اخبار مرکزداده مطالب ویژه مقالات

تاثیر UPS بر پایداری مراکزداده

در این مطلب تلاش شده تا نحوه‌ی اثرگذاری قطع برق AC بر زمان پایکاری(uptime)[1] و دسترسی سیستم، توضیح داده شود و داده‌های کمّی در ارتباط با زمان پای کار در جهان واقعی، ارائه شده که دربرگیرنده‌ی تاثیر UPS بر زمان پای کار نیز می‌باشد. این داده‌ها شامل تاثیر فراوانی و مدت قطع برق، رفتار تجهیزات در restart شدن و فاکتورهای مرتبط با قابلیت اطمینان UPS می‌باشد. مزایای حاصل از افزایش زمان پشتیبانی باتری UPS در قابلیت اطمینان سیستم نیز نشان داده شده است.

انتظارات از زمان پایکار در سیستم فاوا در حال افزایش است و معمولا قابلیت اطمینان 99.999% (پنج 9) به عنوان هدف در نظر گرفته می‌شود. از میان فاکتورهای بسیاری که توانایی سیستم در دستیابی به این سطح از عملکرد را محدود می‌سازند، قابلیت اطمینان برق AC، مانعی واقعی محسوب می‌شود. اگرچه، رابطه‌ی بین قابلیت اطمینان برق AC و زمان پای کار، واضح نبوده و از طرف دیگر، قابلیت اطمینان برق AC نیز اغلب از مکانی به مکان دیگر، شدیدا متغیر است.

فضای دارای برق AC

مقدار داده‌های استاندارد موجود در مورد قابلیت اطمینان برق AC به شدت محدود است. البته در این زمینه، دو پژوهش قابل توجه در آمریکا صورت گرفته که یکی توسط ATT Bell Labs و دیگری توسط IBM انجام شده است. علاوه بر آن، شرکت اشنایدر الکتریک نیز با نصب 10 میلیون سیستم UPS، تجربه‌ای ارزشمند به دست آورده و عمده‌ی این سیستم‌ها، قابلیت ثبت مشکلات برق را دارند.

مشکلات برق AC در سه گروه دسته‌بندی می‌شوند:

  1. شرایط قطع برق یا افت ولتاژ که تجهیزات مصرف کننده را با توقف موقت کارکرد مواجه می‌سازد.
  2. نوسانات آنی که موجب شده تجهیزات مصرف کننده هنگ کرده یا با اختلال موقتی در کارکرد مواجه شوند.
  3. نواسانات آنی که به تجهیزات مصرف کننده آسیب می‌زنند.

این مقاله، به تحلیل مشکلات برق گروه اول تحت عنوان شرایط قطع برق یا افت ولتاژ، محدود می‌شود. در نتیجه، باید فرض شود که یا 1) تجهیزات کاملا تحت حفاظتِ دستگاه کاهنده­ی نوسانات گذرا و صاعقه یا UPS قرار دارند یا آن که 2) در شرایط واقعی خرابی‌های ناشی از مشکلات برق AC بزرگ‌تر و جدی‌تر از آن چه در این مقاله تصور شده، خواهد بود.

در آمریکا، داده‌های پژوهش با تجربه‌ی اشنایدر الکتریک مطابقت داشته و نکات مهم زیر را نشان داده است:

  1. متوسط تعداد دفعات قطع برق به قدری بوده که در یک سایت معمول، کارکرد معیوب سیستم فاوا در سال تقریبا 15 مرتبه باشد.
  2. مدت زمان 90% از قطع برق کمتر از 5 دقیقه است.
  3. مدت زمان 99% از قطع برق کمتر از 1 ساعت است.
  4. مجموع کل مدت زمان قطع برق تقریبا 100 دقیقه در سال است.

البته این اطلاعات از مکانی به مکان دیگر، بسیار متغیر بوده و در بعضی نواحی جغرافیایی در آمریکا، به طور مثال فلوریدا (با صاعقه‌های مکرر)، مرتبه‌ی تعداد دفعات قطع برق بیشتری دارند. بعضی از مشکلات داخلی ساختمان‌ها نیز می‌تواند دفعات قطع برق را تا هزاران برابر، افزایش دهد. چنین داده‌هایی می‌تواند بیانگر شرایط در ژاپن یا اروپای شرقی باشد. با این اطلاعات، مشخص می‌شود که زمان پایکار برق AC در آمریکا، 99.980% بوده که متناظر با 100 دقیقه قطع برق در سال است. چنین مشکلی، مانعی جدی در برابر دستیابی به هدف زمان پایکار 99.999% متناظر با 4.8 دقیقه قطع برق در سال به شمار می‌رود.

