Голубые искры

Источники бесперебойного питания пользуются все большим успехом

Вероятно, постоянные читатели не обнаружат в этой статье об источниках бесперебойного питания (ИБП) что-то необычное, что можно было бы назвать "революционным". Батарейка - она и есть батарейка. Даже специалисты отделов маркетинга компаний, торгующих источниками бесперебойного питания, предваряют комментарии по поводу своей продукции таким вступлением: "Конечно, я знаю, что это не самая интересная вещь на свете, но все-таки...".

И они правы. Если энергоснабжение не принадлежит к сфере ваших профессиональных интересов, то ваше внимание привлекают совсем другие вещи и явления. И кто может вас в этом упрекнуть? Ток в сети электропитания - это как земля, по которой мы ходим, что-то неизменное в нашем мире. Однако, даже если вы живете в Калифорнии, такое пренебрежение к постоянным, казалось бы, вещам может создать вам массу трудностей. В Калифорнии ощущается нехватка электроэнергии, что приводит к периодическим понижениям напряжения и отключениям питания, - в результате люди пытаются остаться хотя бы со светом, не помышляя уже о большем. Неприятности Золотого штата - это урок, на котором должны учиться все мы. Когда численность населения и, соответственно, производственные и бытовые мощности увеличиваются, инфраструктура электроснабжения должна расти вместе с ними. А если она не успевает...

АВАРИЙНЫЙ ШТАТ

2001 год. Любителям сериала "Космическая Одиссея" придется забыть про него. Жители самого популярного штата в США могут поддерживать работу только своих тостеров, но не более. Дождливая зима (или зима с большим количеством дождей, чем обычно), ограниченное число электростанций и силовых линий электропередач, да еще большой приток людей в "столицу новой американской экономики" - все это привело к тому, что понятие "стабильное энергоснабжение" в Золотом штате превратилось в насмешку. Коротко говоря, в Калифорнии не хватает электричества. Устаревшая инфраструктура системы электропитания не в состоянии удовлетворить существующие запросы в бытовой и производственной сферах. Ситуацию усугубляет и то, что некоторые американские энергетические компании находятся на грани банкротства вследствие принятых четыре года назад небезызвестных законов, регулирующих взаимоотношения в данной области. Отсюда следует, что не стоит ждать какого-либо заметного улучшения ситуации в ближайшее время. Кто знает? Ведь к моменту выхода этой статьи такая компания, как PG&E, может уже "всплыть кверху брюхом" - ситуация, которая год назад казалась совершенно невозможной.

Журнал New York Times недавно писал, что энергопотребление в г. Санта Клара, в сердце Кремниевой Долины, выросло на треть по сравнению с 1994 г., и специалисты прогнозируют увеличение этого показателя к 2004 г. еще на 11%. Таким образом, за десять лет пиковое потребление электроэнергии может увеличиться на 1042 МВт - этого достаточно для того, чтобы обеспечить энергией миллион частных домов. От такой статистики любой системный администратор, имеющий дело с критически важным бизнесом, начнет бормотать про себя: "Хьюстон, у нас проблемы".

Так что же делает Калифорния, кроме того, что просто страдает? Она импортирует энергию от компаний, расположенных за пределами штата. У одной из них, Dynegy, базирующейся в г. Хьюстоне, были за последний год лучшие показатели в рейтинге акций Standard & Poors 500 - их акции выросли более чем втрое. А компания Portland Generic Electric из Портланда в прошлом месяце не стала предпринимать планируемое увеличение цен на 16,5% для 700 000 ее пользователей, подсчитав, что эти же средства можно получить, просто продавая излишек энергии в Калифорнию.

Энергетические компании теперь призывают калифорнийцев к сотрудничеству, уговаривая не пользоваться электроприборами, когда они не нужны: выключать неиспользуемые компьютеры, отключать нагреватели, если в них нет необходимости и т. д. Даже правительство штата урезало энергопотребление своих учреждений на 5% в целях сохранения энергии и во избежание возможности различного рода аварий в энергосети. Это означает отключение всего, начиная от ламп в офисах до больших насосов водоснабжения. Несмотря на принимаемые меры, Калифорния оказалась в тупике, и с 18 января 2001 года операторы энергетических компаний начали отключать сегменты электросети. Такого рода отключения носят случайный характер, и при этом ни деловые, ни жилые кварталы не оповещаются заблаговременно. Подобные действия поначалу вызывали много отрицательных откликов и недоумений - действительно, почему бы не предупредить об этом заранее. Однако, следует учесть, что вместе с отключением энергии перестают работать все системы безопасности. Таким образом, сообщение о том, что в каких-то районах будет прекращена подача электроэнергии, равносильно объявлению: "Дорогие преступники, послушайте, пожалуйста... идите грабить в следующих районах..."

