راهکارهای اضافی یو پی اس

انتظار افزایش هزینه و اثر، در گذشته موجب شد که مدیران مرکز داده از راهکارهای یو پی اس مازاد بر نیاز استفاده کنند. در حالیکه این حالت در چند سال گذشته بوده است دیگر چنین نیست.

سیستم‌های یو پی اس اضافی امروزه، مزایای عمده‌ای از لحاظ صرفه‌جویی‌های فضایی و هزینه‌ای، کارآیی، انعطاف‌پذیری و  شاید از همه مهمتر، موجودیت برق ایجاد م‌کنند یک فاکتور مهمی که منجر شده است مراکز داده‌ای بدنبال منبع برق در هر زمان که شبکه ملی کم می‌شود، باشند. بر اساس تجربه‌مان، تنها در یک دهه پیش، تنها 10 درصد یوپی اسهای سه فاز، سیستم‌های افزونه موازی بودند. اما امروزه، حتی برای سیستم‌های سه فاز مدرج کوچکتر، افزونگی موازی بیش از  70  درصد تأسیسات را تشکیل می‌دهند.

برای خصوصیات UPS جدید، سیستم‌های تک ایستا با تک محل خرابی، غیرمرسوم می‌باشند. بیشتر مراکز دیتا به سیستم‌های یو پی اس افزونگی موازی روی می‌آورند و حداقل یک مدول بیشتر از مورد نیاز برای ظرفیت و ایجاد پشتیبانی  مستمر از جریان و بار هر وقت هریک از مدول‌ها خاموش می‌شوند، دارند.

تغییر حرکت

چه چیز شیوه ترتیب‌بندی سیستم‌های یو پی اس را تغییر داده است؟

دو فاکتور عمده وجود دارد: تغییرات در حوزه تجاری و تغییرات در تکنولوژی یوپی اس. اولاً وابستگی به IT اصلی و سیستم‌های ارتباطی دیگر، منحصر به شرکت‌های عمده نیست. امروزه با افزایش مبادلات آن‌لاین و جهانی‌سازی هزاران SMEs به کامپیوترها و وسایل ارتباطی برای ادامه کار وابسته هستند و بازار مرکز دیتا رقابتی و اصلی را تغذیه می‌کنند. با آزادی و تقاضای تجارت 7/24، پیوستگی و استمرار برق 24 ساعته لازم است: در بازارهای بسیار حساس به قیمت و با مشتریان مشروط به دسترسی ثابت، حتی اختلال جزئی در کار می‌تواند موجب از دست دادن درآمد کلان شود. ثانیاً، تکنولوژی یوپی اس متحول شده است و نصب آرایش یو پی اس افزونه موازی را عملی و همچنین مطلوب می‌سازد. برای مثال، توسعه یو پی اسهای بدون ترانسفورماتور و ساختار موازی تمرکززدایی شده، اندازه آنها را در مقایسه با سیستم‌های بازمانده مستقل را کاهش داده است. بر اساس مقایسه، یوپی اس ها مدولار فورمت قفسه‌ای امروزی تنها 255 درصد فضای کف را می‌گیرد و مدول‌های قابل ارتقا عمودی بدین معناست که ظرفیت اضافی برای افزودن یا افزایش جریان می‌تواند بدون هر جریمه بجای مانده‌ای حاصل شود، یک مزیت عمده در سایه فضای افزایشی و کاهشی ظرفیت با توجه به اپراتورهای مرکز دیتا امروزه بعلاوه افزای ظرفیت به معنای افزایش مخارج نیست بلکه آرایش N+1 بدین معناست که مدول‌های اضافی می‌توانند در محفظه موجود با نسبت هزینه دستگاه تک‌ایستا اضافی، نصب شود.

چرا سیستم‌های یو پی اس در نهایت یک انتخاب مقرون به صرفه تلقی می‌شوند؟

سایت‌های مرکز دیتا درصد تعویض سیستم‌های یو پی اس دارای ترانسفورماتور قدیمی می‌توانند به خرید بیشتر از همان  سیستم‌ها راغب شوند. بنابراین بررسی هزینه کل خرید نشان می‌دهد که توپولوژی بدون ترانسفورماتور، مزایای صرفه‌جویی بواسطه افزایش کارآیی عملیاتی و فاکتورهای دیگر دارند. در این مقاله Kenny Green مدیر پشتیبانی فنی شرکت Kohler، ماهیت و سطح صرفه‌جویی‌های موجود را توضیح می‌دهد. بیشتر مراکز دیتا به سیستم‌های یو پی اسدارای ترانسفورماتور قدیمی برای تضمین کیفیت و موجودیت برق تکیه دارند. وقتی اپراتورهای آنها باید قابلیت UPSS خود را ارتقاء دهند، آنها ممکن است بیشتر از همان نوع خریداری کنند، تکنولوژی در طول سالیان بهتر عمل کرده و مقرون به صرفه بوده است. بنابراین بررسی دقیق ضرورت دارد زیرا سیستم‌های بدون ترانسفورماتور، تکنولوژی بسیار پیشرفته‌ای با مزایای متعدد از جمله هزینه کل پایین می‌باشند. زیرا کارآیی عملیاتی آنها و فاکتورهای دیگر می‌توانند بر قیمت خرید اولیه اضافی اولویت دارد. بیشتر صرفه‌جویی از افزایش صرفه‌جویی برق است همانطوری که یک مثال ساده نشان می‌دهد.

