AVR och allt, allt, allt: automatisk införande av reserv i datacentret

I förra inlägget om PDU:er Vi sa att vissa rack har en ATS installerad - automatisk överföring av reserv. Men i ett datacenter placeras ATS:er inte bara i racket utan längs hela den elektriska banan. På olika ställen löser de olika problem:

• i huvudfördelningskorten (MSB) växlar AVR belastningen mellan inmatning från staden och reservkraft från dieselgeneratoraggregat (DGS); 
• i avbrottsfri strömförsörjning (UPS), växlar ATS belastningen från huvudingången till bypass (mer om detta nedan); 
• i rack växlar ATS lasten från en ingång till en annan vid problem med en av ingångarna. 

ATS i standardschemat för strömförsörjning för DataLine datacenter.

Vi kommer att prata om vilka AVR som används och var idag. 

Det finns två huvudtyper av ATS: ATS (automatisk överföringsomkopplare) och STS (statisk överföringsomkopplare). De skiljer sig i funktionsprinciper och elementbas och används för olika uppgifter. Kort sagt, STS är en smartare ATS. Den växlar belastningar snabbare och används oftare för högre belastningar/strömmar. Den är mer flexibel i konfigurationen, men den är föremål för nätverkets nycker: den kan vägra att fungera om 2 ingångar drivs från olika källor, till exempel: från en transformator och en dieselgenerator.  

AVR i huvudväxeln

 
Den huvudsakliga ATS för ett datacenter för tjugo år sedan såg ut som ett komplext system av kontaktorer och reläer.

AVR-modell från tidigt 2000-tal.

Nu är AVR en kompakt multifunktionell enhet.

ATS-systemet i huvudcentralen styr ingångsbrytarna och ger kommandon för att starta och stoppa dieselgeneratoraggregatet. När belastningen är mer än 2 MW på huvudcentralnivå är det inte tillrådligt att jaga hastighet. Även om den växlar snabbt kommer det att ta tid innan dieselaggregatet startar. Detta system använder långsammare ATS och ställer in fördröjningar (börvärden). Det fungerar så här: när strömmen till datacentret från transformatorerna tappas, befaller ATS enheterna: "Transformator, stäng av. Nu väntar vi 10 sekunder (börvärde), dieselgenerator ställer in, sätter på, väntar ytterligare 10 sekunder." 

ATS i UPS  

Med hjälp av en UPS som exempel, låt oss se hur den andra typen av ATS fungerar - STS eller statisk överföringsomkopplare.

I en UPS omvandlas växelström till likström av en likriktare. Sedan övergår den vid växelriktaren tillbaka till växelström, men med stabila parametrar. Detta eliminerar störningar och förbättrar energikvaliteten. När huvudströmförsörjningen är avstängd UPS-brytare på batterier och driver datacentret medan dieselgeneratoraggregaten tas i drift. 

Men vad händer om något av elementen misslyckas: likriktaren, växelriktaren eller batterierna? I det här fallet har varje UPS en bypass-mekanism, eller bypass. Med det fortsätter enheten att arbeta, förbi huvudelementen, direkt från ingångsspänningen. Bypass används även när du behöver stänga av UPS:en och ta ut den för reparation. 

STS i UPS:en behövs för att säkert överföra till bypass-ingången. Kort sagt, STS övervakar in- och utgångsnätverksparametrarna, väntar på att de ska matcha och växlar under säkra förhållanden. 

AVR i ett ställ 

Så två strömingångar är anslutna till racket. Om din utrustning har två nätaggregat kan du enkelt ansluta den till olika PDU:er och du är inte rädd för att en ingång ska gå förlorad. Vad händer om din server har en strömkälla? 
I racket används ATS för att vinsten från två insatser inte ska gå till spillo. Om det uppstår problem med en av ingångarna växlar ATS lasten till en annan ingång.

Friskrivningsklausul: Om du kan, undvik utrustning med en enda strömförsörjning för att undvika att skapa ett fel i systemet. Därefter kommer vi att visa vilka nackdelarna med detta anslutningsschema är. 

Uppgiften för ATS i racket är att koppla utrustningen till arbetsingången så snabbt att det inte blir något avbrott i dess drift. Hastigheten som krävs för detta hittades experimentellt: inte mer än 20 ms. Låt oss se hur detta upptäcktes.

Fel i driften av serverutrustning uppstår på grund av spänningsfall (på grund av arbete vid transformatorstationer, anslutning av kraftiga laster eller olyckor). För att illustrera hur utrustning kan motstå olika amplituder och varaktigheter av spänningsstötar har CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association) säkerhetskurvor för elektrisk utrustning utvecklats. Nu är de kända som ITIC-kurvor (Information Technology Industry Council), deras varianter ingår i IEEE 446 ANSI-standarderna (detta är en analog till våra GOST).

Låt oss kolla schemat. Vår uppgift är att se till att enheter fungerar i den "gröna zonen". På ITIC-kurvan ser vi att utrustningen är redo att "tolerera" en dipp på max 20 ms. Därför siktar vi på att ATS i racket ska fungera på 20 ms, eller ännu bättre, ännu snabbare.   

Källa: meandr.ru.

ATS-enhet. En typisk ATS i vårt datacenterrack upptar 1 enhet och tål en belastning på 16 A. 

