مشکل UPS در مرکز داده و تحلیل کیفیت توان الکتریکی

خلاصه

یک شرکت نرم‌افزاری به‌تازگی مرکز داده‌ای احداث کرده و با چالش‌های جدی در قسمت‌های UPS و مشکلاتی در درایو سخت‌افزار مواجه شده است.

سیستم نظارتی PQ Secure از Unipower AB نصب گردید و مشخص شد که این واحدهای UPS، به‌ویژه UPS ۲، به‌طور مطلوب عمل نمی‌کنند. غیرقابل انکار است که مشکلات موجود در UPS ممکن است عاملی برای شکست درایو سخت‌افزار باشد.

توصیه می‌شود که واحد UPS برای خدمات و تعمیرات گارانتی به تولیدکننده بازگردانده شود. علاوه بر این، شرایط الکتریکی باید با مالک ساختمان مورد بررسی قرار گیرد، زیرا این وضعیت مغایر با مقررات محلی است.

زمینه

شرکت نرم‌افزاری در حال احداث یک مرکز داده جدید است و سرورهای جدید را با حمایت UPS نصب می‌کند. پس از مدتی، نرم‌افزار نظارت بر UPS شروع به ارسال هشدارهایی درباره ولتاژ پایین کرد. UPS به منبع باتری متصل می‌شود و سپس به‌طور فوری به تأمین برق شبکه بازمی‌گردد. به نظر نمی‌رسد که این امر بر عملکرد سیستم تأثیر بگذارد، اما برخی نکات باید زیر نظر گرفته شوند.

پس از گذشت چند ماه، در یکی از سرورها اختلالی مشکوک درایو سخت‌افزار ایجاد شد که ممکن است با عملکرد UPS مرتبط باشد. مدیر IT تصمیم به بررسی دقیق این مسئله گرفته و مشاوری را استخدام می‌کند.

مرکز داده شامل چهار سرور HP Proliant ML ۳۵۰، تعدادی سرور NUC، یک واحد NAS جدید، دو واحد UPS با ظرفیت ۱.۵ kVA و برخی روترها و سوئیچ‌ها می‌باشد.

نظارت

مشاور پیشنهاد می‌کند که یک سیستم مدیریت کیفیت توان دائمی نصب شود. دستگاه اندازه‌گیری UP-۲۲۱۰ و سیستم PQ Secure از Unipower AB به منظور نظارت بر کیفیت توان، قدرت AC ورودی (شامل ولتاژ و جریان) به واحدهای UPS و همچنین ولتاژ خروجی از UPS1 و UPS2 نصب می‌گردد.

داده‌های اولیه زمانی که UPS روشن شد، به طور مشکوکی نشان‌ می‌دهد و پس از انجام تجزیه و تحلیل‌های بیشتر، دلیل آن مشخص گردید. در حین اندازه‌گیری در داخل (خروجی) UPS، نمی‌توان از مرجع زمین/نوتریال از سمت ورودی اصلی استفاده کرد. زیرا زمانی که UPS به منبع باتری متصل می‌شود، به‌صورت گالوانیکی از شبکه برق جدا می‌گردد. دستگاه اندازه‌گیری ورودی‌های ایزوله‌ای دارد، بنابراین با دوباره نصب دستگاه و استفاده از اتصال نوتریال از هر دو سمت، مشکل اندازه‌گیری برطرف شد.

ولتاژ به مرکز داده

<pاین ولتاژ به مرکز داده در برخی روزهای تابستان ۲۰۱۶ به شکل زیر بوده است:

در هر دو واحد UPS، ولتاژ به کمتر از -۱۰% رسیده که این موضوع به‌طور قابل ملاحظه‌ای خارج از استاندارد اکثر تجهیزات است. در UPS ۲ این مشکل به‌طور مکرر هر روز رخ می‌دهد.

علت این افت ولتاژ وجود واحدهای تهویه مطبوع AC به همراه یک شبکه ضعیف (کابل‌های طولانی) است. اما در عوض تنها کاهش حدود -۵% در ولتاژ ورودی مشاهده می‌شود. مالک ساختمان و برق‌کارها اعلام کردند که این شرایط در محدوده مشخصات است.

