Методы увеличения коэффициента готовности в системах бесперебойного электропитания

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУ ВПО «МГУС»

МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ГОТОВНОСТИ В СИСТЕМАХ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Шляхтин С.А.

г. Москва

Для электрических сетей общего назначения Российской Федерации характерно низкое качество электрической энергии - отключения, высокочастотный шум, отклонения частоты, провалы напряжения и др. Согласно заключению Государственного центра метрологического обеспечения в области электромагнитной совместимости (ГЦМО ЭМС), требования ГОСТа 13109-87 к показателям качества электрической энергии энергоснабжающими и энергораспределяющими организациями, как правило, не выполняются. Кроме того, требования по качеству электроэнергии, установленные в ГОСТе, зачастую недостаточно высоки в отношении современного телекоммуникационного оборудования.

Отсюда вытекают две печальные истины электронного века. Первая - сеть электропитания не в состоянии давать стабильное, чистое напряжение, необходимое для питания чувствительной электроники. Вторая - пользователю самому приходится нести бремя забот о хорошем состоянии и надежной работе своего оборудования.

В этих условиях установка источников бесперебойного питания (ИБП), является необходимой предпосылкой обеспечения устойчивой работы компьютерного и телекоммуникационного оборудования.

Мощные ИБП структуры являются основой построения систем гарантированного энергоснабжения и обеспечивают качественную работу подключенной к ним нагрузки как в штатном режиме (при наличии электропитания на входе), так и в автономном режиме (при отключении входной сети электропитания) за счет энергии, накопленной в аккумуляторных батареях.

Поставленная задача:

Рассматриваются технологии, позволяющие увеличить коэффициент готовности (К_г) систем бесперебойного электропитания, который включает в себя время безотказной работы Т_О и время устранения отказа Т_В.

Надежность системы увеличивается благодаря использованию:

· ИБП ведущих фирм производителей (таких как EATON, IPPON, APC);

· ИБП с резервированием;

· Систем мониторинга;

· Технологии по увеличению жизненного цикла аккумуляторных батарей;

· Замены в «горячем» режиме элементов ИБП;

· Технологии определения предотказового состояния.

Для снижения времени простоя применяют систему мониторинга, которая оповещает в автоматическом режиме об отказе узла или самой системы. Для системного мониторинга необходима установка программного обеспечение (LanSafe).

Как правило, ИБП эксплуатируется совместно с аккумуляторной батареей. При пропадании напряжения в сети или выходе параметров сети за допустимые пределы, ИБП, защищая ответственную нагрузку, немедленно переходит на питание от батареи [1…3].

Аккумуляторные батареи часто составляет весомую часть от времени простоя ИБП, поэтому продление их жизни серьезно снижает Т_В [4].

Известно, что в аккумуляторной батарее постоянно протекают процессы саморазряда. Для их компенсации ИБП осуществляют непрерывный подзаряд батареи малым током. Постоянно проходящий через батарею слабый ток вызывает изменения химического состава активных веществ, коррозию решетки и осыпание активных масс положительных пластин. Эти явления уменьшают реальное время батарейной поддержки и, в конечном счете, сокращают срок службы батареи.

В ИБП Powerware применяется передовая технология управления батареями ABM, (Advanced Battery Management). При использовании АВМ вместо постоянной подзарядки слабым током ИБП Powerware следит за уровнем заряда батареи и заряжает ее только тогда, когда это необходимо:

· если напряжение на элементе опускается ниже заранее установленного уровня;

· если с момента прошлого подзаряда прошло 18 дней;

· если ИБП был отключен от питающей сети.

Такой метод продлевает срок службы батареи до 50%, так как при его применении износ пластин существенно меньше, чем у традиционных ИБП с буферным включением аккумуляторных батарей.

ИБП с технологией ABM заранее, за 60 дней извещает пользователя об окончании срока жизни батарей. Это дает достаточно времени для их замены, причем замену батарей можно произвести в «горячем» режиме, т.е. не отключая подсоединенное оборудование.

На рис. 1 показан заряд батареи по технологии АВМ.

На рис. 1 буквами обозначены следующие этапы:

а) После инициализации устанавливается опорное напряжение заряда батареи. Зарядное устройство, работающее с ограничением тока, заряжает батарею до тех пор, пока она не прекратит потреблять энергию.

б) С момента полного заряда батареи зарядное устройство снижает подаваемое к аккумулятору напряжение до уровня компенсационного подзаряда. И компенсационный подзаряд продолжается еще 48 часов.

в) Строго через 48 часов от начала компенсационного заряда заряд батареи прекращается. Наступает период покоя, длящийся 18 дней. Период покоя может быть прерван, если напряжение батареи снизится до аварийного уровня. За время покоя емкость батареи снижается не более чем на 2-3%, что практически не влияет на время батарейной поддержки нагрузки (время резервирования) [5].

Рис. 1 Заряд аккумуляторной батареи

электропитание напряжение оборудование технология

Таким образом, не только увеличивается срок работы батареи, но и снижается время простоя, за счет извещения пользователя об окончании срока жизни батарей.

Система автоматического регулирования напряжения (АРН).

ИБП, оснащенный системой АРН, позволяет корректировать (повышать или понижать) входное напряжение, получаемое из электросети, не переходя на питание от батареи. Таким образом, продлевается срок аккумуляторных батарей, а, следовательно, понижается Т_В (рис. 2) [6].

На рис. 2 буквами обозначены следующие этапы.

а) Входное напряжение отсутствует, ИБП работает от аккумуляторных батарей, обеспечивая на выходе 220 В.

б) В сети наблюдается пониженное напряжение, ИБП переходит в обычный режим и включается система АРН, которая повышает напряжение.

в) При стабилизации входного напряжения система АРН отключается, ИБП работает в обычном режиме.

г) В сети наблюдается повышенное напряжение, включается система АРН, которая понижает напряжение.

д) Обходное напряжение ИБП равно 265 В. В сети наблюдается повышенное напряжение (>265 В), ИБП переходит на аккумуляторные батареи.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2 Система автоматического регулирования напряжения

Таким образом, применяя технологии ABM (Advanced Battery Management) и АРН (автоматическое регулирование напряжения) достигается максимальное снижение Т_В.

Заключение

Рассмотренные технологии позволяют увеличить надежность системы. Наилучшей показатель коэффициента готовности систем на основе ИБП от 0,99995…0,99999 достигается путем повышения Т_О и понижением Т_В.

Литература

1. Воробьев А.А. Качество и надежность электроснабжения //Журнал сетевых решений LAN. №9. 2003. С. 42-48.

2. Лопухин А.А. Источники бесперебойного питания без секретов. М. А и Т Системы, 2002. 170 с.

3. Лаврус В.С. Источники Энергии. К. Наука и техника, 1997. 107 с.

4. www.ups-info.ru.

5. www.ippon.ru.

6. www.powerware.ru.

Размещено на Allbest.ru