Nel post precedente su abbiamo detto che in alcune unità è installato l'ATS — l'input automatico di riserva. Ma in realtà, nei data center, l'ATS viene installato non solo nell'unità, ma anche lungo tutto il percorso dell'elettricità. In diverse posizioni svolge compiti diversi:
- nei principali quadri di distribuzione (GTS) l'ATS commuta il carico tra l'alimentazione della rete elettrica e l'alimentazione di riserva dai gruppi elettrogeni (GES);
- nelle fonti di alimentazione senza interruzioni (UPS) l'ATS commuta il carico dall'ingresso principale al bypass (ne parleremo tra poco);
- nelle unità l'ATS commuta il carico da un ingresso all'altro in caso di problemi con uno degli ingressi.
L'ATS nello schema standard di alimentazione dei data center DataLine.
Oggi parleremo dei diversi tipi di ATS e dove vengono utilizzati.
Esistono due principali tipi di ATS: ATS (automatic transfer switch) e STS (static transfer switch). Si differenziano per principi di funzionamento e base di componenti e sono utilizzati per compiti diversi. In breve, lo STS è un ATS più "intelligente". Passa da un carico all'altro più rapidamente ed è più frequentemente usato per carichi elevati/correnti. È più flessibile nella configurazione, ma ha "capricci" verso la rete: può rifiutarsi di funzionare se due ingressi provengono da fonti diverse, ad esempio: da un trasformatore e da un gruppo elettrogeno.
AVR nel quadrante di distribuzione
L'AVR del data center di vent'anni fa sembrava un sistema complesso di contattori e relè.
AVR dei primi anni 2000.
Oggi l'AVR è un dispositivo compatto e multifunzionale.
Il sistema AVR nel quadrante di distribuzione gestisce gli interruttori automatici di ingresso e fornisce comandi per l'accensione e lo spegnimento del gruppo elettrogeno. Con un carico superiore a 2 MW, nel quadrante di distribuzione non ha senso correre dietro alla velocità. Anche se si commuta rapidamente, ci vorrà tempo prima che il gruppo elettrogeno si avvii. In questo sistema si utilizzano ATS più "lenti" e si impostano dei ritardi (settaggi). Funziona così: quando l'alimentazione del data center dai trasformatori viene a mancare, l'AVR comanda ai dispositivi: "Trasformatore, spegniti. Ora aspettiamo 10 secondi (settaggio), gruppo elettrogeno, accenditi, aspettiamo ancora 10 secondi."
AVR negli UPS
Utilizzando un UPS, vediamo come funziona il secondo tipo di AVR: STS o static transfer switch.
Nell'UPS, la corrente alternata viene trasformata in corrente continua dal raddrizzatore. Poi, nell'inverter, viene riportata in corrente alternata, ma con parametri stabili. Questo elimina le interferenze e migliora la qualità dell'energia. In caso di interruzione della fonte di alimentazione principale, alle batterie e alimenta il data center finché non entra in funzione il gruppo elettrogeno.
Ma cosa succede se uno degli elementi si guasta: il raddrizzatore, l'inverter o le batterie? A questo scopo, ogni UPS ha un meccanismo di bypass. Con questo, il dispositivo continua a funzionare bypassando gli elementi principali, direttamente dalla tensione di ingresso. Il bypass viene utilizzato anche 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 di rete in ingresso e in uscita, attende che coincidano e si commuta in condizioni sicure.
AVR nell'armadio
Quindi, nella rack sono presenti due ingressi di alimentazione. Se il tuo dispositivo ha due alimentatori, puoi tranquillamente collegarlo a PDU diversi, e la perdita di un ingresso non ti preoccupa. Ma se il tuo server ha un solo alimentatore?
Nella rack, l'UPS viene utilizzato per garantire che il vantaggio di avere due ingressi non vada sprecato. In caso di problemi con uno degli ingressi, l'UPS commuta il carico sull'altro ingresso.
Disclaimer: Se possibile, evita di utilizzare dispositivi con un solo alimentatore per non creare un punto di guasto nel sistema. In seguito, mostreremo quali sono gli svantaggi di tale schema di connessione.
Il compito dell'UPS nella rack è trasferire l'alimentazione sul ingresso operativo il più rapidamente possibile, in modo che non ci siano interruzioni nel suo funzionamento. La velocità necessaria è stata determinata sperimentalmente: non più di 20 ms. Vediamo come è stata scoperta.
Le interruzioni del funzionamento dell'hardware del server si verificano a causa di cali di tensione (dovuti a lavori nelle sottostazioni, connessione di carichi elevati o guasti). Per illustrare come l'attrezzatura resista a diverse ampiezze e durate delle fluttuazioni di tensione, sono state sviluppate le curve di funzionamento sicuro delle apparecchiature elettriche CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association). Oggi sono conosciute come curve ITIC (Information Technology Industry Council) e le loro varianti sono incluse negli standard IEEE 446 ANSI (che corrispondono ai nostri GOST).
Confrontiamoci con il grafico. Il nostro obiettivo è mantenere i dispositivi nella "zona verde". Sulla curva ITIC vediamo che l'attrezzatura è pronta a "sopportare" un calo massimo di 20 ms. Pertanto, ci assicuriamo che l'AVR nel rack operi entro 20 ms, e meglio ancora — più velocemente.
Fonte: .
Dispositivo AVR. Un AVR standard (ATS) nel nostro Data Center occupa 1 unità e supporta un carico di 16 A.