تاثیر رفتار تجهیزات بر زمان پای کار

رفتار تجهیزات در حین قطع برق، می‌تواند به طرز محسوسی زمان توقف عملکرد مشاهده شده در جهان واقعی را افزایش دهد. رفتار تجهیزات در پاسخ به قطع برق، عموما در این سه گروه، دسته‌بندی می‌شود:

  1. با برقراری مجدد جریان برق، بلافاصله restart می‌شوند.
  2. با تاخیر به طور اتوماتیک restart می‌شوند.
  3. با دخالت انسان و به طور دستی restart می‌شوند.

علاوه بر آن، در حالت restart دستی، میزان تاخیر مجاز، با توجه به محدودیت­های سطح کیفی خدمات تعیین می­شود. این سطح کیفی خدمات معمولا در سه گروه دسته‌بندی می‌شوند:

  1. حضور دائم کارشناس؛ پاسخ 1 ساعته
  2. کارشناس منتظر تماس؛ پاسخ 4 ساعته
  3. سرویس دسترسی از راه دور؛ پاسخ 24 ساعته

با در نظر گرفتن این فاکتورها، زمان توقف عملکرد ناشی از مشکلات در سیستم برق AC را می‌توان مطابق جدول زیر، تا حد زیادی کاهش داد.

جدول 1: تاثیر رفتار تجهیزات بر ازکارافتادگی سیستم : برق حفاظت نشده AC

 

حضور دائم کارشناس

کارشناس منتظر تماس

سرویس دسترسی از راه دور

Restart سریع

113 دقیقه

113 دقیقه

113 دقیقه

Restart اتوماتیک در 5 دقیقه

189 دقیقه

189 دقیقه

189 دقیقه

Restart دستی

1085 دقیقه

3812 دقیقه

21992 دقیقه

 

تاثیرات UPS بر توقف عملکرد سیستم

با اضافه کردن یک سیستم UPS، سه شرایط اضافی ایجاد شده که بر زمان توقف عملکرد تاثیر می‌گذارد:

  1. اگر مدت قطع برق کوتاه‌تر از زمان پشتیبانی باتری UPS باشد، از تحلیل حذف خواهد شد.
  2. چنانچه مدت قطع برق طولانی‌تر از زمان پشتیبانی باتری UPS باشد، این قطعی با تاخیر اتفاق می­افتد.
  3. سیستم UPS ممکن است از کار افتاده و موجب قطع برق شود.

مزیت واضح سیستم UPS برطرف کردن مشکل قطع برق است. فارغ از رفتار تجهیزات یا سطح خدمات که در جدول زیر آمده،

 با نصب UPS، دفعات قطع برق کاهش پیدا می‌کند. (منظور از PA سیستم­هایی مانند APC Symmetra Power Array با افزونگی N+1 می­باشد.)

جدول 2: تاثیر سیستم UPS بر تعداد دفعات قطع برق

 

برق شهری

UPS با 5 دقیقه زمان پشتیبانی

UPS با 1 ساعت زمان پشتیبانی

یک UPS با ژنراتور

سیستم PA با ژنراتور

Restart سریع

15

1

0.15

0.01

0.001

Restart اتوماتیک در 5 دقیقه

15

1

0.15

0.01

0.001

Restart دستی

15

1

0.15

0.01

0.001

 

وقتی تمام فاکتورها در نظر گرفته شده باشند، با بکارگیری UPS کاهش چشمگیری در زمان توقف عملکرد مشاهده خواهد شد، هرچند که مزایای حاصل از آن، به شدت تحت تاثیر سطح خدمات تجهیزات و رفتار تجهیزات در زمان قطع برق، قرار می‌گیرد که در جدول 3 نمایش داده شده است:

جدول 3: تاثیر سیستم UPS بر توقف عملکرد سیستم: حضور دائم کارشناس

 

برق شهری

UPS با 5 دقیقه زمان پشتیبانی

UPS با 1 ساعت زمان پشتیبانی

یک UPS با ژنراتور

سیستم PA با ژنراتور

Restart سریع

113 دقیقه

100 دقیقه

10 دقیقه

1 دقیقه

0.1 دقیقه

Restart اتوماتیک در 5 دقیقه

189 دقیقه

109 دقیقه

10 دقیقه

1 دقیقه

0.1 دقیقه

Restart دستی

1085 دقیقه

208 دقیقه

20 دقیقه

1 دقیقه

0.1 دقیقه

 

