No post anterior sobre Dissemos que alguns racks possuem ATS instalado - transferência automática de reserva. Mas, na verdade, em um data center, os ATSs são colocados não apenas no rack, mas ao longo de todo o caminho elétrico. Em lugares diferentes eles resolvem problemas diferentes:
- nos quadros de distribuição principais (MSB), o AVR alterna a carga entre a entrada da cidade e a energia de reserva dos grupos geradores a diesel (DGS);
- em fontes de alimentação ininterruptas (UPS), o ATS comuta a carga da entrada principal para o bypass (mais sobre isso abaixo);
- nos racks, o ATS comuta a carga de uma entrada para outra em caso de problemas em uma das entradas.
ATS no esquema de fornecimento de energia padrão para data centers DataLine.
Falaremos sobre quais AVRs são usados e onde hoje.
Existem dois tipos principais de ATS: ATS (chave de transferência automática) e STS (chave de transferência estática). Eles diferem em princípios operacionais e base de elementos e são usados para diferentes tarefas. Resumindo, o STS é um ATS mais inteligente. Ele alterna cargas mais rapidamente e é usado com mais frequência para cargas/correntes mais altas. É mais flexível na configuração, mas está sujeito aos caprichos da rede: pode recusar-se a funcionar se 2 entradas forem alimentadas por fontes diferentes, por exemplo: de um transformador e de um grupo gerador a diesel.
AVR no quadro principal
O ATS principal de um data center há vinte anos parecia um sistema complexo de contatores e relés.
Modelo AVR do início dos anos 2000.
Agora o AVR é um dispositivo multifuncional compacto.
O sistema ATS no quadro principal controla os disjuntores de entrada e dá comandos para ligar e desligar o grupo gerador a diesel. Quando a carga é superior a 2 MW ao nível do quadro principal, não é aconselhável perseguir a velocidade. Mesmo que mude rapidamente, levará algum tempo até que o grupo gerador a diesel dê partida. Este sistema utiliza ATSs mais lentos e define atrasos (pontos de ajuste). Funciona assim: quando há perda de energia dos transformadores para o data center, o ATS comanda os dispositivos: “Transformador, desligue. Agora esperamos 10 segundos (set point), gerador a diesel, ligamos, esperamos mais 10 segundos.”
ATS em UPS
Usando um UPS como exemplo, vamos ver como funciona o segundo tipo de ATS - STS ou chave de transferência estática.
Num UPS, a corrente alternada é convertida em corrente contínua por um retificador. Depois, no inversor, volta a ser corrente alternada, mas com parâmetros estáveis. Isso elimina interferências e melhora a qualidade da energia. Quando a fonte de alimentação principal está desligada alimentado por baterias e alimenta o data center enquanto os grupos geradores a diesel são colocados em operação.
Mas e se um dos elementos falhar: o retificador, o inversor ou as baterias? Neste caso, todo UPS possui um mecanismo de bypass, ou bypass. Com ele, o dispositivo continua funcionando, contornando os elementos principais, diretamente da tensão de entrada. O bypass também é usado quando você precisa desligar o no-break e retirá-lo para reparos.
O STS no UPS é necessário para transferir com segurança para a entrada de bypass. Resumindo, o STS monitora os parâmetros da rede de entrada e saída, espera que eles correspondam e comuta em condições seguras.
AVR em um rack
Portanto, duas entradas de energia estão conectadas ao rack. Se o seu equipamento possui duas fontes de alimentação, você pode conectá-lo facilmente a PDUs diferentes e não tem medo de perder uma entrada. E se o seu servidor tiver uma fonte de alimentação?
No rack, o ATS é utilizado para que o lucro dos dois insumos não seja desperdiçado. Se houver problemas com uma das entradas, o ATS comuta a carga para outra entrada.
Isenção de responsabilidade: Se possível, evite equipamentos com fonte de alimentação única para evitar a criação de um ponto de falha no sistema. A seguir mostraremos quais são as desvantagens deste esquema de conexão.
A tarefa do ATS no rack é comutar o equipamento para a entrada de trabalho tão rapidamente que não haja interrupção em seu funcionamento. A velocidade necessária para isso foi encontrada experimentalmente: não mais que 20 ms. Vamos ver como isso foi descoberto.
Falhas no funcionamento dos equipamentos servidores ocorrem por quedas de tensão (devido a trabalhos em subestações, conexão de cargas potentes ou acidentes). Para ilustrar como os equipamentos podem suportar diferentes amplitudes e durações de surtos de tensão, foram desenvolvidas curvas de segurança de equipamentos elétricos da CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association). Agora elas são conhecidas como curvas ITIC (Conselho da Indústria de Tecnologia da Informação), suas variantes estão incluídas nos padrões IEEE 446 ANSI (este é um análogo de nossos GOSTs).
Vamos verificar a programação. Nossa tarefa é garantir que os dispositivos operem na “zona verde”. Na curva ITIC vemos que o equipamento está pronto para “tolerar” uma queda de no máximo 20 ms. Portanto, pretendemos que o ATS no rack funcione em 20 ms, ou melhor ainda, ainda mais rápido.
Fonte: .
Dispositivo ATS. Um ATS típico em nosso rack de data center ocupa 1 unidade e pode suportar uma carga de 16 A.
