UPS (Uninteruptible Power Supply) adalah suatu alat yang dapat memberikan perlindungan terhadap semua gangguan dari sumber listrik.
Fungsi atau manfaatnya adalah untuk memberikan perlindungan listrik bersih tak terputus atau interupt pada beban yang terhubung.
Untuk beban UPS itu sendiri sangat beragam, dari yang hanya untuk kebutuhan mati listrik saja atau yang sangat ekstrim/kritis (nonstop operation).
Untuk menanggulangi kebutuhan beban-beban tersebut, sangat berhubungan dengan sistem dari UPS itu sendiri. Ada beberapa sistem yang dimiliki oleh UPS, sesuai dengan perkembangan tekhnologi, yaitu :
1. Stand By / Off Line UPS
Rancangan sistem ini sangat sederhana. Karena sifatnya stand by, UPS ini bekerja mengubah sumber energi DC (baterai) menjadi tenaga AC, apabila terjadi pemutusan sumber listrik (PLN/Genset). Selama sumber listrik tersedia, sistem UPS ini tidak bekerja (Off Line) dan UPS stand by, oleh karena itu disebut sistem Off Line/Stand By UPS.
Kualitas gelombang yang dihasilkan (saat bekerja) sangat sederhana yaitu gelombang segi empat (square wave), sistem perpindahan yang terputus (4-10 milidetik) dengan magnet contactor atau relay elektronik.
2. Line Interaktive UPS.
Adalah pengembangan dari sistem Off Line/Stand By UPS, yaitu dengan menggabungkan beberapa kemampuan untuk mengatasi gangguan-gangguan listrik yang lain diluar terputusnya listrik. Pengembangan sistem UPS ini diciptakan karena gangguan listrik bukan hanya terputusnya listrik saja, adapun jenis gangguan listrik yang menjadi musuh baik hardware maupun software daripada komputer atau peralatan digital lainnya adalah : High Frequency Noise, Spike, Surge, Sag, Instanteneous Voltage Drop, Power Failure dan Frequency Variation.
Dalam sistem UPS ini ada beberapa penambahan kemampuan sederhana untuk mengatasi jenis gangguan listrik lainnya seperti AVR (Automatic Voltage Regulator), High Frequency Noise Filter dan Spike Suppresor.
Tambahan kemampuan ini melahirkan sistem Line Interaktive UPS, dimana ketika sumber listrik tersedia, sistem UPS Off, tambahan kemampuan seperti AVR bekerja, sehingga ada "keaktifan" antara dua mode operasi.
Sistem Line Interaktive UPS terus dikembangkan, sehingga bentuk menjadi lebih kecil dan lebih ringan dengan penggunaan baterai kering SLA (Sealed Lead Acid) dan membatasi back up time maksimal 15 menit pada kondisi beban penuh 100%. Demikian juga aspek kelayakan gelombang, dari bentuk sederhana segi empat, menjadi bentuk step (anak tangga) dan ada pula yang mendekati sinus (quasi sinewave).
Dari perkembangan kecepatan clock komputer yang dramatis serta perubahan rancang DC power supply komputer ke high frequency switching power supply, Line Interaktive UPS memperbaiki kecepatan switching time UPS nya menjadi 2-4 milidetik, guna menjamin tidak timbulnya efek interupsi pada supply listrik ke beban.
Tersedianya software interactive antara UPS dan komputer, memungkinkan software tersebut melakukan shutdown secara otomatis pada komputer saat terjadi terputusnya listrik (salah satu fungsi software interactive). Sehingga back up time yang panjang tidak lagi menjadi tuntutan mutlak. Disisi lain, ukuran UPS menjadi jauh lebih kecil (desktop product) hingga bisa ditaruh di sisi komputer, menjadi standar back up time turun dari 15 menit, menjadi 10 menit dan saat ini adalah 5 menit.
Penurunan keperluan back up time ini secara drastis mengurangi jumlah atau kapasitas baterai (AH) yang secara langsung mengurangi ukuran dan berat UPS.
