UPS - Tầm quan trọng của việc đảm bảo điện năng · khả năng hoạt động cho các thiết bị, đặc biệt là thiết bị CNTT. Đối với các thiết

UPS - Tầm quan trọng của việc đảm bảo điện năngThứ ba, 30 Tháng 10 2012 15:20

Như chúng ta đã biết, nguồn điện đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảokhả năng hoạt động cho các thiết bị, đặc biệt là thiết bị CNTT. Đối với các thiết bịCNTT, duy trì độ sẵn sàng cao cho hệ thống là yêu cầu quan trọng hàng đầu, đòihỏi nguồn điện cung cấp phải luôn ổn định và đảm bảo.

Nhưng trên thực tế, nguồn điện lưới thường không đáp ứng được nhu cầu này.Thường xuyên có những sự cố như mất điện, giảm áp, tăng áp... gây giảm tuổi thọhoặc hỏng hóc các thiết bị CNTT sử dụng trong hệ thống. Vì vậy, các nhà quản lýCNTT cần đặc biệt quan tâm đến vấn đề chất lượng nguồn điện, tìm kiếm giải phápnhằm đảm bảo việc cung cấp điện năng luôn ổn định.

Tại sao việc đảm bảo điện năng lại quan trọng như thế?

Không một doanh nghiệp đủ khả năng tài chính nào lại để các tài sản CNTT củamình không được đảm bảo về vấn đề điện năng. Tại sao việc đảm bảo điện năng lạiquan trọng như thế? Dưới đây là một vài lý do có thể giải thích cho câu hỏi trên:

- Việc mất điện chỉ trong tích tắc khoảng nửa giây có thể gây ra những sự cố đủđể các thiết bị CNTT rơi vào tình trạng ngưng hoạt động từ 15 phút đến nhiều giờ.Và hẳn ai cũng biết, việc hệ thống ngưng hoạt động gây tổn thất rất lớn cho doanh nghiệp. - Chất lượng nguồn điện lưới không đảm bảo. Theo quy định, nguồn điệncung cấp có thể dao động trong mức không gây ra các tổn hại nghiêm trọng chothiết bị CNTT. Theo thông tư 32 của Bộ Công thương (30/7/2010), ở Việt Nam,điện áp cung cấp có thể dao động trong mức ±5% so với điện áp danh địnhvà có thể lên đến tối đa ±10%. Điều đó có nghĩa: nếu điện lưới cung cấp ở 220Vôn - mức điện áp trên thực tế có thể dao động từ 198 đến 242 Vôn. - Nguồn điện lưới không đáng tin cậy 100%. Trong tình trạng thực tế hiện nay,nguồn điện lưới liên tục bị cắt do tình trạng thiếu điện. Hơn nữa, tình trạng cơ sở hạtầng điện lưới chưa được đảm bảo, do đó hầu hết các doanh nghiệp đều chuẩn bịphương án dự phòng nguồn điện cho mình. - Các nguy cơ và rủi ro ngày càng gia tăng. Các hệ thống lưu trữ, máy chủvà các thiết bị mạng hiện nay sử dụng những thành phần cấu tạo siêu nhỏ, rấtnhạy cảm và dễ bị hư hỏng khi điều kiện điện năng không ổn định. - Sử dụng máy phát điện và các thiết bị chống tăng áp vẫn không đảm bảo.Máy phát điện có thể giúp hệ thống duy trì hoạt động lúc mất điện, nhưngchúng cần thời gian để khởi động và nguồn điện cung cấp không được ổn định,

1 / 6


có thể bị tăng áp đột ngột hoặc chập chờn. Trong khi đó, các thiết bị chống tăngáp có thể hỗ trợ khi điện bị tăng áp đột ngột nhưng không thể giúp gì cho các sự cố khác như mất nguồn điện, điện yếu, hạ áp. - Ngày nay, tất cả thiết bị CNTT đều yêu cầu độ sẵn sàng cao. Trước kiaCNTT chỉ đóng vai trò hỗ trợ trong doanh nghiệp, nhưng hiện nay CNTT đã trởthành yếu tố trung tâm, góp phần quan trọng trong sự cạnh tranh và thànhcông của doanh nghiệp. Vì vậy, một khi hệ thống CNTT có vấn đề, tiến trình xửlý công việc sẽ bị đình trệ. - Độ sẵn sàng cao là yêu cầu quan trọng nhất, nhưng cũng cần quan tâmđến chi phí năng lượng. Những năm gần đây, chi phí cho hệ thống điện và làmmát đã vượt quá tầm kiểm soát. Các nhà quản lý trung tâm dữ liệu được yêucầu phải tổ chức hệ thống vừa đảm bảo độ sẵn sàng cao, vừa giảm thiểu chi phínăng lượng.