افزایش کارآیی عملیاتی یو پی اس:

در این مقال، یک بار KVA100 توسط دو مدول KVA120 در آرایش افزونه N+1 موازی تأمین می‌شود، می‌تواند نتایج را از بکارگیری بدون ترانسفورماتور با نتایج بدست آمده با استفاده از مدول‌های دارای ترانسفورماتور مقایسه کرد. در هر مورد، هر مدول در بار ٪42 کار می‌کند، در این سطح برای حل بدون ترانسفورماتور در کارآیی 96٪ کار می‌کند در حالی که جفت دارای ترانسفورماتور تنها 91٪ را گزارش می‌دهد. اگر بار KVA100 آنها، فاکتور برق 8/0 دارد، آن KW80 را از یو پی اسمی‌گیرد. روش دارای ترانسفورماتور، KW88 را از شاه‌خط اصلی برای سرویس آن می‌گیرد در حالی که UPSS بدون ترانسفورماتور KW83 می‌گیرد. عملیات حساب ساده، نحوه جمع افزایش کارآیی KW5 به یک کاهش حائز اهمیت در یک سال را نشان می‌دهد: KWh43800=365*24*KW5.

صرفه‌جویی. با فرض قیمت برق P/kwh0/9، این برابر صرفه‌جویی هزینه انرژی مستقیم 3942 فرانک هر ساله می‌باشد، صرفه‌جویی‌های بیشتر با کاهش اتلاف انرژی با افزایش کارآیی و پیش‌نیازهای تهویه هوا ایجاد می‌شود. در این مثال، آن می‌تواند 1000 فرانک بیشتر را در طول یک سال صرفه‌جویی کند. بر این اساس کل صرفه‌جویی‌ها در طول 5 سال از بدون ترانسفورماتوری به میزان 25000 فرانک می‌باشد. عملیات بدون ترانسفورماتور همچنین در هزینه‌ها با افزایش فاکتور برق اعمالی بر شاه‌خط‌های شرکت برق از 8/0 تا 98/0 را صرفه‌جویی می‌کند. این جریان واکنشی بدست آمده با یو پی اس را می‌کاهد بنابراین سایزبندی برای کابل‌کشی و Upstream Swichgear آن همچنین پیمایش اضافی شرکت برق و احتمالاً هزینه‌های جریمه لازم است.

نقش حفاظتی یو پی اس,یوپی اس

اکثر افراد آگاهی دارند که یک یو پی اس سیستمی می‌باشد که فراهم‌آورنده پشتیبانی باتری در رویدادهای افت کابل می‌باشد. به هر حال یو پی اس هااز تجهیزات نصب شده‌ی حساس در مقابل انواع اختلالات الکتریکی ایجاد شده به صورت خارجی، حفاظت می‌کنند. این مقاله توسط Matt Henleyy مدیر خدمات تکنیکی شرکت عرضه‌کننده‌ی محدود توان و نیروی غیرقابل وقفه، شرکت Kohler مطرح شده است که به بررسی علت آسیب‌پذیری بادهای بحرانی امروزه، نوع اختلالات الکتریکی آن را تهدید می‌کند و چگونگی حفاظت سیستم‌های یو پی اس می‌پردازد.

اکثر افراد آگاه هستند که سیستم یو پی اس در طی افت کامل، پشتیبانی باتری را فراهم می‌آورند. به هر حال بارهای  بحرانی امروزی به حفاظت در مقابل اختلالات کابل‌ها و همچنین پشتیبانی نیرو در طی قطعی‌های کامل، نیاز دارند. پیچیدگی‌های امروزی برای کاربران یو پی اس می‌توانند توسط توجه به ماهیت بارهای بحرانی، نوع مسائل الکتریکی رخ داده و چگونگی موقعیت‌شناسی یو پی اس  و فراهم آوردن حفاظت مورد نیاز مشخص شوند.

بارهای بحرانی امروزی

بارها به صورت کلی برای اعتبار سازمان‌های دارای آن مهم و بحرانی می‌باشند وقتی آنها در پردازش، ایجاد داده و در بعضی موارد پردازش کامپیوترها نقش دارند. یک مرکز داده با جمعیت متراکم روندهای کامپیوتری یک مثال مشخص می‌باشد. به هر حال کامپیوترها در داخل سیستم‌های کنترل، تجهیزات پزشکی، سخت‌افزارهای ارتباطی، پایانه‌های ATM و EPOS قرار دارند.

