La Asociación de Energía, Han Lin, habla sobre el control de armónicos: resolver fallos invisibles en el sistema de suministro eléctrico.


Tiempo de lanzamiento:

2019-02-18

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  ChinaIDC Industria Alianza informa que para mejorarcentro de datosla comprensión integral de la industria sobre los sistemas de control de seguridad y el desarrollo de la tecnología, acelerar la promoción de los estándares de aplicación del sistema de gestión de calidad de energía. La Alianza de Desarrollo de la Industria de Centros de Datos de China celebrará el "Seminario sobre Tendencias de Gestión de Seguridad de Centros de Datos de China 2011" el 24 de junio en Beijing, invitando a numerosos expertos senior nacionales para intercambiar y discutir en profundidad sobre temas como la operación y mantenimiento de la seguridad de los centros de datos y la gestión de calidad de energía.

El sitio web de la Alianza IDC de China, como el designado oficial de la Alianza de Desarrollo de la Industria de Centros de Datos de Chinamedios, realizará una cobertura profunda durante toda la conferencia.

El ingeniero senior de la Asociación de Energía de China, Han Lin, señaló en su discurso que elsistema de suministro de energíase basa actualmente en un sistema de suministro de energía de corriente alterna de bajo voltaje centrado en UPS, que incluye el sistema de energía de entrada y un sistema de suministro de energía que ayuda a la entrada y salida de distribución de UPS hasta la carga, incluyendo distribución, armarios de distribución, voltaje, cables, etc.

Las armónicas del sistema de suministro de energía siguen siendo una falla invisible, ya que existen dos fuentes de armónicas en el sistema relacionado, una es la fuente de alimentación conmutada de la carga, aunque después de 2005 hay nuevos estándares IDC, similares a los módulos de fuente de alimentación conmutada de pequeña capacidadproductos de energía, sus armónicas no pueden exceder el 20%. Sin embargo, los dispositivos de fuente de alimentación conmutada de carga son cargas unidireccionales que contienen una cierta cantidad de armónicas.

  A continuación se presenta el texto completo del discurso del ingeniero senior de la Asociación de Energía de ChinaHan Lindiscurso completo:

Han Lin: ¡Estimados líderes, estimados expertos, buenas tardes! Hoy estoy muy contento de tener esta oportunidad de discutir con todos ustedes sobre la gestión de seguridad de energía en centros de datos.

En la actualidad, hay muchos problemas en los centros de datos, especialmente en el área de sistemas de energía. Dado que nuestro tiempo es limitado, he elegido dos temas para discutir brevemente. El primer problema es la situación actual de los sistemas de centros de datos, especialmente las tendencias de desarrollo actuales en los sistemas de energía; el segundo son los problemas existentes en el sistema de suministro de energía, que también he enumerado para intercambiar y discutir con todos.

Los centros de datos comenzaron a construirse en gran cantidad en el extranjero desde 1997, mientras que en el país comenzaron en 2000, pero la construcción de centros de datos no ha tenido estándares en el pasado. Todos saben que en 2005 se promulgó elEstados Unidosestándar ANSI/TIA-942, y en 2008 nuestro país tiene un estándar GB50174, con más normas nacionales e internacionales, se pueden obtener algunas orientaciones.

  Ladesarrollo de la tecnología ha promovido el desarrollo de la industria de centros de datos, y la velocidad de desarrollo también es muy rápida, con más y más centros de datos grandes y medianos construidos, cada año se puede escuchar que se están comenzando nuevas construcciones de grandes centros de datos, como el supercomputador de Tianjin, el supercomputador de Shenzhen, y el supercomputador de Jinan, así como el reciente anuncio de construir un centro de computación en la nube de 10 kilómetros cuadrados en Chongqing. El desarrollo de estos grandes centros de datos demuestra que la industria de centros de datos en el país ha tenido un desarrollo realmente rápido.

Los centros de datos se han convertido en un símbolo de la nueva economía, afectando a todas las industrias, ya sea en la agricultura, empresas, comercio, defensa nacional y hasta en la vida diaria de las personas, todos se benefician de la aplicación de Internet, y detrás de esto está el fuerte apoyo de los centros de datos. Muchos expertos ya han discutido estos puntos.

Crear centros de datos verdes se ha convertido en una tendencia de la era, la eficiencia energética, bajo carbono y protección del medio ambiente son una dirección para el desarrollo de nuestros centros de datos, la seguridad, fiabilidad, disponibilidad y confianza son una base, la construcción de centros de datos no puede separarse de esta base y simplemente esforzarse hacia la dirección de la eficiencia energética y la protección del medio ambiente.