به‌نظر می‌رسد که UPS ۱ به‌خوبی این کاهش ولتاژ را مدیریت می‌کند، اما UPS ۲ با تشدید این کاهش‌ها، وضعیت را بدتر می‌سازد.

جزئیات ثبت کاهش ولتاژ

نوع A رخدادها

I1 (نمودار قرمز، گراف پایین) جریانی است که به دو واحد UPS تغذیه می‌کند.

UPS ۱ (نمودار سبز U2) به تغییرات کوچک در ولتاژ ورودی واکنشی نشان نمی‌دهد و رفتار آن بیش‌تر شبیه به U1 (نمودار قرمز) است. این واکنش طبیعی است.

اما UPS ۲ به‌طرز متفاوتی عمل می‌کند (نمودار آبی U3). افت ولتاژ ورودی باعث می‌شود که UPS ۲ به منبع باتری متصل شود و بدین ترتیب جریان کل I1 کاهش یابد. این افت اولیه به‌طور کوتاه اما عمیق است و ولتاژ تأمین‌شده توسط باتری مقداری کمتر می‌باشد.

حدود ۱ ثانیه بعد، UPS ۲ ولتاژ تأمین‌شده از شبکه را به‌طور مؤثر تشخیص داده و به حالت عملکرد شبکه بازمی‌گردد.

به‌نظر نمی‌رسد که این طبیعی باشد که UPS ۲ فقط با یک افت ولتاژ ورودی -۳% به منبع باتری متصل شود. چنین رخدادهایی بسیار رایج هستند.

نوع B رخدادها

UPS ۲ به زیر ۱۰% کاهش می‌یابد، که این موضوع بر اثر یک افزایش کوچک در ولتاژ ورودی به‌وجود می‌آید. به‌نظر نمی‌رسد که به منبع باتری متصل شود زیرا جریان چندان تغییری نمی‌کند.

نوع C رخدادها

در این مورد، UPS ۱ به‌صورت غیرمنتظره‌ای به منبع باتری متصل می‌شود که دلیل آن هم افزایش کوچک ولتاژ ورودی است. UPS ۲ به این وضعیت واکنشی نشان نمی‌دهد که این رفتار طبیعی است.

نوع D رخدادها

در یکی از رخدادها، کاهش شدیدی از شبکه برق اتفاق افتاد که باعث شد هر دو واحد UPS به منبع باتری متصل شوند.

UPS ۱ پس از حدود ۰.۵ ثانیه به ولتاژ شبکه بازمی‌گردد. در حالی که UPS ۲ حدود ۱ ثانیه طول می‌کشد تا به برق شبکه بازگردد. کاهش ولتاژی که تجهیزات (هم UPS ۱ و هم UPS ۲) تجربه می‌کنند کمی کمتر از سمت اولیه می‌باشد.

تعداد رخدادها

در آمد ولتاژ ورودی ۳ کاهش واقعی را به ثبت رسانده است.

رفتار ناپایدار این واحدهای UPS منجر به ۲۱ رخداد در UPS ۱ و ۵۶۵ رخداد (!) در UPS ۲ گردید. تمامی این موارد در طول ماه اوت ۲۰۱۶ روی داده است.

ارزیابی

شدت

آیا تمامی رخدادها در U2 و U3 که به سرورها و سایر تجهیزات تغذیه می‌کنند، خطرناک هستند؟ شدت دقیق این کاهش برای تجهیزات در حال حاضر مشخص نیست. به‌طور کلی، منحنی ITIC می‌تواند به‌عنوان مرجع استفاده شود. شدت یک افت بر اساس عمق آن و مدت زمانش تعیین می‌شود. هرچه مدت و/یا عمق بیشتر باشد، شدت آن برای تجهیزات متصل نیز بیشتر خواهد بود. به‌زودی یا دیرتر، انرژی کافی برای عملکرد تجهیزات از بین خواهد رفت.

در گراف ITIC که توسط PQ Secure ایجاد شده، تمامی رخدادها بر حسب حداکثر عمق (محور عمودی) در برابر مدت زمان (محور افقی) ترسیم شده‌اند.

