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集中式與分布式UPS之比較

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一、簡介

只要有電力不中斷的需求,就需要使用不間斷電源系統(UPS)。UPS好比是電力的中間商,不論組織規模大小或電力消耗如何急劇變化,都能協助基礎建設提供連續不中斷的電力。UPS備用電力的傳統部署方式有集中式與分布式兩種類型,但以技術觀點看,其目的都一樣——即要讓電力不停歇地流動,尤其是在供電狀況惡劣的時候,如產生電壓突波、電壓下降、完全停電、頻率差異及其他電力問題時。

雖然目的相同,但兩者解決問題的方式互異。兩種方案各有優缺點,需要根據組織的長期或短期需求而定。對于交通、政府機構、IT及金融服務業等需依賴電力提供穩定的高能見度并具有高耗能的產業,在企業內部與外部都對電力供應有急切需求,維持持續且充足的電力供應是其第一要務。

后續章節將針對集中式與分布式UPS所提供的不同方式的靈活性,討論應如何配合既有需求及未來成長來設計其電力保護的規模。

二、分布式UPS

分布式UPS不是被直接安裝在服務器機架上,就是被裝在服務器機架旁邊,導致(極可能)所有服務器都連接著UPS硬件,硬件與服務器之間僅剩極少空間或毫無空間。如果將分布式UPS比作是在一塊區域內每隔4.5公尺就配置一個的火炬照明信道,那么集中式UPS則可被比作能照亮30公尺半徑區域的大型閃光燈。當分布式UPS火炬的其中之一熄滅時,只會使其周圍4.5公尺范圍變暗;但如果大型閃光燈暫時熄滅了,所有事物都會漆黑一片。

1、可靠性:近接性強度

對企業的IT網絡和供電系統而言,服務器和與其關聯的UPS之間的距離越大,電力面臨的風險就越高,例如會發生噪聲干擾、接地及/或接線松脫等問題。由于分布式UPS被直接安裝在伺服機架上或旁邊,縮短了彼此間的距離,沿電力線鏈路發生的配線故障機率就可大幅降低。藉由沿著整體網絡來配置自給式輔助電源,就能防止集中式UPS部署所可能產生的大規模電力中斷問題。

2、簡易安裝與整合

重量輕并具有較高機動性的特色,使分布式UPS的安裝與移動極為簡易,因此成為需要較高機動性數據中心的理想選擇。高近接性的服務器機架也使分布式UPS在以太網絡的連接方面占有優勢。

3、適合小型組織的更佳成本控制

由于分布式UPS的設計并非供整個企業網絡使用,而僅是網絡之中的一處服務器機架,因此采購這項解決方案的初設預付支出遠低于集中式UPS。集中式UPS的成本常對中小型企業造成殺傷力,而小型UPS的壽命則與服務器硬件相當,使組織可以經濟地同步更新服務器硬件及備份UPS。當小型公司有擴充備份電源保護的需求時,可藉由選擇增加系統的冗余度、根據實際需要增加額外的UPS來實現;相較于使用集中式UPS,可大幅降低成本。

4、缺點:管理效率較差

  • 服務器的角色功能使其必須配置在備用電源系統前面,使得UPS占用了更多的服務器機架空間,從而削減了服務器可用空間。
  • 由于分布式UPS的設計,其機組數量比集中式多,所管理與監控的資源網絡遠大于集中式UPS。因此,管理這些資源往往成為組織中IT或數據中心人員的沉重負擔。

三、集中式UPS

集中式支持架構包含一套或兩套大型UPS,裝設位置在服務器機房周邊、整排服務器的端點或是鄰近服務器的一處獨立地點。集中式UPS就像是圍繞著組織整體網絡的巨大電源保護網。

1、可靠性

對大公司而言,一般小型分布式UPS單相電源保護裝置很難滿足其自身需求。集中式UPS的設計以高密度服務器硬件的需求為出發點,由于這些硬件通常使用三相電源,其UPS當然也是越堅固耐用越好,以便這類UPS同時對單相及三相負載提供保護。如今,服務器的功率越來越高,但更高的溫度會大幅縮短UPS電瓶的壽命。遠距離配置的集中式UPS會保護其電瓶,從而延長電瓶壽命周期,并減少費時傷財的電瓶更換頻次。

