Вряд ли кто-то будет оспаривать прописную истину, что надежная, бесперебойная связь сегодня просто невозможна без источников бесперебойного питания (ИБП). В самом деле, очевидно, что полноценная защита телекоммуникационных линий от помех, вызванных нарушениями или нестабильностью электропитания, не менее важна, чем защита данных в компьютере. Если же говорить конкретно о России, то эта задача зачастую является приоритетной, поскольку на многих региональных электросетях, к сожалению, можно наблюдать колебания напряжения и нелинейные искажения, превышающие и ГОСТы, и допустимые в Европе нормы.
Специфика телекома
Еще в конце прошлого века ведущие эксперты телекоммуникационного рынка сходились во мнении, что операторы связи для достижения наивысшего уровня отказоустойчивости должны подключать к ИБП до 100% телекоммуникационных систем. Если мы проанализируем, в какую сумму, например, сотовому оператору обходится простой оборудования, то цифра 100% уже не будет выглядеть чрезмерной. Два десятилетия тому назад простой сети всего в один час обошелся российскому сотовому оператору (одному из «большой тройки») в сумму, превышающую 2 млн долл. Можно себе представить, насколько возросла цена ошибки в наши дни.
В прежние времена сбои в системе электропитания стояли первыми в ряду причин, приводящих к отказу ИТ-оборудования. К сожалению, за прошедшие годы здесь мало что изменилось в лучшую сторону. В идеальном мире питающее электричество представляет собой неискаженную синусоиду с частотой 50 Гц и напряжением 220 В. По российскому ГОСТу напряжение может колебаться в пределах 220 В ±10%, а частота – 50 Гц ±1 Гц; нелинейные искажения не должны превышать 8% при долговременном характере и 12% – при краткосрочном. Но мы живем в реальном мире, где электросети имеют гораздо худшие показатели: в них происходят падения и всплески напряжения, часто выходящие за пределы допустимых значений, также возникают высоковольтные импульсные помехи, высокочастотный шум и т. д., не говоря уже о полном отключении электропитания, что не редкость в региональных филиалах.
Система обеспечения гарантированного электропитания включает в себя большое число различных компонентов: дизель-генераторные установки, стабилизаторы напряжения, сетевые фильтры, аккумуляторные батареи, ИБП, силовые автоматы и т. д. Специфика телекоммуникационного оборудования требует тщательного подхода к выбору систем обеспечения электропитанием – это касается и подбора соответствующих ИБП.
Во-первых, время автономной работы от батарей должно быть достаточно большим, чтобы дизель-генератор, входящий в состав системы энергоснабжения, вовремя успел запуститься и выйти на рабочий режим.
Во-вторых, в работе ИБП напряжение не должно пропадать при переключении с основного питания на резервное, поскольку большая часть телекоммуникационного оборудования критично реагирует даже на мгновенное отключение электропитания.
В-третьих, само конструктивное исполнение источников бесперебойного питания, применяемых в телекоммуникационных комплексах, должно быть рассчитано на установку в стандартные аппаратные шкафы.
Типы ИБП
Если обратиться к конструктивным особенностям, то принято различать три основных типа ИБП: Off-line, Line-interactive и On-line. Самыми простыми и дешевыми являются системы ИБП Off—Line: в нормальных условиях работы нагрузка питается от сети через сглаживающий фильтр, а при пропадании напряжения в питающей сети происходит переключение питания на инвертор (устройство, преобразующее постоянное напряжение в переменное) от аккумуляторной батареи. Такие ИБП сегодня почти не встречаются в телекоммуникационных системах, поскольку они обладают относительно большим временем переключения.
Line—interactive: в нормальных условиях питание осуществляется от основной сети через автотрансформатор и сглаживающий фильтр; в случае пропадания электроэнергии в основной цепи переход питания происходит на параллельно подключенную резервную цепь, состоящую из выпрямителя, инвертора и аккумуляторной батареи.
On-line: обеспечивает действительно бесперебойное питание оборудования; в нормальных условиях работы нагрузка питается от инвертора, который, в свою очередь, питается от выпрямленного напряжения основной сети; при отсутствии электроэнергии в основной сети питание осуществляется через инвертор, но только от аккумуляторной батареи.
Понятно, что из этих трех типов ИБП для телекоммуникационных систем лучше всего подходят устройства с поддержкой двойного преобразования (системы On-line), хотя они отличаются невысоким КПД (вследствие повышенных энергозатрат) и немалой ценой.