همانطور که مشاهده خواهیم کرد، کامپیوترهای دارای تراشه در پایانه‌ی EPOS یا در ساختار اصلی منفرد و بزرگ، می‌توانند در مقابل اختلالات و نوسانات حاصل از کابل‌ها مقاومت کنند. این‌ها می‌توانند باعث آسیب فوری به سخت‌افزار و شاید آسیب جدی‌تر مثل اختلال یا حذف داده شوند.

این می‌تواند در عوض به معنای کاهش تولید، آسیب به تجهیزات تولید شده‌ی احتمالی، فعالیت نامناسب سیستم کنترل، از دست دادن فعالیت تجاری در نتیجه‌ی عدم کارکرد EPOS و از دست دادن زمان در طی تعمیر و تنظیم مجدد تجهیزات تحت تأثیر باشد.

مسائل و مشکلات مربوط به توان کابل‌ها

مشخص‌ترین حالت عدم موفقیت، قطع کامل برق که چند ثانیه، دقیقه یا چند ساعت طول می‌کشد می‌باشد. چنین موقعیت‌هایی به صورت مشخص به باتری و پشتیبانی ژنراتور برای حفظ و تداوم فعالیت نیاز دارند. به هر حال حتی قطع کامل برق که چند صدم ثانیه طول می‌کشد می‌تواند تاثیر زیادی روی سخت‌افزار و نرم‌افزار داشته بشد و همچنین فرصت کامپیوترها برای خاموش شدن مناسب کاهش می‌یابد.

یک افت ناگهانی در نیرو می‌تواند به عنوان مثال باعث می‌شود که هارد دستگاه آسیب ببیند و داده‌ها از میان بروند. قطع کامل برق می‌تواند حاصل ایراد در خط عرضه‌ی نیرو، تصادفات، رعد و برق و دیگر عوامل رخ دهد.

جرقه‌ها انتقال سریع ولتاژ در مدت زمان کوتاه می‌باشند که در عرضه‌ی نیرو کابل رخ می‌دهند. هرچند جرقه‌ها مدت زمان کوتاه طول می‌کشند، ولی می‌توانند دارای دامنه‌ی بزرگ و بنابراین انرژی زیاد باشند. همچنین می‌توانند دارای اختلالات ولتاژ منفی و مثبت، آسیب رساندن و نابودی ترکیبات الکتریکی و الکترونیکی باشند. آسیب به نرم‌افزار هم احتمال دارد که می‌تواند به صورت دوره‌ای در فایل‌های موجود وقفه ایجاد کند و به صورت محلی باعث جرقه‌های نوری شود، مخصوصاً وقتی که داخل کابل‌های ارتباطات تلفنی رخ می‌دهد. دیگر دلایل شامل تغییر جریان‌های الکتریکی زیاد در ترموستات یا دیگر تجهیزات می‌باشد یا تغییر فشار بار در شرکت‌های نیرو رخ می‌دهد.

نویزهای الکتریکی حالت عمومی از اختلالات الکتریکی بین خطوط عرضه و زمین رخ می‌دهند نویز حالت نرمال از اختلالات خط به خط و اختلالات خطی به طبیعی رخ می‌دهند و می‌توانند باعث جرقه‌های نوری، تغییر بار، ایراد در کابل، تجهیزات فرکانس‌های رادیویی نزدیک و دیگر عوامل شوند. نویز دارای فرکانس زیاد، انرژی وارد شده به خط ارت را ایجاد می‌کند که می‌توانند روی مدارهای حساس تأثیر بگذارد و از منبع عرضه‌ی زمینی به عنوان مرجع برای منطق کنترل داخلی استفاده کند. این نوع تداخل می‌تواند توسط کابل یا به تحریک کابل‌های ارتباطی یا دیگر اتصالات خارجی رخ دهد و می‌تواند توسط تناسب در فیلترهای سرکوب‌کننده‌ی افزایش ولتاژ در تجهیزات موجود کاهش یابد و کنترل کابل مناسب و خط ارت مناسب حاصل می‌شود.

افزایش ولتاژ، به معنای افزایش ولتاژ بیشتر از کمیت نرمال می‌باشد که بیش از یک دوره طول می‌کشد. آنها به صورت کلی بعد از ایجاد بارگذاری بزرگ یا بعد از تغییر بار به ایستگاه‌های فرعی رخ می‌دهند. در نتیجه‌ی مدت زمان نسبتاً طولانی، افزایش ولتاژ می‌تواند باعث کاهش عرضه‌ی توان و نیرو در کامپیوترها و اجزای آن شود و در نتیجه باعث عدم موفقیت و خرابی کامل دستگاه می‌شود.

