En la publicación anterior sobre hablamos de que en algunos racks se instala un AVR - interruptor automático de transferencia. Pero en realidad, en un centro de datos, el AVR se instala no solo en el rack, sino en todo el camino de la electricidad. En diferentes lugares, se resuelven diferentes tareas:
- en los tableros de distribución principales (TDP) el AVR cambia la carga entre la entrada de la red eléctrica y la alimentación de reserva de generadores diésel (GD);
- en los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) el AVR cambia la carga de la entrada principal a la derivación (más sobre esto a continuación);
- en los racks el AVR cambia la carga de una entrada a otra en caso de problemas con una de las entradas.
El AVR en el esquema estándar de suministro de energía de los centros de datos DataLine.
Hoy hablaremos sobre qué AVRs se utilizan y dónde.
Hay dos tipos principales de AVR: ATS (interruptor automático de transferencia) y STS (interruptor de transferencia estática). Se diferencian en los principios de funcionamiento y en la base de componentes y se utilizan para diferentes tareas. En resumen, el STS es un ATS más "inteligente". Cambia la carga más rápidamente y se utiliza más a menudo para cargas/ corrientes grandes. Es más flexible en la configuración, pero es "caprichoso" con la red: puede negarse a trabajar si las 2 entradas provienen de diferentes fuentes, por ejemplo, de un transformador y de un GD.
El AVR en el TDP
El AVR principal del centro de datos hace veinte años parecía un sistema complejo de contactores y relés.
AVR del comienzo de los años 2000.
Ahora el AVR es un dispositivo multifuncional compacto.
El sistema AVR en el TDP gestiona los automáticos de entrada y da órdenes para iniciar y detener los GD. Con una carga superior a 2 MW, no tiene sentido apresurarse en un TDP. Incluso si se cambia rápidamente, pasará un tiempo antes de que se inicie el GD. En este sistema se utilizan ATS más "lentos" y se establecen retrasos (ajustes). Funciona así: cuando se apaga la alimentación del centro de datos de los transformadores, el AVR ordena a los dispositivos: "Transformador, apágate. Ahora esperamos 10 segundos (ajuste), GD, enciéndete, esperamos otros 10 segundos."
El AVR en el SAI
Tomaremos como ejemplo el SAI para ver cómo funciona el segundo tipo de AVR - STS o interruptor de transferencia estática.
En el SAI, la corriente alterna se convierte en corriente continua en el rectificador. Luego, en el inversor, se transforma de nuevo en corriente alterna, pero con parámetros estables. Esto elimina interferencias y mejora la calidad de la energía. Al desconectarse la fuente de alimentación principal. a baterías y alimenta el centro de datos mientras se pone en funcionamiento el generador diésel.
Pero, ¿qué pasa si alguno de los elementos falla: el rectificador, el inversor o las baterías? Para esto, cada SAI tiene un mecanismo de bypass. Con él, el dispositivo continúa funcionando, eludiendo los elementos principales, y recibe directamente la tensión de entrada. También se utiliza el bypass cuando es necesario apagar el SAI y enviarlo a reparación.
El STS en el SAI es necesario para cambiar de manera segura a la entrada de bypass. En pocas palabras, el STS controla los parámetros de la red a la entrada y a la salida, espera a que coincidan y cambia en condiciones seguras.
AVR en el rack
Así que el rack está conectado a dos entradas de alimentación. Si su equipo tiene dos fuentes de alimentación, puede conectarlo a diferentes PDU, por lo que la pérdida de una entrada no le preocupa. ¿Y si su servidor tiene una sola fuente de alimentación?
En el rack, se usa el AVR para que el beneficio de las dos entradas no se pierda. En caso de problemas con una de las entradas, el AVR cambia la carga a la otra entrada.
Descargo de responsabilidad: Si puede, evite equipos con una sola fuente de alimentación para no crear un punto de falla en el sistema. A continuación, mostraremos las desventajas de tal esquema de conexión.
La tarea del AVR en el rack es cambiar el equipo a la entrada operativa lo más rápido posible para que no haya interrupciones en su funcionamiento. La velocidad necesaria se encontró empíricamente: no más de 20 ms. Veamos cómo se descubrió esto.
Las fallas en el funcionamiento del equipo del servidor ocurren debido a caídas de tensión (debido a trabajos en las subestaciones, conexión de cargas pesadas o accidentes). Para ilustrar cómo el equipo soporta diferentes amplitudes y duraciones de caídas de tensión, se desarrollaron las curvas de operación segura del equipo eléctrico CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association). Ahora son conocidas como las curvas ITIC (Information Technology Industry Council), sus versiones están incluidas en los estándares IEEE 446 ANSI (que es el equivalente de nuestras normas GOST).
Verifiquemos con el gráfico. Nuestra tarea es que los dispositivos funcionen en la "zona verde". En la curva ITIC, vemos que el equipo está listo para "soportar" una caída máxima de 20 ms. Por lo tanto, nos orientamos a que el AVR en el rack funcione en 20 ms, o mejor aún, más rápido.
Fuente: .
Dispositivo AVR. Un ATS estándar en el rack de nuestro centro de datos ocupa 1 unidad y soporta una carga de 16 A.
