowego zasilania (UPS).
Część 2: Wymagania dotyczące kompatybilności elektromagnetycz-
nej (EMC)”,
• PN-EN ISO 9001:2009 „Systemy zarządzania jakością.
Wymagania”,
• PN-EN ISO 14001:2005 „Systemy zarządzania środowiskowego –
Wymagania i wytyczne stosowania”.
Zasilacze UPS wykorzystywane w systemach data center powinny
charakteryzować się najwyższą jakością wykonania oraz działania [9].
Bazując na normach w zakresie realizacji UPS-ów, w przypadku data
center powinien to być model opisany w normie PN-EN 62040-3
jako: VFI | SS | 111. Pierwszy człon oznacza technologię, w której
wyjście jest niezależne od wartości napięcia oraz częstotliwości napię-
cia wejściowego (klasa on-line). Drugi człon SS oznacza, że napięcie
na wyjściu UPS-a jest sinusoidalne, a THDu dla obciążeń liniowych
i nieliniowych wynosi <8%. Trzeci człon to charakterystyka dyna-
miczna zasilacza awaryjnego – trzy cyfry oznaczają kolejno: właściwo-
ści dynamiczne wyjścia przy przełączaniu trybów pracy (np. falownik/
by-pass), przy skoku obciążenia liniowego oraz nieliniowego. Cyfra 1
oznacza najlepsze właściwości w opisanych zakresach, czyli bezprze-
rwowa praca zasilacza. Cyfra 2 to czas zadziałania do 1 ms, nato-
miast cyfra 3 – do 10 ms.
W praktyce w obiektach typu data center stosuje się wyłącznie wyso-
kiej klasy zasilacze awaryjne typu true on-line z podwójną konwer-
sją [3]. Istnieje ponadto kategoria tzw. beztransformatorowych zasila-
czy, również klasy true on-line (technologia VFI).
UPS-y transformatorowe zapewniają izolację tylko pomiędzy
obwodami DC a wyjściem zasilacza, nie mają natomiast kontroli
napięcia DC na by-passie. Tego typu urządzenia charakteryzują
się szeregiem zalet [10]: zwiększeniem niezawodności (MTBF),
żywotności i sprawności AC/AC, zmniejszeniem gabarytów i masy
oraz poziomu zakłóceń EMI, a także niższym kosztem, który wynika
z braku transformatora. W przypadku beztransformatorowego
zasilacza awaryjnego o mocy 100 kVA jego sprawność wynosi
około 97%, natomiast UPS tej samej mocy, wykonany w technologii
z wykorzystaniem transformatora, ma sprawność około 92%. Emisja
ciepła jest natomiast 2,6 razy mniejsza (2,4 kW w stosunku do
6,4 kW).
Tab. 3. Charakterystyka różnych układów redundancji systemów zasilania [1]
Redundancja
Charakterystyka układu redundancji
N
do działania systemu podstawowego wymagane jest N elementów, brak
elementów redundantnych
1+1
do działania systemu podstawowego wymagany jest jeden element, występuje
jeden element nadmiarowy – to najprostsze rozwiązanie, przerwa w zasilaniu
następuje w momencie awarii obu elementów
1+N
do działania systemu podstawowego wymagany jest jeden element, występuje
N elementów nadmiarowych – rozwiązanie bardzo rzadko stosowane w praktyce
z uwagi na koszty
N+1
do działania systemu podstawowego wymagane jest N elementów, występuje
jeden element nadmiarowy – dość popularne, ekonomiczne rozwiązanie
N+R
do działania systemu podstawowego wymagane jest N elementów, występuje R
elementów nadmiarowych
2N
dwa kompletnie rezerwujące się systemy: podstawowy i rezerwowy – do działania
podstawowego systemu wymagane jest N elementów, występuje również N
elementów nadmiarowych, co oznacza redundancję 1:1, tzn. elementy redundantne
w pełni zastępują elementy systemu podstawowego; uszkodzenie/konserwacja
systemu podstawowego nie powoduje przerw dłuższych niż czas przełączenia
na system rezerwowy; zakłada się, że układ redundancji ma 2 ścieżki zasilania
(aktywną i dodatkową)
2(N+1)
dwa kompletnie rezerwujące się systemy: podstawowy i rezerwowy – do
działania podstawowego systemu wymagane jest N elementów, oba systemy:
podstawowy i rezerwowy, mają N+1 elementów, układ jest odporny na awarie
dzięki dodatkowym elementom – w przypadku uszkodzenia całego systemu
podstawowego oraz jednego elementu systemu rezerwowego nie nastąpi przerwa
w zasilaniu; zakłada się, że układ redundancji ma 2 aktywne ścieżki zasilania
rys. P. Piotrowski
Rys. 2. Przykłady redundancji czynnej grupy zasilaczy UPS przystosowanych do pracy
równoległej
