Unterbrechungsfreie Stromversorgung

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1 Unterbrechungsfreie Stromversorgung Unterbrechungsfreie Strom Versorgungen versorgen sämtliche elektrischen Verbraucher mit Strom aus der Batterie, sollte die Netzspannung ausfallen. Ein unerwarteter Netzausfall kann zum Verlust von Daten und Programmen führen und die daraus resultierenden Kosten und Schäden sind unkalkulierbar. Der Inhalt einer Platte kann in einen inkonsistenten Zustand geraten, wenn der Stromausfall während eines Schreibvorgangs stattfindet oder Inhalte von Write-Cache-Speichern nicht vor dem Stromausfall auf die Platte geschrieben wurden. Deshalb ist es wichtig, den Shutdown des Rechners bei solchen Störfällen geregelt durchzuführen. Bei Netzstörungen sollte man aber nicht nur an Stromausfälle denken, die Probleme können durch verschiedenste Ursachen auftreten und in unterschiedlichen Arten auftreten. Probleme, Ursachen und Wirkung Technologien 1. Die OffLine-Technologie Die Verbraucher werden direkt über einen Filter vom Netz versorgt, keine Spannungs- und Frequenzregelung. Die Verbraucher werden nach einer Umschaltzeit von < 10 ms über den Wechselrichter von der Batterie versorgt. Die Offline-Modelle arbeiten also wie ein Notstromaggregat und schalten sich erst dann ein, wenn der Strom ausgefallen ist. Die genannten Umschaltzeiten reichen bei PCs in der Regel aus, ohne dass eine Störung im Rechner auftritt. Bei anderen Systemen hingegen kann schon diese kurze Umschaltzeit zu Datenverlusten führen. 2. Die Line-Interactive- Technologie Wie bei der Offline-Technologie werden bei der Line-Interactive-Techologie die Verbraucher über einen Filter direkt vom Netz versorgt, bei dieser Technologie ist jedoch die Spannungsregelung möglich. Durch einen parallel zur Spannungsversorgung der USV geschalteten Regelkreis werden die Schwankungen der Netzspannungen auf einen für den Verbraucher tolerierbaren Wert reguliert und Netzressourcen optimal genutzt, da bei Spannungseinbrüchen nicht gleich auf Batteriebetrieb geschaltet wird. Dies erhöht die Batterielebensdauer. Sollte die Netzspannung ausfallen, werden die Verbraucher nach < 10 ms über den Wechselrichter von der Batterie versorgt. Daher ist auch diese verbesserte Version der Offline-Technologie nicht ausreichend, wenn die angeschlossenen Geräte auf durch das Umschalten auftretende Phasenverschiebungen empfindlich reagieren. Das ist zum Beispiel bei vielen

2 Telekommunikationsanlagen der Fall. 3. Die Online-Technologie Mehr Datensicherheit bieten diese Modelle, die allerdings aufgrund der aufwendigeren Technologie normalerweise teurer sind als entsprechende Offline- oder Line-Interaktive-Modelle. Die eingehende Netzspannung wird galvanisch getrennt und gleichgerichtet. Die gleichgerichtete Spannung wird geglättet, stabilisiert und wieder in eine saubere Wechselspannung gewandelt. Dieses Verfahren gewährleistet für die angeschlossenen Verbraucher weitestgehende Abschirmung von Spannungsschwankungen, Unterbrechungen, Rauschen oder Spikes. Die Aufladung der Batterie erfolgt während des Normalbetriebs. Fällt das Netz völlig aus, übernimmt die ständig aufgeladene Batterie gleitend und unterbrechungsfrei den Energiefluss zum Wechselrichter. Diese Technologie erzeugt permanent eine völlig neue, netzunabhängige Spannung. Neben den fehlenden Schaltzeiten haben die Online-Geräte also auch den weiteren Vorteil, als Spannungs-Konstanthalter und Netzfilter arbeiten zu können. Nachteilig bei Online- Modellen sind die höheren Energieverluste durch die kontinuierliche Versorgung über den Wechselrichter. Die hohe Wärmeentwicklung bedingt den Einsatz von Lüftern, was wiederum zu einer höheren Geräuschentwicklung führt und den optimalen Einsatzort der Anlage in Rechnerräumen begründet. Um die Verbraucher nicht nur unabhängig vom Netz sondern auch von der USV selber zu halten, besitzen die gängigen Modelle einen Bypass. Im Falle eines Wechselrichterdefektes wird die Anlage überbrückt und der Verbraucher wird somit direkt aus dem Netz mit der Energie versorgt. Zudem verfügen die Anlagen über eine Handumgehung, durch ein einfaches Umlegen eines Schalters ermöglicht diese Einrichtung den Tausch und die Wartung von Batterien im laufenden Betrieb, ohne die Verbraucher zu beeinflussen. Nochmals übersichtlich im Vergleich dargestellt: Die OffLine-Technologie

