近来,维谛(Vertiv,原艾默生网络能源)技能有限公司主办的“思无界。设享V来—2018规划院专家高端论坛”在北京隆重召开。论坛以“要害技能成就牢靠与节能的完美平衡”为主题,来自威望规划院的技能大咖及维谛(Vertiv)的产品技能专家,针对数据中心的开展趋势,从技能应用、规划规划以及供配电、热办理要害体系的挑选等维度呈献了多个精彩的技能陈述,并共享了维谛(Vertiv)的科技立异效果及大量成功实践。
一向以来供配电体系作为数据中心根底设施首要组成部分,它的高牢靠、高可用性、高节能功用高可维护性在数据中心职业备受注重,因此关于数据中心供配电技能的研讨也从未中止。当时环绕数据中心供配电技能、产品、应用和整体解决方案也逐渐向规范化、体系化的方向开展,挑选绿色的、经济的、高效的、可用性高的供配电体系已经成为数据中心建造和运维职业的一致。
中国科学院计算所高级工程师 李成章先生
对此,中国科学院计算所高级工程师李成章在《数据中心供配电体系的可用性分级办理》的讲演中,深入探讨了高性价比的数据中心供配电解决方案寻求的核心价值,并指出要依据数据中心的不同用户对牢靠性、功率、本钱的不同事务需求来挑选最适合的UPS产品及其对应的供配电体系的可用性等级和架构,然后取得最佳的TCO.
诱发数据中心供配电体系毛病的几大要素
在形成数据中心瘫痪的原因中,以因供配电体系的产品选型和规划架构的“考虑欠妥”所诱发的电气瘫痪的损害性最大。相关的统计资料显现,它存在如下几种典型的毛病危险:
(1) 因UPS供电体系的产品或可用性等级的“选配欠妥”所诱发的毛病占29%;
(2) 因人为操作“失误”所诱发的毛病占24%(例:2017年5月,因托管机房的工程师对UPS供配体系的输入开关履行“误关断”操作而致使某国外航空公司的简直一切的IT设备进入“宕机瘫痪”的事端);
(3)因未考虑到发电机带电容性负载的带载才干会“变弱”以及因阶跃性负载的“负载突增量过大”等原因所诱发的发电机“自动关机”的毛病占10%;
(4)因气候及自然灾害所诱发的毛病占12%(例:2017年12月,国外某机场因电力电缆的火灾所形成的长达十余小时的大面积停电事端)。
清楚明了,能否消除去上述的、足以对供配电体系的安全运转形成“丧命损害”的毛病危险是能否保证该数据中心机房能长时刻牢靠地运转的要害所在,以便为在后期的机房的日常运维操作过程中,能够及时地发现和躲避这些危险、保证它能取得令人满意的可用性(99.99%∽99.999%)奠定下坚实的技能根底。依据GB50174—2017数据中心规划规范的要求,关于负责向IT/网络等要害设备供电的供配电体系而言,它所答应的瞬间供电中止时刻应小于10ms.
经过对近年来发作在数据中心供配电体系中的多起事端的剖析发现:同工频机UPS供配电体系相比,导致传统高频机UPS和模块化UPS供配电体系的毛病率增高的重要诱因是:因为它们的抗瞬态输入过压维护的才干“变差”所形成的。经过在用户现场所捕捉到的输入毛病波形以及在所建立的毛病模拟平台上所检测到数据可见:因“输入瞬态过压”而致使传统高频机和模块化UPS的典型毛病类型有:因电池组反常放电所诱发的电池组使用寿命缩短; 在UPS供配电体系的输出端发作输出闪断或“被损环”的事端。其毛病高发期是:
(a)当10KV高压因故发作停电/闪断事端时或坐落这些UPS供电体系上游侧的大容量ATS开关因故需履行切换操作的瞬间。在此期间,在UPS的输入端出现“输入瞬态过压”毛病的几率很高;
(b)为降低出产本钱和充沛利用廉价电能(注:夜间谷期电价仅为白日峰期电价的1/3左右),高能耗企业可能会选用夜间出产、白日停工的出产办理体制。关于地处附近高能耗企业的数据中心而言,极易在高能耗企业“俄然抽闸”的瞬间,在它的市电输入电网上诱宣布“瞬态输入高压”。在此条件下,易发作电池组反常放电毛病,然后形成电池组使用寿命缩短,增加后期运维本钱。
李成章在讲演中以某数据中心的供配电体系毛病为例,指出在该数据中心的运转中,因故遇到10KV高压电网发作停电几分钟的电力事端,导致运转仅1年多的3*300KVA 高频UPS并机体系发作毛病:UPS并机体系输出“闪断”,并长时刻停留在交流旁路上。与此一起,坐落同一机房中的已运转十几年的别的两套3*800KVA工频机UPS并机体系却一向正常地运转着。由此不难看出:此次事端就是因传统高频机UPS抗“瞬态输入过压”的维护才干“变差”所诱宣布的毛病,给该数据中心所需的应持续安稳运转带来负面影响。
