1 + 1 = 3! ИБП + RPCM = выше uptime + ниже downtime + экономия!
Компания RCNTEC выступает не только в роли разработчика, но и исследователя. Недавно мы опубликовали подробный видеотчёт о небольшом исследовании на тему: как ведут себя источники бесперебойного питания в случае короткого замыкания и как можно эту ситуацию улучшить. Смотрите полную видеоверсию отчёта.
В данной статье мы представили небольшой «разбор полётов», в котором проиллюстрировали основные моменты. И прежде чем мы перейдём к подробностям, попробуем ответить на следующие вопросы:
- Зачем нужен автоматический ввод резерва на удалённом объекте, где электропитание поступает только от одного источника электроэнергии, например, внешней электросети?
- Как избежать длительного downtime при перегрузке или коротком замыкании?
- Возможно ли сразу изолировать сбойный участок, не прерывая работу остальных участков?
- А что делать, если выходит из строя сам ИБП?
- Что делать если из-за короткого замыкания потребителя умирает контрольная плата ИБП с отключением всех потребителей?
- Что делать, если нужно обслужить ИБП, например, заменить аккумуляторы внутри ИБП, а конструкция не позволяет это делать на лету?
- Как контролировать и управлять подачей электропитания, если ваш недорогой ИБП этого не умеет?
Обо всём этом рассказывается ниже.
Рассмотрим простейший вариант защиты
Привычная всем схема защиты электропитания в серверной, кроссовой (коммутационной комнате), на удаленном объекте или в обычном в офисе, где используется вычислительная техника, выглядит довольно незатейливо.
На таких объектах для снижения риска пропадания электроэнергии ставят источники бесперебойного питания (ИБП).
Их основная задача: при возникновении любой серьезной проблемы с подачей электропитания на вводе перейти на питание от батареи.
Рисунок 1. Простейшая схема защиты, состоящая только из одного ИБП
Однако есть случаи, при которых ИБП не помогают поддерживать доступность систем — это короткое замыкание и перегрузка.
Что произойдёт при коротком замыкании с источником бесперебойного питания?
Ответ простой: ИБП либо перейдёт в состояние защиты, либо выйдет из строя. Таким образом все потребители будут мгновенно обесточены.
В самом благоприятном случае, когда ИБП пережил КЗ, придется послать дежурного инженера, чтобы:
- во-первых, найти источник КЗ и оперативно ликвидировать источник короткого замыкания;
- во-вторых, осуществить поэтапный запуск подключенных элементов ИТ инфраструктуры согласно принятым регламентам.
Обратите внимание, прежде чем мы можем приступить к запуску, нужно вручную найти и устранить проблему.
В случае, когда ИБП вышел из строя, необходимо точно также вначале найти и ликвидировать КЗ, и только потом заменить ИБП, а вышедший из строя источник отправить на ремонт или списание. И только потом приступить к запуску.
Рисунок 2. Аварийная ситуация, от которой ИБП не спасёт
ВАЖНО. Как правило, выход из строя не является гарантийным случаем, поэтому затрат на ремонт или покупку нового избежать не удается.
Похожий эффект производит перегрузка ввода или вывода ИБП, когда резко возрастает потребление, например, из-за неисправности блока питания устройства-потребителя — ИБП переключается в состояние защиты или выходит из строя. Точно также вначале ищем источник проблемы, потом ликвидируем, и только потом запускаем оборудование.
А что делать если выйдет из строя сам ИБП?
Источник бесперебойного питания — техническое устройство, которое может поломаться, выработать свой срок службы, потребовать профилактического обслуживания и так далее. Например, любая батарея ИБП имеет ограниченный срок годности, а замена «на лету» предусмотрена далеко не во всех моделях
ВАЖНО. В любом случае имеет место длительный downtime.
Как избежать длительного простоя оборудования?
Во-первых, локализовать проблему.
При инциденте необходимо, отключать только того потребителя, который является источником проблемы, работа остальных не должна прерываться.