Demikian Line Interaktive UPS, pengembangan dari sistem Off Line UPS, yang awalnya berfungsi hanya sebagai penjamin pasokan listrik tanpa interupsi, menjadi suatu sistem perlindungan gangguan listrik untuk khususnya peralatan komputer atau peralatan digital lainnya.
3. On Line UPS
Sistem perlindungan total atas semua jenis gangguan-gangguan listrik.
Pengembangan kualitas perlindungan UPS ini di dorong oleh meningkatnya pemakaian komputer yang terintegrasi seluruh kegiatan produksi dan perkembangan kecepatan proses data serta meningkatnya sensitivitas supply kelistrikan pada komputer terhadap gangguan listrik lainnya.
Jaminan kepastian atas ketersediaan listrik tak terputus tidak dapat dipenuhi oleh sistem UPS Line Interactive, karena sistem inverternya (yang memproduksi listrik AC) selalu dalam posisi Off, sehingga ketika diperlukan (terputusnya sumber listrik), tidak ada kepastian, apakah sistem inverter ini dalam keadaan "operasional" atau sudah rusak. Kondisi inverter hanya terdeteksi, saat dicoba untuk dinyalakan. Disisi lain, kekhawatiran atas "terlambatnya" switching time pada Line Interaktive UPS yang berbasis relay menjadi pemikiran para pengguna komputer, apalagi standar tegangan DC di dunia komputer cenderung terus diturunkan (sensitivitas listrik DC komputer meningkat).
Kasus-kasus switching time yang "terlambat" mulai diketahui, khususnya pada komputer yang DC switching power supplynya mulai berumur dan terbebani secara full. Terlambatnya switching time dapat menimbulkan interupsi pada proses kerja komputer (hang up).
Pada negara maju, yang jarang sekali mengalami terputusnya listrik, mendaptkan fakta, bahwa masalah gangguan listrik terbesar adalah pada Instanteneous Voltage Drop yang terjadi saat petir masuk ke jala-jala listrik PLN dan menggangu sisi groundingnya. Di beberapa negara, sebagian besar perusahaan industri mengatasi permasalahan ini dengan memasang bank kapasitor untuk meredam gejolak ini. Penggunaan UPS besar kurang menarik disisi perawatannya, sedangkan bank kapasitor bebas perawatan untuk minimal + 10 tahun sebelum penggantian baru, apabila difungsikan hanya untuk mengatasi permasalahan instanteneous voltage drop, dan harganya lebih murah, dinilai dari keseluruhan fungsi dan kemampuannya.
Di daerah-daerah atau lokasi terpencil seperti off shore drilling, perkebunan, pertambangan, dsb. Umumnya menggunakan sumber listrik via generator, mengeluh atas gangguan yang berasal dari perubahan frequency listrik (frequency variation).
Dari sisi pengguna komputer, kekhawatiran atas implikasi gangguan listrik pada komputer, bukan lagi pada resiko rusaknya hardware komputer tetapi pada kemungkinan yang lebih jelek yaitu resiko hilangnya atau salahnya data yang sedang diproses, ketika gangguan listrik tertentu masuk kejaringan listrik. Hal ini sangat sulit ditelusuri dan menghilangkan aspek "kepastian" data komputer, saat suatu kesalahan data terdeteksi.
Berbagai upaya rancangan perbaikan kinerja Line Interactive UPS dilakukan seperti sistem UPS dengan ferro resonant transformer dan triport system. Maka lahirlah sistem UPS baru yang dinamakan On Line UPS, sesuai dengan prinsip kerja UPS itu sendiri, dimana setiap saat Inverter pada UPS inilah yang menghasilkan gelombang listrik langsung ke beban baik saat sumber listrik tersedia maupun saat beralih ke mode baterai.
