بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به حساسیت مراکز داده نیاز است تا تامین توان الکتریکی تجهیزات مستقر در این مراکز توسط یوپی اس هایی با ضریب اطمینان بالا تضمین شود. در مقاله پیش رو به بیان دلایل و مزایای استفاده از یوپی اس های ماژولار نسبت به یوپی اس های مستقل با رویکرد افزایش قابلیت دسترسی و کاهش هزینه های اقتصادی پرداخته شده است. در این مقاله مفاهیم قابلیت اطمینان و پارامترهای آن بیان و هر دو این یوپی اس در آرایش های مختلف مقایسه شده و مقایسه مذکور مشخص میکند که یوپی اس های ماژولار احتمال اینکه کار مشخص شده را در شرایط و زمان تعیین شده به درستی انجام دهد نسبت به یوپی اس مستقل بیشتر است.هزینه های نگهداری یوپی اس های ماژولار پائین تر بوده و این مسئله به کاهش هزینه های اقتصادی مراکز داده کمک شایانی میکند.
-1 مقدمه
افزایش روز افزون سرویس های الکترونیکی و تحت وب باعث توسعه و راه اندازی مراکز داده اطلاعاتی در سطح جهان شده اند. تامین توان الکتریکی مورد استفاده این مجموعه ها در صورتی که دچار وقفه هرچند بسیار کوتاهی شوند منجر به بروز مشکلات بزرگی میشود. جهت اطمینان از صحت عملکرد مراکز داده درشرایط نامساعد الکتریکی از تجهیزاتی به نام یوپی اس یا منابع تامین توان بدون وقفه استفاده میشود.یوپی اس ها از نقطه نظر توپولوژی به چندین دسته تقسیم بندی میشوند که عمده توپولوژی مورد استفاده در مراکز داده از نوع دبل کانورژن میباشد.
توپولوژی مذکور از نظر ساخت به دو بخش مستقل و ماژولار تقسیم بندی میشود.ساختار یوپی اس های مستقل بدین ترتیب است که کل سیستم بصورت یکپارچه بوده و بخش های مختلف دستگاه شامل اینورتر ؛ شارژر در یک مجموعه قرار دارند. یوپی اس های ماژولار بسته به توان خروجی دستگاه از چندین ماژول تشکیل شده است و هر ماژول خود بصورت مستقل دارای بخش هایی مثل اینورتر، شارژر و رکتیفایر میباشد.
در مقاله پیش رو به بررسی ابعاد مختلف یوپی اس های ماژولار پرداخته خواهد شد. اهم موارد مورد بحث در مقاله بدین شرح است . یوپی اس های ماژولار و ویژگی های آن ؛ ساختار داخلی یوپی اس های ماژولار ؛مفاهیم قابلیت اطمینان در یوپی اس ها ؛ بررسی و مقایسه قابلیت در دسترس بودن یوپی اس های ماژولار و مستقل ؛ ارزیابی اقتصادی در یوپی اس های ماژولار و مستقل ؛ نتیجه گیری.
- 2 یوپی اس های ماژولار و ویژگی های آنها
یوپی اس های ماژولار شامل چندین واحد یا ماژول میباشند که در یک کابینت یا چندین کابینت متصل به یکدیگر بصورت واحد کار میکنند. تعداد ماژول های یوپی اس رابطه مستقیمی با بار دستگاه و افزونگی آ نها دارد. یوپی اس های ماژولار دارای مزایایی خاصی میباشد که استفاده این دستگاهها در مراکز داده باعث افزایش ضریب امنیت کسب کار شده و این مورد را از نقطه نظر تامین توان الکتریکی تجهیزات تضمین میکند. موارد زیر بخش مهمی از فاکتور های مهم یوپی اس های ماژولار میباشد.
1-2 مقیاس پذیری - scalability -
یکی از مهمترین مزایای این یوپی اس ها ، قابلیت انعطاف آن، جهت حفظ ثبات در تامین توان تجهیزات مراکز داده میباشد .یوپی اس های مذکور این اجازه را به بهره بردار میدهد تا در صورت پیش بینی های لازم در هنگام خرید ؛بدون تعویض دستگاه و سایر متعلقات آن ظرفیت تامین توان را افزایش دهد. این مسئله در حالی قابل اجرا میباشد که هیچگونه قطعی برق در زمان انجام این فرآیند صورت نمیگیرد. این امکان باعث میشود که زیرساخت های الکتریکی مراکز داده را در کمترین زمان ممکن توسعه داد.[1]
2-2 زمان انجام مانور تعمیرات
با توجه به ماهیت این نوع دستگاهها تعویض بخش معیوب با سرعت بالاتری نسبت به یوپی اس های مستقل میباشد .
