«Чистое» электричество, или Взгляд на перспективы развития систем бесперебойного питания



Свое обсуждение я хочу начать со слов: «Электричество нужно всем!» Далее можно продолжить: «Электричество нужно всегда». И заканчивая мысль: «Многим нужно качественное электричество».

Да, современное оборудование, применяющееся в различных сферах деятельности, предъявляет повышенные требования к качеству электроэнергии. Я думаю, актуальность этой проблемы не вызывает сомнений. Ущерб, могущий возникнуть по вине «грязного» электричества (или его отсутствия вообще), может быть несоизмеримо большим, чем затраты на оборудование, обеспечивающее предприятие бесперебойной и «чистой» энергией.

За то, чтобы электричество было «всегда» и «качественное» отвечает система бесперебойного электропитания (СБЭП), организованная на предприятии. При комплексном подходе к организации такой системы обязательными (но не единственными) ее составляющими являются: дизельные генераторные установки (ДГУ) для резервного питания оборудования при длительных отключениях электроэнергии, и источники бесперебойного питания (ИБП), которые можно назвать связующим звеном между ДГУ и нагрузкой. Небольшая фирма может обойтись только ИБП, он по мере ее роста встает вопрос о защите от проблем с электричеством не только единичных компьютеров, но и других систем предприятия. Встает вопрос о построении комплексной системы гарантированного электропитания (КСГЭП)…

Хочу отметить, что темой статьи не является рассмотрение принципов построения КСГЭП на предприятии. В данной статье я не буду говорить и о конкретных моделях оборудования, не буду рассматривать классификацию ИБП, достоинства и недостатки того или иного класса — все это сделано без меня. Например, посмотрите информацию по ИБП на этом сайте в разделе «Периферия». Я лишь постараюсь проанализировать сегодняшнюю ситуацию на рынке СБЭП и сделать выводы о возможных перспективах развития этой отрасли. Я предполагаю, что специалистам, читающим мою статью, может быть будут интересны мои рассуждения именно о перспективах развития. Все возражения и замечания прошу высказывать на форуме.

«Электрические проблемы»

«Большая» энергетика сегодня «хромает». Недостаточное финансирование, отключение электроэнергии вследствие неплатежей, физический износ оборудования на электростанциях — все это отрицательно сказывается на качестве электроэнергии, поставляемой потребителю (а иногда она просто не поставляется). Прошло то время, когда за производство, передачу и распределение энергии отвечал владелец электростанции (производитель), который и гарантировал качество энергоснабжения. Т. е. существовала такая связь: производитель-потребитель. Теперь же ситуация следующая: производитель-поставщик-потребитель. Таким образом, потребитель получает возможность выбрать поставщика энергии на выгодных для себя условиях. Этот процесс называют дерегулированием рынка производства электроэнергии. И некоторые высказывают опасения, что в связи с этим неполадки в сетях электропитания станут боле частым явлением. Как раз это и является отличной (вовсе не единственной, но, возможно, основной) предпосылкой для развития индустрии ИБП.

А какие основные проблемы электрических сетей мы имеем?

Провалы напряжения — кратковременные понижения напряжения, которые связаны с резким увеличением нагрузки в сети, например, из-за включения мощных потребителей.

Скачки перенапряжения — кратковременное увеличение напряжения в сети, связанное с отключением мощных потребителей.

Полное отключение напряжения — «исчезновение» напряжения в сети, вызванное различными обстоятельствами: перегрузкой на электростанции, грозовым разрядом, стихийным бедствием.

Высоковольтные импульсы (всплески) — кратковременное особо сильное увеличение напряжения в сети. Образуются в момент включения/выключения электрических нагрузок. Импульсы могут быть вызваны близким грозовым разрядом.

Проблема существует?

Обратимся к результатам конкретных исследований, наблюдений, чтобы увидеть актуальность проблемы.

По результатам исследований, проведенных в США фирмами Bell Labs и IBM, каждый ПК подвергается воздействию 120 нештатных ситуаций с электропитанием в месяц. При этом наблюдаются следующие наиболее часто встречающиеся сбои питания: провалы напряжения, высоковольтные импульсы, полное отключение напряжения и слишком большое напряжение. Это — в США, а в России?

Например, на прошлой конференции СПРЭС-2000 (Состояние и перспективы развития энергетики связи-2000), проходившей в Санкт-Петербурге, Господин Шапоров М.О. (главный энергетик ОАО «Петербургская Телефонная Сеть») привел следующие данные. «За 1999 год суммарное количество времени работы от резервных источников питания на предприятии ОАО ПТС составило 341 час 27 минут. Это 14.5 суток в году, когда внешняя сеть по тем или иным причинам была обесточена, а напряжение на станции было нормальным за счет аккумуляторных батарей». Что могло бы произойти, если бы не было обеспечено бесперебойное электропитание оборудования? Какой материальный ущерб понесла бы компания? К счастью, ответы на эти вопросы не были получены.

