Như chúng ta đã biết, nguồn điện đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo khả năng hoạt động cho các thiết bị, đặc biệt là thiết bị CNTT. Đối với các thiết bị CNTT, duy trì độ sẵn sàng cao cho hệ thống là yêu cầu quan trọng hàng đầu, đòi hỏi 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 thọ hoặc hỏng hóc các thiết bị CNTT sử dụng trong hệ thống. Vì vậy, các nhà quản lý CNTT cần đặc biệt quan tâm đến vấn đề chất lượng nguồn điện, tìm kiếm giải pháp nhằm 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 của mình không được đảm bảo về vấn đề điện năng. Tại sao việc đảm bảo điện năng lại quan 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 đủ để 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 điện cung cấp có thể dao động trong mức không gây ra các tổn hại nghiêm trọng cho thiết 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 định và có thể lên đến tối đa ±10%. Điều đó có nghĩa: nếu điện lưới cung cấp ở 220 Vôn - 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 hạ tầng điện lưới chưa được đảm bảo, do đó hầu hết các doanh nghiệp đều chuẩn bị phương án dự phòng nguồn điện cho mình.
- Các nguy cơ và rủi ro ngày càng gia tăng. Các hệ thống lưu trữ, máy chủ và các thiết bị mạng hiện nay sử dụng những thành phần cấu tạo siêu nhỏ, rất nhạy 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, nhưng chúng cần thời gian để khởi động và nguồn điện cung cấp không được ổn định, có thể bị tăng áp đột ngột hoặc chập chờn. Trong khi đó, các thiết bị chống tăng áp 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 kia CNTT chỉ đóng vai trò hỗ trợ trong doanh nghiệp, nhưng hiện nay CNTT đã trở thành yếu tố trung tâm, góp phần quan trọng trong sự cạnh tranh và thành công của doanh nghiệp. Vì vậy, một khi hệ thống CNTT có vấn đề, tiến trình xử lý công việc sẽ bị đình trệ.
- Độ sẵn sàng cao là yêu cầu quan trọng nhất, nhưng cũng cần quan tâm đến chi phí năng lượng. Những năm gần đây, chi phí cho hệ thống điện và làm mát đã vượt quá tầm kiểm soát. Các nhà quản lý trung tâm dữ liệu được yêu cầu phải tổ chức hệ thống vừa đảm bảo độ sẵn sàng cao, vừa giảm thiểu chi phí năng lượng.
Trong nỗ lực tìm kiếm giải pháp nhằm đảm bảo độ sẵn sàng cho hệ thống đồng thời giảm thiểu chi phí năng lượng, giải phải sử dụng UPS (bộ lưu điện) hiệu suất quả 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 phòng tạm thời nhằm duy trì hoạt động cho các thiết bị sử dụng điện khi gặp sự cố (mất điện, sụt giảm điện áp, sự cố khác...) trong một khoảng thời gian tùy theo công suất giới hạn của nó.
- Tùy theo công suất giới hạn của UPS, nguồn điện dự phòng có thể cung cấp trong khoảng thời gian đủ để các thiết bị quan trọng được tắt một cách an toàn và không mất dữ liệu; hoặc trong thời gian dài hơn, đủ để giữ tải đến khi máy phát điện hoạt động.
- Trong trường hợp nguồn điện gặp các sự cố xung đột biến điện và giảm áp tạm thời, UPS giúp cung cấp nguồn điện ổn định hơn, tránh cho các thiết bị CNTT nhạy cảm bị hư hại.
Các loại UPS chính
Các UPS có thể chia ra ba dạng khác nhau dựa trên phương thức hoạt động của chúng:
1. Hệ thống chuyển đổi đơn (Single-conversion system)
Thông thường, nguồn điện cung cấp được chuyển từ điện lưới AC đến các thiết bị CNTT. Nếu nguồn cung cấp từ AC vượt ra khỏi giới hạn xác định, UPS sẽ thông qua bộ biến tần (inverter) để chuyển sang sử dụng nguồn điện từ pin, đồng thời ngắt kết nối khỏi nguồn AC nhằm tránh dòng điện chạy ngược từ bộ biến tần về nguồn điện lưới. UPS chỉ sử dụng nguồn điện từ pin đến khi đầu vào AC trở lại dung sai bình thường hoặc đến khi pin hết điện, tùy vào khả năng nào xảy ra trước. Hai trong 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 UPS phát hiện có vấn đề, UPS sẽ chuyển sang sử dụng năng lượng từ pin. Một số thiết kế UPS standby còn kết hợp máy biến thế hoặc các thiết bị khác để cung cấp tốt nguồn điện trong điều kiện năng lượng hạn chế.
- UPS line-interactive giống như UPS standby nhưng có thêm một bộ tự biến áp, giúp điều chỉnh điện áp đầu vào lên hoặc xuống khi cần trước khi cho phép nó 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 cố tăng/giảm áp lớn, giống như UPS standby, UPS line-interactive sẽ chuyển sang sử dụng pin để bảo vệ thiết bị.
Hình 1: Thiết kế bên trong của một UPS line-interactive
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 đưa chúng vào bộ biến tần. Bộ biến tần tiếp tục chuyển nguồn điện trở lại AC trước khi đưa nó đến các thiết bị CNTT. Quá trình chuyển đổi kép này giúp cách ly tải hoàn toàn khỏi điện lưới, đảm bảo các thiết bị CNTT chỉ tiếp nhận nguồn điện "sạch" và đáng 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 qua bộ biến tần (inverter) chuyển sang sử dụng nguồn điện từ pin. UPS sẽ sử dụng nguồn điện từ pin đến khi nguồn đầu vào AC trở lại dung sai bình thường hoặc đến lúc pin hết điện, tùy vào khả năng nào xảy ra trước. Trong trường hợp biến tần gặp tình trạng quá tải nghiêm trọng, hoặc chỉnh lưu hay biến tần bị trục trặc, chuyển đổi 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)
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 phí điện 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, UPS sẽ chuyển sang chế độ chuyển đổi kép, cách ly hoàn toàn thiết bị tiêu thụ khỏi nguồn điện lưới không ổn định.
- Khi nguồn điện lưới vượt ngưỡng cho phép của chế độ chuyển đổi kép, UPS sẽ sử dụng nguồn điện từ pin. Đến khi máy phát điện hoạt động và nguồn đầu vào đã ổn định lại, UPS sẽ qua chế độ chuyển đổi kép trước khi trở lại bình thường, 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 hiệu suất và khả năng bảo vệ. Trong điều kiện bình thường, UPS hoạt động với hiệu suất cao nhất. Khi có sự cố xảy ra, UPS dần chuyển sang ưu tiên khả năng bảo vệ cao nhất. Nhờ đó trung tâm dữ liệu có thể tiết kiệm được hàng ngàn đô la mỗi năm cho việc sử dụng năng lượng.
Kết luận
Ngày nay, hệ thống CNTT đang ngày càng có vai trò chủ chốt đối với khả năng cạnh tranh và thành công của các doanh nghiệp. Do đó, việc lựa chọn hệ thống UPS với thiết kế và công suất phù hợp không chỉ hỗ trợ duy trì độ sẵn sàng cao cho hệ thống, mà còn giúp bảo vệ an toàn các thiết bị CNTT nhạy cảm, đồng thời giảm thiểu chi phí năng lượng cho doanh nghiệp.
Nguồn nsp.com.vn
