2022/04/24

【數據中心設計】CDCP 學習筆記 - 數據中心 (Part 6-1) - Data Centre Design - Power Infrastructure

Power supply quality 供電質量

近年來,通過硬件廠商和電力顧問的研究表明,數據中心的供電質量的好壞,可能導致各種問題,如設備故障、文件損壞、系統鎖死等。有時,用戶/客戶花費大量時間試圖診斷設備故障的原因,卻不知道原因可能往往出自供電的質量問題。另外,有些用戶認為UPS往往是萬能的,是可以解決所問題的,但是有些電力問題是可以通過其他地方進入系統的,比如接地線,防雷系統等等,導致系統出現故障。


Ever-increasing power requirements 不斷增長的電力需求

由於IT設備變得越來越耗電,導致許多數據中心超負荷運轉,因此數據中心的電力消耗大量增加。由於功耗增加,數據中心的熱負荷也在增加,導致供冷能力不足。

  • Projections of power consumption increase by approximately 2x every four years (電力需求每四年增加一倍)
  • Smaller packaging means more power density per sqm(更小的設備,意味著更高的power density)


From Power Plant to the IT Racks 從電廠到數據中心IT設備


The typical simple design of the power distribution system for the data centre(0)

最常見的供電邏輯就是變壓器的正常電網供電和後備發電機在自動轉換開關(ATS)之後將電力提供給UPS,UPS在最終供應給數據中心(當然,回路中每一級都有配電櫃/配電箱/保護開關等設備)


Automatic Transfer Switch(ATS)的作用

  • A device which selects power from one source or the alternate source
  • Break before making the principle
    • Required when having non-synchronised sources(轉換時間較長,前後電網不會自動同步)
  • Mechanical, therefore slow switching devices
    • Typically > 50 ms(會影響IT設備正常運作)


增強冗余能力方法(一)

    —— 2N Provision of UPS

The enhanced design of the power distribution system for the data centre(1)

N在設計中常常代表一套系統有N個設備,N+1則表示系統中另有1個後備設備,2N provision 則表示提供另一套冗余系統做後備。在(0)設計中,由於UPS為電子設備,有機會會發生故障,因此,在增強方案中提供了另一套UPS設備。這意味著兩套UPS設備同時運行,彼此分擔1/2負載,如果其中一個UPS因故障而進行維修或者定期維護,那麼另一個UPS將承擔所有負載。


增強冗余能力方法(二)

    —— 2N Provision of UPS + Normal + Essential(Generator)

The enhanced design of the power distribution system for the data centre(2-1)

The enhanced design of the power distribution system for the data centre(2-2)

香港的電力系統的穩定性十分之高(5個9,即99.999%),但也不能排除斷電的可能(變壓器及低壓配電櫃設備的定期維護(香港法例要求為至少5年一檢)),因此,從電網引入兩組進線(Dual Source)則會大大提高供電的穩定性。當一組進線維護時,負載可以暫時由其他變壓器給點,如果電網進線失電,另一組也可以臨時供電。由於提供兩組電源,對於有需要雙電源後輩的機櫃則需要配備Static Transfer Switch (STS)進行供電切換。

相比方案(2-1),方案(2-2)設置的好處是所有的設備都是在運行狀態,(2-1)中A/B的負載只使用了一邊的UPS負載,而(2-2)中所有設備都有負載。(2-2)雖然較為完美,但常常不是數據中心供電的首選方案,因為過多的冗余設備不僅增加了投資和建設成本,也增加了維護成本,機房的數量和面積也相應增加。


Static Transfer Switch(STS)的作用

  • A device which selects power from one source or the alternate source
  • Available in large units to switch at room level and smaller units to switch at the rack level
  • Break before making the principle
    • Required when having non-synchronised sources
  • - Electronic, therefore fast switching devices
    • < 20 ms(轉換時間比ATS更短,不會影響IT設備正常運作)


沒有留言:

發佈留言

任何人若留有政治言論,個別使用者將會被隔離這個網誌,留言系統或將會被限制,甚至關閉