Ein kurzes Bildungsprogramm für Anfänger darüber, warum modulare USVs cooler sind und wie es dazu kam.
Unterbrechungsfreie Stromversorgungen für Rechenzentren werden entsprechend der Bauarchitektur in zwei große Gruppen eingeteilt: Monoblock und modular. Erstere gehören zum traditionellen USV-Typ, letztere sind relativ neu und fortschrittlicher.
Was ist der Unterschied zwischen Monoblock- und modularer USV?
Bei unterbrechungsfreien Monoblock-Stromversorgungen wird die Ausgangsleistung von einem Netzteil bereitgestellt. Bei modularen USVs bestehen die Hauptkomponenten aus separaten Modulen, die in einheitlichen Schränken untergebracht sind und zusammenarbeiten. Jedes dieser Module ist mit einem Steuerprozessor, einem Ladegerät, einem Wechselrichter und einem Gleichrichter ausgestattet und ist ein vollwertiger Leistungsteil der USV.
Lassen Sie uns dies anhand eines einfachen Beispiels erklären. Nehmen wir zwei unterbrechungsfreie Stromversorgungen – Monoblock und modular – mit einer Leistung von 40 kVA, dann verfügt die erste über ein Leistungsmodul mit einer Leistung von 40 kVA und die zweite besteht beispielsweise aus vier Leistungsmodulen mit einer Leistung von jeweils 10 kVA.
Zoomoptionen
Beim Einsatz von Monoblock-USVs mit erhöhtem Strombedarf ist es erforderlich, parallel zum bestehenden ein weiteres vollwertiges Gerät gleicher Leistung anzuschließen. Dies ist ein ziemlich komplizierter Prozess.
Modulare Lösungen zeichnen sich durch eine größere Gestaltungsfreiheit aus. In diesem Fall können ein oder mehrere Module zu einer bereits funktionierenden Einheit verbunden werden. Dies ist ein relativ einfacher Vorgang, der in kurzer Zeit abgeschlossen werden kann.
Möglichkeiten einer sanften Leistungssteigerung
Eine reibungslose Kapazitätserhöhung ist in der Anfangsphase des Rechenzentrumsbetriebs wichtig. Es ist ganz logisch, dass es in den ersten Monaten um 30-40 % belastet wird. Es ist praktischer und wirtschaftlicher, unterbrechungsfreie Stromversorgungen zu verwenden, die speziell für diese Leistung entwickelt wurden. Mit zunehmendem Kundenstamm steigt die Belastung des Rechenzentrums und damit auch der Bedarf an zusätzlicher Stromversorgung.
Es ist sinnvoll, die Leistung der USV zusammen mit der technischen Infrastruktur schrittweise zu erhöhen. Beim Einsatz unterbrechungsfreier Monoblock-Stromversorgungen ist eine stufenlose Leistungssteigerung grundsätzlich nicht möglich. Mit modularen USVs ist die Implementierung einfach.
UPS-Zuverlässigkeit
Wenn wir von Zuverlässigkeit sprechen, werden wir mit zwei Konzepten arbeiten: der mittleren Zeit zwischen Ausfällen (MTBF) und der mittleren Zeit zur Wiederherstellung des Systems (MTTR).
MTBF ist ein Wahrscheinlichkeitswert. Der Wert der mittleren Zeit zwischen Ausfällen basiert auf dem folgenden Postulat: Die Zuverlässigkeit eines Systems nimmt mit zunehmender Anzahl seiner Komponenten ab.
Nach diesem Parameter haben Monoblock-USVs einen Vorteil. Der Grund ist einfach: Modulare USVs verfügen über mehr Komponenten und Steckverbindungen, die jeweils als potenzielle Fehlerquelle gelten. Dementsprechend ist hier theoretisch die Wahrscheinlichkeit eines Scheiterns höher.
Bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen im Rechenzentrum kommt es jedoch nicht auf den Ausfall selbst an, sondern darauf, wie lange die USV außer Betrieb bleibt. Diese Einstellung wird durch die mittlere Systemwiederherstellungszeit (MTTR) bestimmt.
