Як влаштовано електричну мережу

Електростанції Росії об'єднані у федеральну енергосистему, що є джерелом електричної енергії всім її споживачів. Передача та розподілення електроенергії здійснюється за допомогою повітряних лінійелектропередачі, що перетинають усю країну. Для зменшення втрат при передачі електроенергії в лініях електропередач застосовується дуже висока напруга – десятки та (частіше) сотні кіловольт.

Через свою економічність при передачі енергії застосовується винайдена російським інженером М.О. Доливо-Добровольська трифазна система змінного струму, При якій електроенергія передається за допомогою чотирьох дротів. Три з цих дротів називаються лінійними або фазними, а четвертий - нейтральним дротом або просто нейтраллю.

Споживачі електроенергії розраховані на нижчу напругу, ніж напруга в енергосистемі. Зниження напруги проводиться у два етапи. Спочатку на знижувальній підстанції, що є частиною енергосистеми, напруга знижується до 6-10 кВ (кіловольт). Подальше зниження напруги виробляється на трансформаторних підстанціях. Їхні знайомі всім стандартні "трансформаторні будки" багато розкидані по підприємствах і житлових масивах. Після трансформаторної підстанції напруга знижується до 220-380 Ст.

Напруга між лінійними проводами трифазної системи змінного струму називається лінійною. Номінальне діюче значення лінійної напруги в Росії одно 380 В(Вольт). Напруга між нейтраллю і будь-яким з лінійних дротів називається фазним. Воно в корінь із трьох разів менше лінійного. Його номінальне значення в Росії одно 220 В.

Джерелом струму для енергосистеми є трифазні генератори змінного струму, встановлені електростанціях. Кожна з обмоток генератора індукує лінійну напругу. Обмотки симетрично розташовані по колу генератора. Відповідно і лінійні напруги зрушені одна щодо одної по фазі. Цей фазовий зсув постійний і дорівнює 120 градусів.

Мал. 1. Трифазна система змінного струму

Після трансформаторної підстанціїнапруга через розподільні щитки чи (на підприємствах) розподільчі пункти надходить споживачам.

Деякі споживачі (електродвигуни, промислове обладнання, великі ЕОМ та потужне комунікаційне обладнання) розраховані на безпосереднє підключення до трифазної електричної мережі. До них підводяться чотири дроти (крім захисного заземлення).

Маломощние споживачі (персональні комп'ютери, побутові прилади, офісна техніка тощо) розраховані на однофазну електричну мережу. До них підводять два дроти (крім захисного заземлення). У переважній кількості випадків один із цих проводів - лінійний, а інший - нейтральний. Напруга між ними за стандартом дорівнює 220 В.

Наведені вище діючі значення напруги повністю не вичерпують параметри електричної мережі. Змінний електричний струм також характеризується частотою. Номінальне стандартне значення частоти в Росії дорівнює 50 Гц(Герц).

Реальні значення напруги та частоти електричної мережі, звичайно, можуть відрізнятися від номінальних значень.

До мережі постійно підключаються нові споживачі електроенергії (струм або навантаження в мережі збільшується) або відключаються будь-які споживачі (в результаті струм або навантаження мережі зменшується). При збільшенні навантаження напруга в мережі зменшується, а при зменшенні навантаження напруга в мережі зростає.

Для зменшення впливу зміни навантаження на напругу, на підстанціях, що знижують, існує автоматична система регулювання напруги. Вона призначена для підтримки постійної (у певних межах та з певною точністю) напруги при зміні навантаження в мережі. Регулювання здійснюється з допомогою перекоммутации обмоток потужних понижуючих трансформаторів.

Частота змінного струму визначається частотою обертання генераторів на електростанціях. При збільшенні навантаження частота прагне трохи зменшитися, система регулювання електростанції збільшує витрату робочого тіла через турбіну, і частота обертання генератора відновлюється.

Зрозуміло, жодна система регулювання (напруги або частоти) не може працювати ідеально, і в будь-якому випадку користувачеві електричної мережі потрібно змиритися з деякими відхиленнями характеристик мережі від номінальних значень.

У Росії її вимоги до якості електричної енергії стандартизовані. ГОСТ 23875-88 дає визначення показників якості електроенергії, а ГОСТ 13109-87 встановлює значення цих показників. Цим стандартом встановлено значення показників у точках підключення споживачів електроенергії. Для користувача це означає, що він може вимагати від енергопостачальної організації, щоб встановлені норми дотримувалися десь в енергосистемі, а безпосередньо в його розетці.

Найбільш важливі показники якості електроенергії – це відхилення напруги від номінального значення, Коефіцієнт несинусоїдності напруги, відхилення частоти від 50 Гц.

Відповідно до стандарту протягом не менше 95 % часу кожної доби фазна напруга повинна перебувати в діапазоні 209-231 В(відхилення 5%), частота в межах 49.8-50.2 Гца коефіцієнт несинусоїдності не повинен перевищувати 5 %.

Інші 5 або менше відсотків кожної доби напруга може змінюватися від 198 до 242 В (відхилення 10%), частота від 49.6 до 50.4 Гц, а коефіцієнт несинусоїдності повинен бути не більше 10%. Допускаються також сильніші зміни частоти: від 49.5 Гц до 51 Гц, але загальна тривалість таких змін не повинна перевищувати 90 годин на рік.

Аваріями електропостачання називаються ситуації, коли показники якості електроенергії короткочасно виходять за встановлені межі. Частота може відхилятись на 5 Гц від номінального значення. Напруга може знижуватися до нуля. Надалі показники якості мають відновлюватись.

а малюнку 8 представлена ​​блок-схема реального (або принаймні більш схожого на реальний) ДБЖз перемиканням. У ній з'явилися нові елементи, порівняно зі схемою, яку ми придумали у другому розділі.

Вхідний фільтр імпульсів та фільтр шумів покращують форму кривої напруги під час роботи від електричної мережі. Схема аналізу мережі та управління визначає моменти перемикання режимів роботи ДБЖ, стежить за розрядом батареї та виконує інші корисні функції.

Групи споживачів

Згідно Правил Пристрої Електроустановок (ПУЕ)всі споживачі електроенергії поділяються на три категорії.

До першої категорії належать відповідальні споживачі. Їхнє постачання електроенергією виробляється від двох незалежних джерел живлення. При зникненні напруги одному з джерел виробляється автоматичне перемикання живлення навантаження від другого джерела. Незалежними джерелами можуть бути розподільні пристрої двох електростанцій або пов'язаних один з одним підстанцій. Перемикання здійснюється автоматичними вимикачами резерву (АВР).При спрацьовуванні цих механічних (а іноді і тиристорних) перемикачів час відсутності напруги (період, протягом якого навантаження залишається без електроживлення) становить 10-3000 мс.

З першої категорії виділяється група особливо відповідальних споживачів. Їхнє електроживлення виробляється від трьох незалежних джерел. Як третє джерело допускається використовувати дизельний генератор або акумуляторні батареї.

До другої категорії належать менш відповідальні споживачі. Їхнє електропостачання повинне проводиться від двох незалежних джерел живлення. Але для цієї категорії споживачів допустимо триваліший розрив електроживлення, достатній для перемикання вручну оперативним персоналом або виїзною аварійною бригадою.

Решта споживачі ставляться до третьої категорії. Їхнє електропостачання може здійснюватися від одного джерела живлення, за умови, що перерви електропостачання не перевищують однієї доби. У цей час включається і ремонт або заміна обладнання, що вийшло з ладу.

До споживачів першої категорії належать федеральні та регіональні органи влади, великі старі банки, лікарні, починаючи з обласних, деякі підприємства з безперервним циклом виробництва, великі вузли зв'язку тощо.

Заземлення

При установці промислового обладнання для запобігання ураженню електричним струмом застосовується захисне заземлення.

Захисним заземленням називається навмисне з'єднання із землею металевих частин обладнання (зазвичай рами, корпусу або захисного кожуха), які нормально не знаходяться під напругою. Навіть якщо станеться пошкодження електричної ізоляції (і навіть якщо при цьому не спрацюють захисні запобіжники), то напруга на заземлених частинах обладнання буде безпечною, оскільки опір заземлення за стандартом не повинен перевищувати 4 Ома. При організації локальних комп'ютерних мережрекомендується ще нижчий опір заземлення - трохи більше 0.5-1 Ома. Втім, у цьому випадку заземлення головним чином служить зменшення перешкод, що виникають при роботі різного обладнання.

Для влаштування заземлення в ґрунті розміщують металеві предмети з розвиненою поверхнею та надійно з'єднують його з шиною заземлення.

Раніше в Росії для підключення побутових та офісних приладів не застосовувалося заземлення. У побуті та офісах використовувалися двопровідні розетки, розраховані на напругу до 250 В та струм до 6 А. Один із контактів у цій розетці з'єднаний з лінійним проводом трифазного ланцюга (або, як кажуть електрики з "фазою"), а інший - з нейтраллю.