Во-вторых, в случае серьезных проблем с ИБП питание потребителей нужно переключить либо на питание от другого ИБП, либо напрямую от электросети.
В-третьих, максимально автоматизировать обработку инцидентов. Там, где нельзя автоматизировать — организовать возможность удалённого выполнения оставшихся ручных операций. Это позволит максимально сократить время простоя ради обслуживания системы электропитания.
Для решения вышеуказанных вопросов предлагаем использовать различные модели RPCM Smart PDU.
Примечание. В данном случае речь идет о переменном напряжении. В этой области хорошо себя зарекомендовали модели RPCM АС ATS, то есть с автоматическим вводом резерва. Это RPCM AC ATS 16A (RPCM1502) и RPCM AC ATS 32A (RPCM1532).
Стоечные модели RPCM с автоматическим вводом резерва (АВР) имеют два ввода, работающие в режиме активный-резервный.
Активный ввод можно подключить в ИБП, резервный — напрямую от линии подачи электропитания. Если ИБП выходит из строя или требует обслуживания, то RPCM с АВР, обнаружив пропадание энергии на основном вводе, автоматически переходит на питание от резервного ввода, например, от внешней электросети в обход ИБП.
Переключение происходит крайне быстро, поэтому потребители не успевают его «почувствовать» и продолжают работу.
А теперь самое интересное — эксперимент!
Компания "Темпесто" любезно предоставила нам ИБП, выдерживающий локальное короткое замыкание на выводе. Используемый в стенде Delta RT‑1K при коротком замыкании уходит в режим защиты, оставаясь неповрежденным, и возобновляет работу после последующего перевода в штатный режим.
Немного об используемом стенде (см. рисунок 3 и рисунок 7).
Включенные лампочки имитируют нагрузку на линию питания.
Подключенный коммутатор, через который постоянно идут ICMP пакеты команды ping нужен для проверки непрерывности работы. Результат можно видеть на экране стоящего сверху ноутбука.
И, наконец, устройство для имитации короткого замыкания нужно, чтобы создать «безопасное» КЗ в тестовой среде.
На втором этапе мы добавим RPCM AC ATS 16A (RPCM1502), чтобы продемонстрировать преимущества, которые даёт использование Smart PDU RPCM от компании RCNTEC.
Тест 1. Схема только с ИБП.
В самом простейшем случае без RPCM наш ИБП Delta RT‑1K просто уходит в защиту. Напомним, что он не выходит из строя при таких ситуациях, но многие другие модели ИБП потребуют ремонта или замены.
Рисунок 3. Имитация КЗ
Рисунок 4. ИБП ушёл в защиту
Устраняем причину КЗ и переводим ИБП снова в рабочий режим. Для этого необходимо его выключить и снова включить.
Примечание. Выключать и включать для восстановления нужно только кнопками на передней панели. Удалённо это сделать не получится. В условиях эксплуатации это означает, что инженер должен либо постоянно находится рядом с ИБП, либо приехать на удалённый объект, чтобы перевести ИБП в рабочий режим.
Рисунок 5. Перевод в рабочий режим ИБП Delta RT‑1K
Тест 2. Использование RPCM c АВР на примере RPCM AC ATS 16A (RPCM1502)
Теперь к нашему стенду добавляется RPCM AC ATS 16A (RPCM1502). Активный ввод запитан от ИБП, который, в свою очередь подключен через селективный автоматический выключатель. Резервный ввод RPCM AC ATS 16A (RPCM1502) подключен напрямую к этому автомату (в обход ИБП).
Что касается нагрузки, то она осталась той же самой, но сейчас она подключена к RPCM.
Отметим для себя, что устройство имитации КЗ подключено к выводу RPCM под номером 4.
ВАЖНО. Автоматический селективный выключатель нужен для корректной изоляции источника короткого замыкания на локальном уровне. Если не соблюдать селективность защиты, вырубятся все потребители. В нашем стенде используется модель ABB S751DR.
