No post anterior, sobre discutimos que alguns racks estão equipados com AVR – acionamento automático de reserva. Mas na verdade, em um data center, o AVR é instalado não apenas nos racks, mas em todo o caminho da eletricidade. Em diferentes locais, eles resolvem diferentes tarefas:
- nos quadros de distribuição principais (QDP), o AVR alterna a carga entre a energia da cidade e a alimentação de reserva das unidades geradoras a diesel (UGD);
- nas fontes de alimentação ininterrupta (SAI), o AVR alterna a carga da entrada principal para o bypass (sobre isso mais abaixo);
- nos racks, o AVR alterna a carga de uma entrada para outra em caso de problemas em uma das entradas.
O AVR no esquema padrão de fornecimento de energia dos data centers DataLine.
Hoje, falaremos sobre quais AVRs são utilizados e onde.
Existem dois tipos principais de AVR: ATS (chave de transferência automática) e STS (chave de transferência estática). Eles diferem nos princípios de funcionamento e nos componentes usados, e são utilizados para diferentes tarefas. Resumindo, o STS é um AVR mais "inteligente". Ele alterna a carga mais rapidamente e é mais usado para altas cargas/correntes. É mais flexível na configuração, mas tem "humores" com a rede: pode se recusar a funcionar se as duas entradas são alimentadas de fontes diferentes, por exemplo: de um transformador e de uma UGD.
AVR no QDP
O AVR principal do data center, há vinte anos, parecia um sistema complexo de contactores e relés.
AVR do início dos anos 2000.
Hoje, o AVR é um dispositivo multifuncional compacto.
O sistema AVR no QDP gerencia os disjuntores de entrada e emite comandos para ligar e desligar a UGD. Com uma carga superior a 2 MW no nível do QDP, não faz sentido correr atrás da velocidade. Mesmo que a comutação seja rápida, haverá um tempo até que a UGD ligue. Neste sistema, são utilizados ATS mais "lentos" e são ajustados atrasos (limites). Funciona assim: quando a alimentação do data center a partir dos transformadores falha, o AVR instrui os dispositivos: "Transformador, desligue-se. Agora, aguardamos 10 segundos (limite), UGD, ligue-se, aguardamos mais 10 segundos."
AVR na SAI
Usando a SAI, vamos ver como funciona o segundo tipo de AVR – STS ou chave de transferência estática.
Na SAI, a corrente alternada é convertida em corrente contínua no retificador. Em seguida, no inversor, ela é transformada novamente em corrente alternada, mas agora com parâmetros estáveis. Isso elimina interferências e melhora a qualidade da energia. Ao desligar a fonte de alimentação principal. para baterias e alimenta o data center, enquanto o gerador a diesel é ativado.
Mas e se algum dos componentes falhar: retificador, inversor ou baterias? Para isso, cada UPS possui um mecanismo de bypass. Com ele, o dispositivo continua a funcionar contornando os componentes principais, diretamente da tensão de entrada. O bypass também é utilizado quando é necessário desligar o UPS e enviá-lo para manutenção.
O STS em um UPS é necessário para mudar de forma segura para a entrada de bypass. Em resumo, o STS monitora os parâmetros da rede na entrada e saída, aguardando que eles coincidam, e faz a mudança em condições seguras.
AVR no rack
Assim, dois fornecimentos de energia elétrica estão conectados ao rack. Se o seu equipamento tiver duas fontes de alimentação, você pode conectá-lo tranquilamente a diferentes PDUs, e a perda de uma fonte não será um problema. E se seu servidor tiver apenas uma fonte de alimentação?
No rack, utiliza-se o AVR para garantir que o lucro de duas fontes não seja desperdiçado. Em caso de problemas com uma das entradas, o AVR muda a carga para a outra entrada.
Isenção de responsabilidade: Se possível, evite equipamentos com uma única fonte de alimentação para não criar um ponto de falha no sistema. A seguir, mostraremos as desvantagens desse tipo de conexão.
A função do AVR no rack é mudar o equipamento para a entrada de trabalho tão rapidamente que não haja interrupção em sua operação. A velocidade necessária foi determinada experimentalmente: não mais que 20 ms. Vamos ver como isso foi descoberto.
Falhas no equipamento de servidor ocorrem devido a quedas de tensão (devido a trabalhos em subestações, conexão de cargas pesadas ou acidentes). Para ilustrar como o equipamento suporta diferentes amplitudes e durações de quedas de tensão, foram desenvolvidas as curvas de operação segura de equipamentos elétricos CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association). Atualmente, são conhecidas como curvas ITIC (Information Technology Industry Council), e suas variantes estão incluídas nos padrões IEEE 446 ANSI (que são equivalentes aos nossos GOSTs).
Vamos conferir o gráfico. Nossa meta é manter os dispositivos operando na "zona verde". Na curva ITIC, vemos que o equipamento está preparado para "suportar" quedas de no máximo 20 ms. Portanto, orientamo-nos para garantir que o AVR no rack responda em até 20 ms, ou ainda melhor, mais rápido.
Fonte: .
Dispositivo AVR. O AVR típico (ATS) na estrutura do nosso data center ocupa 1 unidade e suporta uma carga de 16 A.