Виняток робилося тільки для потужної побутової техніки, типу кухонних плит та деяких пральних машин. Ці прилади підключалися до спеціальної розетки із заземленням (яким часто служила "нейтраль" електричного ланцюга).

З появою персональних комп'ютеріві великої кількостіімпортної офісної та побутової техніки почала широко застосовуватися розетка з розташованими в периферійній частині розетки заземлюючими контактами. Ця розетка розрахована на напругу до 250 В і струм до 10 А(Іноді до 16 А). Зазвичай її називають "комп'ютерною", "європейською" або "євророзеткою".

У країнах Європи застосовуються кілька типів розеток (зокрема, розетка застосовується в Німеччині), і включити застосовуваний скажімо в Швейцарії комп'ютер в англійську розетку так само неможливо, як і в японську. Тому надалі ми називатимемо цю розетку просто розеткою із заземленням. Зазвичай саме така розетка застосовується для підключення комп'ютерів та іншого офісного обладнанняпотужністю до 2 кВА (іноді до 3 кВА).

У Росії найчастіше застосовується чотирипровідна трифазна електрична мережа з глухозаземленою нейтраллю. Нейтральний провід у такій мережі заземлений у кількох місцях (на електростанціях, підстанціях, лініях електропередач).

В електричній мережі з глухозаземленою нейтраллю замість захисного заземлення допускається використовувати захисне занулення - з'єднання корпусу пристрою з нейтральним проводом (а не з землею). У промисловості цей вид захисту від ураження електричним струмом є основним.

У деяких країнах застосовується п'ятипровідна трифазна мережа. У ній провід заземлення та нейтраль відокремлені один від одного. П'ятипровідна мережа дорожча (більше витрати на кабель та його прокладку), але стійкіша до перешкод, особливо під час роботи комп'ютерного обладнання.

Як влаштовано обладнання

Електроустаткування, що виготовляється в Росії, природно розраховане на російську електричну мережу і має працювати при напрузі від 198 до 242 Вта частоті від 49.5 до 51 Гц. Як правило, діапазон напруг і частот, в якому може працювати обладнання, ще дещо ширший (характерні наприклад 187-242 В). Для більшості пристроїв, що працюють від мережі, допустимі зміни частоти на 2 Гц (або навіть більше) порівняно з номінальним значенням.

Більшість застосовуваного у Росії офісного устаткування - це імпортне устаткування. Воно не завжди розраховане на наші стандарти.

Наприклад, часто зустрічається обладнання, призначене для роботи при номінальній напрузі 230 В і розраховане на відхилення напруги 10 %, що допускаються. Таке обладнання має право не працювати за цілком стандартних у нашій країні умовах.

Сузим діапазон розглянутого обладнання до комп'ютерів та комп'ютерної периферії. Такі прилади зазвичай оснащені імпульсними блоками живлення, які можуть працювати в дуже широкому діапазонінапруги. Експерименти показують, що стандартний ПК (системний блок з одним диском і дисководами та монітор) з не надто поганим блокомхарчування може працювати при дуже низьких напругах. Не хотілося б давати конкретні числа, оскільки вони, звичайно ж, різні для різних комп'ютерівАле можна впевнено сказати: 99% персональних комп'ютерів, що продаються в Росії, можуть стабільно працювати при напругах 170-180 ст.

При зменшенні напруги для отримання тієї ж потужності, необхідної для роботи комп'ютера, імпульсний блок живлення споживає більший струм. Це означає, що його ресурс за менших напруг може зменшитися. Крім того, якщо комп'ютер оснащений багатьма пристроями, що живляться від блоку живлення (дисками, модемами та ін.), то мінімальна напруга, у якому може працювати комп'ютер, зростає.

У Росії є стандарт (ГОСТ Р 50628-93), що визначає вимоги до персональних комп'ютерів щодо стійкості до електромагнітних перешкод. Цьому стандарту повинні відповідати всі комп'ютери, вироблені чи імпортовані у Росії.

Комп'ютери та периферійні пристрої поділяються на дві групи залежно від стійкості до перешкод. Групу визначає виробник комп'ютера. Після відповідних випробувань та сертифікації він має право оголосити про відповідність його комп'ютера групі I або II ГОСТ Р 50628-93 щодо стійкості до електромагнітних перешкод. У таблиці наведено параметри електричної мережі, які повинні витримувати комп'ютери та периферійне обладнання відповідно до цього стандарту.

Таблиця 1.Вимоги щодо якості електричної мережі.

Вид зовнішньої перешкоди	Група
	I	II
Електростатичні розряди:
- контактні	2-4 кВ	4-6 кВ
- повітряні	2-4 кВ	4-8 кВ
Наносекундні імпульсні перешкоди:
- у ланцюгах живлення	0.5 кВ	1 кВ
- у ланцюгах введення-виводу	0.5 кВ	0.5 кВ
Динамічні зміни напруги живлення:
- провали напруги	154 В на 200 мс	154 В на 500 мс
- переривання напруги	0 на 20 мс	0 на 100 мс
- Викиди напруги	264 В на 200 мс	264 В на 500 мс
Мікросекундні імпульси великої енергії	500 В	1000 В
Радіочастотні електромагнітні поля	1 В/м	3 В/м

Збої електроживлення

Описана на початку глави благостная картина електричної мережі зустрічається, звісно, ​​лише книжках. Насправді в електричній мережі бувають різного роду збої. У Росії здобули популярність дані досліджень, проведених у США фірмами Bell Labs та IBM.

Згідно з останнім, кожен персональний комп'ютер піддається впливу 120 позаштатних ситуацій з електроживленням на місяць.

За даними Bell Labs в США спостерігаються наступні збої харчування, що найчастіше зустрічаються.

1. Провали напруги - короткочасні зниження напруги, пов'язані з різким збільшенням навантаження у мережі у зв'язку з включенням потужних споживачів, як-от промислове устаткування, ліфти тощо. Найчастішою неполадкою в електричній мережі, зустрічається в 87% випадків.

2. Високовольтні імпульси – короткочасне (на наносекунди або одиниці мікросекунд) дуже сильне збільшення напруги, пов'язане з близьким грозовим розрядом або включенням напруги на підстанції після аварії. Складає 7.4% всіх збоїв харчування.

3. Повне відключення напруги згідно з цим дослідженням є наслідком аварій, грозових розрядів, сильних навантажень електростанції. Зустрічається у 4.7% випадків.

4. Занадто велика напруга – короткочасне збільшення напруги в мережі, пов'язане з відключенням потужних споживачів. Зустрічається у 0.7% випадків.

Цю картину певне вважатимуться типовою більшість розвинених країн. (Зауважимо у дужках, як і джерела безперебійного харчування, вироблені у цих країнах, здебільшого орієнтовані саме таку електричну мережу).

На жаль, і ця картина не завжди відповідає нашій дійсності. Фірмою "А і Т Системи" на замовлення різних клієнтів проводилися обстеження електричної мережі на підприємствах різних місцьах Росії та за кордоном. Крім того, до нас також надходила непряма інформація про стан електричної мережі у різних місцях колишнього СРСР. Таких обстежень було не так багато, щоб можна було робити професійні статистичні висновки, але все ж таки дещо просто впадає в око.

Мал. 2. Види збоїв електроживлення.

Найпоширенішою проблемою в електричній мережі, так само, як і в США, можна вважати знижену напругу в мережі. Однак цей вид збою харчування зовсім не так домінує над іншими видами збоїв.

Почнемо з того, що підвищена напруга в мережі зустрічається майже так само часто, як знижена напруга. Причому для різних місць (міст, районів, підприємств) зазвичай характерний певний рівень напруги у мережі. Десь воно може бути переважно знижене, в інших місцях переважно нормальне або переважно підвищене. Цей рівень зберігається приблизно однаковим весь час. На його тлі відбуваються циклічні зміни напруги, пов'язані зі зміною навантаження електричної мережі.

Найкоротший цикл зміни напруги – денний. На рис. 3 наведено реальні графіки зміни напруги у двох точках Росії (віддалених один від одного на півтори тисячі кілометрів) протягом доби.

Мал. 3. Добовий цикл зміни напруги у мережі.

Нижня крива на рис. 3 отримана в мережі зі зниженою напругою. Стабільна вночі напруга біля 215 Взнижується з початком дня та знову зростає ввечері, коли більшість споживачів відключаються.

Середня крива на рис. 3 отримана в електричній мережі з підвищеною напругою. Тут спостерігається характерніша залежність напруги від часу доби. Стабільна вночі напруга знижується вранці, досягаючи мінімуму в середині робочого дня, і плавно наростає до кінця.

Обидва описані графіки отримані в робочі дні тижня. Верхній графік на мал. 3 отримано у святковий день у тому місці, що й середній графік. У цьому випадку напруга залишається стабільно підвищеною протягом доби.