“电池组反常放电”的毛病事例:关于一起装备有工频机UPS和传统高频机UPS的某数据中心而言,在其运转中,常发现:关于它的4*500KVA高频机UPS供电体系而言,在每天的早上的7∽8点期间,易发作“电池反常放电”现象。与此一起,关于坐落同一10KV供电网下运转的4*400KVA 工频机UPS供电体系,它却持续正常运转,从未发作过“电池组反常放电”的现象。
除此之外,李成章还举例指出:跟着模块化UPS内部所并联的电源模块的数量的不断地增多(例:从传统高频塔式机的内置2-3个功率模块增加到传统模块化UPS的内置10-20个电源模块),它的“内部环流”必然会随之而增大。由此所带的新毛病现象是:当用户在因故对这种模块化UPS履行停电修理操作之后(例:对机柜前面板上的“通风过滤罩”履行除尘清洗操作),再从头履行开机操作时,易发作UPS输出闪断或电源模块“被损坏”的事端。
高性价比的高频UPS产品应具有的运转特性
因为高频UPS电源具有功率高、体积小、重量轻以及输入功率因数到达0.99以上、输入电流的谐波含量小于5%、对市电电网的污染小等长处而日益遭到用户的喜爱。近年来,跟着UPS制备技能的前进和开展,为进步它的可维护性,高频UPS逐渐走向高智能模块化,可经过增减UPS机柜内的小功率电源模块数量的多少来满意用户对其功率输出及可维护性的要求。这样一来,它不只具有极大的弹性,并且只需冗余答应还能够在线进行维护,完成“零修理时刻”的操作功用。但是,关于部分高频UPS的出产和开发企业来说,因为存在只注重寻求更高的功率和更低的制备本钱的倾向,不行注重应采取必要的技能办法来消除传统高频机UPS和模块化UPS因抗瞬态输入过压维护才干“变差”所带来的毛病率相对偏高的现象。
近年来,维谛(vertiv)公司遵从“不退让的牢靠性”的规划怀念,经过在传统高频机UPS的整流器中增配“抗输入过压”维护部件的技能办法。这样一来,在確保它能取得“高功率”长处的前提下,还收到能大幅度地进步UPS牢靠性以及将高频机UPS的输入功率因数(PF)从传统的电容性调控到所希望的电理性。在此根底上,开宣布立异型的高性价比的UPS产品。
李成章指出,高性价比的高频机UPS应该具有功率高(≧97%)、牢靠性高(具有很强的抗输入过压维护才干,UPS单机内部环流=0)、输入PF出现电理性、高可维护性(例:易于对机内的“老化。滤波电容”履行现场的替换操作)等特色。只要具有这些特性,才干更好的保证数据中心的安全高效运转。在此布景下,不只能为数据中心的供配电体系取得令人满意的高可用性奠定下坚实的技能根底。并且,还有非常利于降低它的Capex和Opex.
数据中心供配电体系的“可用性分级办理”
保证数据中心安全无疑是整个信息体系安全运转的前提保证,对此,李成章表明,电瘫痪、热瘫痪、网络安全已然成为当今数据中心所面对的三大毛病危险,怎么防止及做好提早办法也成为备受注重的焦点。
一起,李成章依据全新的现场毛病剖析才干和实践工作经验,要点阐释了供配电体系的“分级可用性”的规划与规划。在对金融、交通,BAT及教育、商业等具有代表性用户的事务特色、答应事务中止的容忍度、IT体系及空调体系对供电体系的可用性的不同等级需求、IT/网络的机柜功率密度的凹凸对MDC(微模块)的规划架构的影响等进行全面剖析后,李成章指出,选用“可用性分级办理”的规划理念的最终目标是:在充沛满意用户的不同事务需求的前提下, 拟定和选用具有TCO最低运转特性的供配电体系的规划方案。
为进一步阐释供配电体系分级可用性理念的重要意义,李成章以金融用户和BAT用户的供配电体系需求为例进行了阐明。他表明,金融职业(会集处理)与BAT职业(分布式处理)对数据处理、存储和共享性数据传送的要求具有很大差异,前者要求数据应具有极高的完整性、一致性和高时效性。为此,其供配电体系的建造规范应选用带物理阻隔运转特性的A级规范。李成章一起指出,即便在金融职业用户中,因为总行、省市分行及县级支行等机构等级的不同,其供配电体系的可用性等级也应不相同,在建造上也有所区别。
李成章最终表明,只要“依据用户对实际运职事务的不同需求来决定所选用的可用性等级的最适合的架构+最适合的UPS产品”才是最能恰如所需地满意用户需求的完美规划方案。显然,只要这样才干更好地为数据中心的用户供给最具有实用价值的效劳和支撑。
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