Для чего я все это говорю? Рынок источников бесперебойного питания в Северной Калифорнии теперь огромен и очень активен. Один или два ИБП для малого бизнеса или домашних пользователей, выделенный кластер ИБП для поддержки серверов корпоративной сети или персональный ИБП для рабочей станции в сети большой компании - все они предохраняют пользователей от неожиданной потери энергии и будут снабжать их электропитанием до тех пор, пока не будут сохранены нужные данные и произведены все необходимые действия по отключению систем.

Эд Кюроз, аналитик California Public Utilities Commission, говорит, что обычное офисное здание потребляет от 100 до 150 Вт на квадратный метр. Для сравнения, помещение, в котором размещены сетевой центр Internet или серверы Web, использует от 1200 до 2000 Вт на квадратный метр. Десятиэтажное здание с установленными серверами Web может потреблять до 40 МВт - энергию, достаточную для обеспечения 4 тыс. частных домов! Компании, базирующиеся в Кремниевой долине, такие, как Cisco Systems, Intel и Sun, предпринимают все возможное для экономии электроэнергии, а кроме того, делают серьезные инвестиции в технологии бесперебойного питания.

Конечно, компании такого уровня не рассматривают стодолларовые устройства как средство, позволяющее им продержаться длительное время. Они ориентируются на большие модели дизель-генераторов или даже микротурбин, которые могут устанавливаться внутри здания. Например, компания Alpha Technologies выпускает линию генераторов для обеспечения питания оборудования телекоммуникационных, широковещательных и других сетей связи.

Они могут использоваться для питания удаленных терминалов в области связи. Каждый генератор AlphaGen выдает постоянный ток в 48 В, полностью совместим со стандартами Telcordia и использует в качестве топлива или природный газ, или пропан. Генераторная система имеет универсальный регулятор, благодаря которому она совместима с сетевым оборудованием. Работая в автоматическом режиме, генераторы поддерживают системы безопасности для защиты как персонала, так и самой генераторной системы.

Как видим, проблемы электропитания касаются всех - от большой корпорации до частного дома - несмотря на то, что потребности в том и другом случае могут сильно различаться.

ВЫБОР, ВЫБОР, ВЫБОР...

Несколько слов хотелось бы сказать о "стандартных" ИБП и их возможностях. Существует несколько видов источников бесперебойного питания. Базовым типом - и наиболее дешевым - является "резервный" (standby) ИБП. Если напряжение в сети внезапно падает или, наоборот, возрастает, такой ИБП переключает защищаемое оборудование на свои внутренние батареи. Как правило, подобные ИБП содержат еще и фильтры, способные задерживать различного рода шумы в электрической сети, которые могут повлиять на работу защищаемого оборудования.

Дальше и "выше" идет "линейно-интерактивный" (line interactive) ИБП. Такое устройство переключится с сети на батареи в случае отключения электроэнергий или сильного всплеска напряжения. При искажении входного напряжения линейно-интерактивный ИБП на работу от встроенных батарей, как правтло, не переходит. Вместо этого он будет регулировать и фильтровать входное напряжение, повышая или понижая его в соответствии с изменениями в линии электропитания - естественно, в определенных пределах.

И наконец, ИБП, который всегда "на линии" (online). Это "роллс-ройс" индустрии источников бесперебойного питания. Эти устройства используют технологию двойного преобразования. Она заключается в подаче на батареи входного переменного напряжения, преобразовании его в постоянное, а затем еще одном преобразовании, на этот раз снова в переменное напряжение. В отличие от ИБП двух предыдущих типов у такого источника питания в принципе отсутствует задержка при отключении питания в магистральной сети и переключении на внутренние батареи. ИБП "с двойным преобразованием" всегда поддерживают на выходе напряжение, свободное от каких-либо помех и шумов, в отличие от напряжения, полученного в результате фильтрации резервными или линейно-интерактивными ИБП.

Теперь давайте остановимся на некоторых важных вещах, которые надо учесть при покупке ИБП.

