Комплексные системы гарантированного и бесперебойного электропитания для защиты информации и высокотехнологичного оборудования

На сегодняшний день является общеизвестным тот факт, что система электропитания Российской Федерации характеризуются довольно-таки низким качеством подаваемой электроэнергии. Повсеместно наблюдаются незапланированные отключения питания, а при исследовании характеристик энергии, доходящей до потребителя, выявляются такие ее недостатки, как высокочастотные «шумы», «провалы» напряжения, отклонения частоты от нормы и др. Действующий в стране ГОСТ 13109-87 на показатели качества электроэнергии является устаревшим, но даже он не выполняется энергоснабжающими и энергораспределяющими предприятиями России.

Современное высокотехнологичное оборудование (компьютеры, активное оборудование вычислительных сетей, телекоммуникационная аппаратура, банковская и медицинская техника) является чувствительным к качеству электроэнергии и его подключение к существующей системе электропитания связано с повышенным риском нарушения его рабочего режима, а в ряде случаев – с риском выхода из строя. Чтобы защитить инвестиции в дорогостоящую технику, а также обеспечить непрерывность бизнес-процессов, необходимо использовать системы бесперебойного и гарантированного электропитания. 

При построении таких систем используются несколько структурных схем, которые обеспечивают защиту практически от всех видов отказа энергосетей. Это распределенная и централизованная структура, двухуровневая система, а также функциональное разделение систем бесперебойного электропитания. К сожалению, ни одна из существующих схем не позволяет полностью исключить влияние «человеческого фактора», что необходимо учитывать при построении системы электропитания особой надежности. 

Распределенная структура системы бесперебойного электропитания
В распределенной системе бесперебойного электроснабжения каждый потребитель (или группа потребителей) использует отдельный локальный источник бесперебойного питания (ИБП). Основными преимуществами такой системы являются возможность ее реализации без переделки сетевой разводки в здании, особенно при использовании «розеточных» ИБП, простота наращивания и изменения конфигурации. При отказе одного из ИБП происходит отключение только части системы, и, при наличии аналогичного ИБП в «холодном» резерве, последствия отказа могут быть устранены в течение нескольких минут. 

Система бесперебойного электропитания централизованной структуры
При централизованной структуре система бесперебойного энергоснабжения включает в себя один ИБП (или их комплекс), к которому подключены все значимые потребители электроэнергии. Основой построения систем гарантированного энергоснабжения (СГЭ) являются мощные ИБП, имеющие функцию двойного преобразования напряжения (on-line) и позволяющие получать электроэнергию надлежащего качества. Эти устройства обеспечивают надежную работу подключенного к ним оборудования как в штатном режиме (при наличии электропитания на входе), так и в автономном режиме (при отключении входного напряжения) за счет энергии, накопленной в аккумуляторных батареях. На сегодняшний день время автономной работы таких систем электропитания составляет, как правило, до нескольких часов. 

Основное преимущество, которым обладает система бесперебойного питания с централизованной структурой, это концентрация запаса мощности в одном месте и большая емкость батарей. Такая система менее чувствительна к локальным перегрузкам и может выдержать даже короткое замыкание, переходное сопротивление которого превышает величину, определяемую запасом выходной мощности ИБП. Кроме того, при централизованной схеме построения системы бесперебойного питания можно увеличить время автономной работы основного оборудования за счет простого отключения менее ответственных потребителей энергии.

Области применения СГЭ распределенной и централизованной структуры
При равной мощности и одинаковых технических решениях источников бесперебойного питания, стоимость оборудования СГЭ централизованной структуры, как правило, ниже стоимости аппаратных средств распределенной системы. Однако, при создании централизованной СГЭ необходимо учитывать стоимость возможной реконструкции сети электропитания, а также необходимость выделения специального помещения и подготовки квалифицированного персонала. 

Чтобы обеспечить автономную работу оборудования в течение более длительного времени, чем это позволяют ИБП, в качестве резервного источника электроэнергии могут быть использованы электро-генераторные установки на базе двигателей внутреннего сгорания, например, дизельных. В общем случае решение о применении на объекте той или иной схемы или комбинации схем организации системы бесперебойного питания принимается только после изучения поставленных задач и спецификации всего проекта в целом. 

Необходимо отметить, что использование централизованной структуры системы бесперебойного питания целесообразно при высокой степени концентрации оборудования, выполняющего единую задачу, состоящего из компонентов одного класса надежности и имеющего близкие характеристики энергопотребления. Такие системы применяются, например, в издательских комплексах, банках, узлах связи, ЦОД и т. п. 

В то же время типичной сферой применения СГЭ распределенной структуры являются административные учреждения (здания центральных и региональных аппаратов министерств, мэрии и др.), в которых большое число персональных ЭВМ работает в режиме рабочих станций. 

Двухуровневая система бесперебойного электропитания
Чтобы избавиться от недостатков, присущих каждой из вышеописанных систем, на практике применяют смешанную структуру, которая представляет собой комбинацию централизованной и распределенной схем. С точки зрения оптимизации мощности и стоимости оборудования задача проектировщика в этом случае состоит в определении ключевых потребителей и минимизации числа их групп путем конфигурирования вычислительной сети. При выборе двухуровневой структуры, кроме установки одного ИБП большой мощности, отдельные потребители защищаются с помощью локальных менее мощных ИБП. Целью такого резервирования является защита ответственного оборудования, например, файловых серверов, рабочих станций управления ЛВС, коммуникационного оборудования и системы связи от обесточивания из-за аварий в электросети. 

Функциональное разделение систем бесперебойного питания
Области применения ИБП в системах бесперебойного питания можно разделить по следующим функциональным признакам: защита электронной обработки данных, защита общих производственных процессов и защита критических процессов. 

Защита электронной обработки данных. Информационные технологии породили массовый рынок ИБП, с которым стал ассоциироваться термин «коммерческие ИБП». Типичные области применения таких систем в сфере информационных технологий — центры обработки данных, банки, страховые компании. Нарушения в системе подачи переменного тока могут негативным образом повлиять на процесс обработки данных и работу систем связи. Однако они не создают существенных рисков для жизни людей или их собственности.

Защита общих производственных процессов. Используемые в данном сегменте ИБП относят к промежуточному классу «легких промышленных систем». Они предназначены для защиты процессов, не приводящих к необратимым тяжелым последствиям даже в случае длительного пропадания входного тока, хотя нарушения в работе электроснабжения этих объектов способны привести не только к простою производственных линий, но и к большим затратам времени для восстановления и запуска производственной линии после сбоя. Типичные примеры областей применения — фармакологическая и пищевая отрасли.

Защита критических процессов. ИБП, предназначенные для этой цели, традиционно называются «промышленными» ИБП, при этом сфера их применения не ограничивается защитой систем автоматического управления на промышленных предприятиях. Наглядный пример критических приложений — нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие комплексы, электростанции и транспорт, где последствия нарушения в системе электроснабжения настолько велики, что к оборудованию, предназначенному для защиты многочисленных узлов, предъявляются гораздо более строгие требования, нежели к коммерческим ИБП. 

Специалисты компании «АРМО-ЛАЙН» имеют большой опыт в области создания системы бесперебойного питания для объектов различного назначения: дата-центров, банковских офисов и отделений, гостиничных комплексов и др. Квалификация сотрудников компании позволяет «АРМО-ЛАЙН» реализовывать проекты систем бесперебойного электропитания любой сложности, обеспечив в дальнейшем их гарантийное и сервисное обслуживание.

Версия для печати