Ибп дгу что это

Обновлено: 07.07.2024

Дизель-генераторная установка (ДГУ) – это электромеханическое устройство, состоящее из дизельного двигателя, электрогенератора и схемы управления.

ДГУ обеспечивают автономное питание (гарантированное электроснабжение) критичной нагрузки.

Они предназначены для работы в качестве постоянных или резервных источников электроэнергии, способных функционировать в течение длительного периода времени (от нескольких часов до нескольких суток в зависимости от емкости топливного бака).

Дизель-генераторы можно разделить на маломощные однофазные, а также средние, мощные и сверхмощные трехфазные устройства.

Они могут быть как в открытом исполнении для установки внутри помещений, так и в различных защитных кожухах.

Управление работой современных ДГУ осуществляется с помощью встроенных контроллеров (микропроцессорных или аппаратных).

Они способны автоматически запускать двигатель при авариях сетевого напряжения и останавливать его при восстановлении электроснабжения, выдерживая при этом заданные временные интервалы.

Главная схема управления, расположенная в панели управления ДГУ, контролирует параметры входной сети и генератора, подает команды на панель переключения нагрузки и в цепи старта/остановки ДГУ.

Автоматическая панель переключения нагрузки (АППН) или автомат ввода резерва (АВР) осуществляют переключение нагрузки со входной питающей линии на дизель-генератор и обратно по команде контроллера.

Комплексная система, состоящая из дизель-генераторной установки и источника бесперебойного питания, позволяют обеспечить мощную нагрузку бесперебойным электропитанием в течении длительного времени.

Необходимо заметить, что комплексная система бесперебойного питания, состоящая из следующих устройств: стабилизатор + ДГУ или стабилизатор + ДГУ + ИБП, позволяет существенно экономить дизельное топливо за счёт улучшения качества сетевого напряжения и как следствия уменьшения числа стартов ДГУ.

Как правило, дизель-генераторные установки могут использовать в 2 х ситуациях:

когда необходим источник постоянного бесперебойного электроснабжения. Такая ситуация возникает тогда, когда другие источники электроснабжения вблизи вашего объекта отсутствуют. В этой ситуации нужен источник автономного бесперебойного электроснабжения. Такие генераторы необходимы: на строительных площадках; в местах размещения открытых торговых точек; при проведении культурно-массовых мероприятий под открытым небом; в вахтовых поселках; в геолого-разведывающей и добывающей промышленности;

когда необходим источник аварийного электроснабжения. В этом случае на объекте эксплуатации может быть постоянное электроснабжение от существующей поблизости ЛЭП, но подача электроэнергии происходи со сбоями. Именно для поддержания работы объекта при перебоях с подачами электроснабжения и нужны аварийные генераторы. Они позволяют обеспечить бесперебойную работу вашего объекта независимо от основных источников электроснабжения.

Почему возникает необходимость одновременного использования ИБП и ДГУ

Когда прекращается подача основного питания, включается ДГУ, однако ему потребуется 10–15 секунд, чтобы запуститься и начать работу в штатном режиме. Это неприемлемо для серверного и другого IT-оборудования, от которого зависит жизнеобеспечение офиса или всей компании. Вторая проблема заключается в том, что при включении генератора нарушается стабильность частоты электропитания. Отклонения приводят к ошибкам в работе и даже повреждению оборудования, потере данных, системным сбоям. В обоих случаях использование ИБП в комбинации с ДГУ помогает избежать проблем, которые снижают качество и надежность электропитания, а генератор получает достаточное время для запуска.

ДГУ и ИБП: примеры совместного и отдельного использования

Мы уже говорили о том, как выбрать ДГУ для дата-центра.Здесь рассмотрим последствия совместного и отдельного использования генераторов и ИБП на трех реальных примерах.

Пример 1: только генератор

Когда пропадает питание, отключается нагрузка – соответственно, серверное, медицинское, промышленное и другое оборудование вынужденно останавливается. ДГУ требуется несколько секунд на то, чтобы включиться, прогреться, выйти на нужное количество оборотов в единицу времени. Только после этого подключается нагрузка. В зависимости от модели ДГУ запуск длится от 10 секунд до нескольких минут. В это время питание на нагрузке отсутствует.

