Защита энергоснабжения коммуникаций

Андрей Ездаков

Обеспечить бесперебойное энергоснабжение сложного электронного и коммуникационного оборудования — важнейшая задача практически для всех государственных и деловых структур. Выход техники из строя опасен не только сам по себе, поскольку влечет за собой затраты на ремонт или замену отдельных блоков, а то и целых устройств. Гораздо более серьезная угроза — срыв делового процесса и простой всего бизнеса компании.

Поскольку реалии сегодняшнего дня таковы, что все больше коммерческих и государственных структур переходят от традиционных методов организации дела к новым информационно-коммуникационным моделям, вопрос защиты электропитания встает особенно остро. Работа в новых условиях становится более динамичной и эффективной, однако нарушения и сбои в сложной, зачастую распределенной, автоматизированной информационной системе приводят порой к катастрофическим последствиям.

Установка источников бесперебойного питания (ИБП) позволяет обеспечить систему необходимой мощностью электропитания переменного напряжения. Однако, помимо переменного тока, современные коммуникационные системы, базирующиеся на полупроводниковой технологии, нуждаются и в постоянном. И этот канал энергоснабжения тоже должен быть защищен.

Для решения данной задачи используются специальные устройства поддержки электропитания
постоянного тока. Их поставляют на рынок несколько производителей, среди которых
есть и отечественные компании. Ведущий мировой поставщик ИБП — компания APC
(http://www.apc.com) также предлагает подобное
оборудование; у нее имеется полный спектр решений для защиты питания постоянного
тока, от малых до больших мощностей потребления. Во всех устройствах компании
реализован принцип модульности, повышающий надежность их работы, облегчающий
гарантийное и послегарантийное обслуживание и позволяющий организовать различные
схемы резервирования электропитания.

Устройства малой мощности

Для бесперебойного обеспечения постоянным током небольших офисных АТС и ряда других применений компания APC предлагает небольшую плоскую систему электропитания WS200 (рис. 1), устанавливаемую на стене (Wall-Mounted Power System). Это компактное устройство обеспечивает подачу тока 7,5 А при стандартном для большинства источников постоянного тока напряжении 48 В.

Рис. 1. Настенное устройство малой мощности.

Как и в других подобных системах, основной компонент WS200 — выпрямитель тока. Однако в этом устройстве реализован исповедуемый компанией APC принцип: создание систем с резервированием отдельных компонентов и возможность их замены в горячем режиме. Поэтому WS200 оснащен двумя избыточными выпрямителями по 3,75 А каждый, один из которых играет роль горячего резерва. В обоих выпрямителях реализована схема бесшумного конвекционного охлаждения.

В WS200 также входят: блок распределения электропитания, система сигнализации и интегрированная резервная батарея емкостью 7 А.ч, поддерживающая работу системы при отсутствии или сбое переменного напряжения во внешней сети энергоснабжения. С ее помощью выдерживается норматив коммуникационного оборудования — обеспечение резервного питания системы без внешней сети на протяжении 4 ч.

Наличие в устройстве блока "сухих контактов" и визуальных индикаторов дает пользователям возможность контролировать его состояние и режим работы. Специальный интегрированный датчик-регулятор корректирует напряжение зарядки батарей в зависимости от температуры окружающей среды, чтобы избежать перегрева устройства. Еще один датчик-размыкатель автоматически отключает батарею от нагрузки при снижении подаваемого ею на нагрузку напряжения — во избежание "глубокого разряда".

Чаще всего WS200 служит для обеспечения работы офисных АТС; кроме того, это устройство применяется в оптоволоконных сетях, в сетях передачи данных, а также для поддержки систем ISDN и иного электронного и коммуникационного оборудования с невысокими требованиями к подаваемой мощности постоянного тока.

Сейчас компания APC предлагает две версии прибора — для напряжения внешнего электропитания 230 В и 115 В. В комплект поставки также входят специальные кронштейны для установки WS200 в 19- или 23-дюймовые монтажные стойки. Стоимость устройства для российских потребителей — менее 1000 долл.

Модульные подсистемы

Наибольшим спросом как на отечественном рынке, так и за рубежом пользуются модульные подсистемы постоянного тока APC семейства MX06 (рис. 2). Все эти устройства представляют собой единое шасси высотой 3U со стандартными слотами для одновременной установки до шести различных модулей. Они легко монтируются в 19-дюймовую стойку. Основной объем, обычно от четырех до шести отсеков, занимают в MX06 блоки выпрямителей APC TWF0500 мощностью по 10,5 А каждый. Свободные слоты могут быть заполнены вспомогательным оборудованием. Модули выпрямителей допускают замену в горячем режиме.

Рис. 2. Устройство из серии MX06.

В зависимости от числа используемых в подсистеме выпрямителей устройства поддерживают электропитание нагрузки с постоянным током от 42 до 63 А. Кроме этих вариантов стандартной конфигурации, для крупных заказчиков при значительных объемах поставок предусмотрена возможность индивидуальной модификации MX06.

Каждый модуль-выпрямитель APC TWF0500 имеет встроенное вентиляторное охлаждение с организацией потока воздуха от передней панели к задней. В нем также реализован принцип коррекции коэффициента мощности. Модуль способен выдерживать кратковременное повышение напряжения во внешней сети до 1 кВ, в соответствии с международной спецификацией EN61000-4-4.