Это лишь единичные случаи. Разумеется, известно много других примеров.

Перспективы российских производителей

Почему можно говорить о том, что у российского производителя СБЭП есть будущее? Выше мы рассмотрели типичные проблемы с электропитанием, возникающие на предприятиях. В принципе, проблемы общие для всех стран, но процентное соотношение той или иной проблемы различное для каждой страны. Я упомянул об исследовании, проведенном фирмами Bell Labs и IBM. Результаты исследования следующие. Провалы напряжения встречаются в 85 % случаев; высоковольтные импульсы — 7,4 %; полное отключение напряжения — 4,7%; слишком большое напряжение — 0,7%. В России же проблема электропитания имеет свою специфику, на мой взгляд, далекую от стран Запада. Расскажу лишь об одном исследовании, проведенном сотрудниками фирмы A&T на ряде предприятий России. Исследование, например, показало, что проблема пониженного напряжения не столь доминирует, как в США. Но одна из уникальных проблем, присущих электрическим сетям России (а в большей степени странам СНГ), — это нестабильность частоты. Хотя в России по данным исследования не была замечена частота ниже 49 Гц, но что касается других государств, то там обстановка намного хуже. Например, в Грузии частота сети опускалась до 42 Гц. Чем чревато такое понижение частоты? Хотя это может и не представлять существенной опасности для оборудования с импульсными блоками питания, но гармонические искажения, которые обычно «сопровождают» пониженную частоту могут отрицательно повлиять на работу ИБП. Еще один вид искажения, не рассмотренный Bell Labs, но замеченный сотрудниками A&T — это искажение формы синусоидального напряжения при работе ИБП в перегруженной сети.

Вот тут-то и возникает вопрос: приспособлены ли импортные ИБП к российским электрическим сетям, на электрическую сеть какой страны они ориентированы в первую очередь? Да, несомненно, ведущие зарубежные фирмы стремятся создавать универсальные ИБП, способные работать при любых проблемах с электропитанием. Возможно, они даже стремятся ориентироваться под потребности России. Примером служит компания Elteco, чья продукция адаптирована к российским стандартам. Региональная дилерская сеть этой компании широко развита. В Санкт-Петербурге ее услугами пользуется всем известный «Северо-Западный GSM». Да, такие СБЭП будут идеально работать в российских условиях. Но не увеличивает ли стоимость таких систем то, что они поставляются зарубежными компаниями? У нас в стране никогда не было недостатка в «сильных умах». Российские инженеры способны поднять эту отрасль на должный уровень. Примером тому служит компания NeuHaus, чья продукция пользуется большой популярностью. Я уверен, что у российских производителей СБЭП есть будущее. Мы знаем наши проблемы (читай проблемы наших электросетей) лучше других.

Раз уж мы заговорили о специфике российской энергетики, то отметим еще несколько особенностей.

Формировавшийся годами менталитет российского электрика сложно теперь исправить. Несомненно, крупная компания стремится набрать квалифицированный персонал для обслуживания электрических сетей. Но иногда упускается из виду то, что электрик может быть аcом в своем деле, но ничего не смыслить в том, какие последствия имеет кратковременное отключение питания для компьютерного оборудования. Нет причин сомневаться, что еще не один раз такой электрик вместо того, чтобы обратиться к схеме, начнет «перебирать» все автоматы на щитке, чтобы выяснить, какой же переключатель ответственен за зону, в которой возникла проблема (например, отключился свет). К каким последствиям это может привести, вы, конечно же, понимаете. Рассмотренная проблема называется «человеческим фактором». К сожалению, она имеет место быть на наших предприятиях.

А что можно сказать о стабильности электрических сетей во время начала и окончания отопительного сезона? Задержки с включением отопления или его ранним отключением стали нередки. Если люди замерзают, они включают отопительные приборы — мощные потребители энергии. Наверное, Вам приходилось сталкиваться с ситуацией, когда в морозный осенний вечер в Вашем доме отключалось электричество (и, может быть, не один раз за вечер). На предприятиях обстановка аналогична. Это тоже является спецификой российской энергетики.

На первый взгляд может показаться, что «человеческий» фактор нет необходимости учитывать при проектировании КСГЭП, потому что в ИБП предусмотрена защита от полного исчезновения напряжения. Да, правда — это мелочь, но мелочь, которую нельзя не учитывать.