اکثر رخدادها در محدوده منحنی‌های مشخص قرار دارند که نشان‌دهنده این است که بیشتر تجهیزات IT باید بتوانند این شرایط را تحمل کنند. ۱۰ رخداد با مدت زمان طولانی زیر حد ۹۰% ثبت شده و همگی در زمان‌های طولانی بر روی باتری ثبت گردیده‌اند که بیانگر این است که UPS ۲ معمولاً ولتاژ خروجی کمی کمتری در حالت کار باتری دارد.

یک رخداد زیر حد وجود دارد که این یک افت واقعی از شبکه برق بوده است (نوع D ذکر شده).

مقررات و الزامات قانونی

در داخل ساختمان هیچ الزامات قانونی معتبر وجود ندارد که بتوان به آن استناد کرد. این موضوع بین مالک ساختمان و کاربران است.

در PCC (نقطه اتصال مشترک)، که همان نقطه تحویل از تأسیسات برق محلی است، الزامات قانونی لازم‌التوجهی وجود دارد. در اروپا، استاندارد IEC-EN ۶۱۰۰۰-۲-۲ و EN ۵۰۱۶۰ معتبر است. دومی بیان می‌کند که ولتاژ باید در طول ۹۵% از زمان هفته ۲۳۰ ولت ±۱۰% باشد و هرگز نباید از +۱۰%/-۱۵% بیشتر شود. این استانداردها همچنین پارامترهای دیگر کیفیت توان مانند هارمونیک‌ها، نوسانات، عدم تعادل و غیره را تنظیم می‌کنند.

در سوئد، مقررات محلی EIFS به‌طور قانونی الزام‌آور است. این مقرره بر آن است که ولتاژ در PCC همیشه ۲۳۰ ولت ±۱۰% باشد. همچنین، در داخل یک ساختمان منطقی است که از ولتاژ مشابهی به‌عنوان ولتاژ در PCC انتظار داشته باشیم.

گزارش EIFS

گزارش EIFS (بدون تصویر) در نرم‌افزار PQ Secure ایجاد می‌شود و شامل دو بخش ناکام است. ابتدا، عدم تعادل (unbalance) که پیش‌بینی می‌شود دچار مشکل شود، زیرا این یک پارامتر سه‌فاز است و اندازه‌گیری‌ها تنها بر روی یک فاز واحد انجام شده است. این مسئله می‌تواند نادیده گرفته شود.

تغییرات سریع ولتاژ (RVC) نیز ناکام می‌ماند که گویای وجود تعداد زیادی افت ولتاژ کوچک است.

الزامات RVC در PCC (نقطه اتصال به شبکه) قانونی محسوب می‌شود. اما در داخل یک ساختمان، برآورده کردن این الزامات اجباری نیست و می‌توان در این باره با مالک ساختمان گفت‌وگو کرد.

فرورفتگی‌های مجاز

در اینجا، فرورفتگی‌های مجاز مطابق مقررات EIFS سوئدی ذکر شده است. ناحیه زرد باید با مالک شبکه مورد بررسی قرار گیرد تا روشن شود آیا اقداماتی لازم است یا خیر. ناحیه قرمز به‌طور کامل ممنوع بوده و باید توسط مالک شبکه کنترل شود.

طولانی‌ترین فرورفتگی‌ها (بیش از ۱۰ ثانیه) ناشی از ولتاژ تولید شده توسط باتری‌ها به قدری پایین هستند که بر عملکرد UPS ۲ تأثیر می‌گذارند.

فرکانس وقایع

بررسی فرکانس وقایع نشان می‌دهد که این فرکانس در بازه زمانی بین ژوئیه تا سپتامبر به اوج خود می‌رسد. این موضوع با افزایش استفاده از AC همخوانی دارد. زمان‌بندی زیر، وقایع را به صورت خطوط عمودی آبی نمایش می‌دهد.

ادوات دیگری در PQ Secure وجود دارد که نمای پروفایل را ارائه می‌دهد و همان تحلیل را تأیید می‌کند:

شما همچنین می‌توانید مشاهده کنید که توزیع وقایع در طول هفته نسبتاً یکنواخت است. هیچ روز یا ساعتی خاص وجود ندارد که وقایع در آن تجمع کنند.

