Nel post precedente abbiamo parlato di come in alcuni rack sia installato l'AVR — l'ingresso automatico di riserva. Ma in realtà nei data center l'AVR viene installato non solo nel rack, ma lungo tutto il percorso dell'elettricità. In diversi punti risolvono compiti diversi:
- negli armadi di distribuzione principale (GDS) l'AVR commuta il carico tra l'ingresso dalla rete e l'alimentazione di riserva dai gruppi elettrogeni (GEC);
- nelle fonti di alimentazione ininterrotta (UPS) l'AVR commuta il carico dall'ingresso principale al bypass (di questo parleremo più avanti);
- nei rack l'AVR commuta il carico da un ingresso a un altro in caso di problemi con uno degli ingressi.
L'AVR nello schema standard di alimentazione dei data center DataLine.
Oggi parleremo di quali AVR vengono utilizzati e dove.
Ci sono due tipi principali di AVR: ATS (automatic transfer switch) e STS (static transfer switch). Si differenziano per principi di funzionamento e componenti utilizzati e vengono impiegati per compiti diversi. In breve, lo STS è un AVR «più intelligente». Passa più velocemente il carico ed è più spesso utilizzato per carichi/elettricità elevati. È più flessibile nella configurazione, ma ha «capricci» con la rete: può rifiutarsi di lavorare se i due ingressi sono alimentati da fonti diverse, ad esempio: da un trasformatore e da un GEC.
L'AVR nel GDS
L'AVR principale del data center vent'anni fa assomigliava a un complesso sistema di contatti e relè.
L'AVR del primo decennio del 2000.
Oggi l'AVR è un dispositivo compatto e multifunzionale.
Il sistema AVR nel GDS gestisce gli interruttori d'ingresso e dà comandi per avviare e fermare i GEC. Con un carico superiore a 2 MW a livello di GDS non ha senso correre per la velocità. Anche se il passaggio avviene rapidamente, ci vorrà del tempo prima che si avvii il GEC. In questo sistema vengono utilizzati ATS più «lenti» e vengono impostati dei ritardi (valori di soglia). Funziona così: quando l'alimentazione del data center dai trasformatori cade, l'AVR comunica ai dispositivi: «Trasformatore, spegniti. Ora aspettiamo 10 secondi (soglia), GEC, accenditi, aspettiamo ancora 10 secondi».
L'AVR nell'UPS
Prendiamo come esempio l'UPS per vedere come funziona il secondo tipo di AVR — STS o static transfer switch.
Nell'UPS, la corrente alternata viene convertita in corrente continua nel raddrizzatore. Poi, nell'inverter, viene trasformata di nuovo in corrente alternata, ma con parametri stabili. Questo elimina le interferenze e migliora la qualità dell'energia. In caso di disconnessione della fonte di alimentazione principale sulle batterie e alimenta il data center, mentre il DGU entra in funzione.
Ma cosa succede se uno degli elementi si guasta: il raddrizzatore, l'inverter o le batterie? In questo caso, ogni UPS ha un meccanismo di bypass. Con questo, il dispositivo continua a funzionare bypassando gli elementi principali, direttamente dalla tensione in ingresso. Si utilizza anche il bypass quando è necessario spegnere l'UPS e portarlo in riparazione.
L'STS nell'UPS è necessario per passare in modo sicuro all'ingresso di bypass. In breve, l'STS controlla i parametri della rete in ingresso e in uscita, attende che coincidano e si commuta in condizioni di sicurezza.
AVR nel rack
Quindi, al rack sono collegati due ingressi di alimentazione. Se il tuo equipaggiamento ha due blocchi di alimentazione, puoi collegarlo senza problemi a diverse PDU e la perdita di un ingresso non ti preoccupa. E se il tuo server ha un solo blocco di alimentazione?
Nel rack, si utilizza l'AVR per garantire che il vantaggio derivante dai due ingressi non venga sprecato. In caso di problemi con uno degli ingressi, l'AVR commuta il carico su un altro ingresso.
Dichiarazione di non responsabilità: Se puoi, evita l'equipaggiamento con un solo blocco di alimentazione per non creare un punto di guasto nel sistema. In seguito mostreremo quali sono le carenze di questo tipo di connessione.
Il compito dell'AVR nel rack è quello di commutare l'equipaggiamento sull'ingresso operativo il più rapidamente possibile, in modo che non ci siano interruzioni nella sua operatività. La velocità necessaria è stata trovata attraverso prove pratiche: non più di 20 ms. Vediamo come è stata scoperta.
I malfunzionamenti nell'equipaggiamento server si verificano a causa di cali di tensione (a causa di lavori nelle sottostazioni, di connessioni a carichi pesanti o di emergenze). Per illustrare come l'equipaggiamento resista a diverse ampiezze e durate dei cali di tensione, sono state sviluppate le curve di funzionamento sicuro delle apparecchiature elettriche CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association). Ora sono conosciute come curve ITIC (Information Technology Industry Council), le cui varianti sono incluse negli standard IEEE 446 ANSI (equivalenti ai nostri GOST).
Controlliamo il grafico. Il nostro obiettivo è che i dispositivi operino nella ‘zona verde’. Nella curva ITIC vediamo che l'equipaggiamento è in grado di 'sopportare' un calo di al massimo 20 ms. Pertanto, ci orientiamo affinché l'AVR nel rack lavori entro 20 ms, meglio ancora, più velocemente.
Fonte: .
Dispositivo AVR. Un esempio di AVR (ATS) nel nostro rack occupa 1 unità e supporta un carico di 16 A.