Пример 2: генератор и ИБП

Когда пропадает основное питание, нагрузка не прерывается, так как переходит на питание от аккумуляторных батарей. Параллельно запускается ДГУ, срабатывает автоматическое включение резервного питания и оборудования (АВР). ИБП переходит в режим питания от ДГУ, при этом происходит переключение режима с «Battery» на «Normal». Когда появляется основное питание, АВР переключает на него и отключает дизель-генераторную установку. В такой ситуации нагрузка не отключается, а критически важное оборудование работает без остановки.

Пример 3: только ИБП

Когда пропадает основное питание, ИБП переходит на работу от батарей без перерыва подачи питания. После восстановления ИБП по аналогичному принципу переключается в нормальный режим работы. В этой ситуации нагрузка не отключается.

Какие ИБП используются для обеспечения бесперебойного питания

ИБП можно условно разделить на три категории: Off-line (инверторы), Line-Interactive и On-line. Рассмотрим, чем они отличаются в контексте обеспечения бесперебойного питания в паре с генератором или без него.

Off-line при отключении основного питания включаются в течение 10–20 мс. Этого достаточно, чтобы заметить мигание индикатора освещения, но во многих типах оборудования подобное не приводит к временной остановке. Такой тип питания в маломощном исполнении подходит для некритичных нагрузок: мониторов, офисных ноутбуков, принтеров, другой оргтехники. Мощные ИБП вида Off-line (они же инверторы) автоматически дают питание от аккумуляторов, а при восстановлении основного питания переходят в режим заряда аккумуляторных батарей и параллельно питают нагрузку.

Line-Interactive представляет собой улучшенный вариант Off-line, дополненный стабилизатором напряжения и фильтром помех. Принцип работы и сфера применения – аналогичные.

On-line обеспечивает нагрузку самым качественным питанием за счет системы двойного преобразования. Вначале ИБП преобразует переменный ток в постоянный, а уже инвертор превращает постоянный ток в переменный. Но самое важное – нулевое время, которое требуется для переключения на аккумуляторные батареи в случае прекращения подачи основного питания. Оборудование не сможет идентифицировать момент переключения и продолжит работать в штатном режиме. Соответственно, ИБП типа On-line подходят для тех предприятий, где остановка оборудования даже на доли секунды может оказаться критичной. Например, использование On-line систем – принципиальное условие для питания газовых котлов отопления без функции автоматического запуска.

Когда использовать генератор и ИБП отдельно друг от друга

Возникает закономерный вопрос: значит, в системе резервного питания можно обойтись без ДГУ? В теории – да. Но только в тех условиях работы, где нулевая или допустимо низкая вероятность отключения основного питания на длительное время. Это связано с тем, что для продолжительной работы ИБП от батарей потребуется большое количество аккумуляторных элементов.

Еще одна причина использования ИБП в связке с ДГУ – защита от проблем с питанием. Генератор не решает эту проблему, потому источник бесперебойного питания становится дополнительным щитом для оборудования, у которого секундное прекращение подачи питания станет серьезной проблемой (вплоть до выхода из строя).

Как насчет подключения только ИБП, без ДГУ? Эта схема имеет право на жизнь, но у нее тоже есть недостатки. Необходимо будет установить большой массив аккумуляторных батарей, где их суммарная емкость зависит от мощности и желаемого времени автономной работы. Но тогда возникают такие проблемы: высокая цена ИБП, большой вес и объем АКБ, потребность в специальном помещении для их размещения. Если польза от установки такой системы перекрывает затраты, можно смело использовать ее для защиты от перебоев с питанием критически важного оборудования – в ЦОД, медицинских центрах и т. п.

Подключение генератора и ИБП

Итак, вы решили использовать ИБП в связке с ДГУ, чтобы обеспечить стабильное и качественное резервное питание. Самый простой способ их соединения в единую систему – через АВР. Некоторые модели ИБП поддерживают функцию «ONGenerator», при которой уменьшается величина зарядного тока аккумуляторных батарей при работе от генератора. Соответственно, нагрузка на генератор уменьшится.

Выбирая ИБП для работы в комплекте с ДГУ, нужно обращать внимание на соответствие номиналов. Недопустимо использовать генератор и ИБП с одинаковыми номиналами по двум причинам. Первая: КПД источника бесперебойного питания всегда ниже 100 %. Вторая: генераторы включаются в работу ступенчато, а чувствительное к помехам в сети оборудование требует плавного переключения. В общем случае специалисты рекомендуют придерживаться такого правила: номинальная мощность генератора должна быть в полтора раза выше номинальной мощности ИБП. Еще немного потребуется увеличить мощность генератора, работающего на газовом топливе.