جهت وقایع

تمامی وقایع توسط سیستم ارزیابی می‌شوند، به این معنا که آنها از شبکه بالایی که واحدهای UPS را تغذیه می‌کند، منشأ می‌گیرند. واحدهای UPS هیچ فرورفتگی یا افزایشی که بر تجهیزات دیگر خارج از سیستم UPS تأثیر بگذارد، ایجاد نمی‌کنند. تنها تجهیزاتی که تحت تأثیر فرورفتگی‌ها قرار می‌گیرند، آنهایی هستند که به واحدهای UPS متصل هستند.

هارمونیک‌ها

سیستم‌های UPS در صورت بازده نامناسب یا طراحی نادرست، ممکن است سطوح بالایی از هارمونیک‌ها را ایجاد کنند. THD ولتاژ و جریان مورد بررسی قرار گرفته و با داده‌های اندازه‌گیری از نقطه اتصال ساختمان به تأسیسات محلی (PCC) مقایسه شده است.

در گراف زیر، THD ولتاژ بین UPS (نمودار ضخیم‌تر) و ساختمان PCC مقایسه شده است. سطوح در UPS کمی بالاتر هستند، اما این موضوع غیرعادی به حساب نمی‌آید.

نتایج

• سیستم مدیریت کیفیت توان به‌خوبی نصب و راه‌اندازی شده است. پایش مداوم کیفیت انرژی به و از واحدهای UPS انجام می‌شود.
• واحدهای UPS، به‌ویژه UPS ۲، رفتار ناآرامی دارند و به‌طور غیرضروری به منبع باتری سوئیچ می‌کنند. افت یا افزایش کوچک در ولتاژ ورودی نباید منجر به سوئیچ کردن UPS شود. در UPS ۲، سوئیچ کردن باعث ایجاد یک فرورفتگی کوتاه و عمیق می‌شود که فرورفتگی اصلی را تشدید می‌کند.
• افت‌هایی که فشار بر واحدهای UPS وارد می‌کنند ناشی از واحدهای AC نزدیک هستند. به دلیل وجود کابل‌های بلند، واحدهای AC هنگام روشن شدن موجب افت ولتاژ می‌شوند. این مسئله باید با مالک ساختمان بررسی شود. در حین تهیه گزارش EIFS (طبق مقررات محلی در سوئد)، به خاطر RVC کوچک (افت‌های کوچک) این تأثیر نمی‌گذارد.
• وقایع حاصل شده (افت‌ها) که بر تجهیزات IT تأثیر می‌گذارند، چندان شدید نیستند (بررسی ITIC) و نباید منجر به خرابی در تجهیزات شوند. هارد دیسک معیوب به‌وضوح به یکی از افت‌ها مرتبط نبود، اما نمی‌توان اطمینان داشت که افت‌ها در این مورد نقشی نداشته‌اند.
• سوییچ کردن مکرر به باتری در UPS ۲ ممکن است نهایتاً منجر به فرسودگی زودرس شود. این رفتار با ۵۰۰-۶۰۰ رویداد در ماه نمی‌تواند طبیعی و عادی باشد. انتظار می‌رود UPS ۱ به‌دلیل رفتار آرام‌تر، عمر طولانی‌تری داشته باشد.
• زمانی که UPS ۲ به باتری متصل می‌شود، ولتاژ خروجی پایینی دارد. این واحد جدید است و باتری نباید خراب باشد. وجود این مشکل به همراه رفتار ناآرام سوئیچ کردن، دلیلی برای ارسال UPS ۲ به خدمات/تعمیرات گارانتی تلقی می‌شود.
• سیستم UPS این پتانسیل را دارد که در صورت خرابی یا طراحی نادرست، مقادیر بالایی از هارمونیک‌ها را تولید کند. هارمونیک‌ها مورد بررسی قرار گرفته‌اند، اما هیچ سطح نگران‌کننده‌ای مشاهده نشده است.

پایش باید ادامه یابد تا داده‌های بیشتری جمع‌آوری شود و به شناسایی سطوح ایمنی مراکز داده کمک کند. UPS ۲ باید پس از مراحل تعمیر/خدمات تحت نظارت قرار گیرد و سطوح RVC باید پیگیری شوند.

درباره یونی پاور

Unipower AB مجموعه‌ وسیعی از محصولات را برای اندازه‌گیری کیفیت توان و سیستم‌های شبکه هوشمند ارائه می‌دهد.