Якщо включити до розгляду та напруги у вихідні дні, то ми отримаємо наступний за тривалістю цикл зміни напруги в електричній мережі - тижневий. Мабуть, існують цикли зміни напруги більшої тривалості (наприклад, річний цикл) але вони нами ніколи не відстежувалися.

У Росії, особливо в інших країнах СНД, спостерігається вид збою харчування зовсім невідомий на Заході. Це нестабільна частота. Найхарактернішим прикладом була Грузія у 1992-1994 роках. Енергосистема Грузії загалом мабуть була дуже перевантажена. Тому частота мережі могла опускатися до 42 Гц.

Сама по собі зміна частоти не є суттєвою небезпекою для обладнання, оснащеного імпульсним блоком живлення, але дуже низька частота зазвичай супроводжується сильними гармонійними спотвореннями, які можуть негативно вплинути на роботу не тільки комп'ютера, а й більшості. джерел безперебійного живлення (ДБЖ). Крім того, багато ДБЖсереднього класу сприймають сильне зниження частоти як аварійний випадок та починають витрачати заряд батареї. Батарея розряджається за кілька хвилин і вся робота на цьому закінчується.

У Росії її знижена частота зустрічається досить рідко. Проте, навіть у Москві співробітниками фірми Merlin Gerin була, за їхніми словами, одного разу зареєстровано частоту нижче 45 Гц. У наших вимірах частота нижче 49,5 Гц не зустрічалася.

Ще однією відмінністю Росії є причини (і, відповідно, кількість) повних відключень напруги. Аварії та стихійні лиха, які є причинами повного відключеннянапруги в розвинених країнах трапляються у нас приблизно з такою самою частотою, що й там. Але у Росії ці випадковості є єдиними, і навіть головними, причинами повного зникнення напруги. Своє впевнене слово каже людський чинник.

Справа в нестачі знань. Електрики, що обслуговують офісну будівлю з безліччю комп'ютерів, зазвичай не мають уявлення про те, які наслідки має відключення напруги для комп'ютерів та даних. Тому вони поводяться так само, як і 20 років тому.

У разі виникнення будь-якої проблеми з електроживленням на поверсі (наприклад, відключився автоматичний вимикач- запобіжник), електрик починає шукати автоматичний вимикач, який відповідає за зону, в якій виникла проблема. Шукає він, зрозуміло, не за схемою (це довго, та й схеми у нього можливо, чи швидше за все, немає). Він просто послідовно відключає і відразу включає всі автомати на щитку і дивиться на результат. У момент, коли у потрібному приміщенні з'являється світло, він вважає свою місію закінченою.

Якщо потрібний автомат виявиться останнім, то протягом хвилини кожна електролампа і кожен комп'ютер на поверсі зазнають короткочасного (менше секунди) відключення напруги. Для освітлення нічого страшного не відбувається, люди зазвичай навіть не встигають злякатися, опинившись на мить у темряві. Але секундного відключення цілком достатньо втрати даних на комп'ютерах.

Особливо часто такі випадки бувають навесні та восени, коли закінчується або починається опалювальний сезон. Якщо опалення вже відключили або ще не включили, і раптом похолоднішало, то люди реагують стандартно: вони включають електричні підігрівачі. Якщо електрична мережа сильно навантажена, підключення додаткових (і потужних) споживачів може призвести до спрацювання автоматичного запобіжника. А тепер поверніться на два абзаци тому.

Такий цикл включень та відключень може в деяких організаціях повторюватись по кілька разів на день.

В іншому електрична мережа в Росії поводиться приблизно так само, як і в США.

Зазначимо ще один вид спотворень електроживлення, який не розглянутий Bell Labs. Мова йдепро спотворення форми синусоїди, пов'язані з роботою комп'ютерів та інших нелінійних навантажень.

При роботі імпульсних блоків живлення сильно перевантаженої мережі можуть виникати спотворення форми синусоїдальної напруги. Це може виражатися у зрізанні вершини синусоїди та появі гармонік – коливань кратних частот. Ці спотворення можуть призвести до неполадок у роботі іншого чутливого обладнання, наприклад, вимірювальних приладів або відеоапаратури.

Спотворення форми кривої напруги погіршуються специфічними властивостями трифазної електричної мережі, що спочатку призначена для роботи тільки з синусоїдальними напругами і струмами. p align="justify"> Робота комп'ютерів у трифазній електричній мережі розглянута в розділі "Особливості трифазних джерел безперебійного живлення" глави 8.

Для любителів емоційного осмислення неприємностей з електрикою, а також тим, хто схильний часто скаржитися на якість електричної енергії, можна рекомендувати один із найкращих технологічних романів Артура Хейлі: "Перевантаження". Читаючи його, ви протягом кількох годин зможете подивитися на ситуацію з боку виробника електроенергії.

Таблиця 2.Види збоїв електроживлення

Вигляд збою електроживлення	Причина виникнення	Можливі наслідки
Знижена напруга, провали напруги	Перевантажена мережа, нестійка робота системи регулювання напруги мережі, підключення споживачів, потужність яких можна порівняти з потужністю ділянки електричної мережі	Перевантаження блоків живлення електронних приладів та зменшення їхнього ресурсу. Вимкнення обладнання при недостатній для його роботи напрузі. Вихід із ладу електродвигунів. Втрати даних у комп'ютерах.
Підвищена напруга	Недовантажена мережа, недостатньо ефективна робота системи регулювання, відключення потужних споживачів	Вихід із ладу обладнання. Аварійне відключення обладнання із втратою даних у комп'ютерах.
Високовольтні імпульси	Атмосферна електрика, включення та відключення потужних споживачів, запуск в експлуатацію частини енергосистеми після аварії.	Вихід з ладу чутливого устаткування.
Електричний шум	Увімкнення та відключення потужних споживачів. Взаємний вплив електроприладів, що працюють неподалік.	Збої при виконанні програм та передачі даних. Нестабільне зображення на екранах моніторів та відеосистемах.
Повне відключення напруги	Спрацювання запобіжників під час перевантажень, непрофесійні дії пересонала, аварії на лініях електропередач.	Втрати даних. На дуже старих комп'ютерах - вихід із ладу жорстких дисків.
Гармонічні спотворення напруги	Значну частку навантаження мережі становлять нелінійні споживачі, що оснащені імпульсними блоками живлення (комп'ютери, комунікаційне обладнання). Неправильно спроектована електрична мережа, що працює з нелінійними навантаженнями, перевантажений нейтральний провід.	Перешкоди при роботі чутливого обладнання (радіо та телевізійні системи, вимірювальні комплекси тощо)
Нестабільна частота	Сильна навантаження енергосистеми загалом. Втрата керування системою.	Перегрів трансформаторів. Для комп'ютерів сама по собі зміна частоти не страшна. Нестабільна частота є найкращим індикатором неправильної роботиенергосистеми або її суттєву частину.

Перевантаження

Спробуємо трохи систематизувати вже сказане щодо зміни навантаження в мережі.

Перевантаження (тобто ситуації, коли струм у мережі вище від номінального або гранично допустимого для ділянки електричної мережі) можуть відбуватися на різних рівнях системи електропостачання. Відповідно різні та наслідки.

Локальна навантаження - це навантаження мережі на ділянці від споживачів до найближчого автоматичного запобіжника. Перевантаження на ділянці мережі можуть спричинити спрацювання цього запобіжника і, отже, локальне відключеннянапруги.

Місцеве навантаження виникає, якщо перевантажено всю лінію від споживачів до понижуючого трансформатора. Відбувається зниження напруги у мережі. При сильних перевантаженнях і виході з ладу локальних систем захисту, можливе спрацювання системи захисту підстанції, що також супроводжується повним тимчасовим відключенням напруги. Це відключення поширюється усім споживачів, які живляться від цього трансформатора.

Загальне навантаження виникає, якщо перевантажена вся енергосистема або її суттєва частина. У цьому випадку, крім зниження напруги може відбуватися зменшення частоти синусоїдальної напруги. При глибоких загальних навантаженнях можливе спрацювання захисту на електростанції та відключення напруги в системі загалом. У Росії такої навантаження не зустрічаються або зустрічаються вкрай рідко. Основною перешкодою для виникнення такого навантаження є грамотне керування ділянкою енергосистеми (тимчасове, у тому числі планове відключення частини споживачів та інші способи зменшення навантаження).

Класичним випадком загального навантаження є відомий випадок, що стався у Нью-Йорку півтора десятиліття тому. У розпал робочого дня через аварію на одній із підстанцій міста, всіх споживачів, що її споживають, було відключено. Автоматична системауправління енергосистемою негайно відновила живлення споживачів, підключивши їх до інших підстанцій. Одна з підстанцій була навантажена майже повністю, не витримала додаткового навантаження та відключилася. Її споживачі знову було автоматично розподілено між іншими підстанціями. Почалася ланцюгова реакція відключення підстанцій, що охопила весь Манхеттен – діловий центр Нью-Йорка. Результатом дрібної аварії у поєднанні з недоробленою системою управління та недостатньою вишколом диспетчерів було занурення у темряву офісів сотень найбільших фірм світу.