Генератор с ИБП

В данной статье кратко рассматриваются общие, принципиальные вопросы взаимодействия и работоспособности генератора (любого — бензинового, дизельного, газового) и любого ИБП, без относительно его структуры (On-Line или Line-Interactiv).

Основная проблема совместной работы ИБП с генератором — частота. Это проблема, в общем-то, не ИБП, а генератора.

Суть проблемы: генератор выдает на выход напряжение с определенной амплитудой и частотой.

К амплитуде напряжения с генератора, которое является входным для ИБП, как правило, вопросов не возникает.

Все ИБП структуры Line-Interactiv имеют автоматические ступенчатые стабилизаторы и в диапазоне 170-270 вольт (в среднем) работают стабильно.

ИБП структуры On-Line в указанном диапазоне также не испытывают никаких проблем с амплитудой от генератора.

А вот с входной частотой ИБП любой структуры ведут себя одинаково – не «нравится» ИБП частота от генератора – ИБП переходит в режим работы от батарей.

Распространенная ситуация – генератор работает, напряжение в норме, а ИБП либо просто работает от батарей, либо периодически “сваливается” на батареи, а через несколько секунд возвращается на входную (генераторную) сеть.

Если ИБП постоянно работает от батарей при включенном генераторе, значит частота с генератора выходит за допустимый диапазон.

Но ИБП реагирует не только (и не столько) на выход частоты генератора за приемлемый для ИБП диапазон.

ИБП, любому, очень не нравится резкое, скачкообразное изменение частоты, т. к. цепи измерения и контроля входной частоты ИБП не могут так же мгновенно оценить и синхронизировать работу ИБП. То есть, если частота с генератора, к примеру, 52 Гц, что приемлемо для любого ИБП, ИБП работает от напряжения генератора. Всё хорошо. Потом частота с генератора очень резко и быстро, по любой причине, мгновенно, скачкообразно, изменяется, к примеру, с 52 Гц на 49 Гц, что тоже вполне допустимо, но, именно мгновенное изменение частоты, ИБП воспринимает как сбой входного (генераторного) напряжения по частоте и переходит на батареи. Через какое-то время (обычно — очень короткое), ИБП, измерив частоту генераторного напряжения и “увидев” 49 Гц, возвращается на работу от входного напряжения. И т.д. ИБП постоянно “болтается” между входным генераторным напряжением и батареями.

Исходя из вышеизложенного — вопросы к генератору.

1. Влияние нагрузки на частоту генератора.

Маломощные генераторы, как правило, ведут себя следующим образом:

Без нагрузки частота с генератора велика – более 55-56 Гц. ИБП в этом случае работает от батарей.
При подключении определенной нагрузки частота с генератора падает, находится в допустимых для ИБП пределах и ИБП штатно работает от генератора.
При дальнейшем увеличении нагрузки частота с генератора падает еще больше и выходит за рамки допустимой для ИБП. ИБП переходит на батареи.

Вывод: Для корректной работы системы Генератор-ИБП необходимо исключить влияние величины нагрузки на частоту генератора. Исключить это влияние возможно только применением генератора большой мощности.

Именно поэтому, среди специалистов существует негласное правило, что для корректной работы ИБП с генератором мощность генератора должна быть минимум в 3-4 раза больше мощности ИБП, читай – больше мощности нагрузки.

2. Регулировка генератором частоты.

Маломощные и дешевые генераторы, как правило имеют механическую, в лучшем случае, электромеханическую, систему регулировки частоты, при работе которой частота с генератора изменяется скачкообразно, резко. Это ИБП и не нравится.

Поэтому еще одно требование к генератору – наличие мощной и качественной, электронной, системы плавной регулировки частоты.

На сегодняшний день построение центра обработки данных (ЦОД) – это более чем важная задача для любой компании. Ведь когда кампания начинает расти, то поток обрабатываемой информации увеличивается, за счет этого нагрузка на корпоративные вычислительные сети становится все более высокой, как и ценность самой информации. Для защиты, обработки и хранения информации создаются специальные здания именуемые ЦОД или Дата-центры. Рассмотрим более подробно, для чего же нужны центры обработки данных.