Вполне естественно, что заказчик (телекоммуникационная компания) обращает внимание в первую очередь на следующие факторы – надежность, простота и экономичность решения. Однако условия выбора оборудования не исчерпываются этими составляющими.
У оператора связи с большой распределенной сетью имеется множество удаленных коммутаторов на необслуживаемых узлах, работа которых должна быть максимально автоматизирована. В таком случае одним из основных требований к работе источников бесперебойного питания становится автономность. Кроме того, для российской глубинки важнейшей характеристикой оборудования является антивандальность.
ИБП на технологии Li-Ion
Хотя ИБП являются довольно консервативной областью, но и здесь время от времени происходят достаточно значительные сдвиги. Так, в конце 2014 г. компания Schneider Electric выпустила на рынок первый ИБП продуктовой линейки Galaxy V – модульный трехфазный ИБП, который мог поставляться с литий-ионными батареями, а уже с 2016 г. Schneider запустила такие решения в серию.
Как известно, ключевым ограничением применения любых новых технологий является окупаемость их внедрения для заказчика, которая напрямую связана со стоимостью внедрения инновационных решений. Цена продукта на базе литий-ионных аккумуляторов постепенно снижалась, и с учетом нескольких лет их успешной эксплуатации Schneider Electric приняла решение вывести данные продукты на рынок.
Благодаря более высокой энергоемкости новые литий-ионные аккумуляторы не только занимают меньше площади, но и имеют более низкую массу по сравнению со свинцово-кислотными – уменьшается стоимость их транспортировки. Ресурс свинцово-кислотных аккумуляторов VRLA с регулирующим клапаном (Valve-Regulated Sealed Lead-Acid) – три-шесть лет, в то время как для литий-ионных этот показатель может превышать десять лет.
При сравнении стоимости новых литий-ионных аккумуляторов со свинцово-кислотными батареями для получения корректных результатов важно оперировать продуктами со схожими свойствами. Если говорить, например, о линейке компании Schneider, то Li-ion-батареи поставляются в батарейных шкафах с поблочным батарейным мониторингом. На уровне батарейного шкафа используется расширенная система балансировки ячеек и их мониторинга по токам, напряжениям и температурам, с полноценным дублированием функциональности на уровне групп батарей и целого батарейного шкафа. Это позволяет обеспечить правильную эксплуатацию и зарядку батарей, при необходимости смешать в одном батарейном массиве ячейки с разными степенями устаревания, что невозможно без последствий в массиве на базе свинцово-кислотных батарей.
Если сравнить это с решением на базе свинцово-кислотных батарей с комплектацией их батарейным мониторингом и расположением в батарейных шкафах, то разрыв по цене не превысит 10–25%. С учетом того, что срок службы литий-ионных аккумуляторов составляет 15 лет, за счет экономии на замене батарей за это время обеспечивается выгода до 40% общей стоимости владения.
Если отвлечься от технической стороны и подойти к проблеме ИБП с общих позиций, то сегодня мы можем увидеть, как наши операторы связи все больше внимания начинают уделять вопросам экономии электроэнергии. Грамотные компании начинают с выстраивания корпоративной политики энергосбережения, а уже затем, в рамках общей стратегии прорабатывают конкретные решения, в том числе вопросы, связанные с использованием ИБП.
Ведущие игроки рынка
Крупнейшие игроки на рынке ИБП для оборудования связи сегодня представлены такими известными зарубежными брендами, как Schneider Electric, Emerson, Powercom, Eaton (ИБП под брендом Powerware) и Enatel Energy. Среди российских производителей можно назвать две компании, производящие оборудование соответствующего уровня, – это АО «Связь инжиниринг» и ГК «Штиль».
Schneider Electric предоставляет крупным телекоммуникационным компаниям линейку оборудования, включающую в себя надежные и гибкие системы постоянного тока для абонентского оборудования широкополосного доступа, маломощных беспроводных систем и другого телекоммуникационного оборудования. APC by Schneider Electric предлагает два решения для защиты телекоммуникационных линий от перебоев электропитания:
- PowerShield – это ИБП постоянного тока, созданный для защиты абонентского оборудования гибридных оптоволоконных сетей, сетей типа FTTH (Fiber to the home – «оптоволокно до дома») и сетей стационарного беспроводного абонентского доступа;
- Magnum VS – модульный стоечный блок питания постоянного тока, который предназначен для беспроводных сетей, абонентского оборудования, а также распределенных сетей с невысокой мощностью.