2、穩定輸出及增加空間利用

集中式UPS通常是聯機運作的雙轉換架構,可提供較高穩定度的功率曲線,并能消除大多數的電力中斷(如尖波、失真、電壓突波)。另一方面,分布式UPS的設計是為應對電源的變動(通過互動線路架構),這意味著異常狀態會被傳遞到終端裝置。再者,集中式備份架構中的UPS與服務器機架分開,因而可空出寶貴的空間供服務器硬件使用。

3、改善經濟規模

為了增加分布式備份架構的容量,數據支持人員必須為每個服務器機架人工增設額外的UPS,這在大型企業內會是極為繁瑣且無效率的作業。除了會減少可供服務器硬件使用的寶貴機架空間外,這種架構也使得數據技術人員需要監控及維修的設備倍增。而集中式UPS建立冗余容量僅為單一步驟程序,可大幅節約作業的時耗。

4、缺點:能源效率差及成本問題

使用集中式UPS需要較大的占地面積,且其規劃、安裝、設置、測試及啟用所需協調作業相對繁瑣。多數公司選擇使用集中式UPS時往往高估所需。而由于企業過度估計集中式UPS的所需容量所浪費的能量幾乎高達25%。這種最常見的狀況所產生的過度“能源”相對出現過度“熱量”,從而加重數據中心的冷卻系統需求,造成能源成本高漲。這類UPS常需使用專用空調系統才能管控其額外的能(熱)量輸出。

除數據中心額外增加的冷卻需求所致的成本外,集中式UPS的價格也大幅高于其較輕量的對手——分布式UPS。

四、復合式解決方案

模塊化UPS,例如臺達Modulon DPH系列,則可為許多中等規模數據中心關鍵任務的運作建立強健的備份架構。通過模塊化UPS,企業只需根據需要插入額外的電源模塊就能強化備份系統的冗余度,從而使分布式系統獲得集中式備份系統的效率以及分段式的成長彈性(并成本節省)。具備充裕額定容量的三相Modulon DPH系列可為企業提供最高的可用度。

  • 25kW至75/150/200kW無中斷電力可額外增加800kW并聯容量
  • 平均修復時間(MTTR)接近于零
  • 通過并聯機架或同一機架整合于既有配電設備中
  • 電源自我同步及控制模塊支持連續在線操作,即使控制模塊失效
  • 高過載保護:10分鐘125%過載、1分鐘150%過載
  • 最多可擴充至4單元,無需額外硬件
  • 內置手動旁路裝置,可免除保養停機時間

另外,結合集中式與分布式UPS的復合式備份架構所提供的解決方案可涵蓋更多基地,并可借用其他系統的力量補償單一虛弱系統。

五、結論與摘要

上述討論顯示,要確認何種備份解決方案最佳,需要依賴復雜的變量矩陣,例如用戶監控或管理特定備份系統的能力、兩種解決方案的成本利益比、現有服務器機架的使用容量與未來需求、當前及預估的功率需求,以及更多技術性問題, 例如服務器是否使用單相或三相電源。再者,兩種選擇各有優缺點,但若能全盤考慮各種UPS解決方案及貴公司的需求,管理階層將更容易做出最佳策略的選擇。

表格:集中式與分布式UPS性能比較

參數

分布式UPS

集中式UPS

可靠度

近接優勢

三相電源的穩定輸出容量更大

安裝簡易性

較佳(輕量)

較差(重量較重)

成本與效率

小企業成本控制較佳

改善規模經濟

空間

UPS占用服務器的空間

占用較大樓地板,但空間利用性較佳

管理

管理效率差

電力室集中式管理比較容易

臺達推薦的UPS機型*

Amplon系列

N 1-3kW、R 1-3kW、Gaia 1-3kW、RT 5-10kW

 

Ultron系列

EH 10-20kW

HPH 20-40kW

Modulon 系列

DPH 25-75/150/200kW

NH Plus 20-120kW

 

Ultron 系列

HPH 60-120kW

DPS 160-500kW

* 建議但不限于此等機型。


 

狀 態: 離線

公司簡介
產品目錄

公司名稱: 臺達集團
聯 系 人: 中達電通股份有限公司
電  話: 400-820-9595
傳  真: 021-58630003
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