Sul display vediamo da quale ingresso è alimentato l'AVR e quanti ampere consumano i dispositivi collegati. Con un pulsante separato selezioniamo se dare priorità al primo o al secondo ingresso. A destra ci sono le porte per il collegamento all'AVR:
- Porta Ethernet — collegare il monitoraggio;
- Porta seriale — accedere tramite laptop e controllare nei log cosa sta succedendo;
- USB — inserire la chiavetta e aggiornare il firmware.
Le porte sono intercambiabili: è possibile eseguire tutte queste operazioni se si ha accesso ad almeno una di esse.
Sul retro ci sono le spine per il collegamento degli ingressi principali e di riserva e un gruppo di prese per collegare le attrezzature IT.
Le specifiche dettagliate dell'AVR possono essere visualizzate tramite l'interfaccia web. Qui si impostano la sensibilità di commutazione e si possono vedere i log.
Interfaccia web dell'AVR.
Installazione e collegamento dell'AVR. È meglio installare l'AVR all'altezza centrale nel rack. Se non conosciamo in anticipo la configurazione del rack, l'attrezzatura con un solo blocco di alimentazione può raggiungere i cavi sia dalla parte inferiore che da quella superiore.
Ma ci sono delle sfumature: la profondità del rack standard è molto maggiore rispetto a quella dell'AVR. Si consiglia di installarlo il più vicino possibile al corridoio freddo per due motivi:
- Accesso al pannello frontale. Se si installa l'AVR più vicino al corridoio caldo, vedremo l'indicazione, ma non potremo collegarci tramite le porte. Pertanto, non potremo controllare i log o riavviare il dispositivo.
Da qualche parte laggiù, in fondo, lampeggia l'AVR — il porto non è già raggiungibile. - Raffreddamento. Si consiglia di utilizzare l'AVR a una temperatura non superiore ai 45 °C. Non ha ventole di raffreddamento, è semplicemente un dispositivo metallico con un cuore elettronico. Mantiene la temperatura desiderata in due modi:
- flussi d'aria che soffiano su di esso dall'esterno;
- supporti che dissiperanno il calore in eccesso.
Se si installa l'AVR dal lato del corridoio caldo e si aggiunge a questo un sovraccarico di server, si otterrà una stufa. Nel migliore dei casi, l'AVR brucerà il cervello e perderà il contatto con il mondo esterno; nel peggiore, inizierà a commutare il carico in modo caotico o lo abbandonerà.
L'AVR si surriscalda di fronte al corridoio caldo.
C'è stata una volta. Un ingegnere in ispezione ha sentito dei clic anomali.
Nel profondo del corridoio caldo, sotto un mucchio di server, è stato trovato un AVR che continuava a commutare dall'input principale a quello di riserva.L'AVR è stato sostituito. I log hanno mostrato che per un'intera settimana ha commutato ogni secondo, per un totale di oltre mezzo milione di commutazioni. Ecco come si presenta
Quali altri AVR ci sono nel rack
ATS di ingresso per il rack. Nel nostro Data Center, questo AVR funge da unica fonte di distribuzione dell'alimentazione nel rack: opera come AVR+PDU. Occupa alcuni unità, supporta un carico di 32 A, si collega tramite connettori industriali e può alimentare fino a 6 kW di attrezzature. Può essere utilizzato quando non è possibile installare PDU standard e quando le attrezzature monoblocco nel rack non gestiscono carichi critici.
STS da rack. Lo STS nel rack è utilizzato per attrezzature sensibili a variazioni di tensione. Questo AVR commuta più velocemente dell'ATS.
Questo specifico STS occupa 6 unità e ha un'interfaccia un po' 'vintage'.
Mini-AVR. Esistono anche questi piccoli dispositivi, ma nel nostro Data Center non ce ne sono. Questo è un mini-AVR per un server.
Questo AVR si collega direttamente all'alimentatore del server.
Come cerchiamo l'AVR ideale
Testiamo molti diversi AVR e verifichiamo come si comportano in condizioni di alta temperatura.
Ecco come mettiamo alla prova l'AVR per verificarlo:
- colleghiamo un registratore della qualità della rete, un server e altri dispositivi per il carico;
- isoleremo il rack con tappi o pellicola per raggiungere alte temperature;
- riscaldiamo fino a 50° C;
- disattiviamo a turno gli ingressi per 20 volte;
- verifichiamo se ci sono stati cali di alimentazione, come si comporta il server;
- se l'AVR supera il test, aumentiamo la temperatura fino a 70° C.
Foto con termografo di uno dei test.
L'analizzatore di rete registra la tensione nel tempo. Nella registrazione possiamo vedere quanto è durata la commutazione: in quel momento la sinusoide è stata interrotta
A proposito, prendiamo l'AVR per un test: verificheremo la resistenza del tuo dispositivo e ti racconteremo cosa è successo 😉
AVR nel rack: una minaccia nascosta
Il principale problema con il AVR nel rack è che può solo commutare il carico dall'ingresso principale a quello di riserva, ma non protegge da cortocircuiti o sovraccarichi. Se si verifica un cortocircuito sull'alimentatore, il protezionismo attiverà un interruttore automatico a un livello superiore: sul PDU o nel quadro elettrico. Di conseguenza, un ingresso si spegne, il AVR lo percepisce e commuta sul secondo ingresso. Se il cortocircuito persiste, scatta l'interruttore automatico del secondo ingresso. In questo modo, a causa di un problema su un dispositivo, potrebbe spegnersi l'intero rack.
Quindi ripeto ancora una volta: pensateci mille volte prima di installare un AVR nel rack e utilizzare attrezzature con un solo alimentatore.
Fonte: habr.com