Trong nỗ lực tìm kiếm giải pháp nhằm đảm bảo độ sẵn sàng cho hệ thống đồngthời giảm thiểu chi phí năng lượng, giải phải sử dụng UPS (bộ lưu điện) hiệu suấtquả cao có thể hỗ trợ các nhà quản lý trung tâm dữ liệu thực hiện mục tiêu này.

Bộ lưu điện (UPS - Uninterruptible Power Supply) là gì?

Nói một cách đơn giản, UPS là một thiết bị có thể cung cấp nguồn điện dự phòngtạm thời nhằm duy trì hoạt động cho các thiết bị sử dụng điện khi gặp sự cố (mấtđiện, sụt giảm điện áp, sự cố khác...) trong một khoảng thời gian tùy theo côngsuất giới hạn của nó.

- Tùy theo công suất giới hạn của UPS, nguồn điện dự phòng có thể cungcấp trong khoảng thời gian đủ để các thiết bị quan trọng được tắt một cách antoàn và không mất dữ liệu; hoặc trong thời gian dài hơn, đủ để giữ tải đến khimáy phát điện hoạt động. - Trong trường hợp nguồn điện gặp các sự cố xung đột biến điện và giảm áptạm thời, UPS giúp cung cấp nguồn điện ổn định hơn, tránh cho các thiết bịCNTT nhạy cảm bị hư hại.

Các loại UPS chính

2 / 6


Các UPS có thể chia ra ba dạng khác nhau dựa trên phương thức hoạt động củachúng:

1. Hệ thống chuyển đổi đơn (Single-conversion system)

Thông thường, nguồn điện cung cấp được chuyển từ điện lưới AC đến các thiết bịCNTT. Nếu nguồn cung cấp từ AC vượt ra khỏi giới hạn xác định, UPS sẽ thông quabộ biến tần (inverter) để chuyển sang sử dụng nguồn điện từ pin, đồng thời ngắtkết nối khỏi nguồn AC nhằm tránh dòng điện chạy ngược từ bộ biến tần về nguồnđiện lưới. UPS chỉ sử dụng nguồn điện từ pin đến khi đầu vào AC trở lại dung saibình thường hoặc đến khi pin hết điện, tùy vào khả năng nào xảy ra trước. Haitrong số các thiết kế single-conversion phổ biến nhất là standby và line-interactive:

- UPS standby cho phép thiết bị được tách khỏi nguồn điện lưới ngay khi UPSphát hiện có vấn đề, UPS sẽ chuyển sang sử dụng năng lượng từ pin. Một sốthiết kế UPS standby còn kết hợp máy biến thế hoặc các thiết bị khác để cungcấp tốt nguồn điện trong điều kiện năng lượng hạn chế. - UPS line-interactive giống như UPS standby nhưng có thêm một bộ tự biếnáp, giúp điều chỉnh điện áp đầu vào lên hoặc xuống khi cần trước khi cho phépnó đi qua thiết bị bảo vệ. Chẳng hạn, với những sự cố tăng hay giảm áp nhỏ,UPS line-interactive sẽ không chuyển sang sử dụng pin, mà dùng bộ tự biến áp để điều chỉnh dòng điện trở lại mức ổn định, các thiết bị vẫn sử dụng nguồn điện lưới AC. Còn trong trường hợp nguồn điện lưới bị ngắt hoặc xảy ra sự cốtăng/giảm áp lớn, giống như UPS standby, UPS line-interactive sẽ chuyển sangsử dụng pin để bảo vệ thiết bị.