Цілком особливим випадком перевантаження є тимчасове навантаження, пов'язане зі стартовими струмами, що виникають при запуску майже будь-якого обладнання. Стартовий струм може перевищувати номінальний струм споживання електричного приладув одиниці, десятки та (на щастя дуже рідко) у сотні разів. Залежно від величини стартового струму, тимчасове навантаження може поширитися на більшу або меншу ділянку мережі. Найчастіше включення обладнання викликає місцеві навантаження, але відомі випадки, коли включення одного дуже потужного агрегату викликає навантаження енергосистеми цілої країни.

Наприклад, у Монголії є велике гірничозбагачувальне підприємство "Ерденет", колишня "будова соціалізму", а зараз спільне монгольсько-російське підприємство. Це підприємство є найбільшим у країні та споживає приблизно третину всієї монгольсої електроенергії (відповідно приблизно 120 та 300 МВт). Основою технологічного процесує кульові млини, що перемелюють руду в дрібний пил. Барабан такого млина має діаметр 6 метрів та довжину близько 18 метрів. Електродвигун, який крутить барабан – теж не маленький – його потужність 5 МВт.

Млини працюють цілодобово, місяці безперервно. Кожна зупинка для профілактичного ремонту (або, навпаки, включення) – велика подія, що планується за багато місяців. Справа в тому, що двигун млина запускається під навантаженням (потрібно подолати величезну інерцію барабана) і стартові струми можуть перевищувати номінальні в 10 разів. А 50 МВт- Це майже 20% від потужності енергосистеми Монголії. Керований запуск (наприклад за допомогою тиристорного приводу) такого двигуна поки що неможливий - занадто велика потужність.

Якось мені довелося з осцилографом у руках стежити за таким запуском. Він пройшов дуже вдало - напруга (мабуть по всій країні) просіла лише на 12 вольт. Далося взнаки тимчасове підключенняенергосистеми Монголії до російської - частина пікового навантаження взяло на себе Іркутськенерго.

У трифазній мережі, навантаженій в основному комп'ютерами, може виникати ще один вид навантаження: перевантаження нейтрального дроту через перекручену форму кривої струму навантаження. Його особлива небезпека обумовлена ​​переважно тим, що не може бути виявлена ​​звичайними щитовими приладами і майже завжди залишається непоміченою, а також відсутністю запобіжників на нейтральному дроті.

Нейтральний провід

Нейтральний провід у трифазній системі змінного струму виконує дуже важливу функцію. Він служить для вирівнювання фазних напруг у всіх трьох фазах при різних навантаженняхфаз (або, як кажуть електрики, - перекос фаз).

У разі обриву нейтрального дроту при різних навантаженнях у фазах фазні напруги будуть різними. У фазах з великим навантаженням (меншим опором) напруга буде нижчою за нормальну, навіть якщо ця фаза дуже далека від перевантаження. У фазах з меншим навантаженням (великим опором) напруга стане вищою за нормальну.

Особливо небезпечним є коротке замикання після обриву нейтрального дроту. При цьому напруга на незакороченими фазами, що залишилися, зростає в корінь з трьох разів (з нормальних 220 В до 380 В). Для виключення обриву на нейтральному дроті не встановлюють запобіжники та вимикачі. Цей вид збою електроживлення є одним із найнебезпечніших, але при правильному проектуванні та експлуатації електричної мережі або системи безперебійного живлення зустрічається дуже рідко.

У Росії застосовується чотирипровідна трифазна електрична мережа. Вона ще називається електричною мережею із глухо-заземленою нейтраллю. За цими словами ховається цілком простий факт: нейтральний провід на підстанції заземлений і практично не тільки виконує свою функцію "симетрування" трифазної мережі, але й використовується як захисне заземлення.

У Європі зазвичай застосовується п'ятипровідна електрична мережа. У такій електричній мережі є окремий (п'ятий) провід заземлення та нейтральний провід виконує лише одну функцію. До речі, всі західні трифазні ДБЖпризначені для використання саме з такою електричною мережею.

Нейтральний провід розрахований на ефективну компенсацію струмів у різних фазах у разі синусоїдальних струмів у трифазній електричній мережі. Якщо в електричну мережу включено багато комп'ютерів, форма кривої струму спотворюється і ефективність роботи нейтрального дроту різко знижується. При цьому можливі небезпечні навантаження нейтрального дроту та спотворення форми кривої напруги. Докладніше про це розказано у розділі 8.

OCZ добре відома як один з піонерів ринку споживчих SSD. Однак навіть до того, як вона була куплена Toshiba, її інтереси сягали навіть ринку серверних твердотільних накопичувачів. Незважаючи на те, що донедавна OCZ не мав стабільних каналів закупівель флеш-пам'яті, вона не залишала спроб створення високонадійних SSD, призначених для значних навантажень. Виробництво серверних SSD вимагає від виробника ретельнішого підходу до проектування апаратної платформи, окремої турботи про забезпечення безпеки зберігання даних та спеціальних заходів для надання накопичувачу набагато вищого ресурсу запису. І інженерний потенціал OCZ дозволяв вирішувати ці завдання. Втім, задля справедливості варто відзначити, що особливих успіхів у поставках серверних SSD у своєму минулому житті компанія все-таки домогтися не змогла.

Але тепер усе змінилося. Після банкрутства та переходу під крило Toshiba у OCZ з'явилося надійне джерело для отримання флеш-пам'яті, включаючи її варіації з підвищеним ресурсом. Користуючись можливістю компанія перевипустила свої серверні SSD. На зміну старим серіям Intrepid і Deneva прийшла нова серія накопичувачів з інтерфейсом SATA III, Intrepid 3000. Вона включає дві лінійки моделей, 3600 і 3800, і обидві вони доступні як по OEM, так і по роздрібних каналах.

Не буде перебільшенням сказати, що, маючи потужну підтримку в особі материнської компанії, тепер OCZ пропонує дуже цікаві SSD для бізнес-додатків. З одного боку вони не поступаються за характеристиками продуктивності та надійності пропозиціям конкурентів, а з іншого – мають привабливу ціну. Накопичувачі Intrepid 3800 цілком можуть використовуватися в серверах із середньою інтенсивністю операцій запису, тому що їх декларований ресурс дуже високий і, наприклад, для 800-гігабайтної версії він досягає 5,8 Пбайт даних. Серія Intrepid 3600 трохи простіша, вона позиціонується як рішення для серверів з переважаючими операціями читання, наприклад, для веб-серверів або мультимедіа-серверів. Тим не менш, навіть у цьому випадку ресурс запису дуже непоганий і досягає у 800-гігабайтної версії SSD величини 1,5 Пбайт. Насправді Intrepid 3800 та 3600 мало відрізняються один від одного. Вони використовують одну і ту ж апаратну та програмну платформу, і в обох випадках у них використовується 19-нм флеш-пам'ять компанії Toshiba. Однак у накопичувачі серії 3800 йде витриваліша eMLC-пам'ять, тоді як серія 3600 задовольняється стандартними чіпами MLC.

Пам'ять Toshiba – це не єдине нововведення в серверних накопичувачах OCZ нового покоління. Раніше компанія застосовувала у своїх бізнес-накопичувачах контролери SandForce. Однак до сьогоднішнього днявони неабияк застаріли, а, крім того, в цьому випадку можливості інженерів зі зміни прошивки були досить обмежені, внаслідок чого у них не виходило впроваджувати якісь цікаві та унікальні рішення. Тому з появою серії Intrepid 3000 компанія перейшла на контролер Marvell SS9187 мікропрограма для якого пишеться фахівцями OCZ повністю автономно. Це дозволяє OCZ додавати у свої накопичувачі спеціальні серверні функції, які потрібні в бізнес-середовищі. Слід зазначити, що в асортименті OCZ є і серверні накопичувачі на власному контролері Barefoot 3, але апаратна платформа Marvell привабливіша тим, що вона відноситься до ретельно перевірених і загальновизнаних в індустрії рішень. Саме тому сімейство Intrepid 3000 вважається найбільш стабільним, живучим та стійким до відмови.

Треба сказати, що і сама OCZ має чималий досвід використання контролера Marvell SS9187 – згадайте серію накопичувачів Octane, засновану на чіпах Everest 2, отриманих на основі дизайну Marvell. Як бачимо, старі напрацювання інженерів OCZ не були викинуті в кошик, але тепер вони несподівано знайшли місце у серверному сегменті. Більше того, тепер до них додані нові функції для підвищення надійності. Серед них: перевірка цілісності даних на базі контрольних сум на кожному етапі їх обробки, розширені алгоритми контролю парності та внутрішні RAID-подібні механізми розподілу даних по різним чіпамфлеш-пам'яті з надмірністю. Все це дозволяє гарантувати вкрай низьку ймовірність помилок, яка у Intrepid 3000 приблизно на порядок нижча, ніж у кращих накопичувачів споживчого сегменту.