No display vemos de qual entrada o ATS é alimentado, quanto os dispositivos conectados consomem em amperes. Use um botão separado para selecionar se deseja dar prioridade à primeira ou à segunda entrada. À direita estão as portas para conexão ao ATS:
- Porta Ethernet — conecte o monitoramento;
- Porta serial – faça login via laptop e veja o que está acontecendo nos logs;
- USB - insira uma unidade flash e atualize o firmware.
As portas são intercambiáveis: você pode realizar todas essas operações se tiver acesso a pelo menos uma delas.
Na parte traseira existem plugues para conectar as entradas principal e de backup e um grupo de soquetes para conectar equipamentos de TI.
Visualizamos as características detalhadas do AVR através da interface web. Lá você pode ajustar a sensibilidade da comutação e ver os registros.
Interface web do AVR.
Instalação e conexão do ATS. É melhor instalar o AVR em altura no meio do rack. Se não soubermos antecipadamente a configuração do rack, então equipamentos com uma fonte de alimentação podem ser alcançados com fios tanto de baixo quanto de cima.
Mas há nuances: a profundidade de um rack padrão é muito maior que a profundidade do AVR. Recomendamos instalá-lo o mais próximo possível do corredor frio por dois motivos:
- Acesso ao painel frontal. Se instalarmos o ATS mais próximo do corredor quente, veremos a indicação, mas não conseguiremos conectar-se a ele pelas portas. Isso significa que não poderemos visualizar os registros ou reiniciar o dispositivo.
Em algum lugar nas profundezas, o AVR está piscando - a porta não está mais acessível. - Refrigeração. Recomenda-se que o AVR seja utilizado em temperaturas não superiores a 45°C. Porém, não possui ventiladores próprios para refrigeração, é apenas um aparelho metálico com enchimento eletrônico. Mantenha a temperatura desejada de duas maneiras:
- correntes de ar que sopram de fora;
- fixadores que removem o excesso de calor.
Se instalarmos o ATS na lateral do corredor quente e, além disso, ensanduichá-lo com uma torta de servidores, teremos um fogão. Na melhor das hipóteses, o AVR queimará seus cérebros e perderá contato com o mundo exterior; na pior das hipóteses, começará a trocar aleatoriamente a carga ou a abandoná-la.
O AVR está fumegando de frente para o corredor quente.
Houve um caso. Um engenheiro em sua ronda ouviu cliques incomuns.
Nas profundezas do corredor quente, sob uma pilha de servidores, foi descoberto um ATS que mudava constantemente da entrada principal para a de backup.O AVR foi substituído. Os registros mostraram que durante uma semana inteira ele trocou a cada segundo - um total de mais de meio milhão de trocas. É assim que é
Que outros AVRs estão disponíveis em rack?
Rack introdutório ATS. Em nosso data center, esse ATS atua como a única fonte de distribuição de energia no rack: funciona como um ATS+PDU. Ocupa diversas unidades, suporta carga de 32 A, é conectado com conectores industriais e pode alimentar equipamentos de até 6 kW. Ele pode ser usado quando não é possível montar PDUs padrão e equipamentos de unidade única em um rack não atendem cargas críticas.
Rack STS. O STS montado em rack é usado para equipamentos sensíveis a surtos. Este ATS muda mais rápido que o ATS.
Este STS em particular ocupa 6 unidades e possui uma interface ligeiramente “vintage”.
Mini-AVR. Existem bebês assim, mas em nosso data center esse não é o caso. Este é um mini-ATS para um servidor.
Este ATS está conectado diretamente à fonte de alimentação do servidor.
Como procuramos o AVR ideal
Testamos diversos ATSs diferentes e verificamos como eles se comportam em condições de alta temperatura.
Veja como simulamos o AVR para verificá-lo:
- conectamos a ele um gravador de qualidade de rede, um servidor e vários outros dispositivos para carga;
- isolamos o rack com plugues ou filme para atingir altas temperaturas;
- aquecer a 50°C;
- desligue alternadamente as entradas 20 vezes;
- verificamos se houve alguma falha de energia e como o servidor se sente;
- Se o AVR passar no teste, aqueça-o a 70°C.
Foto com termovisor de um dos testes.
O analisador de rede registra a tensão ao longo do tempo. Na gravação vemos quanto tempo durou a comutação: neste momento a onda senoidal foi interrompida
A propósito, faremos um teste com o AVR: verificaremos a resistência do seu dispositivo e contaremos o que aconteceu 😉
AVR em rack: uma ameaça oculta
O principal problema com um ATS montado em rack é que ele só pode comutar a carga da entrada principal para a entrada de backup, mas não protege contra curtos-circuitos ou sobrecargas. Se ocorrer um curto-circuito na fonte de alimentação, o disjuntor de nível superior funcionará para proteção: na PDU ou no quadro de distribuição. Como resultado, uma entrada é desligada, o ATS entende isso e muda para a segunda entrada. Se o curto-circuito persistir, o disjuntor da segunda entrada desarmará. Como resultado, um problema em um equipamento pode fazer com que todo o rack perca energia.
Então repito mais uma vez: pense mil vezes antes de instalar o ATS em um rack e utilizar equipamentos com uma só fonte de alimentação.
Fonte: habr.com