Помимо модулей выпрямителей, в шасси можно устанавливать специальные модули для контроля и управления режимом работы и состоянием подсистемы постоянного тока: распределительную панель; реле отключения батарей при пониженном напряжении на нагрузку во избежание "глубокого разряда"; блок плавких предохранителей; электронный контроллер и ряд других опций. К концу года планируется начать выпуск устройств, содержащих специальный модуль удаленного контроля и управления модульной подсистемой MX06 с SNMP-картой.

Само шасси имеет интегрированный аналоговый контроллер, систему вывода сигналов об основных неисправностях и возможность режима термокомпенсации при заряде батарей. Сами батареи не входят в комплект поставки MX06, для их подключения предусмотрены разъемы на задней панели устройства. В некоторых моделях реализована проводка кабеля через лицевую панель.

На автономные модульные системы постоянного тока серии MX06 предоставляется гарантия на два года. Для различных вариантов модификации устройства цена составляет от 2,5 до 3 тыс. долл. Российским потребителям могут быть поставлены версии MX06 с однофазным или трехфазным подключением к внешней сети электропитания напряжением 115 или 230 В.

Источники постоянного тока серии MX06 чаще всего используются сотовыми операторами для обеспечения энергоснабжения базовых станций. Они также представляют интерес для провайдеров телекоммуникационных услуг как источник питания узловых станций. Различные варианты этих устройств применяются и для поддержки работы средних телефонных станций, распределенных сетей, широкополосного беспроводного доступа, терминального оборудования, микроволновой связи, оптоволоконных сетей и в ряде других случаев, когда необходимо обеспечить функционирование систем и устройств, потребляющих постоянный ток средней мощности.

Интегрированные системы большой мощности

Интегрированные резервные системы электропитания большой мощности компании APC также строятся по модульному принципу с возможностью замены отдельных компонентов в горячем режиме.

Одно из таких устройств, PC300 (рис. 3), представляет собой систему поддержки энергоснабжения постоянного тока до 300 А при напряжении 54 В. Устройство выполнено в виде стойки высотой 42U и шириной 19 дюймов; в нем есть стандартные отсеки, в которые можно установить до шести выпрямителей APC MRF2800 по 50 А каждый, снабженных внутренними предохранителями и вентиляторами с потоком воздуха от передней панели к задней.

Рис. 3. Интегрированная система электропитания PC300 на 300 А.

Для контроля, настройки и управления состоянием и режимом работы PC300 в нем имеется интегрированный системный контроллер DM2000 со специальным ПО и распределительная панель постоянного тока, допускающая установку 20 прерывателей с максимальным пропускаемым током 64 А. В текущем году планируются поставки таких систем со встроенной SNMP-картой для поддержки удаленного доступа.

В устройстве также установлены автоматический предохранитель батарей и блок отключения питания нагрузки при низком напряжении батарей (для их защиты от "глубокого разряда") с шунтирующим переключателем; вместе они составляют подсистему управления батареями. В нижней части корпуса стойки размещены четыре лотка для установки модулей батарей, куда можно устанавливать батареи различного типа. Высота каждого отсека — 6U.

Интегрированные системы постоянного тока PC300 подключаются к трехфазной внешней сети переменного тока напряжением 380 В. Они представляют интерес для центральных офисов и узловых станций операторов сотовой и беспроводной связи, а также для компаний, эксплуатирующих крупные телефонные станции. Используется такое оборудование и на промышленных предприятиях, в распределенных системах электропитания. На базе этих устройств легко реализуется схема электропитания с избыточностью N+1 для постоянного тока 250 А. Стоимость PC300 — около 8 тыс. долл.

Масштабируемые устройства серии MX28B1200/4800 применяются в тех же областях, что и PC300, только для более высокой потребляемой мощности постоянного тока или при необходимости более высокого уровня резервирования. Это модульные системы, представляющие собой один или несколько параллельно подключенных (при установке бок о бок) шкафов размером 600х600 мм в основании и высотой 42U (рис. 4).

Рис. 4. Интегрированный шкаф электропитания 1200 А.

В каждый такой монтажный шкаф можно установить до двенадцати выпрямителей APC TRF5600K54 высотой 9U, допускающих замену в горячем режиме, мощностью по 100 А при напряжении постоянного тока 54 В. Как и PC300, шкафы устройств серии MX28B1200/4800 оснащены интегрированными системными контроллерами DM2000 со специальным ПО, позволяющим контролировать состояние и работу комплекса. Контроллер позволяет объединять до восьми интегрированных шкафов в единую систему.

Существуют разные варианты устройств с подключением к сети переменного тока и нагрузке сверху или снизу шкафа, при этом внутренние и внешние контактные пластины (для внешней и внутренней сети соответственно) всегда находятся с одной стороны. Светодиодный индикатор неисправности системы всегда располагают так, чтобы он был виден даже при закрытой дверце шкафа.

В стандартную конфигурацию комплекса входят входные прерыватели переменного тока, установленные на всех полках. Кроме того, входной блок контактов внешней сети позволяет подключать к системе одновременно четыре трехфазных источника по 380 В.

Стоимость комплекса MX28B1200/4800 на 1200 А постоянного тока, смонтированного в одном интегрированном шкафу вместе с двумя дополнительными устройствами, составляет около 25 тыс. долл. Одно из дополнительных устройств — это распределительный шкаф DC600 на 60 прерывателей с максимальным током до 100 А, содержащий управляемую микропроцессором самообучающуюся систему сигнализации. Второе — блок защиты от "глубокого разряда" батарей LVD1000, в котором находится интегрированный модуль обнаружения низкого напряжения и управления; его можно установить в батарейную стойку или закрепить на стене.

Редакция благодарит сотрудников российского подразделения компании APC Алексея
Коняева и Анну Альбову за помощь в подготовке материала.