La gestión científica en la aplicación de centros de datos sigue siendo un nuevo tema. Construir un centro de datos tiene ciertos estándares y normas, que son fáciles de entender, y hay algunos departamentos de construcción de centros de datos y proveedores que pueden ofrecer soluciones de infraestructura bastante completas. Pero realmente utilizar bien un centro de datos y gestionarlo bien es un tema relativamente nuevo que enfrentamos. La aplicación de centros de datos incluye operación y mantenimiento, gestión de eficiencia energética, capacitación de personal y servicios especializados.

La estructura del sistema de suministro de energía de los centros de datos se basa actualmente en un sistema de suministro de energía de corriente alterna de bajo voltaje centrado en UPS, que incluye el sistema de energía de entrada y un sistema de suministro de energía que ayuda a la entrada y salida de distribución de UPS hasta la carga, incluyendo distribución, armarios de distribución, voltaje, cables, etc.

En los centros de datos, la aplicación de sistemas 2N o N+1 es muy común. Se establecen dos sistemas UPS independientes, formando un UPS. A través de la distribución de salida de UPS, se llega a los armarios de carga, ingresando a cada rack. Este es el modo de suministro de energía más común y extendido. Para algunas cargas importantes, también se puede lograr una segundadoble barra madrede carga, es decir, convertir la barra madre original en un conjunto de barra madre compuesta que no es fundamentalmente diferente de la original para distribuir energía a algunas nuevas cargas. Por ejemplo, en elsector financiero, algunas cargas productivas utilizan normas de suministro de energía de área 3 y área 4. En cuanto al sistema STS, su fiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad se desarrollarán bastante bien. Cuando la capacidad del sistema aumenta, también podemos reservar ciertas interfaces de instalación en la construcción del sistema.

Existen algunos problemas en el diseño y configuración del sistema de suministro de energía, algunos de los cuales están estrechamente relacionados con la gestión operativa posterior. Uno es la fiabilidad y disponibilidad del sistema de suministro de energía: los requisitos de disponibilidad de la carga sobre el suministro de energía son cada vez más altos. La disponibilidad, según nuestra comprensión, es la proporción del tiempo en que la computadora de carga puede funcionar normalmente en relación con el tiempo total, y este tiempo de funcionamiento normal debe incluir el tiempo de uso degradado. ¿Qué significa degradado? Por ejemplo, si el UPS es redundante 2+1 y se cambia uno, ahora no hay redundancia, pero tu computadora aún puede recibir energía normalmente, esto se considera uso degradado. El tiempo de uso degradado debe estar dentro del tiempo disponible o del tiempo de funcionamiento normal; si no se incluye en el tiempo disponible, puede llevar a muchas confusiones o malentendidos en la gestión operativa futura.

Los requisitos de la carga sobre la calidad del suministro de energía han disminuido, ¿por qué? Porque actualmente, elcarga de computadorarango de entrada se ha ampliado, por ejemplo, el voltaje, que originalmente era del 5%, ahora se ha ampliado al 10%, y la frecuencia, que originalmente era del 1%, también se ha ampliado.

Los requisitos de continuidad del suministro de energía de la carga han aumentado, pero los requisitos para el tiempo de interrupción momentánea del suministro de energía también han disminuido. Muchos expertos ya han mencionado que desdeCBEMAEsta curva establece que el tiempo en que el voltaje de alimentación de la computadora es igual a cero es de 10 milímetros, y luego el tiempo en que el voltaje se considera igual a cero se ha ampliado a 20 milímetros. Por lo tanto, los requisitos de alimentación de la computadora no son muy estrictos.

En términos de sistemas de alimentación, si simplemente se busca mejorar la fiabilidad de un dispositivo o instalación específica, es bastante difícil en la actualidad. Todos pueden entenderlo, por ejemplo, en el caso de los interruptores automáticos, podemos elegir algunas marcas que son bastante buenas y conocidas, pero si se quiere que el rendimiento de este interruptor automático mejore un nivel más, como su resistencia mecánica, la capacidad de soportar corriente de cortocircuito, etc., es muy difícil. Lo mismo ocurre con los UPS; en esta etapa de desarrollo, no es posible duplicar el MTBF de los UPS. En esta situación, cambiar la fiabilidad del equipo ya es bastante difícil, por lo que si se desea que la carga obtenga una mayor disponibilidad, solo se puede mejorar desde la arquitectura del sistema.

A menudo se dice que los equipos de diferentes fabricantes son bastante similares, lo que también indica que nuestros productos se han madurado, se han comercializado, e incluso se han convertido en equipos genéricos, como un televisor, que puede conectarse a un videograbador o a una cámara digital.