Ми отримали на тести накопичувач Intrepid 3800 ємністю 800 Гбайт. Це – максимальний обсягв лінійці, який дозволяє досягти найвищої продуктивності у всьому сімействі Intrepid 3000. Швидкості послідовних операцій у цієї моделі дотягують до 500 і 460 Мбайт за секунду при читанні та запису відповідно. А при випадкових операціях з 4-кілобайтними блоками швидкодія досягає 90 і 40 тисяч операцій на секунду під час читання та запису. І, до речі, тут мається на увазі продуктивність, що показується диском після декількох годин активного використання. Саме тому ці числа здаються не надто вражаючими на тлі швидкостей споживчих SSD, де зазвичай вказуються показники, що спостерігаються на «свіжому» флеш-диску.

Варто відзначити, що при розробці свого сімейства накопичувачів Intrepid 3000 інженери компанії OCZ фокусувалися не тільки на забезпеченні продуктивності, що лідирує, але і на сталості латентностей операцій введення-виведення. А це означає, що представники сімейства Intrepid 3000 повинні демонструвати малий розкид швидкісних параметрів протягом часу, що дуже важливо для покращення часу відгуку при встановленні цих накопичувачів RAID-масиви.

На додаток до зазначених швидкісних показників серед характеристик сімейства Intrepid 3000 значний надійний захист даних від збоїв живлення, підтримка апаратного шифрування за стандартом AES-256 і високий середній час напрацювання на відмову на рівні 2 млн. годин. До не менш корисних властивостей новинки слід віднести температурний моніторинг і розширену SMART-статистику, яка дозволяє отримувати детальну інформацію про те, як себе почуває SSD.

Специфікації та внутрішній пристрій

Отже, специфікації твердотільних накопичувачів серії Intrepid 3800, що використовує високонадійну пам'ять eMLC, виглядають наступним чином:

Як видно з характеристик, високонадійна eMLC NAND та додатковий резервний простір, недоступний користувачу, забезпечують значний ресурс флеш-дисків серії Intrepid 3800. Саме тому такі пропозиції цінуються споживачами з корпоративного сегменту. Однак висока надійність відбивається і на ціні. Подібні Intrepid 3800 твердотільні накопичувачі приблизно вдвічі дорожчі за звичайні споживчі SSD схожого об'єму.

Якщо ж говорити про зовнішньому виглядісерверного накопичувача Intrepid 3800, він абсолютно звичайний. Цей SSD укладений у звичний корпус із сталевого сплаву. Щоправда, враховуючи, що встановлюються такі диски в сервері, які часто обладнані спеціалізованими кошиками, висота цього корпусу становить не 7, а 9 мм. На лицьовій поверхні SSD наклеєна рекламна етикетка. З зворотного боку – етикетка з маркуванням, серійними номерами та штрих-кодами.

Усередині корпусу виявляється не зовсім типова друкована плата, Що займає весь його внутрішній простір. Слід зауважити, що базовий контролер примикає до кришки корпусу через термопровідну прокладку, що забезпечує його охолодження. Однак у процесі роботи цей чіп все одно дуже нагрівається і навіть може йти в троттлінг, скидаючи свою частоту. Щоб уникнути таких ситуацій, ми рекомендуємо використовувати Intrepid 3800 у корпусах, що добре продуваються, або спеціальних кошиках, укомплектованих вентиляторами.

Основний контролер має достатньо несподіване маркування Indilinx IDX400M00-BC, але насправді це перемаркована мікросхема Marvell 88S9187. Подібна архітектура накопичувача з використанням контролера Marvell та власної мікропрограми вже зустрічалася нам у споживчому флеш-диску OCZ Octane, який ґрунтувався на платформі Everest 2. Тепер же ця платформа набула другого дихання. Контролер у ній підтримує інтерфейс SATA 6 Гбіт/с та має 8-канальну архітектуру для підключення флеш-пам'яті. При цьому в кожному каналі допускається чергування пристроїв NAND з максимальною кратністю 16. Враховуючи, що в накопичуваному нами накопичувачі Intrepid 3800 800 Гбайт загальний обсяг масиву флеш-пам'яті становить 1024 Гбайт, а використовувані чіпи eMLC флеш-пам'яті мають об'єм можливості контролера задіяні по максимуму.

Контролер Marvell 88S9187 у Intrepid 3800 працює в парі з чіпом оперативної пам'яті DDR3-1333 об'ємом 1 Гбайт. Цей чіп потрібен для кешування випадкових операційта для зберігання швидкої копії таблиці трансляції адрес.

Масив флеш-пам'яті в Intrepid 3800 800 Гбайт набраний шістнадцятьма чіпами Toshiba TH58TEG8DDJBA8C, у кожному з яких зібрано по вісім 64-гігабітних кристалів. Пам'ять з подібним маркуванням зустрічається повсюдно і у звичайних твердотільних накопичувачах, наприклад компанії Plextor. Але в даному випадкуце – не проста MLC NAND з Toggle Mode інтерфейсом, а eMLC-пам'ять, зібрана з добірних кристалів, що мають ресурс перезапису, що істотно перевищує типовий.

Але найцікавіша частина начинки Intrepid 3800 – це встановлений на дочірній платі суперконденсатор компанії AVX, що має ємність 22 мФ. Такий конденсатор не тільки має значну ємність, але і здатний видавати досить високий струм, що дозволяє гарантувати коректне завершення SSD всіх внутрішніх процесів навіть у разі перебоїв або раптових відключень живлення. Плата із суперконденсатором підключається до основної плати за допомогою спеціального роз'єму та щільно затискається корпусом.

Програмне забезпечення

Слід зазначити, що для своїх твердотільних накопичувачів, орієнтованих на використання в серверному середовищі, компанія OCZ розробляє спеціальне програмне забезпечення StoragePeak 1000. Ця програма дозволяє організувати централізоване та віддалене управліннята моніторинг всіх накопичувачів OCZ, наявних у серверах та інших пристроях усередині сегмента мережі.

Завдяки цьому програмному забезпеченню системні адміністратори мають доступ до повної інформаціїпо накопичувачах, у тому числі до відомостей щодо їх продуктивності, надійності та працездатності. Поряд з контролем функціонування StoragePeak 1000 пропонує системи оповіщення, що налаштовуються, про виникаючі проблеми або про вихід будь-яких робочих параметрів SSD за зазначені рамки. Варіанти StoragePeak 1000 є для різних операційних систем сімейств Windows, CentOS та RHEL.

Крім Intrepid 3800, програма StoragePeak 1000 може зв'язуватися з накопичувачами інших серверних серій, зокрема, Z-Drive 4500 і R4, ZD-XL, Intrepid 3600, Saber 1000, Deneva 2 і Talos 2.

Подібно до звичної утиліти OCZ Toolbox, програмне забезпечення StoragePeak 1000 володіє функціями віддаленого оновлення прошивок і Secure Erase. Також підтримується журналування параметрів SMART та продуктивності. Робота з StoragePeak 1000 можлива навіть з командного рядка.

Втім, звичайна утиліта OCZ Toolbox з Intrepid 3800 також працює, надаючи користувачеві цілком звичний набір можливостей, до яких додається ще одна додаткова функція – перевірка працездатності суперконденсатора AVX. До речі, спостереження за станом цього конденсатора доступне і через звичайний SMART-моніторинг, в якому додано окремий параметр, що описує його стан.

Та й загалом набір значень SMART у Intrepid 3800 значно розширено. Він дозволяє набагато детальніше, ніж у споживчих SSD, контролювати стан флеш-пам'яті, а також накопичує відомості про помилки, що виникають на всіх етапах роботи з даними всередині твердотільного накопичувача. Природно, Intrepid 3800 реалізований і повноцінний температурний моніторинг.

Тестова система

Продуктивність твердотільного накопичувача Intrepid 3800 800 Гбайт досліджувалась при його роботі у складі тестової системи, заснованої на інтелівській платформі з процесором Core i5-4690K. Використовувана материнська платаґрунтувалася на наборі системної логіки Z97, накопичувач підключався до чіпсетних портів SATA 6 Гбіт/с.

На жаль, ми не змогли знайти для серверного диска OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт рівноцінний об'єкт для порівняння. На момент проведення тестування у сфері нашої досяжності із пропозицій аналогічного призначення виявився лише Intel SSD DC S3500 об'ємом 600 Гбайт. На відміну від OCZ Intrepid 3800, цей інтелівський твердотільний накопичувач базується на звичайній MLC NAND, проте слід мати на увазі, що в асортименті компанії Intel є майже такі ж флеш-диски Intel SSD DC S3700, що базуються на eMLC пам'яті. Іншими словами, порівняння OCZ Intrepid 3800 та Intel SSD DC S3500 не позбавлене сенсу. Воно, як мінімум, дозволяє зрозуміти, наскільки прогресивні характеристики продукту OCZ на тлі того, що пропонують для корпоративного сегменту інші виробники.

