RPA.JPS/11-97 1 Надежное электропитание для ответственных применений параллельное? избыточное ? - презентация

1 RPA.JPS/ Надежное электропитание для ответственных применений параллельное? избыточное ?

2 RPA.JPS/ КРИТИЧНЫЕ НАГРУЗКИ Высокоскоростные передачи данных Управление процессами в реальном времени Взимозависимость серверов в больших сетях данных Дорогостоящие последствия перебоев электропитания

3 RPA.JPS/ «Ответственные критичные приложения» требуют высочайшей надежности электропитания

4 RPA.JPS/ Эволюция надежности Базисная надежность Один ИБП типа «on-line» с байпасом Фиктивное увеличение надежности Конфигурация «горячего резерва» (Hot-Stand-by) Индустриальный Стандарт Параллельные ИБП Передовая концепция IMV Избыточная параллельная архитектура – Redundant Parallel Architecture (RPA)

5 RPA.JPS/ Базисная надежность ИБП типа «On-Line» с байпасом ВЫПРЯМИТЕЛЬ ИНВЕРТОР БАЙПАС БАТАРЕЯ

6 RPA.JPS/ Фиктивное увеличение надежности: Конфигурация «горячего резерва» - Hot-Stand-by Каждый ИБП может поддерживать полную нагрузку Ограничена двумя ИБП Работа через байпас ИБП 2 не нагружен Компромиссное решение – Отсутствует параллельное распределение нагрузки Байпас (1) Нагрузка 21 Сеть Байпас (2)

7 RPA.JPS/ Наиболее критичное событие для схемы «горячего резерва» ПЕРЕГРУЗКА Байпас (1) ПЕРЕГРУЗКА!! 21 Сеть Перегрузочная способность ограничена перегрузочной способностью одного ИБП – как правило = 150% Система при перегрузке должна выполнить 2 перехода на байпас ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО! Байпас (2)

8 RPA.JPS/ Увеличение надежности: Параллельные ИБП Нагрузка распределяется между двумя ИБП Каждый ИБП может поддерживать полную нагрузку Общая перегрузочная способность 2 ИБП = 300% Нагрузка 100% Нагрузка 50% 100 Нагрузка 50%

9 RPA.JPS/ Параллельные ИБП Децентрализованный байпас Централизованный байпас + = ИЛИ

10 RPA.JPS/ Параллельные ИБП с Централизованным Байпасом Ограничение на наращивание мощности при высоких затратах Низкая надежность Наращивание мощности возможно лишь при отключении питания Невозможно разделение ИБП Узкое место

11 RPA.JPS/ Параллельные ИБП с Децентрализованным байпасом Высокая надежность Простое наращивание мощности Низкие затраты на наращивание мощности Возможна реконфигурация из параллельной системы в несколько одиночных

12 RPA.JPS/ Децентрализованный байпас обеспечивает: Гибкость работы с байпасом Как насчет управляющей электроники? Индустриальный Стандарт = Параллельные ИБП + децентрализованный байпас

13 RPA.JPS/ Параллельные ИБП с Централизованной логикой: Мастер-раб Один определенный ИБП является ведущим Отказ логики = Отказ системы Один критичный элемент ИБП не является резервируемым Узкое место

14 RPA.JPS/ Параллельные ИБП с централизованной логикой: Общий ящик Только один элемент может принимать решения для всех ИБП Отказ логики = Отказ системы Один критичный элемент ИБП не является резервируемым C.B Узкое место

15 RPA.JPS/ Централизованная логика: Consequences Если этот элемент выходит из строя, то в системе может произойти следующее: все ИБП перейдут на байпас на байпас перейдут некоторые ИБП остановка работы Эти ситуации неуправляемы! Bottle Neck

16 RPA.JPS/ От Параллельной к Резервируемой Параллельные системы обеспечивают повышенную надежность Но они все-таки имеют возможность отказов Это промежуточный шаг к достижению резервируемости Замечание: Не все параллельные ИБП являются резервируемыми !

17 RPA.JPS/ Высочайший уровень надежности:Резервируемые параллельные системы Резервируемость означает: Существование в системе более одной возможности выполнения требуемой функции – или, система может справиться по меньшей мере с одной из неисправностей любого типа Степень резервируемости есть n+x: n = число ИБП / элементов для выполнения данной функции x = число ИБП / элементов, которые могут быть неисправны без последствий n+1 = один ИБП / элемент может отказать, а требуемая функция будет выполняться

18 RPA.JPS/ Резервируемость означает: Отказоустойчивость: Отказоустойчивая система – это система, которая продолжает функционировать даже если один или несколько элементов отказали Маскировка неисправностей: Способность маскировать неисправности для того, чтобы избежать влияния на требуемую функциональность Определение неисправностей: Контролирующий элемент для определения отдельных неисправностей Изоляция неисправностей: Способность изолировать неисправные части без нарушения целевого функционирования