این شرکت از یک شرکت سوئدی به نام ABB در اواسط دهه ۸۰ تشکیل شده و مزیت رقابتی قابل توجهی در زمینه کیفیت توان و راه‌حل‌های شبکه هوشمند به دست آورده است. ما بر روی تجهیزاتی که با استانداردها انطباق دارند، تمرکز داریم و به‌ویژه به نیازهای تولید، انتقال و توزیع نیرو توجه داریم.

خطوط تولید ما شامل تحلیل‌گرهای PQ قابل حمل سنتی تا سیستم‌های مدیریت کیفیت توان به‌طور کامل یکپارچه و خودکار برای پایش مداوم تأمین انرژی می‌شود.

وب‌سایت: unipower.se

PQ Secure یونی پاور

کیفیت برق شما بسیار حائز اهمیت است؛ زیرا اختلالات یا قطعی‌های کوتاه می‌توانند مشکلات جدی برای تجهیزات و سیستم‌های شما ایجاد کنند. ما یک سیستم مدیریت کیفیت توان طراحی کرده‌ایم که به شما در پایش عملکرد سیستم‌تان کمک می‌کند.

سیستم PQ Secure یونی پاور یک راهکار پیشرفته برای مدیریت کیفیت توان و ارزیابی اختلالات است. با رابط کاربری کاربرپسند و عملکردهای قابل درک، PQ Secure به شما دسترسی مداوم و از راه دور به تمامی پارامترهای کیفیت توان مورد نیاز شما را ارائه می‌دهد. PQ Secure یک سیستم پیشگام در بازار است که به‌ویژه برای صنعت انرژی و برق، توزیع، انتقال و شرکت‌های عیب‌یابی طراحی شده است. نرم‌افزار به‌خوبی طراحی شده و استفاده از آن آسان است و بر اساس اصول کارایی بالا و خودکارسازی ساخته شده است.

سیستم PQ Secure به‌طور کامل با موارد زیر تطابق دارد: PQDIF (IEEE ۱۱۵۹.۳) COMTRADE (IEC ۶۰۲۵۵-۲۴) IEC ۶۱۰۰۰-۴-۳۰.

سیستم PQ Secure یک سیستم جامع مدیریت کیفیت توان است. این سیستم مدولار است و به راحتی می‌توان ویژگی‌ها را هم در سمت سرور و هم در مترها اضافه کرد. PQ Secure به گونه‌ای طراحی شده است که در فشرده‌سازی و ذخیره‌سازی داده‌ها بهترین عملکرد را ارائه دهد و به‌صورتی بسیار سریع و مقیاس‌پذیر عمل کند. سیستم حول اجزای زیر می‌چرخد:

• ابزارهای ارزیابی قدرتمند
• اجزای آماری دقیق
• فهرست‌های وقایع قابل ترتیب و سفارشی‌سازی
• راه‌حل ذخیره‌سازی پایگاه‌داده بهینه‌سازی شده
• عملکردهای واقعی زمان واقعی سازگار با اتاق کنترل و بسیاری ویژگی‌های بیشتر

بیشتر بدانید: PQ Secure

منتشر شده توسط PQBlog

مهندس برق

بیشتر پست‌ها را مشاهده کنید

پرسش‌های متداول

چگونه مشکلات UPS می‌تواند بر کیفیت توان تأثیر بگذارد؟

مشکلات UPS می‌تواند منجر به نوسانات ولتاژ و کاهش کیفیت توان الکتریکی شود که تأثیر منفی بر تجهیزات الکتریکی دارد.

چه اقداماتی برای بهبود کیفیت توان الکتریکی پیشنهاد می‌شود؟

نصب فیلترهای هارمونیک و سیستم‌های مدیریت کیفیت توان می‌تواند به بهبود کیفیت توان کمک کند.

چگونه می‌توان تعداد رخدادهای غیرعادی در UPS را کاهش داد؟

تجزیه و تحلیل دقیق رفتار UPS و بهینه‌سازی تنظیمات می‌تواند کمک‌ کننده باشد.

چرا ولتاژ پایه‌ای UPS ۲ پایین‌تر است؟

ولتاژ خروجی پایینتر UPS ۲ به دلیل ناپایداری و رفتار نادرست آن در مواجهه با نوسانات ولتاژ است.

منبع: powerquality.blog