Генерално погледнато, България е електрически осигурена държава и дори се явява износител на енергия. Електрическата ни мрежа е относително добре развита и ярките проблеми са сравнително малко. Въпреки това на всеки му се е случвало да остане на тъмно в офиса или у дома, или да се лиши от интернет връзка, защото някъде в района няма ток.

Най-характерните проблеми в мрежовото електрозахранване, които оказват влияние върху коректната работа на консуматорите, са: кратковременни (outages) или трайни (blackouts) прекъсвания в електрозахранването; относително устойчиви пренапрежения (surges) или спадове (sags, brounouts); кратковременни импулсни пренапрежения или пропадания (spikes); индуцирани високочестотни електромагнитни смущения в токозахранващите шини (high frequency disturbances); хармонични изкривявания (harmonic distortions), водещи до електромагнитни смущения или затопляне на тоководещите шини в електроразпределението; вариации в честотата на захранващото напрежение.

ИТ оборудването като цяло е фина електроника, която се влияе от гореизброените проблеми. За бизнеса пък прекъсването на работата на даден сървър или дейтацентър дори за кратко време би могло бъде повече от катастрофално. Загубата на данни също е възможен и плашещ сценарий. Начини за предпазване и застраховане, разбира се, има…

Какво е UPS?

UPS (Uninterruptible Power Supply – Непрекъсваемо захранване) е устройство, предлагащо аварийно захванване в случай на проблем с основното. Въпреки, че терминът не лимитира устройствата да захранват определен тип оборудване, под UPS най-често се разбира токова защита за компютри, дейтацентрове, телекомуникационно, медицинско и друго ободрудване, спирането на електроподаването към което може да прични наранявания, жертви, нарушаване на бизнес функциите или загуба на данни.

Същесевуват три основни технологии, по които се произвеждат непрекъсваеми захранвания.

Offline (Standby) устройствата са най-масовите, евтини и съответно от най-нисък клас. Тук батерията е свързана успоредно на токовата верига, по която тече захранването към оборудването, а специален автоматичен прекъсвач осигурява бързото превключване в случай на спиране на електроподаването. Основният недостатък е минималната защита на техниката, която на практика е свързана директно към контакта. Времето, нужно за превключване към работа на батерии (обикновено около 25 милисекунди) в най-общия случай не представлява проблем за офис техниката. Обикновено тези устройства са малки като размери и мощност и се използват за предпазване на един компютър или друг уред.

Line Interactive технологията е един вид надграждане на Off-Line. Тук на токовата верига е монтиран специален волт-регулатор, който непрекъснато следи входящото напрежение, така че на изхода винаги да се подава точно необходимият волтаж. Тези устройства се справят успешно с падове и скокове и включват батерията само в краен случай, което пести ресурса й (всяка батерия има определен брой цикли на зареждане/разреждане, след което трябва да се замени).

Online (Double-conversion) Те са най-съвършените и съответно най-скъпите. При тях променливотоковото мрежово напрежение се изправя и преобразува в постоянно, което захранва акумулатора (или блока акумулатори). После следва обратното преобразуване от инверторния блок до променливо напрежение с номиналната стойност на мрежовото. При тази технология практически входът е отделен от изхода, като параметрите на изходното напрежение практически зависят само и единствено от характеристиките на инвертора. При него поради постоянно свързания акумулатор към инвертора липсва характерното превключване при другите топологии, ако спре мрежовото напрежение. Мрежовото напрежение от входа се изправя и се подава едновременно към инвертора и акумулатора. Има и специална схема, която регулира заряда на батерията, така че да не се презарежда и оттам да й се скъсява животът. При прекъсване на мрежовото захранване изправителят спира да подава напрежение към инвертора и тогава той остава да се захранва само от акумулатор.

Online UPS устройствата се използват най-вече при захранване на много критична апаратура и компютърна техника, която е силно чувствителна към флуктуации (колебания) на захранващото напрежение, а също и в ситуации, когато е необходима изолация на входа от изхода.