جدول 4: تاثیر سیستم UPS بر توقف عملکرد سیستم: کارشناس منتظر تماس

 

برق شهری

UPS با 5 دقیقه زمان پشتیبانی

UPS با 1 ساعت زمان پشتیبانی

یک UPS با ژنراتور

سیستم PA با ژنراتور

Restart سریع

113 دقیقه

101 دقیقه

11 دقیقه

2 دقیقه

0.2 دقیقه

Restart اتوماتیک در 5 دقیقه

189 دقیقه

110 دقیقه

12 دقیقه

2 دقیقه

0.2 دقیقه

Restart دستی

3812 دقیقه

509 دقیقه

51 دقیقه

5 دقیقه

0.5 دقیقه

 

جدول 5: تاثیر سیستم UPS بر توقف عملکرد سیستم: سرویس دسترسی از راه دور

 

برق شهری

UPS با 5 دقیقه زمان پشتیبانی

UPS با 1 ساعت زمان پشتیبانی

یک UPS با ژنراتور

سیستم PA با ژنراتور

Restart سریع

113 دقیقه

114 دقیقه

23 دقیقه

14 دقیقه

1.4 دقیقه

Restart اتوماتیک در 5 دقیقه

189 دقیقه

122 دقیقه

24 دقیقه

14 دقیقه

1.4 دقیقه

Restart دستی

21992 دقیقه

2513 دقیقه

255 دقیقه

29 دقیقه

2.9 دقیقه

 

راهنما در انتخاب UPS

با توجه به داده‌های فوق، نتایج زیر در زمینه‌ی انتخاب سیستم UPS مناسب برای کاهش زمان توقف عملکرد، حاصل می‌شود:

  1. بسته به سیستم UPS انتخاب شده، رفتار تجهیزات و سطح خدمات، سیستم UPS می‌تواند زمان توقف عملکرد را به مقدار جزیی یا تا 1000 برابر، کاهش دهد.
  2. با افزایش زمان پشتیبانی باتری UPS از 5 دقیقه تا 1 ساعت، عملکرد در زمان توقف معمولا تا چندین برابر ارتقا می‌یابد.
  3. دستیابی به زمان پای کار 999% نیازمند سیستم UPS با زمان پشتیبانی بیش از 1 ساعت یا دارای ژنراتور می‌باشد.
  4. در سایت­های خارج از شهر، برای دستیابی به زمان پای کار 999%، حداقل به یک UPS با تحمل خطای N+1 و یک ژنراتور نیاز است.
  5. سیستم‌های نیازمند مداخله‌ی انسانی در rerstartها، از بیشترین افزایش زمان پای کار در نصب UPS بهره می‌برند.

نتیجه‌گیری

قطع برق پدیده‌ایست که مانعی جدی در برابر دستیابی به زمان پای کار 99.999% (4.8 دقیقه توقف در سال) ایجاد می‌کند. در سایت­های خارج از شهر که سیستم‌ها نیازمند مداخله‌ی انسانی و فاکتور زمان توقف عملکرد بالای 4000 مقدار مبنا باشند، تامین سطح پنج-9 به سادگی امکان پذیر نخواهد بود. معمولا شرکت‌های دارای زیرساخت فاوا 23 مرتبه بیشتر از استاندارد مبنای پنج-9 با قطع برق مواجه هستند. نصب UPS می‌تواند به طرز قابل توجهی عملکرد زمان پای کار را ارتقا داده اما برای دستیابی به سطح عملکرد پنج-9 ممکن است به زمان پشتیبانی طولانی‌تر یا ژنراتور نیاز باشد.

به غیر از تاثیر ناشی از قطع برق، دیگر تاثیرات مشکلات برق AC در این مقاله در نظر گرفته نشده است. مشکلاتی چون نوسانات ولتاژ و آنی جریان موجب از کار افتادن سیستم شده که این امر بر عملکرد سیستم تاثیر داشته و به اصلاح نیاز دارد. با بکارگیری UPS، چنین مشکلاتی برطرف شده و در نتیجه، به غیر از موارد مطرح شده در این مقاله، مزایای دیگری نیز حاصل می‌شود.

 

[1] – مدت زمان اندازه‌گیری شده‌ای که یک سامانه به طور صحیح و فعال بدون دخالت عمل می‌کند را زمان پایکار می‌گویند.

درج دیدگاه

برای درج دیدگاه کلیک کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوال امنیتی *