Hier liegt der Vorteil bereits auf der Seite der Modulblöcke. Sie haben eine niedrige MTTR, da jedes Modul schnell und ohne Stromunterbrechung ausgetauscht werden kann. Voraussetzung dafür ist, dass dieses Modul vorrätig ist und die Demontage und Installation von einem Spezialisten durchgeführt werden kann. Tatsächlich dauert es nicht länger als 30 Minuten.
Bei unterbrechungsfreien Monoblock-Stromversorgungen ist die Situation deutlich komplizierter. Sie können nicht so schnell repariert werden. Dies kann mehrere Stunden bis mehrere Tage dauern.
Um die Fehlertoleranz des Systems zu bestimmen, kann ein weiterer Parameter herangezogen werden – Verfügbarkeit oder sonstige Funktionsfähigkeit. Dieser Indikator ist umso höher, je länger die mittlere Zeit zwischen Ausfällen (MTBF) und je niedriger die mittlere Zeit bis zur Wiederherstellung des Systems (MTTR) ist. Die entsprechende Formel sieht so aus:
durchschnittliche Verfügbarkeit (Betriebszeit) =
Bei modularen USVs stellt sich die Situation wie folgt dar: Ihr MTBF-Wert ist geringer als der von Monoblock-USVs, gleichzeitig weisen sie jedoch einen deutlich niedrigeren MTTR-Indikator auf. Dadurch ist die Leistung modularer unterbrechungsfreier Stromversorgungen höher.
Stromverbrauch
Ein Monoblock-System benötigt aufgrund seiner Redundanz deutlich mehr Energie. Lassen Sie uns dies anhand eines Beispiels für das N+1-Redundanzschema erläutern. N ist die Last, die für den Betrieb der Rechenzentrumsausrüstung erforderlich ist. In unserem Fall gehen wir von 90 kVA aus. Das N+1-Schema bedeutet, dass 1 redundantes Element vor dem Ausfall im System ungenutzt bleibt.
Wenn Sie eine unterbrechungsfreie Monoblock-Stromversorgung mit 90 kVA verwenden, müssen Sie zur Umsetzung des N+1-Schemas ein weiteres Gerät derselben Einheit verwenden. Dadurch ergibt sich eine Gesamtsystemredundanz von 90 kVA.
Anders verhält es sich bei der Verwendung modularer 30-kVA-USVs. Bei gleicher Last wird zur Implementierung der N + 1-Schaltung ein weiteres Modul desselben Moduls benötigt. Dadurch beträgt die Gesamtredundanz des Systems nicht mehr 90 kVA, sondern nur noch 30 kVA.
Daher die Schlussfolgerung: Durch den Einsatz modularer Netzteile kann der Stromverbrauch des gesamten Rechenzentrums gesenkt werden.
Wirtschaft
Nimmt man zwei unterbrechungsfreie Stromversorgungen gleicher Leistung, dann ist eine Monoblock-Stromversorgung günstiger als eine modulare. Aus diesem Grund bleiben Monoblock-USVs weiterhin beliebt. Eine Erhöhung der Ausgangsleistung führt jedoch zu einer Verdoppelung der Systemkosten, da ein weiteres Gerät derselben Einheit zum bestehenden Gerät hinzugefügt werden muss. Darüber hinaus müssen Patchpanels und Schalttafeln installiert sowie neue Kabeltrassen verlegt werden.
Durch den Einsatz modularer unterbrechungsfreier Stromversorgungen lässt sich die Leistung des Systems stufenlos steigern. Das bedeutet, dass Sie für die Anschaffung einer solchen Anzahl an Modulen Geld ausgeben müssen, die ausreicht, um den bestehenden Bedarf an Stromversorgung zu decken. Kein unnötiger Lagerbestand.
Abschluss
Unterbrechungsfreie Monoblock-Stromversorgungen sind kostengünstig, einfach einzurichten und zu betreiben. Gleichzeitig erhöhen sie den Energieverbrauch des Rechenzentrums und sind schwer zu skalieren. Solche Systeme sind praktisch und effektiv, wenn kleine Kapazitäten erforderlich sind und deren Erweiterung nicht zu erwarten ist.
Modulare USVs zeichnen sich durch einfache Skalierbarkeit, geringe Wiederherstellungszeit, hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit aus. Solche Systeme sind optimal, um die Kapazität des Rechenzentrums bei minimalen Kosten bis an alle Grenzen zu steigern.
Source: habr.com