Cuando los equipos de alimentación aún ocupan una cierta proporción, se convierten en puntos de falla de un solo camino. Por lo tanto, en este aspecto, aún hay margen para mejorar. Los sistemas de alimentación de doble fuente están madurando, pero la estructura de configuración es relativamente compleja, no solo hay muchos tipos de equipos, sino que también hay muchos proveedores, lo que puede dar lugar a situaciones de opiniones encontradas. Esta "boca" no solo se refiere a la reputación, sino que las interfaces entre los diferentes proveedores también son muy importantes y merecen nuestra exploración y reflexión.

Los problemas que planteamos aquí no son para discutir su tecnología en un seminario especializado, sino para proporcionar una dirección de solución. Por ejemplo, podemos cambiar la mantenibilidad del sistema a través de la redundancia; un sistema no puede evitar su mantenimiento, cualquier equipo, cable, interruptor automático, UPS, ATS necesita mantenimiento.

Usar doble bus para mejorarTolerancia a fallospara evitar desastres naturales y humanos. Por ejemplo, en muchas industrias importantes, desde el gran terremoto de Sichuan, incluyendoJapóndespués del terremoto, se requiere que los UPS también se sometan a pruebas de vibración, durante cuánto tiempo y a qué nivel de vibración, esto en realidad es un monitoreo de la calidad del producto, pero para el sistema, somos una infraestructura, por lo que seguir utilizando la forma de doble bus es una opción bastante buena.

Modularidad, a veces todos consideran la modularidad de los productos UPS, pensando que los UPS tienen cajones que se insertan uno a uno. Esta visión es bastante limitada; en un sistema grande, no es posible usar un módulo de 10 kW o 20 kW para ensamblar un sistema informático. Ahora, en los centros de datos medianos y grandes, los transformadores son de 2500, los UPS de 2400, y un sistema tan grande no puede ensamblarse con módulos de 10 kW o 20 kW, ya que habría demasiados nodos.

Gestionabilidad, como se mencionó anteriormente, incluye muchos aspectos, incluidos algunos nuevos equipos e instrumentos; no solo se trata de la gestión de equipos y sistemas, la gestionabilidad también debería incluir la gestión del personal. En el 942, se plantearon requisitos muy claros para la capacitación, gestión y servicio del personal, pero a menudo se presta más atención a cómo se debe configurar el aire acondicionado, cómo se debe configurar el UPS, cómo se debe hacer la conexión a tierra, pero realmente no se le da suficiente importancia a la gestión del personal y a la capacitación del personal. Por lo tanto, debemos evitar algunos fallos humanos y prever algunos problemas ocultos, que en realidad están estrechamente relacionados con la capacitación del personal.

Integración del sistema, mejorar la disponibilidad del sistema. Lo que llamamos integración del sistema no es simplemente una lista de todos los equipos, sino que esperamos que desde el fabricante de equipos de alimentación y los distribuidores, se pueda lograrunificación.Algunos centros de datos pueden, para equilibrar las relaciones, tener un fabricante para el aire acondicionado, otro para el UPS, e incluso otro para el tratamiento de armónicos, y así sucesivamente, un sistema de alimentación que termina teniendo diez y tantos proveedores, y cuando surge un problema, todos comienzan a eludir responsabilidades. En el diseño y la normalización de la construcción del proyecto, si se utiliza un proveedor relativamente especializado, el diseño y la construcción del proyecto se pueden llevar a cabo de acuerdo con su comportamiento normativo.

Gestión centralizada de equipos y subsistemas, los expertos han hablado mucho sobre esto, así que no ocuparé más tiempo.

Los armónicos del sistema de alimentación siguen siendo un problema de falla invisible, porque en el sistema relacionado existen dos fuentes de armónicos: una es la fuente de alimentación conmutada de carga, aunque después de 2005 hay nuevos estándares IDC, productos de pequeña capacidad similares a los módulos de fuente de alimentación conmutada, sus armónicos no pueden exceder el 20%. Sin embargo, los equipos de fuente de alimentación conmutada de carga son cargas unidireccionales, que contienen una cierta cantidad de armónicos. Estas nuevas características también requieren que los UPS tengan algunos cambios correspondientes.

Los principales armónicos de los UPS provienen de los rectificadores, especialmente de los rectificadores de silicio controlado. Los armónicos son muy perjudiciales para los cables y el sistema de alimentación. Debido a la existencia de armónicos en el sistema de alimentación, también se plantean requisitos muy estrictos para el sistema de conexión a tierra. Todos saben que hay un problema de voltaje cero a tierra,la corriente de la línea neutray hay algunos problemas correspondientes en estos aspectos.