Emerson Network Power – подразделение корпорации Emerson – является сейчас одним из ведущих мировых поставщиков систем электропитания постоянного и переменного тока для обеспечения бесперебойной работы мобильной и фиксированной связи. Ассортимент оборудования компании Emerson Network Power, производимого на заводах Liebert Hiross (Италия) и Nove Mesto (Словакия), включает широкий набор конфигурируемых решений практически любой сложности. Промышленные ИБП Emerson Liebert предназначены для работы в связке с дизель-генераторами.
Powercom поставляет ИБП двойного преобразования – они не просто пропускают ток, но и преобразуют его, причем дважды. Сначала входящее напряжение трансформируется в постоянный ток, затем – наоборот, но уже с необходимыми показателями. Такой ИБП способен избавить от всех возможных проблем, связанных с перепадами напряжения. Сфера применения ИБП двойного преобразования находится там, где требуется максимальная защита. Такие приборы способны мгновенно переключаться на работу от аккумулятора. ИБП двойного преобразования помогут уберечь от поломок и отключений капризное оборудование, не переносящее малейших отклонений в электроснабжении.
Продукция, выпускаемая компанией Eaton, включает в себя полную линейку ИБП (бренд Powerware) постоянного и переменного тока, ПО управления электропитанием, а также средства удаленного мониторинга и техническую поддержку на месте.
Серия ЭПУ (электропитающих установок DC) на базе выпрямительных модулей NPR48 и NPR24 подходит для телекоммуникационных сетей, которые требуют компактных, гибких и эффективных систем электропитания. Топовая серия ЭПУ Large Power Solutions (LPS) предназначена для главных телекоммуникационных узлов. Устройства серии MaxiAccess являются интегрированными DC системами электропитания и разработаны для объектов с малой и средней потребляемой мощностью.
Операторы связи в более чем 60 странах мира используют оборудование компании Enatel. Гибкая архитектура этих систем открывает для них широкую область применения – от небольших узлов до крупных центров. Enatel предлагает широкий спектр решений для небольших беспроводных или неподвижных линий доступа, средние системы для базовых станций или дистанционной коммутации. Модульные выпрямители, преобразователи и инверторы полностью интегрированы в рамках одной системы, снижая тем самым затраты на оборудование и пространственные требования.
АО «Связь инжиниринг» производит ИБП постоянного и переменного тока. ИБП постоянного тока предназначены для обеспечения бесперебойного электропитания постоянным током средств связи или любого другого электронного оборудования с напряжением питания 24, 48 и 60 В. Компания также предлагает операторам связи телекоммуникационые шкафы и стойки наиболее распространенного 19-дюймового конструктива по МЭК 297. Шкафы и стойки предназначены для размещения в них телекоммуникационного оборудования, ИБП и аккумуляторных батарей. Стойки 19″ (ТКС-19) обеспечивают компактное, удобное, надежное и технологичное крепление для широкого набора телекоммуникационного оборудования.
ГК «Штиль» предлагает большой выбор ИБП переменного тока. Все ИБП «Штиль» построены по схеме двойного преобразования энергии (топология online). Такой принцип работы позволяет получить на выходе напряжение идеальной синусоидальной формы и обеспечить нулевое время переключения на питание нагрузки от аккумуляторных батарей. Доступны однофазные и трехфазные модели ИБП с двойным преобразованием напряжения, а также установки бесперебойного питания, предназначенные для АСУ ТП. Подобное оборудование отвечает всем актуальным нормам и стандартам; оно производится непосредственно на заводе компании, который расположен на территории России.
Таким образом, сегодня на отечественном рынке систем бесперебойного питания присутствуют практически все ведущие мировые производители, с которыми в отдельных секторах вполне успешно конкурируют отечественные вендоры. Производители ИБП предлагают широкую гамму продукции, рассчитанную на любую задачу.
В 2017 г. большинство западных вендоров отметились выводом на рынок интересных новинок, текущий год также обещает стать богатым на события, особенно с учетом желания крупных игроков как можно быстрее продвигать на рынке ИБП на базе новых литий-ионных аккумуляторов.