• Нужно определить, какая мощность ИБП достаточна для вашего оборудования. Этот показатель измеряется в вольт-амперах (ВА), (такая же размерность используется при описании мощности потребляемой электроэнергии другой техникой в вашем офисе). Самый эффективный способ - просуммировать мощность, которая требуется для работы оборудования, а затем купить немногим более мощный ИБП. Кстати, на сайтах многих производителей ИБП можно найти приложения, позволяющие рассчитать интересующие вас параметры.
• Необходимо оценить, сколько времени оборудование должно работать на одних батареях при отключении питания. Батареи - это не то же самое, что электросеть. Естественно, ИБП не сможет поддерживать функционирование вашей системы бесконечно. Не стоит безоговорочно доверять известной рекламе с зайцем, безостановочно бьющим по барабану. Важно знать, что ИБП нужен для того, чтобы у вас было достаточно времени для корректного отключения оборудования. Безусловно, время, затрачиваемое на отключение, будет варьироваться в зависимости от количества работающих устройств и от того, сколько человек занимаются выполнением этой задачи.
• Важно предусмотреть, когда нужно заменять батареи и как это сделать. Процедура замены должна быть простой и не требовать прекращения работы защищаемой системы или сводить длительность паузы к минимуму (имеются в виду батареи, смена которых происходит в режиме "горячей" замены, т. е. без отключения питания). Когда я вынимал батареи из моего ИБП, то тянул их с такой силой, что по инерции меня отнесло на середину комнаты. Конечно, это была моя ошибка - надо было сначала почитать руководство по обслуживанию.
• Следует определить окно флюктуации напряжения. Для интерактивных ИБП это значение показывает, с каким максимальным (или минимальным) напряжением система может работать, не переходя на батареи. Этот параметр будет также показывать, в какой степени флюктуация будет воздействовать на выходное напряжение ИБП (чем ближе выходное значение к номинальному, тем лучше).

Модели ИБП, выпускаемые в последнее время, могут устанавливаться в шкаф, крепиться на стену или ставиться на пол. Однако нередко положение, в которых устанавливается источник питания, может затруднить замену в нем батарей. Например, когда вам потребуется заменить батареи весом около 16 кг в ИБП, установленном высоко в шкафу, вы пожалеете, что не разместили его пониже. Когда же вы споткнетесь об ИБП шефа и налетите по инерции на его монитор - вам придется только сетовать на то, что ЭТОТ ИБП не стоял в шкафу. Здесь к месту процитировать старое утверждение: "Всегда что-нибудь, да не так. Если не одно, так другое".

Большая часть программного обеспечения ИБП - компонента, по которому продукты разных производителей отличаются в наибольшей степени, - является приложениями с графическим интерфейсом пользователя. Но такие программы поставляют не все производители. Тем не менее, сообщение о "нарушении питания" записывается в файл регистрации событий, там же фиксируется время события. Более сложное ПО способно на большее: оно закрывает все работающие приложения и отключает машину так, как если бы это делал администратор вручную. Определите для себя, какой инструмент вы хотели бы использовать. Убедитесь в том, что программное обеспечение ИБП совместимо с той системой, которую вы собираетесь защитить. Попробуйте поработать с программным обеспечением или хотя бы почитать о нем. Ведь вам предстоит стать его счастливым обладателем...

Рассмотрим теперь несколько конкретных моделей.

Как редактор Teleconnect Testdrive, я имел возможность оценить и поэкспериментировать с несколькими моделями ИБП - я пробовал их "своими руками" и наблюдал в работе.

ALPHA TECHNOLOGIES

Модель Nexsys Dual 600 компании Alpha Technologies имеет два полезных нововведения: несколько вариантов установки и заменяемые батареи. Устройство весит 38 кг и по размерам примерно соответствует настольному компьютеру. Мы рекомендуем сначала поставить на место корпус, а затем уже вставить в него две внутренние батареи. Этот ИБП выполнен как шкаф с легко открывающимися дверцами - для замены батарей "на ходу".

Форма выходного напряжения - синусоидальная. Выходное переменное напряжение может колебаться в пределах от 103 до 135 В (данные для США) в режиме подзарядки, а в режиме инвертирования оно будет поддерживаться равным 120 В плюс-минус 5%. ИБП имеет четыре выходные розетки переменного напряжения и четыре терминальных блока для вывода постоянного напряжения. При полной нагрузке по переменному току батареи будут работать 50 - 60 мин. Диапазон входного напряжения - от 92 до 135 В, время переключения на батареи от 2 до 4 мс. Если входное напряжение падает ниже 83% от нормы, ИБП поднимет уровень выходного напряжения до уровня 112% от входного. Я тестировал этот источник при загрузке в 50% (три процессорных блока, два 17-дюймовых монитора, а также использовал в качестве нагрузки другой, небольшой ИБП), и он проработал 3 ч и 26 мин.

APC

Естественно, APC. Как же без APC! Новый продукт Symmetra RM - это неплохой выбор для удаленного офиса, небольшого или среднего центра обработки данных, для шкафов с сетевым и телекоммуникационным оборудованием и для других применений. Помимо режима "горячей" замены и резервирования, пользователи, имеющие монтажные шкафы, оценят его масштабируемость, функцию самодиагностики и встроенные возможности SNMP и управления на основе Web. ИБП может также использоваться как отдельно стоящее устройство.

LIEBERT

Два новых продукта производства компании Liebert, поставляемые под маркой Nfinity, масштабируются по мощности от 4 до 16 ВА. Отличительной характеристикой таких устройств является технология "разделяемая электроэнергия", которая обеспечивает равномерное распределение энергии между несколькими ИБП. В соответствии с этой технологией модуль управления IntelliBattery Module, использует несколько датчиков для мониторинга ИБП и своевременной изоляции вышедшего из строя устройства. Опциональный модуль IntelliControl Module содержит микропроцессор, управляющий режимом резервирования. Все модули обладают возможностью "горячей" замены.

Кроме того, серия Nfinity обеспечивает дополнительный набор возможностей по взаимодействию с устройством и наблюдению за его состоянием: индикаторы передней панели, подключение к последовательному порту компьютера, а также доступ по SNMP или через модем.

MGE

Модель ИБП Pulsar EXL производства компании MGE предназначена для защиты одновременно нескольких серверов или коммуникационных устройств компьютерных сетей.

Эта модель, поддерживающая двойное преобразование напряжения, обладает отказоустойчивостью - за счет активизации обходного пути подачи напряжения при собственных сбоях или перегрузках. Источник питания разработан для использования в серверных помещениях, использует пожаробезопасные батареи, совместим с генераторными системами, что является уникальным для продуктов этого класса. (Возгораемость может стать реальной угрозой при работе с различными ИБП. Я наблюдал, как в результате работы некоторых устройств комната наполнялась дымом.) Данный ИБП можно подсоединить к офисной сети через коммуникационный расширитель MultiSlot и дистанционно управлять им на основе назначенного ему адреса IP. Кроме того, при мониторинге вы даже можете следить за двумя Pulsar EXL как одной системой при работе в режиме резервирования.

SMART POWER SYSTEM

Еще одна модель, с которой я работал в нашей лаборатории, - SS600TBF производства компании Smart Power System. Модель SS представляет собой линейно-интерактивную ИБП и обеспечивает на выходе чистое синусоидальное напряжение. Серия SS хорошо работает с серверами, оборудованием локальных компьютерных сетей, маршрутизаторами, концентраторами, рабочими станциями, видеоаппаратурой и телекоммуникационным оборудованием. Устройства поставляются с программным обеспечением RUPS II UPS Monitoring Utility v.3.3 разработки компании Mega Tec и последовательным кабелем для подключения к компьютеру. Мне удалось быстро установить программу с дискеты на компьютер с Windows 98 и подключить управляющий кабель. Стандартный набор, никаких сюрпризов (управляющее программное обеспечение также поставляется для HP, SUN, SGI, DEC, NEC, Novell, LINUX, UNIX производства IBM, а также для Novell NetWare, LANtastic, MS LAN Manager и IBM LAN Server).

Наиболее интересным для данного источника питания можно считать функцию Transformer Based Filtration, название которой является торговой маркой компании Smart Power. Она позволяет ИБП работать как изолирующему преобразователю, который снижает шумы общего вида до уровня менее одного вольта, и шумы нормального вида до уровня менее 10 В. (Многие ИБП обеспечивают довольно грубую защиту только от шумов нормального вида величиной в 330 В. Такой режим предоставляет защиту от сильных перепадов напряжения, например, возникающих при ударе молнии, но не защитит подключенное оборудование от более слабых шумов в сети электропитания.)

ИБП компании Smart Power имеет индикатор ошибки подключений, поддерживает автоматическую регуляцию напряжения и защиту для локальной сети и модема, а также поставляется с двухлетней гарантией. Когда я имитировал в лаборатории отключение энергии, ИБП с подключенным системным блоком (266-мегагерцевый процессор) и 15-дюймовым монитором проработал 28 мин. Очень неплохо.