У результаті в тестовій платформі задіявся наступний набір обладнання:

Процесор: Intel Core i5-4690K (Haswell, 4 ядра, 3,5-3,9 ГГц, 4×256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3);
Процесорний кулер: Noctua NH-U14S;
Материнська плата: ASUS Z97-Pro (LGA1150, Intel Z97 Express);
Пам'ять: 2x8 Гбайт DDR3-2133 SDRAM, 9-11-11-31 (G.Skill F3-2133C9D-16GTX);
Системний накопичувач – Crucial M550 512 GB (CT512M550SSD1);
Тестові накопичувачі:

OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт (IT3RSK41ET350-0800, прошивка);
Intel SSD DC S3500 600 Гбайт (SSDSC2BB600G401, прошивка);

Блок живлення Seasonic Platinum SS-760XP2 (80 Plus Platinum, 760 Вт).

Тестування виконувалось в операційній системі Microsoft Windows 8.1 Professional x64 з використанням наступного комплекту драйверів:

Intel Chipset Driver 10.0.20;
Intel Management Engine Driver 10.0.0.1204;
Intel Rapid Storage Technology 13.2.4.1000;
Intel Graphics Accelerator Driver 10.18.10.3910.

Тестування проводилося за допомогою програмного засобу IOMeter 1.1.0.

Продуктивність

Десктопна продуктивність

Перш ніж перейти до тестування OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт при серверних навантаженнях, ми вирішили приділити увагу тому, як може проявити себе цей SSD, встановлений у звичайній десктопній системі. Для цього ми виміряли його продуктивність популярним бенчмарком, який входить до складу Anvil's Storage Utilities.

Як можна помітити по наведеному скріншоту, в порівнянні з сучасними споживчими SSD, що розглядається OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт не може похвалитися ніякими особливими досягненнями. Більше того, якби йшлося про SATA SSD для персональних комп'ютерів, ми б віднести цей флеш-диск до пропозицій середнього або навіть нижнього рівня, оскільки швидкості послідовного читання і записи в нього відверто слабкі, та й при довільних операціях продуктивність виявляється суттєво нижчою, ніж видають багато популярних флеш-дисків.

Втім, ґрунтуючись на цих результатах, зовсім не потрібно робити висновок, що OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт – це повільний SSD. Просто в нього дещо інше призначення, і високі пікові показники в типовому десктопному середовищі нічого не говорять. Подібні OCZ Intrepid 3800 твердотілі накопичувачі орієнтовані на роботу в умовах високих навантажень, коли дисковій підсистемі доводиться стикатися з безперервним та інтенсивним потоком запитів. Тому все подальше тестування проводилося відповідно до принципів, сформульованих у методиці SNIA, що передбачає вимірювання швидкостей та латентностей операцій введення виводу в умовах високого навантаження. Тобто тоді, коли накопичувач змушений проводити операції вивільнення сторінок флеш-пам'яті і складання сміття «на льоту», одночасно з обслуговуванням запитів, що надходять.

Стабілізація продуктивності та перехідні процеси

У новому SSD флеш-пам'ять повністю вільна від будь-яких даних, тому накопичувач, тільки витягнутий з упаковки, спочатку демонструє істотно більш високу продуктивність. Однак згодом його флеш-пам'ять заповнюється даними, і нові операції запису починають вимагати попереднього очищення блоків сторінок флеш-пам'яті. Тому згодом продуктивність SSDзнижується, і накопичувач перетворюється на стійке «використане» стан. Для того щоб простежити цей перехідний процес, ми проводимо восьмигодинний цикл випадкового запису даних (блоками по 4 Кбайт з глибиною черги запитів 64 команди), по закінченню якого вже й вимірюється реальна швидкодія накопичувача.

У той же час спостереження за перехідним процесом у швидкості роботи SSD також становить інтерес. Наведений нижче графік якраз і відображає падіння продуктивності накопичувальних даних під впливом потоку запитів на випадковий запис 4-кілобайтних блоків з глибиною черги запитів 64 команди.

Наведений графік відразу виявляє більш високу продуктивність OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт, яка зберігається протягом усього 8-годинного тесту. У той час як швидкодія цього SSD починається з приблизно 83 тисяч IOPS і знижується до 40 тисяч IOPS, показники Intel SSD DC S3500 600 Гбайт набагато гірші. У свіжому стані інтелівському накопичувачу вдається видати лише 65 тисяч IOPS, а у стійкому стані його швидкість – лише 15 тисяч IOPS.

Але тут є один аспект. Незважаючи на те, що OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт працює швидше, стабільність його швидкісних показників бажає кращого. Цей накопичувач іноді демонструє одномоментні кількаразові зниження продуктивності, а це – не дуже гарна модельповедінки для серверних SSD, які нерідко збираються в RAID-масиви. Intel SSD DC S3500 може похвалитися куди більш стабільною і передбачуваною швидкістю, що є його безперечною гідністю. Але, задля справедливості, зауважимо, що провали в продуктивності у накопичувача OCZ зустрічаються не дуже часто, а приблизно раз в одну-дві хвилини і мають тривалість в одну-дві секунди.

Швидкість випадкових операцій із 4K-блоками

Під час читання OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт помітно перевершує Intel SSD DC S3500 600 Гбайт. Істотна різниця у результатах починає спостерігатися при глибині черги запитів 32 команди.

Ще більша перевага OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт виявляється при випадковому запису. Воно є за абсолютно будь-якої черги запитів. До речі, зверніть увагу - зі зростанням глибини черги команд продуктивність серверних накопичувачів практично не збільшується. Очевидно, що швидкість у цьому випадку обмежується необхідністю очищення блоків сторінок флеш-пам'яті. Однак, незважаючи на це, латентність операцій від глибини черги залежить.

Швидкість роботи при довільних змішаних операціяхвипадкового читання та запису демонструє досить цікаву залежність. Обидва SSD демонструють найвищу продуктивність у тому випадку, коли до операцій читання запису взагалі не підмішуються. Але мінімальна продуктивність Intel SSD DC S3500 600 Гбайт і OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт спостерігається при різних варіантах навантаження. У OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт чим більше операцій запису, тим нижча швидкість, а максимальна і мінімальне значеннявеличини IOPS різниться у 2,25 рази. Для Intel SSD DC S3500 600 Гбайт найбільш проблемне навантаження - це коли на одну операцію читання припадає чотири операції запису. А розрив між максимальною та мінімальною продуктивністю – більше ніж у конкурента і досягає 3,5-кратного розміру.

Швидкість випадкових операцій із 8K-блоками

У серверному навантаженні швидкість операцій із блоками 8 Кбайт має менше значення, ніж продуктивність із 4 Кбайт блоками. Наприклад, 8 Кбайт – типовий пакет даних, що передається базами даних. І в даному випадку ситуація дещо відрізняється від того, що ми бачили до цього. При випадковому читанні 8 Кбайт блоками Intel SSD DC S3500 600 Гбайт виявляється трохи швидше за OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт, починаючи з черги глибиною 16 запитів.

Однак під час запису все повертається на свої місця. Тут OCZ Intrepid 3800 800 Гб обганяє Intel SSD DC S3500 600 Гб приблизно в 2,5 рази. І знову, як і під час запису 4Кбайт блоками, бачимо, що кількість IOPS (на відміну латентності) практично залежить від глибини черги.

Тестування при змішаному навантаженні дозволяє зробити висновок про те, що відставання OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт від Intel SSD DC S3500 600 Гбайт - це ситуація, властива лише навантаженню, що складається виключно з операцій читання. Якщо до них підмішується будь-яка, нехай навіть невелика, частина операцій запису, лідерство повертається до OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт. При цьому зверніть увагу, додавання до читання запитів на довільний записінформації призводить до зниження продуктивності, що тим більше, що більше частка записів. Іншими словами, максимальне та мінімальне значення продуктивності в обох SSD спостерігається у тих випадках, коли має місце «чисте» навантаження, що складається виключно з читань або записів відповідно.

Швидкість послідовних операцій

Цікаво, але за швидкістю послідовного читання OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт виявляється далеко не на лідируючих позиціях. Він помітно відстає від Intel SSD DC S3500 600 Гбайт і, більше, показує максимальну продуктивністьлише за черзі запитів до 32 команди, коли інтелівський флеш-диск видає найвищу швидкодію вже за черги до 16 команд.

Але за послідовного запису картина зворотна. OCZ Intrepid 3800 800 Гбайт виглядає помітно виграшніше, ніж Intel SSD DC S3500 600 Гбайт, випереджаючи його в 2-2,5 рази.

Наведений графік продуктивності при змішаному навантаженні вносить у картину додаткову ясність. Як можна бачити, Intrepid 3800 чудово справляється зі змішаним навантаженням, коли поряд з операціями читання на SSD хоча б у мінімальному обсязі надходять операції запису. Intel SSD DC S3500 600 Гбайт навпаки, в цьому випадку в швидкості втрачає.

