تبلیغات اینترنتیclose

tehran-attorney.com

ارزیابی بازده­ای سیستم یو پی اس
آمار کاربران
نام کاربری :
رمز عبور :
ثبت نام عضو جدید
فراموشي رمز عبور

آمار بازدید
آنلاین : 1
بازدید امروز : 163
بازدید دیروز : 6
بازدید هفته گذشته : 183
بازدید ماه گذشته : 357
بازدید سال گذشته : 2622
کل بازدید : 3557
کل مطالب : 88
نظرات : 2
رنک گوگل :

یو پی اس باتری استابلایزر

ارزیابی بازده­ای سیستم یو پی اس
سه شنبه 11 آبان 1395 ساعت 02:42 | بازدید : 24 | نوشته ‌شده به دست یو پی اس اصفهان | ( )

ارزیابی بازده­ای سیستم یو پی اس

بسیاری از سیستم­های منبع تغذیه بی ­وقفه (یو پی اس) یک مُد اجراییِ ذخیره انرژی دارند. داده­ ها نشان می­دهند که به دلیل وجود خطرات بالقوه در این سیستم­ها، مراکز داده­ی اندکی از آنها استفاده می­کنند.

اهداف آموزشی

·         آشنایی با گزینه­ های ذخیره انرژیِ سیستم­های منبع تغذیه بی­ وقفه (یو پی اس)

·         دانستن چگونگی ذخیره انرژی با راه­اندازی سیستم یو پی اس در مُد eco

·         درک اثرات اجرای سیستم یو پی اس در مد eco

مد eco” اصطلاحی است که همراه با اجزاء گوناگون بسیاری از تجهیزات، برای تعریف یک حالت عملیاتی که در آن انرژی کمتری مصرف می­شود، و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است، به کار برده می­شود. هنگامی که این اصطلاح در مورد یک تلفن هوشمند یا ماشین به کار می­رود، عموما بدین معنی است که در بین تمام عملکردهای یک سیستم تعدای عملیات وجود دارند که تعدیل شده­اند، و سیستم به منظور مصرف انرژی کمتر عملکردهای خاصی را با سرعتهای پایین­تر اجرا می­کند. حال آنکه این روند بر کل عملکرد تجهیزات تاثیر می­گذارد یا نه، بستگی به وظیفه­ای دارد که آن تجهیزات انجام می­دهند. کارایی اصلی منبع تغذیه بی­وقفه (UPS) محافظت از بار بحرانی طی قطعیِ برق است، که این امر با فرآهم آوردن توان پشتیبان از طریق وسیله­ای که انرژی را در خود ذخیره می­کند، و با ایجاد ولتاژ و فرکانس پایدار ، صورت می­گیرد. همانند دیگر تجهیزات، هدف از راه اندازی سیستم UPS در مد eco، افزایش بازدهی از طریق کاهش میزان انرژی مصرفیِ یو پی اس، است. Green Grid مد eco را بدین شکل تعریف می­کند:” یکی از چندین مد عملیاتی یو پی اس که می­تواند بازده­ای را افزایش دهد (ذخیره انرژی)، اما بسته به فناوری یو پی اس، می­تواند در عمل همراه با بِده­بِستانهای احتمالی­ باشد”. آیا راه­اندازی یو پی اس در مد eco بر عملکرد یو پی اس تاثیر می­گذارد، یعنی سیستم کلی را غیرقابل اطمینان می­سازد و بار بحرانی را به طور جدی به خطر می­اندازد؟ آیا راهی وجود دارد تا بدون لطمه زدن به عملیات و بی­اعتبار کردن آن، بشود بازده­ای را افزایش داد؟ اینها سوالاتی است که باید هنگام طراحی و اجرای تاسیسات حساس با مد eco، به آنها توجه شود. هدف این مقاله ، نگاهی دقیق­تر به مدهای عملیاتی گوناگون یو پی اس و چگونگی تاثیرا آنها بر مراکز داده و دیگر تاسیسات حساس-وظیفه (mission-critical facilities) است.

بازده­ای الکتریکی

گرچه در مراکز داده برای اندازه­گیری بازده­ای معیارهای گوناگونی به کار می­رود، اما یکی از پر کاربردترینِ آنها سودمندی توان مصرفی (PUE) است که توسط Green Grid به وجود آمده است. این روش توان کلیِ تجهیزات مرکز داده را با توان به کار رفته برای راه­اندازی دستگاههای IT مقایسه می­کند. مقدار PUE برای یک مرکز داده­ی بهینه ۱٫۰ است، یعنی تمام انرژی وارد شده به مرکز داده به طور مستقیم صرف راه اندازی دستگاههای IT می­شود.