Prinsip kerja konversi ganda (AC ke DC dan kemudian DC ke AC) setiap saat pada sistem On Line UPS menjamin tersaringnya setiap jenis gangguan listrik tanpa kecuali dan secara instan. Dengan sistem invereter yang terus bekerja (On Line) maka saat kejadian terputusnya sumber listrik, tidak diperlukannya suatu mekanisme perpindahan, sehingga jenis On Line UPS dikenal juga sebagai "Zero second-Break UPS" atau UPS kontinue. Dan menghasilkan output gelombang berbentuk sinus dengan tingkat distorsi yang rendah. Gelombang step atau square pada sistem Line Interactive UPS hanya digunakan untuk waktu yang singkat (saat back up mode) karena kandungan frequency harmonicnya tinggi.
Sistem On Line UPS ini, berubah menjadi sistem perlindungan yang hampir sempurna, yaitu mampu mengatasi semua jenis gangguan listrik tanpa kecuali secara instan, tidak menimbulkan break (nol detik) dan kepastian back up time yang pasti dengan sistem inverternya yang terus bekerja (On).
MENGATASI ATAS TINGKAT KERUSAKAN YANG TINGGI PADA ON LINE UPS DENGAN FASILITAS FAULT TOLERANT VIA JALUR OTOMATIS BYPASS.
Kerusakan teknik pada On Line UPS berakibat pada terhentinya operasi UPS dan implikasi langsungnya adalah terhentinya sumber listrik ke beban. Dengan adanya resiko tingginya tingkat kerusakan pada jenis ON Line UPS, maka untuk mengantisipasinya dengan memberikan sarana jaminan kelangsungan sumber listrik ketika UPS mengalami kerusakan/kesalahan pada sistem UPS.
Sarana ini berbentuk ketersediaan jalur otomatis by pass, yang mengalihkan sumber listrik dari output UPS ke sumber listrik PLN, bila terjadi kerusakan/kesalahan pada sistem UPS. Untuk menghindari yang bersifat "kasar" (abrupt), perpindahan ini sudah tidak mungkin lagi dilakukan via relay yang relatif lama, tetapi menggunakan komponen static switch dengan kecepatan rata-rata 200 micro detik. Teknik ini umunya dikenal sebagai On Line UPS yang mengadopsi sistem sinkronisasi static swicth bypass. Dengan demikian terciptalah suatu sistem toleransi kesalahan (Fault Tolerant System) pada On Line UPS.
Konsep Fult Tolerant ini, walaupun sangat berguna, tetapi masih ada beberapa kelemahan, yaitu :
- Tidak semua bentuk kerusakan pada UPS dapat dipastikan sistem bypass otomatis bekerja, contoh : kerusakan pada DC power supply UPS, kerusakan pada sistem triger bypass (sensor dan amplier pembanding) dan kerusakan pada komponen driver dan static switch itu sendiri.
- Perpindahan listrik ke jalur listrik PLN mengandung resiko yang besar apabila pada saat yang sama listrik PLN sedang dalam kondisi kualitas yang jelek (tegangan maupun frequency).
- Sangat beresiko, membiarkan beban di jalur listrik PLN tanpa perlindungan untuk waktu yang lama (satu hingga beberapa hari) khusunya atas kelangsungan aktivitas kerja komputer, baik dari sisi hardware maupun dari sisi data.
- Untuk perbaikan UPS, mengharuskan pemutusan sumber listrik juga, karena melepas UPS yang rusak, berarti menghentikan juga sistem bypassnya.
MENCIPTAKAN SISTEM PENCADANGAN OTOMATIS (REDUNDANCY) DENGAN PENGGANDAAN SISTEM UPS (N+N) DENGAN STATIC SWITCHING
Tingkat perlindungan UPS terus dikembangkan, guna menjawab tuntutan khususnya pengelola data center yang menginginkan suatu jaminan perlindungan yang lebih baik lagi. Sangatlah penting bagi pengelola data center yang aliran datanya, praktis nonstop, terintegrasi dan digunakan 24 jam penuh.
Sumber listrik yang tak terputus dan bebas gangguan listrik adalah hal yang sangat mendasar karena berbagai pengamanan berkonsep redundancy telah pula diterapkan disisi beban baik sisi hardware maupun sisi sistemnya.
