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29.06.1984 - 

Dieselaggregat schätzt Großrechner vor Stromausfall:

Redundante USV arbeitet auf Sammelschiene

OSTERODE - Hohe Abhängigkeit von der Datenverarbeitung kann beim Systemausfall zu erheblichen finanziellen Verlusten fahren. Dabei darf der Benutzer nicht übersehen, daß keine Versicherung dieses Risiko abdeckt. Hans Havermann von der Anton Piller GmbH & Co. KG, Osterode, beschreibt am Beispiel eines Großanwenders, wie man sich wenigstens vor den Folgen eines Stromausfalles schützen kann.

Das Großrechenzentrum, das hier als konkretes Beispiel dienen soll, um die technische Lösung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung darzustellen, ist folgendermaßen ausgerüstet: eine IBM 3084Q, zwei 308lK, eine 4341, 48 Plattenspeicher 3380, 12 Plattensteuereinheiten, 31 Bandstationen, acht Bandsteuereinheiten, acht Laserdruckersysteme sowie sechs DFÜ-Steuereinheiten.

Dazu kommt noch eine Anzahl verschiedener Peripherieeinheiten in einem etwa 1100 Quadratmeter großen stützenlosen Maschinensaal. Über Standleitungen sind rund 4000 Datenstationen des flächendeckenden Leitungsnetzes an das Rechenzentrum angeschlossen.

Grundlage des Anwendungssystems bilden datenbankorientierte Dialogverfahren, die besonders auch im Hinblick auf die Kundenselbstbedienung mit dem Einsatz von Geldautomaten, Kontoauszugsdruckern und nicht zuletzt dem Btx-Verkehr eine ständige Verfügbarkeit auch an Wochenenden und Feiertagen voraussetzen. Die Gesellschaft beschäftigt 250 Mitarbeiter und bietet Serviceleistungen an.

Die Versorgung mit Primär-Energie

Über zwei getrennte Transformatoren mit einer Gesamtleistung von 1000 kVA erfolgt die Einspeisung aus dem öffentlichen Netz für die Computerversorgung. Der Bedarf für Licht und andere Verbraucher wird über zwei weitere Netzeinspeisungen abgedeckt. Bei Netzausfall stehen für den Betrieb über die unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage Blei-Batterien mit einer Leistung von 700 kW bereit. Nach etwa einer Minute wird die Versorgung von drei Notstromaggregaten (Diesel mit Generatoren) von je 550 kVA Leistung übernommen.

Der laufend gespeicherte Dieselkraftstoff reicht für 24 Betriebsstunden. Es gibt die Möglichkeit, einen größeren Kraftstoffvorrat zu speichern. Um die Funktionsfähigkeit der Notstromversorgung zu prüfen, wird einmal pro Monat für eine Stunde Netzausfall simuliert.

Blick in den schwarzen Kasten

Unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlagen USV-Anlagen kann man in zwei große Gruppen einteilen, in rotierende und statische Anlagen. Würde man die Stromversorgung zunächst als "Black box" betrachten, ergeben sich fürs erste nur geringe Unterschiede. Die äußeren Abmaße, das Geräusch und die Wärmeentwicklung (Wirkungsgrad) sind bei rotierenden und statischen Anlagen in etwa gleich.

Erst beim Blick in den schwarzen Kasten wird der grundlegende Unterschied offenbar. Die Befürworter von statischen Anlagen - hier wird die elektrische Maschine durch Halbleitertechnologie ersetzt - nehmen oft das Image des Fortschritts für sich in Anspruch: Schließlich beruht ja der ganze Rechner auf moderner Halbleitertechnologie (Vergessen wir die zwölf Zehnerpotenzen, die zwischen dem Schalten von Kilo- und Nano-Ampere liegen).

Die Anhänger von rotierenden Anlagen - heutzutage immer eine Kombination von Halbleitertechnik, und elektrischen Maschinen - leiden unter der Tatsache, daß elektrische Maschinen eine Erfindung des vorigen Jahrhunderts sind.

Die Computer benötigen eine Betriebsspannung von 3 x 208 Volt bei einer Frequenz von 440 Hertz. Drei Frequenzformer von je 75 kVA stellen diese Leistung bereit. Die Umformer arbeiten nach dem Prinzip der redundanten Maschine auf eine gemeinsame Sammelschiene. Damit ist immer ein Umformer mehr in Betrieb, als zur Erbringung der Leistung erforderlich wäre, so daß der Ausfall eines Umformers zu keiner Beeinträchtigung der Computerstromversorgung führt. Eine sinnvolle Überwachungspolitik gewährleistet, daß ein fehlerhafter Umformer von der "sicheren Schiene" getrennt wird.

Zur Computerperipherie, zählen die bereits aufgezählten Geräte, die Kühlanlage für den Computer sowie weitere, nicht im einzelnen aufgeführte Verbraucher, die für das einwandfreie Funktionieren der Großrechenanlage unentbehrlich sind. Allen diesen Verbrauchern ist gemeinsam, daß sie mit einer Spannung von 380 Volt und einer Frequenz von 50 Hertz (Netzfrequenz) arbeiten. Die unterbrechungsfreie Versorgung für diese peripheren Anlagen geschieht über drei USV-Anlagen mit je 250 kVA Leistung. Auch hier wird das Prinzip des redundanten Systems verwendet: Zur Versorgung der Verbraucher genügen zwei Maschinen mit einer Leistung von 500 kVA.

Die einzelnen Elemente dieser USV-Anlage sind Gleichrichter, Wechselrichter, Thyristorschalter und Uniblock. Dieser Uniblock ist eine Neuentwicklung auf dem Gebiet des Elektromaschinenbaus. Es handelt sich um eine Maschine synchroner Bauart, bei der die Motor- und die Generatorwicklung auf einem einzigen, für beide Wicklungen gemeinsamen Ständer, untergebracht sind. Motor und Generator wurden sozusagen ineinander geschoben.

Im Normalbetrieb, das heißt bei Einspeisung aus der 50-Hertz-Verteilung, gelangen etwa 95 Prozent der benötigten Energie über den Thyristorschalter auf den Uniblock. Die restlichen fünf Prozent werden über Gleich- und Wechselrichter geführt, um diesen Weg betriebsbereit zu halten. Bei Netzausfall wird unterbrechungsfrei von der Batterie auf den Wechselrichter geschaltet. Der parallel zu Gleich- und Wechselrichter arbeitende Thyristorschalter wird als Option angeboten. Als paralleles Element erhöht er die rechnerische Zuverlässigkeit beträchtlich und beeinflußt das Betriebsverhalten positiv. Für Anlagen in der hier beschriebenen Ausführung wird mit einem MTBF-Wert größer 600 000 Stunden gerechnet (MTBF = Mean Time between Failures; = Mittlerer Ausfallabstand).

Wartung und Betriebssicherheit

Die unterbrechungsfreie Stromversorgung einschließlich Batterie und Notstromdiesel wird von den Betreibern der Großrechenanlage selbst gewartet. Dazu gehört der bereits beschriebene monatliche Probebetrieb, die Wartung der Batterie und das Schmieren der Lager der elektrischen Maschinen jedes halbe Jahr. Wie bereits erwähnt, arbeitet die Anlage im Dauerbetrieb; zum Schmieren der Lager werden die Maschinen nicht abgestellt. Kugellagerhersteller geben die typische Lebensdauer für ein richtig gewartetes Kugellager mit 50000 Betriebsstunden an; das sind über sechs Jahre bei ununterbrochenem Betrieb.