هر مقداری بالاتر از ۱٫۰ ، بدین معنی است که بخشی از توان کلی تاسیسات معطوف به سیستمهای پشتیبانی از قبیل خنک کننده، روشنایی، و شبکه نیرو شده است. هرچه مقدار PUE بزرگتر باشد، سهم بیشتری از انرژی صرف سیستمهای پشتیبانی می­شود تا خود دستگاههای IT، و این منجر به کم شدن بازده­ای مرکز داده می­شود.

اغلب مهندسان، مالکان، و متصدیان به منظور پایین آوردن PUE و افزایش بازده­ای، هنگام طراحی یک مرکز داده بر سیستمهای مکانیکی و توانایی استفاده از خنک کننده رایگان (free cooling) ، تمرکز می­کنند. با این وجود، سیستم الکتریکی نیز به دلیل ناکارآمدی­هایی در تجهیزات الکتریکی و سیستم توزیع، انرژی را به صورت تلفات هدر می­دهد. به طور معمول، تلفات سیستم الکتریکی ۱۰% تا ۱۲% از کل انرژی مصرفی توسط مرکز داده را تشکیل می­دهد.

به عنوان مثال مرکز داده­ای با ۲MW بار IT و میانگین سالانه PUE برابر با ۱٫۴۵ (بار کلی ۲٫۹MW)، ۳۴۸KW تلفات به صورت الکتریکی دارد و هر سال تقریبا ۳۰۰۰۰۰ دلار صرف انرژی الکتریکی هدر رفته خواهد کرد. این هزینه اتلافی برای انرژی الکتریکی همراه با بودجه­های عملیاتی محدودتر و تعهد به پایداری و حفظ محیط زیست، مهندسان و مالکان را مجبور کرد تا برای یافتن راههای حذف تلفات الکتریکی نگاهی دقیق­تر به سیستم­های الکتریکی داشته باشند.

توزیع الکتریکی موروثی

در یک سیستم توزیع الکتریکی موروثی مرکز داده­ای معمولی، چهار مولفه وجود دارند که اکثریت تلفات را شکل می­دهند:

·         ترانسفورماتورهای پست برق (ایستگاههای فرعی): تلفات هسته و بی-بار (no-load) ترانسفورماتور

·         یو پی اس : تلفات یکسو­ساز و متناوبساز

·         واحدهای توزیع نیرو (PDUها): تلفات بی­-بار و هسته ترانسفورماتور

·         منبع تغذیه IT: تلفات یکسوساز و ترانسفورماتور

یک روش کاهش تلفات که تاثیری بر عملکرد مرکز داده ندارد، به کار بردن یا جایگزین کردن تجهیزاتی مانند ترانسفورماتورهای پست برق و PDU با تجهیزاتی کاراتر است. NEMA TP-1: راهنمای تعیین بازده­ای انرژی برای ترانسفورماتورهای توزیع، در سال ۲۰۰۵ اتخاذ شد، این روش بازده­ای­های کمینه ترانسفورماتور را به طور تقریبی از ۹۷% به ۹۹% افزایش می­دهد، این امر بستگی به نوع و اندازه ترانسفورماتور دارد. در سال ۲۰۱۶ نیاز به بازده­ای کمینه ترانسفورماتور از مقدار تقریبی ۸% به ۱۲% افزایش خواهد یافت تا انرژی بیشتری صرفه­جویی شود. ترانسفورماتورهای فوقِ کارار نیز وجود دارند که نرخهای بازدهیِ آنها بیش از ۹۹٫۵% است.  روش دیگری نیز برای افزایش بازدهی وجود دارد، و آن هم حذف تجهیزاتی است که بیشترین تلفات را دارند. این روش استراتژی­های متفاوتی را در قبال نیروی برق می­طلبد، از قبیل به کار بردن سیستم توزیع ac و dc با ولتاژی بالاتر به منظور حذف تجهیزاتی مانند ترانسفورماتورهای PDU، مبدلهای یو پی اس، و یکسوسازهای منبع تغذیه. هر یک از این استراتژیهای مربوط به نیروی برق، مزایا و معایبی دارند که بر عملکرد مرکز داده تاثیر می­گذارند، بنابراین هنگام طراحی یک مرکز داده باید ارزیابی شوند. روش سومی که اخیرا تولیدکنندگان تبلیغ می­کنند، و برخی از تاسیسات نیز شروع به استفاده از آن کرده­اند، شامل راه­اندازی سیستم UPS در شکلی از مد اقتصادی یا eco است. این مد عملیاتی با حذف تلفات یکسوساز و مبدل در UPS، بازده­ای را افزایش می­دهد.