Центр обработки данных (ЦОД) – это специализированное здание для размещения оборудования обработки и хранения информации. В Дата-центрах находятся:
– мощные серверы, которые отвечают за хранение и обработку информации;
– сетевое оборудование, отвечающее за обмен данными с внешним миров.
– инженерные системы, обеспечивающие жизнедеятельность ЦОД.
– системы безопасности, которые защищают Дата-центры от нежелательных вторжений.
Основная функция современных ЦОД – это повышение надежности обработки и хранения информации. Центры обработки данных дают возможность хранить и не терять важную информацию на протяжении всего ее жизненного цикла. Для организации правильного хранения данных большинству предприятий надо лишь модернизировать уже существующую систему.

Центр обработки данных позволяет обеспечить:

Доступность системы и данных, их защиту и сохранность;
Увеличить мощность IT-инфраструктуры;
Внедрить информационную систему;
Повысить надежность бизнеса;

Создание дата-центра позволяет решить следующие задачи:

Обеспечить гарантированный доступ и защиту информационных систем данных;
Повысить надежность и отказоустойчивость IT-инфраструктуры;
Сделать возможной обработку данных из распределенных подразделений;
Обеспечить централизацию управления IT-ресурсами;
Повысить эффективность использования бизнес-приложений;
Обеспечить масштабируемость IT-системы и возможность наращивания IT-ресурсов;
Снизить затраты на эксплуатацию IT-инфраструктуры.

ЦОДы в основном устанавливают на предприятиях, где информационные технологии являются критическими для бизнеса, а само исполнение бизнес-функций напрямую зависит от уровня, качества и степени доступности IT-сервисов. К таким потребителям относятся государственные структуры, банки и телекоммуникационные компании. Для обеспечения бесперебойного питания Дата-центра используются современные и мощные ИБП для ЦОД разных мощностей, все зависит от размеров центра обработки данных. В основном используются источники бесперебойного питания, выполненные по технологии двойного преобразования (online). ИБП легко сочетаются с дизель-генераторными установками, которые являются неотъемлемой частью системы электропитания современного ЦОДа.

Когда перебои в электроэнергии составляют небольшое количество времени, для таких ситуаций подойдет установка ИБП для ЦОД. Источник бесперебойного питания может обеспечить Дата-центр электропитанием в течение 40-60 минут.
Если электроэнергия отсутствует довольно продолжительное время, то следует укомплектовать ЦОД дизель-генераторной установкой. Дизельная электростанция запускается автоматически сигналом с ИБП при отключении внешнего электропитания и выходит на полную мощность через 3-5 минут после старта. При строительстве Дата-центра выбирают довольно мощные источники бесперебойного питания. Преимущества при использовании ИБП является надежность, гибкость, большой срок службы оборудования, легкость обслуживания и мониторинга.

Требования, предъявляемые к ИБП установленных в ЦОД по уровням надежности:

Уровень надежности	Tier1	Tier2	Tier3	Tier4
Резервирование ИБП	N	N+1	N+1	2N
Топология ИБП	1 модуль или параллельные нерезервированные модули	Параллельные резервированные модули или распределенные резервированные модули	Параллельное резервирование, распределенные резервирующие модули или система с резервированием на уровне блока	Параллельное резервирование, распределенные резервирующие модули или система с резервированием на уровне блока.
Байпасная схема для ремонта и техобслуживания ИБП	Байпасное питание от тех же питающих кабелей общей сети и модулей	Байпасное питание от тех же питающих кабелей общей сети и модулей ИБП	Байпасное питание от тех же питающих кабелей общей сети и модулей ИБП.	Байпасное питание от резервной системы ИБП, питаемой от другой шины, чем данная система ИБП.
Распределение питания	120/280 В для нагрузок до 1440 кВа, 480 В для нагрузок свыше 1440 кВа.	120/280 В для нагрузок до 1440 кВа, 480 В для нагрузок свыше 1440 кВа.	120/280 В для нагрузок до 1440 кВа, 480 В для нагрузок свыше 1440 кВа.	120/280 В для нагрузок до 1440 кВа, 480 В для нагрузок свыше 1440 кВа.
Распределение питания ИБП –панели управления	Панель управления со встроенным стандартным электромагнитными термовыключателями расцепляющей катушки	Панель управления со встроенными стандартными электромагнитными термовыключателями расцепляющей катушки.	Панель управления со встроенными стандартными электромагнитными термовыключателми расцепляющей катушки.	Панель управления со встроенными стандартными электромагнитными термовыключателми расцепляющей катушки.
ИБП питают все компьютерное и телекоммуникационное оборудование	Нет	Нет	Да	Да
Корректирующие выходные преобразователи установлены в распределительный щит питания	Да, но не обязательно, если используется преобразователи, нейтрализующие гармоники	Да, но не обязательно, если используется преобразователи, нейтрализующие гармоники	Да, но не обязательно, если используется преобразователи, нейтрализующие гармоники	Да, но не обязательно, если используется преобразователи, нейтрализующие гармоники
Распределение нагрузки по фазам	Нет	Нет	Да	Да
Резервные компоненты ИБП	Статический ИБП	Статический ИБП или роторный ИБП с роторным конвертором	Статический ИБП или роторной ИБП со статическим конвертором.	Статический, роторный или гибридный ИБП.
Отдельный от компьютеров и телекоммуникаций оборудования щит ИБП	Нет	Да	Да	Да