Dirección de solución, si el UPS tiene un alto contenido de armónicos, lo mejor es un UPS conbajo contenido de armónicos.Por ejemplo, un UPS sin transformador con rectificación IGBT-PFC. Elegir un UPS diseñado con "alto factor de potencia de carga", como los UPS de alta frecuencia diseñados y producidos después de 2006. Elegir un UPS con mayor eficiencia operativa, como los UPS interactivos (VI o FD). Con el desarrollo de los centros de datos, la carga informática tiene altos requisitos de capacidad de alimentación, y se ha relajado en cuanto a la entrada, por lo que los UPS interactivos tienen la posibilidad de volver a ingresar al centro de alimentación. Desde la perspectiva de la energía verde, los UPS interactivos también han demostrado su alta eficiencia.

Eliminar el voltaje cero a tierra también es un problema especialmente importante para el sistema de alimentación, pero creemos que el voltaje cero a tierra ha sido malinterpretado en la construcción de sistemas de alimentación en el pasado. Ahora, los módulos de fuente de alimentación conmutada están completamente aislados eléctricamente, desde la salida de CA hasta la salida de CC, desde la entrada de CA de 220V hasta la salida de la computadora, hay transformadores de alta frecuencia o de resistencia a picos que realizan el aislamiento. Por lo tanto, la fuente de alimentación conmutada o la CPU ya no dependen del sistema de alimentación de CA, la CPU no es sensible al voltaje cero a tierra.

El cambio en el modo de comunicación también ha hecho que no sea tan sensible al voltaje cero a tierra. En el pasado, las computadoras utilizaban un modo punto a punto, y la aplicación más común de punto a punto era la serial o la paralela; la transmisión de señales seriales o paralelas ha sido reemplazada por Ethernet y fibra óptica, por lo que ya no dependen de la tierra de CC. En los nuevos servidores, casi no hay una marca clara que indique que este es el punto de tierra de CC, no lo vemos, en esta situación, el voltaje cero a tierra no es sensible a la carga de la computadora.

Otro aspecto que es bastante engañoso es que el aumento del voltaje cero a tierra es causado por los UPS, pero en realidad, los UPS no son los culpables del aumento del voltaje cero a tierra.

El transformador de aislamiento puede reducir bastante bien la tensión entre el neutro y la tierra, especialmente en sistemas de neutro reorganizados, lo que hace que la tensión entre el neutro y la tierra sea relativamente baja. Sin embargo, también debemos discutir si es necesario agregar este transformador de aislamiento en tu sistema para mejorar la disponibilidad. La introducción del transformador trae muchos problemas, como el problema de la corriente de excitación del transformador, que es un impacto que no se puede ignorar para el generador, incluyendo la selección y proporción de los interruptores automáticos, que son cuestiones muy importantes. Además, debido a la instalación del transformador, si hay un cortocircuito en la carga de la línea inferior, la corriente de cortocircuito puede causar una caída en la tensión secundaria del transformador. Si la caída es considerable, más del 10% o 15%, es muy probable que todas las cargas debajo de este transformador se queden sin energía, porque la tensión del transformador es demasiado baja.

El costo de construcción del sistema de suministro de energía y la eficiencia energética, uno es PUE, el otro es TCO. Resolver el problema del costo de construcción, incluyendo mejorar la tasa de utilización del equipo. No sobreplanificar, la carga del centro de datos,Electricidadla evaluación de la electricidad, la estimación de la refrigeración del aire acondicionado a menudo puede causar sobreplanificación. Muchos expertos mencionaron que con una tasa de carga tan baja, tu eficiencia no puede ser alta, y además, con la sobreplanificación, la tasa de carga real está muy por debajo de la tasa de carga del equipo. En este momento, para los equipos eléctricos, para los UPS, también se espera que los UPS tengan funciones inteligentes de suspensión y activación.