På displayen ser vi från vilken ingång ATS drivs, hur mycket de anslutna enheterna förbrukar i ampere. Använd en separat knapp för att välja om den första eller andra ingången ska prioriteras. Till höger finns portar för anslutning till ATS: 

• Ethernet-port — anslut övervakning;
• Seriell port - logga in via laptop och se vad som händer i loggarna; 
• USB - sätt i ett flashminne och uppdatera firmware. 

Portarna är utbytbara: du kan utföra alla dessa operationer om du har tillgång till minst en av dem. 

På baksidan finns pluggar för anslutning av huvud- och backup-ingång och en uttagsgrupp för anslutning av IT-utrustning.

Vi ser de detaljerade egenskaperna hos AVR via webbgränssnittet. Där kan du justera växlingskänsligheten och se loggarna. 

AVR webbgränssnitt.

Installation och anslutning av ATS. Det är bättre att installera AVR på höjden i mitten av racket. Om vi ​​inte känner till konfigurationen av racket i förväg, kan utrustning med en strömförsörjning nås med kablar från både botten och toppen.  

Men sedan finns det nyanser: djupet på ett standardställ är mycket större än djupet på AVR. Vi rekommenderar att du installerar den så nära den kalla gången som möjligt av två anledningar:

1. Tillgång till frontpanelen. Om vi ​​installerar ATS närmare den varma gången kommer vi att se indikationen, men kommer inte att kunna ansluta till den via portarna. Det betyder att vi inte kommer att kunna se loggarna eller starta om enheten.

   
   
   
   Någonstans i djupet blinkar AVR - porten går inte längre att nå.

2. Kylning. AVR rekommenderas att användas vid temperaturer som inte överstiger 45°C. Den har dock inga egna fläktar för kylning, det är bara en metallenhet med elektronisk fyllning. Upprätthåll önskad temperatur på två sätt: 

• strömmar av luft som blåser på den från utsidan; 
• fästelement som tar bort överskottsvärme.

Om vi ​​installerar ATS på sidan av den varma gången och dessutom lägger den med en paj av servrar, så får vi en spis. I bästa fall kommer AVR:n att bränna ut sina hjärnor och tappa kontakten med omvärlden, i värsta fall kommer den att börja slumpmässigt växla belastningen eller överge den.

AVR:n ångar vänd mot den varma korridoren.

Det fanns ett fall. En ingenjör på sina rundor hörde okarakteristiska klick.
I djupet av den heta korridoren, under en hög med servrar, upptäcktes en ATS som ständigt växlade från huvudingången till backupen. 

AVR byttes ut. Loggarna visade att den under en hel vecka växlade varje sekund – totalt mer än en halv miljon växlar. Det är så det är было

Vilka andra AVR:er finns tillgängliga i ett rack?

Introduktionsställ ATS. I vårt datacenter fungerar en sådan ATS som den enda kraftdistributionskällan i racket: den fungerar som en ATS+PDU. Den upptar flera enheter, tål en belastning på 32 A, är ansluten till industriella kontakter och kan driva upp till 6 kW utrustning. Den kan användas när det inte är möjligt att montera standard PDU:er och en enhetsutrustning i ett rack inte tjänar kritiska belastningar. 

Rack STS. Rackmonterad STS används för överspänningskänslig utrustning. Denna ATS växlar snabbare än ATS. 
 

Just denna STS tar upp 6 enheter och har ett lite "vintage" gränssnitt.

Mini-AVR. Det finns sådana bebisar, men i vårt datacenter är det inte så. Detta är en mini-ATS för en server. 

Denna ATS är ansluten direkt till serverns strömförsörjning.

Hur vi söker efter den perfekta AVR

Vi testar många olika ATS och kontrollerar hur de beter sig vid höga temperaturer.

Så här hånar vi AVR för att kontrollera det: 

• vi ansluter till den en inspelare för nätverkskvalitet, en server och flera andra enheter för belastningen;
• vi isolerar racket med pluggar eller film för att uppnå höga temperaturer;
• värm till 50°C;
• stäng växelvis av ingångarna 20 gånger;
• vi tittar för att se om det var några strömavbrott och hur servern känns;
• Om AVR klarar testet, värm den till 70°C.

Foto med en värmekamera från ett av testerna.

Nätverksanalysatorn registrerar spänningen över tiden. I inspelningen ser vi hur länge omkopplingen varade: i detta ögonblick avbröts sinusvågen

Förresten, vi tar AVR för ett test: vi kontrollerar din enhet för styrka och berättar vad som hände 😉 

AVR i ett rack: ett dolt hot

Huvudproblemet med en rackmonterad ATS är att den bara kan växla belastningen från huvud- till backupingången, men skyddar inte mot kortslutning eller överbelastning. Om en kortslutning uppstår på strömförsörjningen, kommer strömbrytaren på en högre nivå att fungera för skydd: på PDU eller i distributionskortet. Som ett resultat stängs en ingång av, ATS förstår detta och växlar till den andra ingången. Om kortslutningen fortfarande kvarstår kommer den andra ingångsbrytaren att lösa ut. Som ett resultat kan ett problem på en del av utrustningen göra att hela racket tappar ström.

Så jag upprepar ännu en gång: tänk tusen gånger innan du installerar ATS i ett rack och använder utrustning med en strömförsörjning.

Källa: will.com