Продуктивність при змішаному навантаженні

Тести, проведені в цьому розділі, відтворюють навантаження, характерне для тих чи інших серверних програм.

Intrepid 3800 800 Гбайт показує кращий результату сценаріях, що моделюють сервер баз даних або файловий сервер, у той час як Intel SSD DC S3500 600 Гбайт швидше за конкурента при використанні у веб-сервері. Це цілком узгоджується із тією картиною, яка склалася в нас до цього моменту. Серверний SSD компанії OCZ гарний при змішаних навантаженнях і в тих випадках, коли істотна частка операцій – це записи. Власне, у такому середовищі він не тільки показує відмінну швидкодію, але й добре вписується в неї завдяки своїй високій витривалості. Інтелівський накопичувач більше підходить тим випадках, коли важлива швидкість читання даних, а записи носять рідкісний характер.

Висновки

Хоча ім'я OCZ у багатьох асоціюється насамперед із твердотілими накопичувачами для персональних комп'ютерів, ця компанія досить давно намагається вийти на ринок систем зберігання даних корпоративного класу. В асортименті OCZ серверні SSD представлені вже кілька років, але тепер вони вийшли на якісно новий рівень, пропонуючи щонайменше не найгірші можливості, ніж у продукції лідерів цього ринку. Наприклад, розглянутий у цій статті Intrepid 3800 – це не просто високонадійний SSD, заснований на eMLC NAND із підвищеною витривалістю. На додаток до цього йому також властиві і типові функції кращих серверних флеш-дисків, зокрема посилені контрольні суми, перевірка цілісності даних на всіх етапах їх обробки, захист від збоїв живлення, а також RAID-подібна надмірність масиву флеш-пам'яті, що захищає від Втрати інформації при відмові NAND-кристалів. Крім того, для своїх SSD корпоративного класу OCZ пропонує програмний засіб StoragePeak 1000, що дозволяє легко організувати обслуговування парку накопичувачів по локальній мережі.

В результаті Intrepid 3800 може стати досить вдалим вибором для використання у файлових серверах або серверах баз даних. На це вказує декларована надійність: всі технології, реалізовані в цьому флеш-диску, дозволяють протягом п'ятирічного гарантійного терміну щодня чотири рази перезаписувати повну ємність цього SSD. Заради справедливості слід зазначити, що серверні накопичувачі на кшталт Intel SSD DC S3700 мають помітно більш високий ресурс, але для застосування в серверному середовищі з невеликим і середнім навантаженням ресурсу OCZ Intrepid 3800 більш ніж достатньо.

До того ж у OCZ Intrepid 3800 є важлива перевага – висока швидкодія. Як показало тестування, при операціях запису або при змішаному навантаженні цей накопичувач виявляється суттєво швидше за інтелівський SSD, який виграє у пропозиції OCZ лише при чистих читаннях. А це означає, що апаратна платформа Everest 2, розроблена OCZ на основі контролера Marvell 88S9187 та власної мікропрограми, виявилася добре пристосованою для роботи в серверному середовищі. Фактично, з погляду продуктивності до Intrepid 3800 може бути лише одна претензія – при безперервному навантаженні його продуктивність періодично просідає. Частота подібних епізодів не надто висока, але в RAID-масивах з великою кількістю учасників використовувати Intrepid 3800 ми все-таки не рекомендували б.

Ну і насамкінець хочеться додати, що OCZ Intrepid 3800 коштує приблизно на 10-15 відсотків дешевше конкуруючих SSD на базі eMLC-пам'яті зі схожими характеристиками. І це робить його справді цікавим варіантом для бізнес-застосувань.

Відповідь: Короткий опис

1. Перебої та аварійні ситуації у вітчизняних електричних мережах
2. Знижена напруга (провали електроживлення)
3. Підвищена напруга
4. Високовольтні імпульсні сплески
5. Повне відключення напруги
6. Шуми та перешкоди в електричній мережі
7. Нестабільність частоти мережі
8. Гармонічні коливання та спотворення напруги

Перебої та аварійні ситуації у вітчизняних електричних мережах

Сьогодні за статистичними даними відхилення напруги у міських електричних мережах у межах 15% прийнято вважати нормою. На практиці цей показник часто виходить і за ці межі. Крім того, нерідкі випадки виникнення гармонійних коливань, імпульсних сплесків і спотворень форми напруги, появи шумів і перешкод, а також коливань частоти мережі.

Проблеми неякісного електропостачання можуть бути викликані різними причинами, але всі вони ведуть до суттєвих змін параметрів мережного живлення, що негативно позначається на роботі всієї підключеної техніки. В результаті електрообладнання виходить з ладу, а користувач змушений витрачатися на його ремонт чи чогось гірше заміну. У зв'язку з цим, дуже важливо знати, які фактори можуть призводити до подібних ситуацій і з яких причин дані збої мають місце.

Знижена напруга (провали електроживлення)

Одна з найбільш часто виникаючих проблем, пов'язаних з електропостачанням - це провали напруги живлення. Такі ситуації можуть виникати з таких причин:
- через навантаження електричної мережі;
- нестабільної роботисистеми регулювання напруги у магістралі;
- підключення енергоємних споживачів, сумарна потужність яких дорівнює або наближається за значенням загальної потужності певної ділянки електромережі.

Можливими наслідками зниженої напруги можуть бути:

перевантаження блоків живлення різної електронної техніки, що веде до зниження терміну її служби;
- раптове відключенняелектроустаткування при зниженні напруги нижче рівня, необхідного для його роботи;
- Поломка електродвигунів;
- Втрата важливої ​​інформації на комп'ютері.

Підвищена напруга

Наступна не менш небезпечна аварійна ситуація в електричній магістралі – це підвищення або різкі стрибки напруги, які можуть виникати через:
- недовантаженості мережі (наприклад, у нічний час, коли більшість електроспоживачів вимкнено);
- різкого відключення потужного навантаження;
- Недостатньо ефективної роботи системи регулювання електроживленням.

Ці ситуації можуть призвести до таких наслідків:
- Виходу з ладу обладнання;
- аварійному відключенню апаратури та втрати критично важливих даних (щодо комп'ютерної та серверної техніки).

Високовольтні імпульсні сплески

Нерідко в електричних мережах виникають такі негативні явища, як високовольтні сплески напруги, що мають імпульсний характер. Вони можуть бути викликані:

Комутацією електроапаратів;
- атмосферними та газовими розрядами (так зване «атмосферне» електрика);
- включенням та відключенням потужних електроспоживачів;
- Введенням в експлуатацію окремих частин енергосистеми після аварій.

Навіть з огляду на короткочасність цього перенапруги, його впливу може виявитися достатньо для таких серйозних наслідків, як:
- Пробою ізоляції;
- коротке замикання;
- Поломка чутливої ​​техніки.

Повне відключення напруги

Також не виключені ситуації повного знеструмленнявсього обладнання, підключеного до електричної мережі. Джерелом такого результату подій можуть стати:
- спрацьовування запобіжників при надмірному навантаженні на лінії електропередач;
- аварії у електричних магістралях;
- непрофесійні та некваліфіковані дії персоналу.

Результати повного відключення напруги:

Втрата важливої ​​інформації;
- поломка вінчестерів, встановлених у ПК та серверах;
- Вихід з ладу блоків живлення різного електроустаткування.

Шуми та перешкоди в електричній мережі

Негативно впливають на роботу електронної апаратури та коливання електричного сигналузвані шумами або перешкодами. Причин виникнення може бути кілька:

Вплив електроприладів, що функціонують у безпосередній близькості;
- Комутація потужних електроспоживачів.

Збої в роботі багатьох програм та додатків, а також складності передачі даних;
- неякісне зображення на екранах та моніторах робочих станції, а також різних відеосистем.

Нестабільність частоти мережі

Нестабільність частоти електричної мережі одна із найяскравіших показників правильності роботи енергосистеми загалом, чи якийсь її окремої частини. Викликані дані коливання можуть бути однією з таких причин:
- сильним навантаженням в електричній магістралі;
- Через втрату управління енергосистемою.

Незважаючи на те, що загалом на роботу комп'ютерної техніки зміна частоти мережевої напругине має критичного впливу, подібні явища призводять до перегріву силових трансформаторів. А це, як відомо, може негативно позначитися на стабільності та тривалості функціонування багатьох електроприладів.

Гармонічні коливання та спотворення напруги

Крім появи додаткових перешкод у мережі, спотворення може також піддаватися і сам синусоїдальний сигнал напруги живлення. Передумовами таких впливів можуть стати:

Переважає мережу нелінійного навантаження, до складу якої входять імпульсні блоки живлення. Це в основному комп'ютери, мережне, серверне та комунікаційне обладнання;
- навантаження нейтрального кабелю;
- неправильно спроектовані електрокомунікації, які працюють із нелінійними навантаженнями.