Jaminan toleransi kesalahan (fault tolerant) berupa otomatis static switch bypass dirasakan tidak mencukupi, dan resiko terhambatnya aktivitas pemrosesan data menjadi terlalu besar. Kerugian finansial dan kerugian jasa pelayanan sulit di antisipasi, apalagi menyangkut potensi/kesalahan data.
Biaya yang mahal untuk pengadaan suatu sistem UPS yang lebih baik menjadi masuk akal dengan begitu kritisnya kelangsungan kerja data center tersebut.
Sistem pencadangan otomatis (redundancy) dengan penggandaan sistem UPS (N+N), teknik ini adalah suatu peningkatan jaminan perlindungan yang lebih baik daripada sistem fault tolerant dengan static switch bypass, yang mana tidak dapat menjamin listrik bebas gangguan saat perpindahan ke jalur bypass untuk waktu yang tidak dapat dipastikan.
Redundant On Line UPS (N+N, N adalah kapasitas UPS) dengan sistem perpindahan static switch, diaplikasikan dengan menggunakan dua unit UPS yang sama dan sejenis serta sarana kontrol/perpindahan berupa static switch.
Cara kerjanya adalah satu UPS dioperasikan untuk mensuplai sumber listrik ke beban dan yang satunya dinyalakan tanpa beban (stand by). Apabila unit UPS yang pertama mengalami kerusakan, maka sistem kontrol akan mengaktifkan static switch yang segera memindahkan sumber listrik ke output UPS yang standby. Dengan demikian, sumber listrik ke beban tetap tak terputus dan bebas gangguan.
Hal ini sangat menguntungkan pemakai karena jadwal perbaikan atau kebutuhan menunggu ketersediaan spare part bisa ditoleransi karena semua beban masih menerima sumber listrik yang bersih.
Konsep ini mengawali pergeseran perkembangan fungsi UPS yang bekerja untuk mengatasi berbagai jenis gangguan listrik menjadi suatu sistem perlindungan yang lebih luas yaitu menjamin kelangsungan kerja beban berbagai kondisi terjelek pun.
PERGESERAN KONSEP PERLINDUNGAN UPS KEARAH PENJAMINAN TAK TERHENTINYA AKTIVITAS BEBAN, SUATU UPAYA PERBAIKAN KONSEP REDUNDANCY PADA SISTEM UPS. (Lahirnya Parallel Running Redundant On Line UPS)
Konsep redundancy melalui penggandaan UPS (N+N) dengan tambahan sarana static switch bypass, memberikan kekhawatiran resiko tidak bekerjanya static switch pada saat dibutuhkan. Hal ini dikarenakan tidak mudahnya menentukan suatu penilaian atas kapan static switch tersebut harus diaktifkan.
Disisi lain, membiarkan satu unit UPS dalam posisi standby (No Load) untuk waktu yang lama akan menimbulkan mismatch pada umur pakai komponen UPS. Dan memindahkan posisi beban yang full pada satu UPS ke UPS lain yang posisi no load tanpa harus beralih dahulu ke jalur bypass, adalah suatu tindakan kejut yang riskan pada sistem inverternya.
Maka lahirlah konsep Parallel Running Redundant On Line UPS, dimana sarana static switch bypass tidak lagi dipergunakan dan kedua sistem UPS kini bisa bekerja secara bersamaan dengan membagi rata tanggungan beban yang tersambung ke UPS.
Apabila salah satu dari kedua UPS tersebut mengalami kerusakan maka tanpa memerlukan sarana perpindahan, seluruh beban akan dialihkan kepada UPS satunya tanpa interupsi kerja UPS. Dengan demikian peningkatan beban adalah dari 50% menjadi 100%.
Kedua UPS ini bekerja secara parallel di kontrol oleh suatu sistem master kontrol yang mengatur kesinambungan sudut kedua gelombang, tegangan, sensor, dan kontrol atas berbagai fungsi UPS secara sentral.