Основният недостатък на технологията е причинен от двойното преобразуване на напрежението и това е по-ниската й ефективност в сравнение с останалите топологии. Също така поради факта, че инверторът работи постоянно, той трябва да бъде по-мощен и по-надежден спрямо другите технологии, за да може да осигури непрекъсната работа.  Независимо че този тип UPS устройства поначало са замислени за осигуряване на мощности от десетки KW, вече могат да се намерят модели и за персонална употреба с по-малка мощност и от 500W. Независимо от високата си цена, те са много ценни при „шумно” мрежово захранване, като например в индустриална среда, при големи натоварвания и групово захранване на центрове за обработка на информация, както и за захранване с автономни генератори.

Как се избира UPS?

Изброените по-горе технологии имат своите силни и слаби страни. В зависимост от корелацията между входното и изходното си напрежение UPS-ите са обединени в две основни категории, т.нар. VI (Voltage Independent) и VFI (Voltage Frequency Independent). Първите обезпечават независимост на изходното от входното напрежение на UPS-a по амплитуда. Вторите – независимост на изходното от входното напрежение по амплитуда и по честота.

Offline, както и Line Interactive устройствата са от категорията VI. При първите директната връзка, без токът да преминава през батериите или волтов преобразувател, означава липса на защита при електромагнитни смущения, хармоничен шум и промени в честотата на подаваната енергия. On-Line UPS-ите пък защитават техниката както от изброените опасности, така и от вариации в честотата (VFI). Ако устройството е снабдено с т.нар. IGBT-изправители (Insulated-Gate Bipolar Transistor – Биполярен транзистор с изолиран гейт) или друг вид активни филтри за постигане на ниски входни нелинейни изкривявания по ток, то предоставят защита и срещу хармонични изкривявания.

От казаното дотук би могло да се заключи, че при резервиране електрозахранването на консуматори с висока степен на отговорност като например сървъри, медицинска и телекомуникационна апаратура, автоматизирани системи за управление в промишлеността, енергийния сектор или такива със специално предназначение е необходимо използването на On-Line UPS-и, и то от клас VFI, т.е. такива с двойно преобразуване.

Централизираното резервиране

Според Здравка Горначка от Alpha Grissin към момента може да се обобщи, че предимно чуждестранни компании и български с над средна големина избират централизираното решение за непрекъсваемо захранване. Дребният и средният бизнес в страната все още се опитва да избегне инвестицията в подобно оборудване, като се спира на решения за защита на всеки компютър и най-вече на сървърите с отделни, микро UPS устройства.

Генерално погледнато, когато става дума за обезпечаване на аварийно захвранване в даден офис с един или няколко компютъра, то отделните евтини Off-Line или Line Interactive устройства биха могли да паснат идеално и да покрият нуждите. Според специалисти, при компютърни мрежи с повече от 10 машини обаче е добре фирмата да се спре на централизирано резервиране. То има редица предимства:

• По-висока надеждност поради използването на UPS-и от най-висок клас, произведени по съвременни технологии
• Възможност за „redundancy”, т.е. резервиране с две или повече устройства, работещи в паралел върху общ товар при което всички товари могат да бъдат нормално захранени от паралелните UPS-и без един, т.е. резервното електрозахранване поддържа непрекъсвемост дори при повреда на една от машините
• Възможност за централизиран мониторинг и последователен „shutdown” на работните станции в мрежата
• Възможност за интернет базиран мониторинг и сервиз „e-service”
• По-качествени батерии и по-ефективно използване на техния ресурс
• Възможност за резервиране и на трифазни консуматори с малка мощност, например климатиците в сървърното помещение
• Възможност за бъдещо модулно надграждане (upgrade) на UPS и т.н.

Сред негативите на централизираното резервиране са по-високата цена и необходимостта от изграждане на специална инсталация. Истината е, че всички устойства над 3kVA (киловолт-ампера) изискват полагането на силово окабеляване. Съвременните технологии предлагат известни облекчения в тази насока, като например фактор на мощността на входа, близък до единица, което позволява използването на кабели със значително по-малко сечение в сравнение с необходимите за устройство без тази характеристика. Големите компании разработват и технологии за намаляване на топлинните загуби, което води до използване на устройства за прецизна климатизация с по-малък капацитет, а съответно и консумация.

Реалността обаче невинаги позволява въвеждане на такова общо решение, дори да са налични необходимите финанси. Често се случва в малки бизнес сгради да се помещават много компании, които поради липсата на централизирано резервиране са принудени да решават енергийните си проблеми индивидуално.