Hình 1: Thiết kế bên trong của một UPS line-interactive

3 / 6


2. Hệ thống chuyển đổi kép (Double-conversion system)

Đúng như tên gọi "double-conversion", thiết bị này chuyển đổi nguồn điện hai lần.Đầu tiên, một bộ chỉnh lưu đầu vào sẽ chuyển đổi điện từ dòng AC sang DC và đưachúng vào bộ biến tần. Bộ biến tần tiếp tục chuyển nguồn điện trở lại AC trước khiđưa nó đến các thiết bị CNTT. Quá trình chuyển đổi kép này giúp cách ly tải hoàntoàn khỏi điện lưới, đảm bảo các thiết bị CNTT chỉ tiếp nhận nguồn điện "sạch" vàđáng tin cậy.

Trong hoạt động bình thường, một UPS chuyển đổi kép liên tục xử lý điện hai lần.Nếu nguồn cung cấp đầu vào AC vượt ra khỏi giới hạn xác định, UPS sẽ thông quabộ biến tần (inverter) chuyển sang sử dụng nguồn điện từ pin. UPS sẽ sử dụngnguồn điện từ pin đến khi nguồn đầu vào AC trở lại dung sai bình thường hoặc đếnlúc pin hết điện, tùy vào khả năng nào xảy ra trước. Trong trường hợp biến tần gặptình trạng quá tải nghiêm trọng, hoặc chỉnh lưu hay biến tần bị trục trặc, chuyểnđổi tĩnh sẽ được bật lên nhanh chóng để hỗ trợ tải đầu ra.

Hình 2: Thiết kế bên trong của một UPS chuyển đổi kép.

3. Hệ thống chuyển đổi nhiều chế độ (Multi-mode system)

4 / 6


UPS loại này kết hợp những tính năng của hai hệ thống chuyển đổi đơn và kép,hướng đến sự cân bằng giữa hiệu suất và độ tin cậy nguồn điện.

- Ở trạng thái bình thường, UPS sẽ ở chế độ line-interactive, giảm sự hao phíđiện năng, mà vẫn đảm bảo nguồn điện được cung cấp trong ngưỡng cho phép. - Khi nguồn điện lưới vượt ngưỡng cho phép của chế độ line-interactive, UPSsẽ chuyển sang chế độ chuyển đổi kép, cách ly hoàn toàn thiết bị tiêu thụ khỏinguồn điện lưới không ổn định. - Khi nguồn điện lưới vượt ngưỡng cho phép của chế độ chuyển đổi kép, UPSsẽ sử dụng nguồn điện từ pin. Đến khi máy phát điện hoạt động và nguồn đầuvào đã ổn định lại, UPS sẽ qua chế độ chuyển đổi kép trước khi trở lại bìnhthường, là chế độ line-interactive.

Hình 3: Thiết kế bên trong của một UPS chuyển đổi nhiều chế độ.

UPS chế độ multi-mode được thiết kế để linh động chuyển đổi giữa hai yếu tố hiệusuất và khả năng bảo vệ. Trong điều kiện bình thường, UPS hoạt động với hiệu suấtcao nhất. Khi có sự cố xảy ra, UPS dần chuyển sang ưu tiên khả năng bảo vệ caonhất. Nhờ đó trung tâm dữ liệu có thể tiết kiệm được hàng ngàn đô la mỗi năm choviệc sử dụng năng lượng.

Kết luận

Ngày nay, hệ thống CNTT đang ngày càng có vai trò chủ chốt đối với khả năngcạnh tranh và thành công của các doanh nghiệp. Do đó, việc lựa chọn hệ thốngUPS với thiết kế và công suất phù hợp không chỉ hỗ trợ duy trì độ sẵn sàng cao chohệ thống, mà còn giúp bảo vệ an toàn các thiết bị CNTT nhạy cảm, đồng thời giảmthiểu chi phí năng lượng cho doanh nghiệp.

5 / 6


Nguồn: EATONLâm Tấn Minh Tâm

6 / 6

Documents

UPS - Tầm quan trọng của việc đảm bảo điện năng · khả năng hoạt động cho các thiết bị, đặc biệt là thiết bị CNTT. Đối với các thiết