No display, vemos de qual entrada o AVR está recebendo energia e quanta energia em amperes os dispositivos conectados consomem. Com um botão separado, escolhemos priorizar a primeira ou a segunda entrada. À direita estão as portas para conexão ao AVR:
- Porta Ethernet — conectar monitoramento;
- Porta serial — acessar via laptop e verificar nos logs o que está acontecendo;
- USB — inserir um pen drive e atualizar o firmware.
As portas são intercambiáveis: todas essas operações podem ser realizadas se houver acesso a pelo menos uma delas.
Na parte traseira — conectores para as entradas principal e reserva e grupo de tomadas para conectar equipamentos de TI.
As especificações detalhadas do AVR podem ser visualizadas através da interface web. Lá, a sensibilidade da comutação é configurada e os logs são visíveis.
Interface web do AVR.
Instalação e conexão do AVR. É melhor instalar o AVR na altura central da estrutura. Se não soubermos previamente a configuração do rack, assim o equipamento com uma fonte de alimentação poderá alcançar os cabos tanto da parte inferior quanto da superior.
No entanto, existem nuances: a profundidade do rack padrão é muito maior que a profundidade do AVR. Recomendamos instalá-lo o mais próximo possível do corredor frio por duas razões:
- Acesso ao painel frontal. Se instalar o AVR mais próximo do corredor quente, veremos a indicação, mas não conseguiremos nos conectar a ele através das portas. Portanto, não conseguiremos verificar os logs ou reiniciar o dispositivo.
Lá no fundo, o AVR está piscando — já não é possível alcançar a porta. - Resfriamento. O AVR é recomendado para uso a temperaturas não superiores a 45°C. Além disso, não possui ventoinhas próprias para resfriamento; é apenas um dispositivo metálico com componentes eletrônicos. Mantêm a temperatura adequada de duas maneiras:
- fluxos de ar que sopram nele externamente;
- suportes que eliminam o excesso de calor.
Se instalar o AVR do lado do corredor quente e ainda o pressionar com um 'bolo' de servidores, teremos um forno. Na melhor das hipóteses, o AVR queimará seus circuitos e perderá a conexão com o mundo exterior; na pior, começará a alternar a carga de forma caótica ou simplesmente a desligará.
O AVR está voltado para o corredor quente.
Houve uma ocorrência. Um engenheiro durante uma verificação ouviu estalos incomuns.
Nos recessos do corredor quente, sob uma pilha de servidores, foi encontrado um AVR que constantemente alternava da entrada principal para a reserva.O AVR foi substituído. Os logs mostraram que por uma semana inteira ele alternou a cada segundo — totalizando mais de meio milhão de comutações. Aqui está como isso
Que outros AVRs existem no rack
ATS de entrada para rack. No nosso Data Center, esse AVR atua como a única fonte de distribuição de energia no rack: funciona como AVR + PDU. Ocupa algumas unidades, suporta uma carga de 32 A, é conectado por conectores industriais e pode alimentar até 6 kW de equipamentos. Pode ser usado quando não há possibilidade de instalar PDUs padrão e o equipamento de bloco único no rack não atende cargas críticas.
STS de rack. O STS no rack é usado para equipamentos sensíveis a flutuações de tensão. Esse AVR alterna mais rapidamente do que o ATS.
Esse STS específico ocupa 6 unidades e tem uma interface um pouco "vintage".
Mini-AVR. Existem também esses pequenos, mas no nosso Data Center não temos nenhum. Este é um mini-AVR para um servidor.
Este AVR conecta-se diretamente à fonte de alimentação do servidor.
Como procuramos o AVR ideal
Testamos muitos tipos diferentes de AVRs e verificamos como eles se comportam em condições de alta temperatura.
Aqui está como testamos os AVRs para verificar isso:
- conectamos a ele um registrador de qualidade de rede, um servidor e mais alguns dispositivos para carga;
- isolamos o rack com tampas ou plástico para alcançar alta temperatura;
- aquecemos até 50°C;
- desconectamos as entradas em sequência, 20 vezes;
- observamos se houve quedas de energia, como o servidor se comporta;
- se o AVR passar no teste — aquecemos até 70°C.
Foto de termovisor de um dos testes.
O analisador de rede registra a tensão ao longo do tempo. Na gravação vemos quanto durou a comutação: neste momento, a senoide foi interrompida
A propósito, estamos levando o AVR para teste: vamos avaliar seu dispositivo quanto à resistência e contar o que aconteceu 😉
AVR no rack: uma ameaça oculta
O principal problema com o AVR na estante é que ele apenas troca a carga da entrada principal para a entrada reserva, mas não protege contra curto-circuito ou sobrecarga. Se houver um curto-circuito na fonte de alimentação, o disjuntor de proteção superior será acionado: no PDU ou no quadro de distribuição. Como resultado, uma entrada é desligada, o AVR percebe isso e muda para a segunda entrada. Se o curto-circuito ainda persistir, o disjuntor da segunda entrada será acionado. No final, devido ao problema em um equipamento, toda a estante pode ficar sem energia.
Então, mais uma vez, pense mil vezes antes de instalar um AVR na estante e usar equipamentos com uma única fonte de alimentação.
Fonte: habr.com