Рисунок 6. Имитация КЗ с RPCM
Сейчас в момент возникновения короткого замыкания произошло следующее (см. рисунок 6 и рисунок 7).
- ИБП временно перешел в защиту.
- После пропадание напряжения на основном вводе сработал АВР и переключил нагрузку на резервный ввод, который запитан сразу от сети, в обход ИБП.
- Работая от резервного ввода, RPCM изолировал короткое замыкание на выводе 4 (отмечен красным крестиком).
- ИБП вернулся в штатный режим, так как перегрузка была кратковременной.
- RPCM, обнаружив восстановление питания на вводе, выждав стабилизационную настраиваемую задержку (в данном случае 5 сек.) переключил нагрузку обратно на основной ввод.
Рисунок 7. Короткозамкнутый вывод 4 изолирован
При этом вся остальная нагрузка всё время работала без прерывания.
А как же быть с ИБП, которые не способны пережить КЗ на выводе и просто выходят из строя?
Вариант 1. Обеспечивать питание напрямую от электросети как от основного ввода, а ИБП подключить на резервный, при этом АВР будет переходить на резервный ввод только когда на основном вводе пропадает питание. Это позволит значительно снизить риск выхода ИБП из строя из-за короткого замыкания со стороны нагрузки.
Рисунок 8. Вариант работы с ИБП на резервном вводе
Вариант 2. Работать от ИБП на основном выводе, принимая тот факт, что при коротком замыкании ИБП выйдет из строя. Но при этом RPCM c АВР всё равно спасёт ситуацию, переключив нагрузку на резервный ввод и изолирует вывод с коротким замыканием.
Короткое замыкание при работе от аккумуляторов без внешнего питания
Рассмотрим ещё и такой вариант возникновения КЗ — если оборудование работает от аккумуляторов и внешняя электросеть отключилась.
А произойдёт следующее:
- Резервный ввод пропадает, RPCM переходит на работу от аккумуляторов.
- В случае возникновения КЗ, так как у инвертора маломощного ИБП не хватает тока, необходимого для обнаружения и изоляции короткого замыкания, ИБП уходит в защиту, при этом вся нагрузка отключается.
- Если в данной ситуации не будет RPCM, всё произойдёт как в Тест 1 — полное отключение с выходом ИБП в защиту. Все оборудование отключается и требуется вмешательство инженера с выездом на объект.
- Если же используется RPCM с АВР, то, как только подача электроэнергии восстанавливается, RPCM переключит питание на резервный канал, и изолирует короткое замыкание.
- Вся остальная инфраструктура после подачи напряжения работает в штатном режиме. Выезд инженера будет нужен только для устранения, изолированного КЗ и ручного включения ИБП.
Некоторые полезные функции, которые также упомянуты в видеотчёте
Функция «умный старт» позволяет запускать оборудование после полного отключения (blackout) не одновременно, а с заданными промежутками, что позволяет перераспределить нагрузку в течение времени, избежав перегрузки на старте. По умолчанию таймаут задан в 1 секунду.
Счётчики на каждой розетке и постоянный контроль позволяют предсказать, как долго проработает данный фрагмент ИТ инфраструктуры от своего ИБП. Это дает возможность более эффективно перераспределить нагрузку для увеличения времени работы от батарей ИБП для всего комплекса.
Удалённое включение, выключение, перезагрузка по питанию любого устройства-потребителя, позволяет гибко управлять оборудованием, снижая время простоя. Недорогие ИБП этого не умеют.
Связка RPCM + ИБП позволяет создать отказоустойчивую систему электропитания с функциями удалённого контроля и управления.
Полезные ссылки
1. Видеотчёт на корпоративном канале Youtube https://youtu.be/m7b639JFPI4
2. Ссылка на сайт продукта https://rpcm.pro/
3. Ссылка на штатную документацию https://rpcm.pro/docs/
4. Обзор российских средств управления электропитанием https://www.rcntec.com/ru/press‑centr/blog/obzor-rossijskih-sredstv-upravleniya-elektropitaniem