-3-2 قابلیت مانور در دستگاه روشن - Hot swap -
یکی از شاخصه های مهم دیگر این یوپی اس ها انجام تغییرات بر روی آن در حالت کار کرد روشن میباشد. این فاکتور بدان معنی است که در صورتی که یکی از بخش های یوپی اس بعنوان مثال بخش کنترلی دچار اشکال شود و نیاز به تعویض آن باشد بدون هیچگونه اخلالی در وظیفه یوپی اس میتوان قطعه مورد نظر را در کمترین زمان ممکن تعویض کرد.
-4-2راندمان بالا
یوپی اس های مورد اشاره نسبت به یوپی اس های مستقل از راندمان بالاتری برخوردار میباشد که این مسئله باعث کاهش هزینه این دستگاه نسبت به یوپی اس مستقل در طول زمان استفاده میباشد.
- 3 ساختار داخلی یوپی اس های ماژولار
تمامی سازندگان یوپی اس های ماژولار در جهان دارای طرح های و ساختار خاص شرکت خود میباشند .ولی عمده این یوپی اس های دارای بخش های مشابه به همدیگر بوده. که به شرح زیر میباشد. [2] , [4]
• بخش کنترل مرکزی
• ماژول های یوپی اس
• بخش ارتباطات شبکه و مانیتورینگ
• بخش استاتیک سوئیچ
• محلی جهت اضافه نمودن ماژول
- 4 مفاهیم قابلیت اطمنیان در یوپی اس
یکی از اهداف مهم در انتخاب و پیاده سازی سیستم های یوپی اس در مراکز داده توسعه و افزایش قابیلت اطمینان با تمام محدودیت های فنی موجود میباشد.هدف نهایی از بین بردن کامل هرگونه اختلال و یا از کار افتادگی در سیستم برق رسانی به تجهیزات میباشد. مفاهیم قابلیت اطمینان و پارامترهای آن به شرح زیر میباشد. قابیلت اطمینان یعنی بیان درجه اطمینان از کارکرد صحیح یوپی اس که وابسته به یکسری از پارامترها میباشد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.
2 - 4 زمان میانگین تعمیر خرابی - MTTR -
زمان مورد نیاز برای رفع خرابی یک ماژول یا قسمتی از دستگاه یوپی اس است.عموما در یوپی اس ها رفع خرابی به معنای تعویض قطعه خراب بوده و ازآنجایی که پائین آوردن مقدار MTTR توسط شرکت های سازنده مستلزم صرف هزینه و طراحی های پیچیده میباشد دستگاهی که دارای MTTR پائینی باشد معمولا دارای قابلیت دسترسی مناسبی است. با توجه به توضیحات ارائه شده فاکتور زمان میانگین بین دو خرابی با رویکرد صعودی و مثبت و فاکتور زمان میانگین تعمیر خرابی با رویکرد نزولی و منفی مورد پسند بهره بردار میباشد.
- 6 مقایسه دو سیستم مستقل و ماژولار
جهت بررسی قابلیت در دسترس بودن یوپی اس های مستقل و ماژولار اقدام به مقایسه این دو ساختار در دو بخش مختلف شده است. یک نکته بسیار مهم در این بخش این میباشد که قابلیت ها در دسترس محاسبه شده مربوط کل عمر مفید دستگاههای یوپی اس میباشد. در بخش اول مقدار بار متصل به یوپی اس بدون افزونگی در نظر گرفته شده است. بطوریکه با فرض اینکه بار مصرفی 80 کیلو ولت آمپر باشد یک یوپی اس مستقل به ظرفیت 80 کیلو ولت آمپر و یک یوپی اس ماژولار با دو عدد ماژول 40 کیلو ولت آمپری که مجموعا برابر کل بار متصل شده میباشد در نظر گرفته شده است. با فرض اینکه مقدار میانگین بین دو خرابی در دستگاه یوپی اس مستقل برابر 200000 ساعت باشد و میانگین زمان تعمیر نیز برابر 24 ساعت باشد طبق فرمول شماره - 2 - مقدار قابلیت در دسترس بودن به شرح ذیل خواهد بود.