19 RPA.JPS/ Анализ неисправностей - идентификация: Способность анализировать неисправность и идентифицировать неисправные элементы Ликвидация неисправностей: Замена неисправных элементов без нарушения целевой функциональности Возврат к нормальному режиму: Нормальный режим восстанавливается без прерывания целевого функционирования Резервируемость означает:

20 RPA.JPS/ Отказоустойчивость Маскировка неисправностей Определение неисправностей Изоляция неисправностей Анализ неисправностей Ликвидация неисправностей Возврат к нормальному режиму Все эти операции должны быть осуществлены без каких-либо нарушений питания нагрузки: !! БЕЗ ПРЕРЫВАНИЙ !! Резервируемость означает:

21 RPA.JPS/ Резервируемая система Критичная нагрузка Критичная функция Связь Разделение Анализ Определение/ индикация Датчики Изоляция

22 RPA.JPS/ Любой ИБП способен быть логически ведущим Архитектура истинно равноправных элементов Истинно резервируемая система Демократичный процесс Степень резервируемости от n+1, до n + (n-1) Лидирующая концепция IMV: RPA Резервируемая параллельная архитектура

23 RPA.JPS/ Ключевые элементы IMV-RPA Оборудование:Децентрализованный байпас Децентрализованная логика Архитектура равноправных элементов Программное обеспечение:IMV-POS POWER OPERATING SYSTEM Обработка:Резервируемая мультипроцессорная система Синхронизация:Улучшенное высокоточное слежение Разделение Высокоскоростное разделение по нагрузки: напряжению Обработка сигналов:Передовая обработка сигналов - ASIC Связь:Высокоскоростная избыточная шина BUS-LINK Управление:Управляющая сеть IMV-ARGUS

24 RPA.JPS/ Основные принципы RPA Степень резервируемости для полной системы n+1 или более Степень резервируемости n + (n-1)* для критичных элементов таких как - синхронизация - управление байпасом *Пример n+(n-1): одна электронная схема управления байпасом может управлять всеми байпасами резервируемой параллельной системы (в системе из 4 ИБП, 3 электронных схемы управления байпасом могут выйти из строя, а система будет по прежнему активироваться по всем 4 байпасам)

25 RPA.JPS/ Синхронизация между параллельными ИБП < 0.05 миллисекунды !! - независящее от мощности распределение нагрузки - максимальное снижение перетекания мощности между ИБП Высокоскоростное адаптивное распределение нагрузки - по отношению к числу работающих ИБП - по отношению к уровню нагрузки Основные принципы RPA

26 RPA.JPS/ Как доказать "резервируемость"? Ситуация: Один ИБП полностью выключен из системы для обслуживания (M-unit), все другие ИБП работают параллельно, причем нагрузка подключена к инверторам! Предполагая, что параллельная система ИБП действительно резервируемая, должно быть возможно отключить и вновь ввести в действие один из ИБП такой системы – без какого-либо прерывания питания критичной нагрузки и без перехода на байпас! M- unit M-unitможет быть обратно подключен без прерывания питания.

27 RPA.JPS/ Step-in of a UPS to RPA (1) 1. First shadow-run of M-unit Full functional selftest including hot-synchronisation with RPA-units, synchronisation < 0.05 ms; multiple by-pass operations. K7 and Q1 are open, unit is in Service-mode Q2 SSM inverter Mains K7 K6 Q1 Manual Bypass static by-pass parallel power bus

28 RPA.JPS/ Step-in of a UPS to RPA (2) 2. M-unit OK; Inverter off, manual close Q1 Inverter start-up will be executed a second time! By closing Q1, the unit changes from Service-mode to RPA-mode The M-unit is now considered as (passive) part of RPA SSM inverter Mains K7 K6 Q1 Manual Bypass static by-pass

29 RPA.JPS/ Step-in of a UPS to RPA (3) 3. Second shadow-run, full restart procedure inverter Second full functional selftest, double-check synchronisation Q2 SSM inverter Mains K7 K6 Q1 Manual Bypass static by-pass parallel power bus

30 RPA.JPS/ Step-in of a UPS to RPA (4) 4. M-unit sends OK- signal to Power Operating System, POS close K7 M-unit is now fully integrated in RPA, load is still on the other units, M- unit is now considered as active part of RPA Q2 SSM inverter Mains K7 K6 Q1 Manual Bypass static by-pass parallel power bus

31 RPA.JPS/ Step-in of a UPS to RPA (5) 5. Automatic load sharing POS informs all units about new number of UPS, calculates new load distribution, M-unit takes over load part with softstart within seconds. Q2 SSM inverter Mains K7 K6 Q1 Manual Bypass static by-pass parallel power bus

32 RPA.JPS/ Применение для критичных нагрузок Высочайшая Надёжность/Готовность ON-LINE Параллель- ные системы с резерви- рованием Децентрали- зованный Байпас IMV-RPA Децентрали- зованная логика

33 RPA.JPS/ Power reliability is Business reliability