En la pantalla podemos ver de qué entrada se alimenta el ATS y cuántos amperios consumen los dispositivos conectados. Con un botón separado elegimos priorizar la primera o la segunda entrada. A la derecha están los puertos para conectar al ATS:
- Puerto Ethernet — conectar para monitoreo;
- Puerto serie — acceder a través de un portátil y ver los registros de lo que está sucediendo;
- USB — insertar una memoria y actualizar el firmware.
Los puertos son intercambiables: se pueden realizar todas estas operaciones si hay acceso al menos a uno de ellos.
En la parte trasera están las conexiones para las entradas principales y de reserva, así como la agrupación de enchufes para conectar el equipo de TI.
Podemos ver las especificaciones detalladas del ATS a través de la interfaz web. Allí se ajusta la sensibilidad de conmutación y se pueden ver los registros.
Interfaz web del ATS.
Instalación y conexión del ATS. Es mejor instalar el ATS a la altura media del rack. Si no conocemos de antemano la configuración del rack, el equipo con un solo bloque de alimentación podrá llegar con los cables tanto a la parte superior como a la inferior.
Sin embargo, hay matices: la profundidad del rack estándar es mucho mayor que la del ATS. Recomendamos instalarlo lo más cerca posible del pasillo frío por dos razones:
- Acceso al panel frontal. Si instalamos el ATS más cerca del pasillo caliente, veremos la indicación, pero no podremos conectarnos a él a través de los puertos. Esto significa que no podremos revisar los registros o reiniciar el dispositivo.
Allí dentro, parpadea el ATS — ya no se puede alcanzar el puerto. - Refrigeración. Se recomienda usar el ATS a temperaturas no superiores a 45°C. No tiene ventiladores propios para la refrigeración, es simplemente un dispositivo metálico con tecnología electrónica. Mantiene la temperatura adecuada de dos maneras:
- flujos de aire que soplan sobre él desde el exterior;
- soportes que dispersan el exceso de calor.
Si instalas el ATS del lado del pasillo caliente y además lo aprietas con servidores, obtendrás un horno. En el mejor de los casos, el ATS quemará su circuito y perderá la conexión con el mundo exterior; en el peor, comenzará a conmutar la carga de manera caótica o la desconectará.
El ATS se enfrenta al pasillo caliente.
Hubo un caso. Un ingeniero escuchó clics inusuales durante la inspección.
En las entrañas del pasillo caliente, bajo una pila de servidores, se encontró un AVR que constantemente alternaba entre la entrada principal y la de respaldo.Se reemplazó el AVR. Los registros mostraron que estuvo cambiando cada segundo durante una semana, totalizando más de medio millón de conmutaciones. Así es como esto
¿Qué otros AVRs existen en el rack?
ATS de entrada para el rack. En nuestro centro de datos, este AVR actúa como la única fuente de distribución de energía en el rack: funciona como un AVR+PDU. Ocupa varias unidades, soporta una carga de 32 A, se conecta con conectores industriales y puede alimentar hasta 6 kW de equipo. Se puede utilizar cuando no es posible instalar PDUs estándar, y el equipo modular en el rack no maneja cargas críticas.
STS de rack. El STS en el rack se utiliza para equipos sensibles a las variaciones de voltaje. Este AVR conmutará más rápido que un ATS.
Este STS en particular ocupa 6 unidades y tiene una interfaz un poco 'vintage'.
Mini-AVR. Existen también pequeños como este, pero en nuestro centro de datos no contamos con uno. Es un mini-AVR para un único servidor.
Este AVR se conecta directamente a la fuente de poder del servidor.
Cómo buscamos el AVR ideal
Probamos muchos AVRs diferentes y verificamos cómo se comportan en condiciones de altas temperaturas.
Así es como probamos los AVRs para verificarlo:
- conectamos un registrador de calidad de red, un servidor y varios otros dispositivos para la carga;
- aislamos el rack con tapones o plástico para alcanzar altas temperaturas;
- calentamos hasta 50 °C;
- desconectamos las entradas por turnos 20 veces;
- observamos si hubo caídas de energía y cómo responde el servidor;
- si el AVR pasa la prueba, calentamos hasta 70 °C.
Foto con termografía de una de las pruebas.
El analizador de red registra el voltaje a lo largo del tiempo. En el registro vemos cuánto duró la conmutación: en ese momento, la sinusóide se interrumpió.
Por cierto, llevamos el AVR a prueba: verificaremos la robustez de su dispositivo y les contaremos qué resultó 😉
AVR en el rack: una amenaza oculta
El principal problema con el AVR en el rack es que solo puede cambiar la carga de la entrada principal a la de reserva, pero no protege contra cortocircuitos o sobrecargas. Si ocurre un cortocircuito en la fuente de alimentación, el interruptor automático de un nivel superior se activará: en el PDU o en el tablero de distribución. Como resultado, una entrada se desconecta, el AVR lo comprende y cambia a la segunda entrada. Si el cortocircuito persiste, se activará el interruptor automático de la segunda entrada. Al final, debido a un problema en un equipo, todo el rack puede quedarse sin energía.
Así que repito una vez más: piensen mil veces antes de instalar un AVR en el rack y usar equipos con una sola fuente de alimentación.
Fuente: habr.com
