Największym zagrożeniem dla systemów bezpieczeństwa, nawet tych najdokładniej zaprojektowanych i najsprawniej obsługiwanych, jest brak zasilania. Zapewnienie ciągłości zasilania stanowi więc warunek konieczny dla prawidłowego funkcjonowania systemów bezpieczeństwa.
Niespełnienie tego warunku może doprowadzić do poważnych konsekwencji związanych z zaprzestaniem działania systemu. Na szczęście istnieją skuteczne sposoby pozwalające zachować ciągłość zasilania.
W praktyce zastosowanie znajduje kilka źródeł zasilania awaryjnego, a jednym z nich są zasilacze UPS. Oferta rynkowa w zakresie urządzeń tego typu jest bardzo obszerna, stąd też uwzględnia się szereg innowacyjnych rozwiązań i technologii. Oprócz tego istotną rolę odgrywają nowoczesne programy zarządzające pracą zasilaczy awaryjnych.
Typy zasilaczy UPS
Nowoczesne zasilacze mogą pracować w kilku trybach. W trybie wysokiej wydajności i kondycjonowania zasilania (zgodnie z normą IEC 62040-3 VI) urządzenie kompensuje główne zakłócenia w postaci THDi obciążenia, współczynnika mocy obciążenia, a także wzrostów napięcia zasilającego i mniejszych spadków. Dzięki falownikowi działającemu jako filtr aktywny zapewniana jest cała niezbędna moc bierna. Zależnie od typu obciążenia i wartości wejściowych parametrów linii zasilającej sprawność wynosi 97–98,5%.
Tryb maksymalnej poprawy zasilania (IEC62040-3 VFI) gwarantuje podwójną konwersję o najwyższym poziomie kondycjonowania zasilania. Obciążenie jest zabezpieczone przed wszystkimi typami zakłóceń elektrycznych, ale przy mniejszej sprawności. Sprawność w takim rozwiązaniu wynosi ponad 95%.
W trybie maksymalnej oszczędności energii (IEC 62040-3 VFD) rozpoznawane są sytuacje, kiedy kondycjonowanie nie jest potrzebne. Przepływ energii odbywa się wtedy za pomocą linii obejściowej. Należy podkreślić, że sprawność wynosi do 99%, jednak odbiorniki nie są tak chronione, jak w trybie VFI.
Zasilacze modułowe
Nowoczesne zasilacze charakteryzują się budową modułową. W efekcie konstrukcja urządzeń ma moduły będące kompletnymi zasilaczami awaryjnymi w wykonaniu panelowym. Każdy moduł UPS wyposażono we własne układy w postaci CPU (Central Processing Unit), prostownika, falownika, ładowarki baterii, baterii, a także obejścia serwisowego oraz paneli kontroli i sterowania. Takie rozwiązanie stanowi układ pozbawiony pojedynczych punktów awarii (ang. Single Point of Failure – SPOF).
Zasilacze modułowe mają wiele zalet. Przede wszystkim istotna jest skalowalność, przez co moc można zwiększyć podczas pracy urządzenia wraz ze spadkiem albo zwiększeniem zapotrzebowania na energię elektryczną. Należy podkreślić, że w tradycyjnych rozwiązaniach odpowiednią moc docelową trzeba uwzględnić już na etapie zakupu urządzenia. Zasada działania UPS-ów bazuje na technologii beztransformatorowej, a sprawność wynosi do 95,5%. Trzeba zwrócić uwagę na niski poziom zawartości harmonicznych w prądzie wejściowym (25–100% obciążenia < 3,5%) oraz na wejściowy współczynnik mocy bliski 1 w całym zakresie obciążenia (25–100% obciążenia < 0,92–0,99). Istotną rolę odgrywa konstrukcja zapewniająca łatwe wykonanie czynności serwisowych, bowiem uszkodzony element (moduł) jest zastępowany sprawnym. Podczas wymiany lub instalowania nowych modułów nie ma potrzeby stosowania połączeń kablowych, natomiast prace serwisowe mogą być wykonywane przy włączonym urządzeniu. System nie przewiduje modułów o charakterze nadrzędnym (master), bowiem wszystkie moduły mogą pełnić funkcję nadrzędnego, sterującego całym systemem. Jeżeli dojdzie do awarii jednego modułu, kolejny z nich będzie pełnił jego rolę i w sposób automatyczny przechodził w tryb pracy master.
Oprogramowanie do zarządzania pracą UPS-ów
Fot. FAST-GROUP
Oprogramowanie pozwalające na nadzorowanie pracy systemów zasilania awaryjnego zwiększa poziom ochrony krytycznych danych i aplikacji. Jest to możliwe m.in. dzięki bezpiecznemu wyłączeniu chronionych urządzeń i scentralizowanemu nadzorowi nad wieloma zasilaczami UPS oraz szeregiem innych urządzeń pracujących w systemie ochrony zasilania. Zastosowanie otwartych standardów komunikacyjnych oraz integracja z istniejącą siecią pozwala oszczędzić czas i zredukować koszty szkolenia. Ważne jest przy tym podwyższenie niezawodności całej infrastruktury ochrony zasilania dzięki możliwości skorzystania z zaawansowanych narzędzi, pozwalających na analizowanie trendów w zakresie zakłóceń w pracy systemu. Zwraca się uwagę na szybkie rozwiązywanie problemów i zapobieganie im, zanim obniżą wydajność sieci. Kluczową rolę odgrywa przy tym przeciwdziałanie niepotrzebnym wyłączeniom zasilanych urządzeń, chronionych za pomocą kilku zasilaczy UPS.