Основным требованиям, предъявляемым к Центрам обработки данных (ЦОД) является отказоустойчивость. Именно отказоустойчивость Дата-центра и определяет уровень надежности. При этом подразумевается отключение ЦОД как на время планово-предупредительных работ и профилактики оборудования, так и внеплановых аварийных ситуаций.

ЦОДы различаются по степени защиты. Классификация Tier. Классификация Tier описывает надежность функционирования ЦОД и является необходимой для компаний, как желающих построить свой Дата-центр, так и для арендующих чужие вычислительные мощности. В зависимости от критичности бизнеса компании, в зависимости от потерь, которые компании понесет в случае остановки её бизнес-процессов, избирается тот или иной Tier. В свою очередь, высокий уровень надежности требует высоких как капитальных, так и эксплуатационных затрат, поэтому и стоимость вычислительных мощностей также резко зависит от уровня надежности ЦОД. На первый взгляд может показаться, что основным показателем, определяющим уровень надежности, является время простоя Дата-центра за год и вытекающий из него коэффициент отказоустойчивости, равный отношению времени простоя за год к длительности года. Однако следует отметить, что есть еще более принципиальное разделение четырех уровней надежности на две категории. Критериями данных уровней является возможность проведения профилактических работ без полной остановки ЦОД:

При Tier 1 и Tier 2 для выполнения планово-предупредительных работ необходимо остановить ЦОД;
При Tier 3 и Tier 4 любая плановая деятельность осуществляется без нарушения нормального хода работы ЦОД.

Уровень надежности	Время простоя в год	Коэффициент отказоустойчивости
Tier 1	28,8 часов	99,671%
Tier 2	22,0 часа	99,749%
Tier 3	1,6 часа	99,982%
Tier 4	0,4 часа	99,995%

Tier 1. Базовый уровень надежности ЦОД. На этом уровне ошибки и отказы в работе систем и оборудования приводят к сбоям в работе всего ЦОД. В Центре обработки данных может не быть фальшполов, резервных источников электроснабжения и источников бесперебойного питания (ИБП). Если ИБП и генераторы имеются, то представляют собой одномодульные системы, имеющие множество единых точек отказа. Раз в год вся инфраструктура должна отключаться для выполнения профилактических и ремонтных работ

Tier 2. С резервированными компонентами. Даты-центры со вторым уровнем надежности имеют небольшой уровень резервирования компонентов, подвержены перебоям из-за неплановых отключений несколько меньше, чем центры базового уровня. В них имеется фальшпол, ИБП и дизель генераторы, однако резервирование в них осуществляется по схеме N+1 (необходимые элементы плюс один резервный). Проведение технических и ремонтных работ потребует остановку работы центра обработки данных.

Tier 3. С возможностью параллельного проведения ремонтных работ. Третий уровень надежности требует осуществления любой плановой деятельности без остановки работы ЦОД. Под плановыми работами подразумевается профилактическое и программируемое техническое обслуживание, ремонт и замена компонентов, добавление или удаление компонентов, и их тестирование. Очевидно, что в этом случае необходимо иметь резервирование, позволяющее всю нагрузку пустить по другому пути во время работ на первом. Для реализации Tier 3 необходима схема резервирования блоков систем кондиционирования, ИБП, ДГУ N+1.

Tier 4. Отказоустойчивый. Уровень надежности Tier4 обеспечивает безостановочную работу ЦОД при проведении плановых мероприятий и способен выдержать один серьезный отказ без последствий для критически важной нагрузки. Необходим дублированный подвод питания, резервирования системы кондиционирования и ИБП по схеме 2 (N+1). Для ДГУ необходима отдельная площадка с зоной хранения топлива.

Читайте также: