پنج پیکربندی اصلی در طراحی سیستم های UPS

پنج پیکربندی اصلی در طراحی سیستم های UPS وجود دارد که برق را از منبع تولید کننده ساختمان به بارهای مهم درمرکز داده  توزیع  می کند. انتخاب حالت و مدل مناسب با کابرد های خاص بستگی به نیازهای موجود، پذیرش خطر و ریسک، نوع بار مرکز داده، بودجه و زیرساخت موجود برق دارد. متغییرهایی که قابلیت دسترسی سیستم را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از خطای انسانی، قابل اطمینان بودن اجزا، برنامه زمان بندی نگهداری و زمان بازیابی. انتخاب مدل و حالت، تعیین کننده تاثیری است که هر یک از متغییر ها بر روی قابلیت دسترسی کل سیستم می گذارد. جدول شماره 1 پنج وضعیت اصلی را به همراه گروه های آنها، نوع Tier و هزینه نشان می دهد.

کانفیگ  UPS میزان دسترسی نوع Tier هزینه هر رک
ظرفیت ( N ) 1= پایین ترین Tier I 18.000-13.500 $ / رک
جایگزینی مجزا 2 Tier II 24.000- 18000 $ / رک
جایگزینی موازی 3
جایگزینی توزیعی 4 Tier III 30.000- 24.000 $ / رک
سیستم – به علاوه- سیستم ((2N,2N+1 5- بالاترین Tier IV 42.000- 36.000 $ / رک

جدول  1– میزان قابلیت دسترسی و هزینه پیکر بندی UPS

 

 ظرفیت  N (capacity (N) configuration):

به عبارت ساده، سیستمی است که شامل یک ماژول  UPS یا مجموعه ای موازی از ماژول هاست که ظرفیت میزان بار اصلی پیش بینی شده تطابق دارد.این حالت (کانفیگ) مقرون به صرفه بوده و موجب کارآیی و راندمان عالی UPS می شود.همچنین از تمام ظرفیت استفاده می شود. در این حالت، قابلیت دسترسی به برق اصلی بیشتر شده و در صورت نیاز، قابل توسعه و افزایش می باشد. به دلیل اینکه جایگزینی برای این سیستم وجود ندارد، برای نگهداری و کنترل نقص و خرابی UPS لازم است بار را از حالت بای پس ( جریان فرعی ) تغییر دهیم زیرا آن را با برق بدون محافظ مواجه می کند.

جایگزینی مجزا (isolated redundant configuration):

یک UPS اولیه وجود دارد که بطور طبیعی بار را تغذیه می کند. UPS ثانویه (مجزا) جریان فرعی ثابت مربوط به  UPS اصلی را تغذیه می کند. در این نوع طراحی، انتخاب هر نوع محصول امکان پذیر است. UPS جایگزین را می توان از انواع تولیدات، مدل ها و اندازه ها بصورت مختلط انتخاب کرد. هماهنگی و همزمانی بین  UPS ها نیاز نیست و این نوع طراحی برای سیستمی با دو UPS نسبتا مقرون به صرفه است. زمانی که  UPS ثانویه بدون هیچ باری شروع به کار می کند، باید باری را که  UPS اولیه به جریان فرعی منتقل می کند به گردش در آورده و اداره کند. Switchgear طراحی شده و کنترل های مربوطه پیچیده و پر هزینه هستند و به دلیل بازده کم UPS ثانویه هزینه اجرایی زیادی تحمیل می شود. پیچیدگی این نوع کانفیگ همچنین به دلیل افزایش احتمال خطای انسانی است.

جایگزینی موازی ( N +1) (parallel redundant (N+1) configuration):

شامل UPS های هم اندازه و موازی مرکب با یک نیروی بازده است. اگر ظرفیت  UPS یدکی تقریبا برابر با یکی از UPS ها باشد، سیستم N+1 می باشد. در این حالت قابلیت دسترسی بسیار بیشتر از حالت ظرفیت N است زیرا در صورت خرابی یکی از UPS ها، از ظرفیت اضافی استفاده می شود. همچنین در مقایسه با حالت جایگزینی مجزا، احتمال خرابی کمتر است زیرا تعداد قطعی ها کمتر است و هر دو  UPS تمام وقت روشن هستند. این نوع طراحی قابل گسترش بوده و چیدمان سخت افزاری آن آسان و مقرون به صرفه است. اما  UPS ها باید از یک نوع، یک کارخانه و یک گروه باشند.گرچه در این کانفیگ ،  UPS جایگزین وجود دارد، هنوز خطای سینگل پوینت باعث افت یا شدت جریان برق   UPS ها شده و هنگام کنترل و نگهداری از  UPSها، باطری ها و تجهیزات،  بار تحت تاثیر برق غیر محافظ قرار می گیرد. هنگامی که از  UPS تکی بطور کامل استفاده نشود، کارآیی ،  UPSکمتر می شود.

جایگزینی توزیعی (distributed redundant configuration):

از 3 یا تعداد بیشتری UPS به همراه تغذیه کننده های ورودی و خروجی مستقل استفاده می شود. رابط های خروجی مستقل از طریق یونیت های مرکب توزیع برق ( PDU) و سوئیچ های انتقال دهنده ثابت ( STS) به بار متصل می شوند. در این نوع کانفیگ  در صورتی که مسیرهای مجزای برق وجود داشته باشد، نگهداری همزمان از تمام اجزا و بارها امکان پذیر است و نسبت به طرح سیستم – بعلاوه – سیستم از UPS کمتری استفاده می شود و درنتیجه هزینه کمتری صرف می گردد.  در این طرح بعلت استفاده فراوان از سوئیچ جیرها در مقایسه با مدل قبلی، هزینه نسبتا زیادی صرف می شود. این طرح متکی به عملکرد مناسب تجهیزات STS دارد که خطای سینگل پوینت و خطا های پیچیده دیگری را نشان می دهد. نگهداری و مدیریت سیستم ها و بارها بطور یکنواخت و همچنین دانستن این نکته که کدام سیستم کدام بار را تغذیه می کند بسیار پیچیده و پر چالش است.

مدل سیستم- بعلاوه-سیستم (system-plus-system configuration):

دارای دو مسیر برق کاملا مجزا می باشد که هر کدام می توانند بطور مستقل بار را پشتیبانی و تغذیه کنند. امکان خطا در این نوع طراحی اندک است. بطوری که هیچ خطای سینگل پوینتی از مسیرها به بارها منتقل نمی شود.  UPSها، Switchgear ها و دیگر تجهیزات توزیع کننده را می توان بدون انتقال بار به مسیر فرعی کنترل کرد. در طراحی 2(N+1) ، جایگزینی UPS حتی در خلال کنترل و نگهداری همزمان انجام می شود. همچنین نگهداری سیستم هایی که نصب می شوند و دانستن این موضوع که کدام سیستم چه باری را تغذیه می کند، آسان است. اما اجرای این مدل به علت تعدد اجزای جایگزین پر هزینه است. مشکل کم بازده بودن UPS همچنان پا بر جاست زیرا در شرایط طبیعی بطور کامل کار نمی کند و موقعیت ساختمان ها جهت نصب این سیستم مناسب نیستند و لازم است برای اجزای جایگزین، تقسیم بندی های فیزیکی انجام گیرد.