Спотворення форм напруги веде до появи перешкод у роботі чутливої ​​техніки, до якої в першу чергу відносять вимірювальні прилади, теле- та радіосистеми.

Небезпечні продукти харчування створюють глобальні загрози в галузі охорони здоров'я і становлять небезпеку для здоров'я кожної людини. Всесвітня організація охорони здоров'я має намір сприяти зусиллям, спрямованим на зміцнення безпеки харчових продуктів на шляху «відферми дотарілки».

Що включає все це поняття?
«... відсутність токсичного, канцерогенного, мутагенного чи іншого несприятливого впливу продуктів на організм людини у разі вживання їх у загальноприйнятих кількостях; гарантується нормуванням і дотриманням регламентованого змісту (відсутність або обмеження рівнями гранично допустимих концентрацій) забруднювачів хімічної та біологічної природи, а також природних токсичних речовин, які характерні для даного продукту і мають небезпеку для здоров'я людини».
Як правило, захворювання харчового походження - це інфекційні захворювання або інтоксикації, викликані бактеріями, вірусами або хімічними речовинами, що потрапляють в організм через заражену воду або їжу. До видів небезпечних продуктів харчування відносяться сира їжа тваринного походження, фрукти та овочі, забруднені фекаліями, а також сирі молюски, що містять морські біотоксини.

Основні хвороби харчового походження
Сальмонельоз Збудник-бактерія Salmonella, а його симптомами-підвищена температура, головний біль, нудота, блювання, болі вживоті ідіарея. До харчових продуктів, що викликають спалахи сальмонельозу, входять яйця, м'ясо свійської птиці та інші види м'яса, сире молоко.
Кампілобактеріоз Збудниками є деякі види бактерії Campylobacter. Основними продуктами, що викликають захворювання, є сире молоко, сире або погано приготовлене м'ясо свійської птиці і питна вода. Гострі прояви кампілобактеріозу включають сильні болі вживоті, підвищену температурунудоту ідіарею. В2-10% випадків захворювання інфекція може призвести до розвитку хронічних проблем в галузі здоров'я, включаючи реактивний артрит і неврологічні порушення.
Лістеріоз Резервуаром листерій є грунт, з якого вони можуть потрапляти в організми рослин. Зараження людей пов'язане з вживанням в їжу овочів і продуктів тваринництва. Зараження людини здійснюється при вживанні різних продуктів без попередньої термічної обробки. У різних харчових продуктах (молоко, олія, сир, м'ясо та ін.) розмножуються при температурі побутового холодильника. Бактеріємія іменінгіт-найсерйозніші наслідки листериозу.
Ешеріхіози - гострі кишкові інфекції, що викликаються деякими сероварами бактерії Escherichia coli. Ешеріхіози проявляються у вигляді ентериту іентероколіту. Харчове зараження в основному відбувається при вживанні молочних продуктів, м'ясних страв, напоїв (квас, компоти) ісалатів звареними овочами.
Холера проникає в організм людини синфікованою водою чи продуктами харчування. До симптомів відноситься біль черевної порожнини, блювання і гостра водяниста діарея, яка може призводити до вогненного зневоднення і іноді до смерті. Спалахи холери пов'язані з такими продуктами харчування, як рис, овочі, просо і різні види морепродуктів.

Публікації ВООЗ « П'ять найважливіших принципівбезпечного харчування» дається практичний посібникдля продавців і споживачів в області обробки та підготовки продуктів харчування:

• Зберігайте продукти вчистоті.
• Відокремлюйте сирі продукти від продуктів, що зазнали теплової обробки.
• Піддавайте продукти ретельному тепловому обробленню.
• Теплова обробка проводиться за необхідної температури.
• Користуйтеся безпечною водою та безпечними сирими продуктами.

Захист від збоїв живлення SSD - це не нова концепція, але способи та методики захисту SSD під час та після збою живлення значно покращилися у сучасних моделях SSD. Мета захисту від збоїв харчування полягає у виконанні двох основних завдань:

Безпечне перенесення даних (або даних, що залишилися в буферах кешів DRAM- або SRAM-накопичувача) у постійну енергонезалежну флеш-пам'ять та

Збереження цілісності таблиці розміщення SSD, щоб SSD розпізнавалася і була придатна для використання після перезавантаження системи.

Примітка: таблиця розміщення SSD або Flash Transition Layer (FTL) відповідає за логічний розподіл фізичних даних на SSD.

В умовах звичайного відключення системи SSDотримує команду (Standby Immediate Command) від ATA-драйвера хост-пристрою, що попереджає SSD про відключення системи, щоб SSD підготувався до порушення живлення. При звичайному відключенні системи SSD має достатньо часу для перенесення даних з буферів кешу та оновлення таблиць розміщення.

У якісних SSD використовується апаратна система із вбудованими в SSD конденсаторами живлення та/або захист від збоїв живлення (Pfail) у вбудованому ПЗ, що дозволяє записати важливу інформацію метаданих на флеш-пам'ять, щоб забезпечити успішне відновлення SSD при включенні живлення.

Ранні моделі SSD були не так добре готові до раптового вимкнення живлення, як сучасні. Зазвичай SSD, що зазнав раптового відключення живлення, не відповідав у наступному циклі живлення. У багатьох таких випадках збої живлення призводили до поломки SSD та втрати даних.

Докладніше про два підходи до PFAIL

Апаратний PFAIL- апаратний PFAIL призначений в першу чергу для зниження втрат даних за допомогою збереження живлення SSD завдяки вбудованим конденсаторам живлення (Power Caps) на час, достатній для запису у флеш-пам'ять даних, що залишилися в буфері кеша SSD, та оновлення таблиць розміщення. Загальна схема типового випадкуапаратного PFAIL у SSD виглядає приблизно так:

Контролер SSD виявляє раптове відключення живлення

1. Вбудовані конденсатори живлення зберігають живлення для SSD

2. Контролер віддає внутрішню команду на перенесення даних із буфера кешу

3. Контролер оновлює таблиці розміщення, підготуючись до вимкнення живлення

4. Накопичувач безпечно вимикається

PFAIL у вбудованому ПЗ- програмний захист PFAIL також призначений для зниження ймовірності втрати даних за допомогою можливості відновлення вбудованим програмним забезпеченням таблиці розміщення при наступному включенні живлення після збою. Загальна схема типового випадку захисту від PFAIL через вбудоване програмне забезпечення виглядає приблизно так:

1. Таблиця розміщення SSD зберігається у флеш-пам'яті та оновлюється в DRAM

2. При записі нових даних на SSD вбудоване програмне забезпечення оновлює таблицю розміщення

3. Нові записувані дані завжди записуються з мітками (або запасними байтами), що включають LBA, EEC та іншу інформацію про структуру даних

4. Виникає збій харчування

5. Запасні байти, що містять інформацію про структуру даних разом із вихідною таблицею розміщення, дозволяють вбудованому ПЗ SSD відновити таблицю розміщення SSD при наступному включенні живлення

Програмний захист від PFAIL – це високоефективний спосіб запобігання втрати даних у корпоративних системах зберігання даних. Наприклад, необхідно, щоб SSD, налаштовані RAID-масиви, були здатні відновлюватися і повертатися в справний стан після збою живлення для підтримки цілісності RAID-масиву. Один або кілька збійних накопичувачів із масиву призведуть до відключення масиву з високою ймовірністю втрати даних.

В іншому випадку корпоративної системи накопичувачі SSDможуть утворювати великий пул зберігання даних, в якому фізичні SSD розділені на кілька LUN і розділені між кількома хостами. У цьому прикладі критично важливою характеристикою є високий рівень доступності і захист від PFAIL на основі вбудованого ПЗ забезпечує успішне відновлення SSD, що обслуговує LUN і хости.

Kingston робить стійкість до відмови при збоях харчування першорядним завданням

У стандартному процесі сертифікації Kingston піддає свої SSD (клієнтські та корпоративні) напруженому циклу тестування харчування. Крім тестування сумісності, продуктивності та надійності SSD Kingstonповинні успішно витримати кілька типів небезпечного відключення живлення. Для проходження процесу сертифікації вони повинні включатися і бути працездатними. Якщо SSD не проходить тестування вимкненням живлення, тестування на сертифікацію припиняється, усувається причина проблеми, і процес сертифікації починається спочатку.

Висновок

Кожна система та середовище унікальна, тому при виборі типу PFAIL, відповідного середовищі, потрібно врахувати різні фактори.

Багато корпоративних систем сьогодні захищені за допомогою надлишкових джерел живлення, систем резервного акумуляторного живлення та генераторів, щоб ЦОД продовжували працювати у разі несподіваного відключення живлення. ПЗ та високошвидкісні мережістворили способи застосування великої кількості архітектур реплікації даних, завдяки чому обладнання перестало бути єдиною причиною збоїв.

Стабільність живлення ЦОД та методики забезпечення високої доступності повинні бути важливими факторами, що визначають вибір найбільш відповідного для системи зберігання даних типу PFAIL SSD.