Mówiąc o funkcjach aplikacji zarządzających pracą zasilaczy awaryjnych, należy mieć na uwadze przede wszystkim możliwość monitorowania wielu urządzeń z automatycznym wykrywaniem UPS-a. Przydatnym rozwiązaniem jest monitorowanie przez sieć wyjść przekaźnikowych innych urządzeń. Administratora informuje się o funkcjach realizowanych przez zasilacz.
Niejednokrotnie aplikacja jest integrowana z systemami zarządzania budynkami dzięki zastosowaniu bramki Modbus. Istotną rolę odgrywa wbudowana funkcja inteligentnego zamykania systemów operacyjnych komputerów, które są chronione przez kilka zasilaczy UPS. Uwagę przykuwają zarówno standardowe, jak i niestandardowe graficzne prezentacje wyposażenia i diagramy systemowe. Oprócz tego aplikacja prowadzi dzienniki zdarzeń i raporty danych, a zgromadzone informacje są archiwizowane. Skorzystać można z funkcji pozwalającej na prowadzenie zaawansowanej analizy statystycznej, łącznie z tworzeniem wykresów wielu parametrów jednocześnie. Często zastosowanie znajduje centralny monitoring wielu instalacji przy użyciu jednego komputera.
Wiele programów przeznaczonych do nadzorowania pracy UPS-ów to aplikacje sieciowe. Ze względu na to, że zasilacz awaryjny zachowuje się tak samo jak każde urządzenie peryferyjne, może być zdalnie zarządzany i umożliwiać np. zamykanie stacji roboczych i serwerów. Kontrola UPS-a odbywa się za pomocą przeglądarki internetowej. Przydatnym rozwiązaniem jest powiadamianie o awarii przez wysyłanie wiadomości e-mail do określonej grupy odbiorców. Powiadamianie jest konfigurowalne, podobnie jak alarmy. Zarządzanie zasilaczami odbywa się przy użyciu protokołu SNMP zgodnego z RFC1628 MIB. W niektórych rozwiązaniach przewidziano kontrolowanie warunków pracy dzięki zastosowaniu opcjonalnego czujnika temperatury i wilgotności. Wielu producentów zasilaczy uwzględnia możliwość współpracy z oprogramowaniem zdalnego serwisu. Zastosowanie specjalnych adapterów łączonych z zasilaczem zapewnia pomiar temperatury i wilgotności z opcją wysterowania styków alarmów zewnętrznych. Takie rozwiązanie zapewnia przy tym możliwość zdalnego ustawiania zwłoki czasowej alarmu.
Przykłady z oferty rynkowej
W zasilaczach awaryjnych Megaline 1,25–10 kVA o mocy 1,25–10 kVA przewidziano statyczny bypass, zewnętrzny bypass serwisowy (opcja) oraz tryb ładowania „na zimno”. Podawany jest prawdziwy czas pozostałej autonomii oraz stanu naładowania baterii. Wejściowy współczynnik mocy przekracza > 0,99, a THDi wynosi mniej niż 3%. Automatycznie wykrywana jest częstotliwość wejściowa/wyjściowa. Zastosowanie znalazła również funkcja plug & play dla agregatów prądotwórczych oraz podwójna ładowarka IBC.
Firma Fideltronik oferuje darmowe oprogramowanie UPS Monitor Client/Server, pozwalające monitorować i bezpiecznie zamykać większość systemów operacyjnych oraz stacje robocze i serwery w sieci LAN. UPS Monitor jest oprogramowaniem zbudowanym na bazie architektury klient-serwer i składa się z dwóch części instalowanych równocześnie: UPS Monitor Server i UPS Monitor Client. Pierwszą z części instaluje się na komputerze, do którego UPS jest podłączony kablem komunikacyjnym. Monitoruje on stan UPS-a i przekazuje do niego rozkazy sterujące jego pracą. Z kolei UPS Monitor Client pracuje na stacjach roboczych i serwerach w sieci LAN. Jego zadaniem jest informowanie administratorów o stanie UPS-a i wykonywanie odpowiednich, uprzednio skonfigurowanych akcji oraz zamykanie systemu operacyjnego. Program jest instalowany na każdym komputerze zasilanym przez zasilacz UPS, a także na tym, na którym ma być zamykany system operacyjny lub na tym, z którego chcemy śledzić pracę UPS-a.
Autor: Damian Żabicki – dziennikarz, redaktor, autor tekstów, specjalizujący się w tematyce technicznej i przemysłowej. Specjalista public relations firm z branży technicznej.