3 Die Line-Interactive-Technologie Die Online-Technologie Dimensionierung

4 Die richtige Dimensionierung erfolgt nach der auf den Typenschildern angegebenen Leistung in VA (VoltAmpere) oder der Berechnung der Scheinleistung bei nichtlinearen Lasten. Wird auf dem Typenschild die Leistung in VA angegeben, kann die Leistung der einzelnen Geräte einfach addiert werden. Dazu gehören unter anderem auch Bildschirme, Terminals, externe Datenspeicher und Peripheriegeräte. Erfolgt die Angabe in Watt, so muss die Scheinleistung rechnerisch ermittelt werden. Hierzu wird die Angabe in Watt mit einer Konstanten multipliziert. Bei den derzeit üblichen Schaltnetzteilen kann ein Faktor von 1,4 angesetzt werden. Rechenbeispiel: Typenschildangabe von 150 W Wert in VA ergibt sich zu 150 * 1,4 = 210 Sind Systemerweiterungen geplant oder abzusehen, sollten diese Komponenten bei der Dimensionierung der USV mit berücksichtigt werden. Generell wird empfohlen, eine Anlage mit 20% mehr Leistung anzuschaffen als aktuell benötigt wird. Übersteigt der Stromverbrauch der angeschlossenen Geräte durch eine nachträgliche Erweiterung die Leistungsfähigkeit der USV, dann kann ein ordentliches Herunterfahren der Systeme nicht mehr gewährleistet werden. Die USV-Anlagen beinhalten einfach ausgedrückt einen Selbstschutzmechanismus, der bei einer zu grossen Überlast die Anlage einfach abschalten lässt, ehe sie dadurch zerstört werden könnte. Es wird empfohlen, in regelmässigen Abständen die Funktionsfähigkeit der USV mit allen angeschlossenen Geräten zu testen. Da eine USV in der Regel lediglich eine vorübergehende Sicherung eines Systems ermöglicht, können die angeschlossenen Rechner und Peripheriegeräte nur für kurze Zeit mit Batteriestrom versorgt werden. Diese Überbrückungszeit lässt sich so auswählen, bzw. durch Batterieerweiterungssets anpassen, dass Daten wie auch Programme im Falle eines Stromausfalls ordnungsgemäss gesichert werden können. Für kritische Anwendungen, die konstant weiterlaufen müssen, stehen auch Anlagen mit Überbrückungszeiten von mehreren Stunden zur Verfügung. Wichtigster Bestandteil jeder USV sind die Batterien, deren durchschnittliche Lebensdauer bei 3 bis 5 Jahren liegt und stark von der Batterietemperatur beeinflusst wird. Tests von Herstellern haben ergeben, dass bei einer Erhöhung der Umgebungstemperatur um 5 Grad Celsius die Lebensdauer der Batterie um bis zu 25% sinkt. Alarm, Schnittstellen, netzwerkweite Kommunikation Die Alarmierung über kritische Zustände, wie zum Beispiel einem Stromausfall oder einer Störung der USV selbst, sollte gleichermassen über das Netzwerk, , Pager, Fax sowie GSM-Telefone möglich sein. Bei einer Meldung der USV sollte gewährleistet sein, dass vordefinierte Befehle oder Scripts (*.exe, *.bat, *.com, *.cmd, etc.) automatisch ausgeführt werden. Durch vielfältige Kommunikationsoptionen ist der direkte Zugriff (mit userabhängigen Restriktionen) auch über das Internet möglich. Das Managen einer USV-Anlage ist von jeder Arbeitsstation im Netz möglich. Sind innerhalb eines Netzwerks mehrere USVs installiert, können diese von jedem berechtigten Arbeitsplatz netzwerkweit administriert werden. Meldungen, durch die USV-Management-Software ausgelöst, können zeitgesteuert an vordefinierte Netzwerkteilnehmer gesendet werden. Diese Meldungen können editiert werden und Änderungen von jeder Arbeitsstation sind sofort aktiv. Somit entfällt ein erneutes Rebooten der Shutdown-Software oder gar des Rechners. Funktionen wie Verändern von Einstellungen, Rebooten des Netzwerkes o.ä. sind passwortgeschützt. Sind mehrere Netzwerkteilnehmer (Server, Workstations, Gateways, Hubs, Router etc.) des gleichen Netzwerkbetriebssystems an eine USV angeschlossen, so kann eine Gruppe erstellt werden. Dies bedeutet, dass ein Rechner seriell mit der USV verbunden ist und als Gruppen-Controller arbeitet. Dieser stellt die USV-Informationen im Netzwerk zur Verfügung. Auf allen weiteren Netzwerkkomponenten ist die Shutdown-Software installiert; die Komponenten sind als Gruppenmitglieder definiert. Deren Verhalten kann jedoch unabhängig vom Controller vorgegeben werden. Somit ist z.b. ein sequentieller Shutdown aller dieser Netzwerkkomponenten gewährleistet. Ebenso sollte auch der Test aller in einem Netzwerk befindlichen USV-Anlagen durch den Anwender von einer Arbeitsstation aus initialisierbar sein. Alle Vorkommnisse werden in einer Logdatei gespeichert. Das Führen einer separaten Batterie-Log-Datei ist dabei aufgrund der Wichtigkeit der Batterie als Energiespeicher der USV-Anlage unbedingt erforderlich, um ihren Status

5 eindeutig beurteilen zu können. USV-Geräte sind in der Regel mit einer RS232-Schnittstelle und meist auch mit einer USB-Schnittstelle ausgestattet, über die der Anschluss an den Rechner erfolgt. Bei allen USVs ist in der Regel im Lieferumfang eine Management- und Shutdownsoftware für alle gängigen Betriebssysteme enthalten. Updates können kostenlos von der Homepage des jeweiligen Herstellers heruntergeladen werden. Die Installation ist aufgrund der Benutzerführung sehr einfach durchzuführen. Shutdown Ein durch die USV-Management-Software ausgelöster Shutdown beinhaltet folgende Merkmale: 1. Speichern des Cache-Inhaltes auf der Festplatte, 2. Speichern des aktuellen Zustandes der offenen Dateien (Windows), 3. ordnungsgemässes Beenden sämtlicher Applikationen, 4. Ausführen eventuell hinterlegter Befehle (z.b. Backup durchführen, Datenbank sichern etc.), 5. Durchführen eines ordentlichen Systemabschlusses und 6. Abschalten der USV. Es ist möglich, einen genau festgelegten Ein- bzw. Ausschaltplan für die USV zu definieren.

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