El problema de la dificultad en la operación y mantenimiento del sistema. El sistema de suministro de energía se vuelve cada vez más complejo, y no hay tiempo normal para el mantenimiento, lo que es un problema que a menudo se encuentra en la operación y mantenimiento posteriores. Un sistema 2N o 2N+1 puede mantenerse simultáneamente, pero los administradores del sistema o el sistema de operación y mantenimiento no permiten o no pueden proporcionar tiempo para el mantenimiento preventivo. Si no hay corte de energía, no hay problema, puedes ayudar a verificar si hay problemas de conexión, pero cuando se trata del equipo, si tu equipo está demasiado sucio, tengo que limpiarlo, y la limpieza definitivamente requiere un corte de energía. ¿Quién se atreve a limpiar sin un corte de energía? Además, si el polvo que se sopla contiene partículas conductoras, también puede causar fallos. No proporcionar tiempo para el mantenimiento preventivo a un sistema que puede ser apagado para mantenimiento. También se menciona que no se permite el bypass, incluyendo algunas regulaciones que se han visto en el sitio de algunos usuarios, donde no se permite que una carga de doble fuente de alimentación funcione con un solo suministro. Además, hay miedo de realizar pruebas de descarga de baterías, ¿cada cuánto tiempo se hace? Nosotros no lo hacemos ni una vez al año. ¿Por qué no se atreve a hacerlo? Porque temen que haya problemas con la fuente de alimentación. Esta es una desviación conceptual de los administradores de operación y mantenimiento. No quieren reemplazar piezas de desgaste, y para obtener una alta disponibilidad del sistema, el mantenimiento del equipo y el reemplazo de algunas piezas de desgaste también son necesarios.

Los requisitos del sistema para mejorar el nivel de operación y mantenimiento son cada vez más altos, pero muchos centros de datos carecen de una capacitación profesional sistemática. Hay muchos proveedores, muchas interfaces de ingeniería, y después de que ocurre un fallo, todos se pasan la responsabilidad, diciendo que eso no es de su competencia, que busquen al fabricante de baterías, o al fabricante de ATS del generador, etc.

Al planificar y diseñar un centro de datos, de hecho, tanto el departamento de diseño como los diseñadores carecen de una planificación y diseño de protección integral para el sistema. Por ejemplo, en el diseño del sistema de energía, solo se ocupan del transformador, de cuánta capacidad tiene el aire acondicionado, pero en cuanto a cómo se determina el interruptor de entrada de cada UPS, o cómo se determina el interruptor de salida, no hay este diseño. Los diseñadores no pueden presentar un plan sistemático, lo que presentan sigue siendo fragmentado o evaluaciones basadas en experiencias pasadas. Si se trata de un UPS de 12 pulsos, ¿cómo deberías configurar este interruptor? La regla es muy simple, si todos realmente lo entienden, los diseñadores también pueden hacer bien este trabajo.

Falta de certificación y evaluación de terceros. En el país, alguien me preguntó una vez, ¿sabes dónde se puede hacer una evaluación de nivel de centro de datos? Yo dije que no, realmente no hay una autoridad nacional, ni siquiera una institución privada que lo haga. Todos están construyendo centros de datos, diciendo que he gastado tanto dinero, ¿realmente estoy construyendo de acuerdo con el estándar de sala de nivel A? ¿Dónde no cumplo con el nivel A, y dónde ya he superado el nivel A? Esta verdadera certificación y evaluación de terceros sigue siendo bastante difícil para la gestión de todo el centro de datos.

La dirección de solución, la gestión del personal y la gestión del equipo deben avanzar en paralelo. También se mencionó la capacitación, la capacitación profesional, y es mejor que se elimine un malentendido. Nuestra capacitación profesional no debería ser solo la capacitación en mantenimiento de un equipo, porque nuestro personal de operación y mantenimiento se ocupa de gestionar todo un sistema, ya sea el sistema de energía, el sistema de aire acondicionado o el sistema de seguridad. Debes conocer el origen y el desarrollo de este sistema, por ejemplo, desde el transformador, el generador, hasta el panel de cabecera, incluso hasta la unidad de distribución del panel de cabecera. ¿Conoces su capacidad? ¿Sabes su tasa de utilización? ¿Sabes qué problemas tiene? ¿Sabes a quién acudir cuando hay fallos? Muchas cosas no se saben. Cuando se habla de capacitación, se refiere a cómo encender y apagar este equipo UPS, cómo operarlo. Esto no es que no sea necesario, pero no podemos limitar la capacitación del personal de operación y mantenimiento a la capacitación en principios. También incluye simulacros. He oído que muchos bancos tienen simulacros cada mes o cada dos meses, lo cual es muy importante.

Deberías elegir proveedores calificados y establecer servicios especializados necesarios. La reparación de equipos es responsabilidad del fabricante del equipo, pero gestionar este servicio es algo que deben hacer nuestros operadores o administradores del centro de datos. Solo a través de la elección de proveedores adecuados, que sean honestos y que hayan pasado por un período de prueba, y al mismo tiempo establecer contratos de servicio postventa especializados, se puede lograr una respuesta en el lugar de 24 horas y un servicio especializado.

Simplemente les diré esto. Gracias a todos.