Программа RUPS II представляет собой диагностическое программное обеспечение, которое в режиме реального времени графически отображает состояние ИБП и состояние линии электропитания. Большие циферблаты и измерительные шкалы пользовательского интерфейса - как в комиксах - напоминают мне авиационные эмуляторы. Программа отражает состояние ИБП с помощью следующих сообщений: "Нормальное напряжение", "Напряжение пропало", "Батареи в норме", "Заряд батарей низкий", "ИБП в норме", "ИБП функционирует некорректно", "Режим использования батарей", "Нормальный режим" и "Усиление напряжения" (в том случае, если уровень входного напряжения понизился). Программа позволяет также управлять системой и преодолевать трудности, связанные с подачей электроэнергии. Она выдает информацию о входном и выходном напряжении, частоте сигнала, уровне загрузки, температуре и мощности. RUPS II также выполняет корректное отключение систем в случае возникновения аварийных ситуаций. Еще одна функция обеспечивает включение и отключение системы по заданному администратором расписанию. Всплывающие сообщения уведомляют об отключении внешнего питания и приближения заряда батарей источника питания к нулю. Программа записывает время и дату всех событий для последующего анализа.

TRIPP LITE

Продукт Smart Unison 2200RT компании Tripp Lite показывает очень неплохие результаты. Прежде всего, меня привлек необычный внешний вид устройства. Источник имеет форму, позволяющую устанавливать его в шкаф (тогда ИБП занимает по высоте только два стандартных "элемента" по 4 см), или ставить вертикально на пол (в комплект включаются два зажима, фиксирующие устройство в этом положении), причем к его гладкой черной поверхности не пристает пыль и грязь. Данный ИБП преобразует переменный ток в постоянный, а затем производит обратное преобразование. Такой цикл обработки входного сигнала создает стабильный и свободный от помех выходной сигнал.

Smart Unison 2200RT выдает безупречное по форме синусоидальное напряжение и имеет нулевое время переключения. Он обеспечивает защиту от понижения и отключения напряжения в сети, всплесков напряжения и электромагнитных/радиочастотных помех в линии электропитания со стороны двигателей, систем освещения и радиопередатчиков. Тонкая передняя панель SU 2200RT имеет минималистский дизайн: она имеет только один небольшой набор индикаторов, отражающих жизненно важную для функционирования системы информацию. Набор включает кнопку самотестирования; индикатор Fault (ошибка), указывающий некорректное заземление; индикатор Batt Low (низкий уровень заряда батарей); индикатор Replace Batt (замена батарей). Как видите, это базовый набор, но в него включено все, что реально необходимо. На задней панели я обнаружил переключатель с положениями Load 1 (два выхода) и Load 2 (четыре выхода). Кроме внутреннего переключателя и разъема внешних батарей для подключения дополнительных батарей производства Tripp Lite, на задней панели также располагается разъем для подключения управляющего кабеля к последовательному асинхронному порту защищаемого компьютера.

Я подключал к ИБП сервер Windows NT, дополнительную периферию плюс 15-дюймовый монитор сервера. Полная нагрузка для устройства составляет 1600 Вт на выходе. Используя полную нагрузку, я провел испытания с отключением напряжения. После того как я услышал предупреждающий звуковой сигнал, система проработала 7 мин 49 с до того, как отключилась. Добавление дополнительных батарей (они имеют тот же размер, что и сам ИБП) не изменило мощность системы (она осталась, как и ранее, 2200 ВА). Однако, время автономной работы увеличилось до 18 мин с полной загрузкой и 54 мин с половинной. Каждая батарея имеет на задней панели разъемы ввода/вывода, таким образом, вы можете соединять их в цепь и увеличивать время автономной работы ИБП (к сожалению, прайс-лист на дополнительные батареи еще не появился). Продукт поставляется с программным обеспечением Power Alert 10.1.93. Устанавливается оно просто (как и другие версии, которые я ранее испытывал), интерфейс очень дружественный и приятный.

Эта программа - пример хорошего продукта. Она автоматически отключает систему (или несколько систем сразу), корректно закрывая все приложения, работающие в момент отключения энергии. Специальная возможность, которую Tripp Lite называет Remote Shut Down Client (удаленный клиент отключения системы), позволяет отключать несколько серверов, при этом непосредственно ИБП будет подключен последовательным кабелем только к одному. Некоторые компании поставляют 60-метровый кабель для обслуживания систем, расположенных вдали от ИБП. Программное обеспечение Tripp Lite обеспечивает отключение удаленных серверов, используя протоколы TCP/IP. В конфигурацию программы необходимо внести соответствующие настройки, указав IP-адреса тех серверов, которым должны быть посланы уведомления в случае отключения энергии или иных проблем с электропитанием. Программа может также работать с устройствами других производителей. Например, вы можете использовать Remote Shut Down Client с ИБП производства компании APC.