سیستم یو پی اس

کمیسیون بین­المللی الکتروتکنیک (IEC)، سیستم یو پی اس را به دسته­های اجرایی زیر تقسیم می­کند:

·         ولتاژ/فرکانس وابسته (VFD): یک UPS باید بار را در مقابل قطعیِ برق محافظت کند. ولتاژ و فرکانس خروجی وابسته به منبع ac ورودی است. هدف این است که دستورالعملهای اصلاحی دیگری وضع نشود.

·         ولتاژ مستقل: یک یو پی اس باید بار را از قطعی­های برق محافظت کند و یک ولتاژ پایدار بدست دهد. فرکانس خروجی به منبع ac ورودی وابسته است. ولتاژ خروجی درون بازه­ی ولتاژیِ از پیش تعیین شده­ای باقی می­ماند (اعمال شده توسط دستورالعملهای اصلاحی اضافی برای ولتاژ).

·         ولتاژ/فرکانس مستقل (VFI): یک UPS باید بار را از قطعیهای برق محافظت کند و ولتاژ و فرکانسی پایدار ایجاد کند. ولتاژ و فرکانس خروجی مستقل از منبع ac ورودی است.

عموما از توپولوژی VFD با عنوان یو پی اس آفلاین” یاد می­شود، جایی که مدارهای یکسوساز/مبدل آفلاین هستند و جزئی از مسیر نرمال نیروی برق به حساب نمی­آیند. چون تلفات مربوط به یکسوساز/مبدل طی عملیات معمولی حذف می­شوند، در نتیجه این مد مشابه تاثیر اجرای تبدیل دوگانه در مد eco است. در مد نرمال، بارِ روی یک سیستم از نوع VFD در معرض نیروی برق عمومی خام (خالص) (raw utility power) قرار دارد. به طور سنتی سیستمهای یو پی اس کوچکتر و تک-فازی وجود دارند. عموما توپولوژی VFI به عنوان UPSتبدیل دوگانه یا “آنلاین” شناخته می­شود، که در آن مدارات یکسوساز/مبدل در عملکرد نرمال، آنلاین و درگیر هستند (شکل ۱ را ببینید). نیروی برق در یکسوساز از ac به dc تبدیل می­شود و سپس در مبدل از dc به ac. بعلاوه، نیروی برق dc برای شارژ کردن وسایل ذخیره انرژی تحت عملکرد نرمال به کار می­رود، و سپس طی قطعی برق نیرو از وسایل ذخیره انرژی گرفته می­شود. فناوریهای گوناگونی را می­توان برای وسایل ذخیره انرژی به کار برد، شامل باتری های و فلای­ویل­ها (flywheel) . سیستم یو پی اس  تبدیل دوگانه به یک مسیر فرعی استاتیک نیز مجهز شده­اند تا در صورت بروز خرابی مدار یکسوساز/مبدل را از چرخه خارج کنند.

هدف این مقاله تمرکز بر روی توپولوژی یو پی اس استاتیک (VFI) تبدیل-دوگانه خواهد بود.

مد eco سنتی

در مد eco سنتی یا کلاسیک، بار عموما از طریق مسیر فرعی (bypass) تغذیه می­شود، و بار بحرانی بدون قید وشرط به نیروی برق عمومی خالص متصل می­شود، مشابه توپولوژی VFD (شکل ۲ را ببینید).

 

شکل ۱

 

شکل ۲

مبدل در حالت standby قرار دارد و تنها موقعی که تاسیسات عمومی (برق شهری) درست کار نکنند، درگیر می­شود. به همین دلیل تلفات در یکسوساز و مبدل حذف می­شوند، و سیستم UPS موثرتر می­شود. سیستم UPS تبدیل-دوگانه استاتیک میانگین، بین بازده­ای ۹۰% در بار ۳۰% تا مقدار تقریبی بازده­ای ۹۴% در بار ۱۰۰% عمل می­کند. درصد بازده­ای، بسته به فناوری به کار رفته و اینکه آیا UPS حاوی یک ترانسفورماتور ورودی مجزا است یا نه، می­تواند اندکی بالا یا پایین رود. با حذف تلفات یکسوساز و مبدل ، بازده­ای سیستم UPS در مد eco می­تواند تا ۹۸% یا ۹۹% افزایش یابد. در پیکربندی نوع-اضافی ۲N (سیستم +سیستم)، جایی که سیستم به طور معمول هر UPS را زیر ۴۰% به کار می­برد، افزایش در بازده­ای تقریبا برابر است با ۴% تا ۸% . افزایش در بازده­ای به معنی کاهش حرارت است و این به معنی تقلیل تجهیزات خنک کننده است. Green Grid پیش­بینی می­کند که وقتی مد از تبدیل-دوگانه به eco تغییر کند، به طور میانگین مقدار PUE تقریبا ۰٫۰۶ بهبود می­یابد

 



:: موضوعات مرتبط:
:: برچسب‌ها: ,