Перспективы отрасли в целом

Вышесказанное говорит о том, что индустрия ИБП перспективна. Но перспективна в каком направлении? На первый взгляд, может сложиться впечатление, что развитие заторможено по причине того, что некуда совершенствоваться. Современные ИБП с технологией дельта-преобразования имеют высокий КПД, коэффициент мощности близкий к единице, оснащены прекрасной системой самодиагностики. Все, кажется, что не к чему стремиться. Но это не так. И я рассмотрю ниже возможные направления развития индустрии СБЭП.

Конечно, ситуация на рынке СБЭП не та, что была лет 5-10 назад, и производитель вынужден искать свежие идеи, предлагать заказчику что-то новое. Поэтому многие фирмы находят перспективным вести работу в направлении комплексных решений. Одновременно с выпуском новых моделей ИБП, такие фирмы реализуют так называемые проекты «под ключ». Таким образом, часть работы (а может быть и вся) по проектированию КСГЭП ложится на плечи специалистов фирмы, поставляющей оборудование. Именно им надо будет обеспечить совместимость ДГУ и ИБП, осуществлять удаленный мониторинг, гарантийное обслуживание.

Мониторинг

Вообще, мониторинг, и удаленный мониторинг в частности, как раз и является одним из перспективных направлений развития отрасли, на мой взгляд. Ведь создает же Билл Гейтс новые операционные системы Windows. Так и здесь: можно создавать более совершенное программное обеспечение (ПО) для мониторинга состояния ИБП. Например, можно вести разработки в направлении независимости ПО от операционной системы, используемой заказчиком. Примером такого ПО служит JUMP (Java Universal Management Platform), написанное на языке Java для ИБП семейства LanPro швейцарской фирмы IMV. Удаленный мониторинг позволяет специалистам из сервис-центра следить (например, через интернет) за состоянием ИБП. Связь может быть двусторонней: можно «позвонить» и узнать о его состоянии, или же ИБП может сам «позвонить» и сообщить, что у него проблемы. Удаленный мониторинг из сервис-центра является услугой, на которой иногда экономят. Но это вовсе не говорит о том, что предоставление такого сервиса не является перспективным.

Другое перспективное направление — развитие средств мониторинга внешних батарей ИБП. В то время как контроль за состоянием внутренних батарей в современных ИБП находится на высоком уровне, средства мониторинга внешних аккумуляторов можно совершенствовать. Часто единственный контролируемый параметр блока внешних батарей — это выходное напряжение. А оно зависит от напряжения каждой батареи в блоке. Когда результирующее напряжение не в норме, приходится искать неисправный аккумулятор, поочередно замеряя параметры каждого. Поэтому необходимо разрабатывать средства мониторинга, которые позволяли бы следить за каждой батареей в блоке отдельно. Эти средства должны быть независимы от конкретной марки ИБП, так как внешней блок батарей может быть от другого производителя. Мне кажется, что разработки в этом направлении перспективны.

Технические характеристики

Современные ДГУ и ИБП — это устройства с высоким КПД (до 98%, по заявлениям производителей). Они обладают высокой стабильностью выходного напряжения, малым уровнем нелинейных искажений в сети. Форма выходного напряжения практически идеальна: гладкая синусоида.

Но задавались ли мы вопросом: какова цена таких устройств, обладающих всеми характеристиками, как говорится, по максимуму?… Вот еще одно перспективное направление развития: усовершенствование технологии производства, направленное на снижение себестоимости конечной продукции, с сохранением имеющихся технических показателей этой продукции.

Да, созданы ИБП с большим диапазоном входного напряжения (140-276). Но создан ли ИБП у которого диапазон входного напряжения был бы 100-300 В?… (метафора)

Да и можно ли говорить об остановке в развитии, если еще не создан идеальный источник бесперебойного питания, имеющий идеальные характеристики.

Другие направления развития

В мире электроники наблюдаются тенденции к миниатюризации аппаратуры. Я считаю эту тенденцию одним из перспективных направлений в индустрии ИБП. Конечно основным «мешающим» звеном здесь является аккумуляторная батарея ИБП. И в этом направлении также можно развиваться.

Нельзя упускать из виду и эстетическую сторону вопроса. Вряд ли есть особое желание, чтобы за окном стояло нечто похожее на поржавевший »Запорожец», а в офисе рядом с компьютером разместилось что-то вроде старого бабушкиного стабилизатора для телевизора. Поэтому дизайнерское направление тоже может являться перспективным.

 

 

Не сомневаюсь, что я не осветил еще много других перспективных направлений в развитии отрасли СБЭП, но уже и этого достаточно, чтобы увидеть, что развитие происходит и будет происходить. И над новыми идеями будут работать умы не только западных инженеров, но и российских.





Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.