Sul display vediamo da quale ingresso è alimentato l'AVR, quanti ampere consumano i dispositivi collegati. Con un pulsante separato, scegliamo di dare priorità al primo o al secondo ingresso. A destra — porte per collegamento all'AVR:
- Porta Ethernet — collegare il monitoraggio;
- Serial port — accedi tramite laptop e controlla nei log cosa sta succedendo;
- USB — inserisci una chiavetta e aggiorna il firmware.
Le porte sono intercambiabili: è possibile eseguire tutte queste operazioni se si ha accesso ad almeno una di esse.
Sul retro — connettori per collegare l'input principale e di riserva e un gruppo di prese per il collegamento delle attrezzature IT.
Le caratteristiche dettagliate dell'AVR possono essere visualizzate tramite l'interfaccia web. Qui si può impostare la sensibilità del commutatore e vedere i log.
Interfaccia web dell'AVR.
Installazione e collegamento dell'AVR. È consigliabile installare l'AVR all'altezza centrale del rack. Se non conosciamo in anticipo la configurazione del rack, così l'attrezzatura con un solo blocco di alimentazione potrà raggiungere i cavi sia dalla parte superiore sia da quella inferiore.
Tuttavia, ci sono alcune sfide: la profondità di un rack standard è molto maggiore rispetto a quella dell'AVR. Ti consigliamo di installarlo il più vicino possibile al corridoio freddo per due motivi:
- Accesso al pannello frontale. Se si installa l'AVR vicino al corridoio caldo, vedremo l'indicazione, ma non potremo collegarci tramite le porte. Di conseguenza, non potremo controllare i log o riavviare il dispositivo.
Là dentro, una AVR lampeggia – non c'è più modo di arrivare al porto. - Raffreddamento. Si consiglia di utilizzare l'AVR a una temperatura che non superi i 45 °C. Non dispone di ventilatori per il raffreddamento, è semplicemente un dispositivo metallico con un'anima elettronica. Mantiene la temperatura desiderata in due modi:
- correnti d'aria che soffiano su di esso dall'esterno;
- fissaggi che disperdono il calore in eccesso.
Se si installa l'AVR dal lato del corridoio caldo e lo si imprigiona ulteriormente con un array di server, otteniamo una stufa. Nel migliore dei casi, l'AVR brucerà le schede e perderà il contatto con il mondo esterno; nel peggiore, inizierà a commutare il carico in modo caotico o lo abbandonerà.
L'AVR affronta il corridoio caldo.
C'è stato un caso. Un ingegnere in ispezione ha sentito clic inusuali.
Nel profondo del corridoio caldo, sotto un mucchio di server, è stata trovata un'AVR che commutava costantemente dall'ingresso principale a quello di riserva.L'AVR è stata sostituita. I log hanno mostrato che per un'intera settimana è stata in commutazione ogni secondo — in totale più di mezzo milione di commutazioni. Ecco come è
Quali altri AVR ci sono nel rack
ATS di ingresso per rack. Nel nostro Data Center, questo UPS funge da unica fonte di distribuzione dell'energia nel rack: opera come UPS+PDU. Occupando diversi unità, gestisce un carico di 32 A, si connette attraverso prese industriali e può alimentare fino a 6 kW di attrezzature. Può essere utilizzato quando non è possibile installare PDU standard e l'attrezzatura monobloco nel rack non gestisce carichi critici.
STS in rack. Lo STS in rack è utilizzato per attrezzature sensibili alle fluttuazioni di tensione. Questo UPS commuta più rapidamente rispetto ad un ATS.
Questo specifico STS occupa 6 unità ed ha un'interfaccia un po' 'vintage'.
Mini-UPS. Esistono anche questi piccoli dispositivi, ma nel nostro Data Center non ne abbiamo. Questo è un mini-UPS per un singolo server.
Questo UPS si collega direttamente all'alimentatore del server.
Come cerchiamo l'UPS ideale
Testiamo molti diversi UPS e verifichiamo come si comportano in condizioni di alte temperature.
Ecco come mettiamo alla prova gli UPS per verificarlo:
- colleghiamo a esso un registratore di 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 alternativamente le entrate 20 volte;
- controlliamo se ci sono stati blackout e come si sente il server;
- se l'UPS supera il test — riscaldiamo fino a 70°C.
Foto con termocamera di uno dei test.
L'analizzatore di rete registra la tensione nel tempo. Nella registrazione vediamo quanto è durata la commutazione: a questo punto la sinusoide è stata interrotta.
A proposito, prendiamo l'UPS in prova: testeremo la vostra apparecchiatura per resistenza e raccontiamo come è andata 😉
UPS in rack: una minaccia nascosta
Il principale problema con l'UPS in rack è che può solo commutare il carico dalla fonte principale a quella di riserva, ma non protegge da cortocircuiti o sovraccarichi. Se si verifica un cortocircuito nell'alimentatore, il dispositivo di protezione farà scattare un interruttore automatico a un livello superiore: sul PDU o nel quadro elettrico. Di conseguenza, una fonte si disattiva, l'UPS lo riconosce e commuta alla seconda fonte. Se il cortocircuito persiste, scatterà l'interruttore automatico della seconda fonte. In definitiva, a causa di un problema con un attrezzatura, potrebbe rimanere senza energia tutto il rack.
Quindi ribadisco: pensateci mille volte prima di installare un AVR nel rack e utilizzare attrezzature con un solo alimentatore.
Fonte: habr.com