Parallel Redundant Running On Line UPS menjawab berbagai kelemahan dari sistem redundant dengan static switch sebelumnya dan dengan demikian memberikan jaminan kualitas perlindungan yang lebih baik lagi.
PENGEMBANGAN KEMAMPUAN HOT SWAPPABLE PADA SISTEM PARALLEL REDUNDANT ON LINE UPS
Untuk data center yang kritis, peralatan industri yang nonstop, peralatan medis yang sangat vital, peralatan telekomunikasi yang tidak boleh terhenti, dan lainnya, maka tambahan kemampuan HOT SWAPPABLE pada sistem Parallel Redundant On Line UPS merupakan solusi yang pas dan efektif.
Kemampuan Hot Swappable adalah kemampuan melepas dan memasang bagian dari sistem UPS tanpa harus mematikan keseluruhan unit UPS. Dalam hal ini, unit UPS cadangan yang lainnya tetap bekerja saat pelepasan dan pemasangan bagian dari UPS yang rusak.
Bagian-bagian yang mendapatkan kemampuan Hot Swappable, antara lain :
- Baterai : penggantian baterai bisa dilakukan kapan saja tanpa interupsi.
- Sistem UPS : membagi kapasitas UPS menjadi lebih dari pada dua sistem dan menjadikannya dalam bentuk Modula dengan berat dan ukuran yang memungkinkan keseluran modular tersebut bisa dilepas dan dipasang dengan mudah.
Kapasitas modular yang umum kini tersedia adalah 1,2,3,4 dan 10 KVA. Kapasitas yang lebih besar menjadi tidak efektif dan riskan dalam rancangannya untuk mengadopsi kemampuan Hot Swappable.
Modular System UPS ada yang berbentuk full UPS system, lengkap dan dapat dioperasikan sebagai UPS yang terpisah dan mandiri, adapula yang tidak full system, tergantung pada rancangan unit master controlnya atau master control berupa kabinet housingnya.
Ini yang membedakan antara konsep full redundancy dengan konsep partial redundancy, yang bisa dilihat dari kelengkapan sistem modular UPS nya.
Menggunakan kelipatan modular-modular ini maka bisa disusun suatu kapasitas UPS yang sesuai dengan kebutuhan baik dalam bentuk satu fase maupun 3 fase dengan kabinet housing yang disediakan.
Konsep Modular ini memungkinkan suatu kemampuan Hot Swappable yang bersifat full system, dimana unit (modular) UPS yang rusak bisa dilepas dan dipasang kembali saat keseluruhan UPS sedang dioperasikan. Bentuk modular ini sekaligus menawarkan fleksibilitas atas kemapuan pengembangan kapasitas atau pengurangan kapasitas UPS kapan saja.
Konsep modular inilah yang melahirkan konsep redundancy berbasis N+X, dimana X adalah jumlah unit modular yang digunakan sebagai unit cadangan otomatis. Umumnya adalah N+1, atau N+2.
Dengan berbasiskan modular maka kapasitas redundancy UPS menjadi lebih efisien, Contoh :
Dengan konsep N+N untuk kapasitas 12 KVA maka kapasitas total UPS adalah 12 KVA + 12 KVA = 24 KVA, sedangkan dengan modular per 3 KVA, maka total kapasitas yang dibutuhkan adalah 12 KVA + 3 KVA = 15 KVA.
Memang hal ini tidak otomatis berimplikasi pada penghematan biaya pengadaan UPS, yang mana sangat ditentukan lebih jauh lagi oleh kualitas UPS itu sendiri dan kredibilitas produsennya, tetapi terjadi penghematan pengadaan kapasitas listrik input dan luasnya tempat pemasangan UPS.
Sistem Parallel Redundant Hot Swappable Modular On Line UPS merupakan sistem UPS yang mampu memberikan jaminan yang melebihi jaminan bebas gangguan listrik saja, tetapi juga suatu sistem perlindungan yang mampu menjamin kelangsungan sumber listrik yang bersih setiap saat bahkan saat UPS mengalami kerusakan, perbaikan, perawatan dan pengembangan kapasitas.