برعکس افت ولتاژ به معنای کاهش ولتاژ در کابل‌های عرضه‌کننده می‌باشد که می‌تواند چندین چرخه طول بکشد. آنها مشابه ایجاد جرقه‌های منفی می‌باشند، اما دارای مدت زمان طولانی‌تر می‌باشند. آنها به صورت رایج، معمولاً بعد از خاموش شدن یا تغییر بار بزرگ رخ می‌دهند مثل تجهیزات تغییردهنده‌ی * یا تجهیزات و دستگاه‌های گردنده. آیا افت فشار می‌تواند باعث خاموشی یا خرابی کامپیوترها شود؟

هماهنگی‌ها به صورت کلی باعث تغییر غیرخطی جریان‌های اوج بزرگتر از کابل‌ها می‌شود. مثال‌های معروف عبارتند از تک‌سوکننده‌ی کنترل‌کننده، عرضه‌کننده‌های نیروی حالت تغییری، و دستگاه‌های گردنده. این‌ها به صورت کلی در کامپیوترها، دستگاه‌های فتوکپی، پرینترهای لیزری و موتورهای دارای سرعت متغیر وجود دارند. اکثر PCs دارای کلید عرضه‌کننده‌ی نیروی کلی می‌باشند و مشکلات مربوط به هماهنگی‌ها با افزایش تعداد PCs در یک سایت رخ می‌دهند. در موارد نهایی گرمای ایجاد شده توسط هماهنگی‌ها، می‌تواند مجراهای عبور جریان خنثی در کابل را از میان ببرد، مگر اینکه به صورت مشخص میزان آنها افزایش یابد.

در کل، هماهنگی‌ها، باعث افزایش غیرمتناسب در جریان می‌شوند در نتیجه دما افزایش پیدا می‌کند، افت تجهیزات و افزایش گرما در کل تجهیزات رخ می‌دهد. یک بخش دارای تعداد زیادی از کامپیوترها امکان دارد به یوپی اس دارای جریان ورودی کمتر نیاز داشته باشند وقتی اختلال هماهنگی‌های کلی (THD) اساساً کمتر از 100 درصد می‌باشد.

قطعی موقت برق مشابه با افت ولتاژ می‌باشد ولی دارای مدت زمان طولانی‌تر و خطرات جدی‌تر می‌باشد. آنها می‌توانند موقتی رخ دهند که تجربه‌ی عرضه‌ی کابل‌ها بیشتر از تقاضای بار می‌باشد و شرکت تولیدکننده جریان نیروها در طی کل ولتاژ شبکه کاهش می‌یابد. بسته به پاسخ شرکت عرضه‌کننده، یک brownout (قطعی موقت) می‌تواند حتی چند ساعت هم طول بکشد.

تأثیرات موقعیت‌شناسی روی قابلیت حفاظت یو پی  اس:

دو موقعیت یوپی اس اصلی در کاربرد امروزی مشخص می‌باشند، سیستم‌های آن‌لاین و آٰف‌لاین، هرچند تفاوت‌هایی بین  این دو وجود دارد. سیستم‌های ‌آف‌لاین بخاطر رخ دادن در فعالیت نرمال معروف می‌باشند وقتی عرضه‌ی کابل‌ها در محدوده‌های قابل قبول می‌باشد و توان و نیروی کابل‌ها به صورت مستقیم به بار اصلی منتقل می‌شود، اگرچه باتری یو پی اس دارای نیرو در حالت آف‌لاین می‌باشد. به هر حال، مبدل به فشار بار در طی فعالیت نرمال متصل نمی‌شود و فقط حالت آن‌لاین تغییر می‌کندا اگر یوپی اس یک مشکل را در کابل تشخیص دهد.

این رده‌بندی دو نقطه‌ی ضعف دارد و باعث می‌‌شود برای بحث در مورد بارها مناسب نباشد اولاً، بار اصلی، به صورت مستقیم به کابل نامناسب در طی فعالیت نرمال متصل می‌شود و در معرض هر نوع اختلال کابل قرار می‌گیرد. هرچند اکثر یو پی اس های آفلاین دارای درجه‌ی از سرکوبی جرقه و فیلترینگ فرکانس رادیویی می‌باشند، خود UPS نقش چندانی در حفاظت ندارد. ثانیاً، بخاطر اینکه یو پی اس زمان متناهی و کوتاه دارد ـ بین ms10-22 ـ تا اینورتر روشن شود، بار بحرانی و  اصلی در نیروی عرضه شده قطع می‌شود. هرچند بعضی از سیستم‌ها می‌توانند از این طریق فعالیت کنند، نمی‌توان روی این مورد توجه زیادی داشت.