INDEPENDENT PARALLEL REDUNDANT HOT SWAPPABLE ON LINE UPS
adalah KONSEP SISTEM PERLINDUNGAN "BEBAS RESIKO" DAN MERUPAKAN PERKEMBANGAN TERKINI DI BIDANG UPS.
Sistem Parallel Redundant Hot Swappable Modular On Line UPS yang sebelumnya telah diuraikan masih memberikan satu kemungkinan terhentinya sumber listrik secara mendadak atau minimal harus dihentikannya sumber listrik ke beban apabila yang mengalami kerusakan adalah pada sistem Master Control yang mengatur modular-modular UPS dan mengatur bentuk kesatuan UPS.
Master Control unit ini merupakan bagian unit yang terpisah atau dibuat dalam bentuk kabinet housing nya modular-modular tersebut. Dan ini tetap merupakan ancaman dan merupakan resiko yang diperhitungkan.
Hal ini yang melahirkan suatu teknik kerjasama antar UPS dengan menghilangkan keperluan adanya Master Control unit, yang disebut sistem INDEPENDENT Parallel Redundant Hot Swappable On Line UPS yang memberikan konsep perlindungan tertinggi yaitu "Bebas Resiko" (Risk Free). Karena kemampuannya yang bebas resiko, maka jenis UPS ini menjadi sistem UPS yang pas untuk pusat pemerosesan data yaitu untuk perlindungan unit server. Umumnya dikategorikan sistem UPS ini sebagai UPS khusus untuk server/s atau beban kritis.
Teknologinya, tiap-tiap sistem UPS bekerja secara utuh dan sendiri-sendiri, menawarkan suatu konsep pencadangan otomatis (Redundancy) yang full (100%), termasuk juga unsur baterainya. Baterai UPS ini dirancang terpisah dan melekat pada masing-masing unit UPS, sehingga kerusakan pada baterai selalu akan terlokalisir hanya pada satu unit UPS.
Untuk kerjasamanya, maka tiap-tiap unit UPS saling berhubungan membentuk suatu siklus loop dua arah yang mengandung nilai redundancy, dimana resiko terlepasnya satu kabel komunikasi ini, tidak menggagalkan kerjasama antar UPS.
Semua sistem interkoneksi kabel, baik kabel listrik input/output dan kabel komunikasi antar UPS dirancang dengan kemudahan "tool free" atau "hand plugged", dimana hanya tangan kosong, semua interkoneksi ini bisa dipasang atau dilepas. Untuk itu disediakan juga sarana distribusi input/output yang sekaligus merupakan manual bypass nya UPS, dimana memungkinkan keseluruhan sistem UPS dilepas tanpa memutus listrik ke beban.
Sistem UPS ini memenuhi teori kemungkinan (Probability Law) denga pas, dimana kemungkinan dua sistem yang bekerja secara bebas (independent) kemungkinan untuk rusak pada saat yang bersamaan adalah kecil sekali. Dengan demikian sistem UPS sangat memungkinkan untuk dipasang secara ekonomis pada kriteria N+1, dimana hanya diperlukan satu unit UPS cadangan untuk keseluruhan sistem.
Penyempurnaan lingkup penjaminan UPS akhirnya mencapai tingkat tertinggi yaitu adanya suatu sistem UPS yang "Bebas Resiko" guna menjawab tuntutan para pengelola data center yang berorientasi pada disiplin memenuhi konsep "Zero Down Time" untuk pengoperasian sistem server/s.
Independent Modular Parallel Redundant Hot Swappable On Line UPS adalah wujud dari konsep perlindungan "Zero Down Time" sebagai jawaban dari produsen UPS.
Terima kasih.
Gunawan, PT. Prasindo Agung Mandiri
SANYO DENKI (SANUPS) & BLACKCURRANT UPS
SANYO DENKI (SANUPS) & BLACKCURRANT UPS
Technical Sales
0852 1669 0181, 0888 0856 0024
