Автоматический ввод резерва в дата-центре (АВР)
Если вы немного знакомы с оборудованием в центре обработки информации, то наверняка видели устройства автоматического ввода резерва, или АВР. Причем они встречаются не только в стойках, но и по всему движению электричества. Например, системы устанавливаются в распределительных щитах и источниках бесперебойного питания. И, в зависимости от этого, они выполняют разные функции. Разберемся, зачем вообще нужны АВР и каким образом они работают.
Особенности и задачи АВР
Такая система представляет собой специальное оборудование, обеспечивающее автоматический ввод резерва. То есть, при возникновении каких-либо сбоев в питании базовой сети все нагрузки автоматически будут переключены на резервный ввод. В качестве запасного дополнительного источника выступает аккумулятор, генератор, другая линия электропередач и т. д.
Наличие резервного питания не является обязательным, однако именно оно обеспечивает бесперебойную работу всей инфраструктуры и минимизирует время простоя оборудования в аварийных ситуациях.
Как мы уже отметили, подобные системы могут решать различные задачи в зависимости от места своей установки:
- При монтаже в основных распределительных щитах (ГРЩ) устройства помогают перераспределить нагрузку между вводом электроэнергии от городского источника и дополнительным питанием от запасной установки.
- При установке в ИБП автоматический ввод позволяет перераспределять нагрузки с базового ввода на байпас.
- При использовании в стойках АВР переводят поступающие нагрузки с первого ввода на второй (при появлении проблем с одним из используемых вводов).
Сегодня применяется два типа АВР – это ATS (то есть Automatic) и STS (то есть Static). Они различаются принципами функционирования и служат для разных целей. Если говорить максимально просто, то ATS является более простым вариантом системы. STS – совершеннее, так как быстрее реагирует на любые сбои и может переключить большую нагрузку. Кроме этого, второй вариант более гибкий в настройках и может использоваться в сетях любого типа.
АВР в ИБП
Обычно при перебоях с питанием первыми проблему фиксируют динамические ИБП. Они сразу же переходят в автономный режим работы, и именно в этот момент автоматическое включение резерва на ГРЩ фиксирует произошедший сбой. Если АВР установлен на ИБП, то сбой замечается сразу же, что улучшает скорость реакции и помогает максимально снизить время простоя оборудования.
Уже через 4–5 секунд подается сигнал для запуска резервного генератора. Чаще всего применяется дизель-генераторная установка, так как она позволяет произвести синхронизацию работы и подать питание на основную линию в максимально короткие сроки. Как только питание появляется на резервном луче, система АВР размыкает основную линию, а затем замыкает резервную. После восстановления подачи питания процедура выполняется в обратном порядке.
В ИБП обычно используются устройства типа STS. На бесперебойных источниках преобразование переменного тока в постоянный происходит на выпрямителе. На инверторе выполняется возвратное превращение, но ток на выходе уже имеет стабильные показатели. Это позволяет устранить любые помехи и повысить качество электроэнергии. При отсутствии основного питания ИБП переходят на использование аккумуляторных батарей и временно питают весь ЦОД, пока не произойдет запуск запасного генератора.
Кроме этого, в ИБП присутствует механизм обхода (он же байпас). Необходим для тех ситуаций, когда один из элементов источника выходит из строя. Даже тогда работа устройства не прекращается, просто она выполняется в обход базовых элементов, сразу же от входного напряжения.
STS в этом случае контролирует показатели электросети и позволяет переключить всю систему на байпас. После этого STS мониторит данные входа и выхода и переключает систему на безопасные условия, как только показатели совпадут.
АВР в щите
Еще 20 лет назад АВР в дата-центре представляла собой сложную систему, состоящую из реле и контакторов. Но сегодня применяются компактные и многофункциональные устройства, которые помогают выполнять необходимое перераспределение электросети за считанные секунды.
При установке в главный распределительный щит автоматический ввод резерва (АВР) контролирует поступающую электроэнергию, которая перераспределяется на вводные автоматы, а также запускает или останавливает запасной генератор.
В ГРЩ нередко применяется ATS. Они представляют собой электронно-механические системы, которые могут без повреждений перенести повышение напряжения в электросети и переключить цепь питания при преодолении пороговых нагрузок. Конечно, переключение происходит не так быстро, как в случае с ИБП и STS, но в скорости нет такой необходимости.
При установке в распределительный щит система контролирует все вводные автоматы и раздает команды на запуск или остановку генератора. При этом не так важна скорость операций, так как намного важнее, чтобы переключения происходили без сбоев. Именно поэтому и используются ATS, а дополнительно выставляются задержки на операции. Работает такая технология по следующей схеме: если обнаруживается потеря питания от трансформатора, АВР отключает трансформатор, затем с небольшой 5–10-секундной задержкой подает команду на включение ДГУ.
Важно понимать, что электропитание ЦОДа происходит с учетом ряда требований и правил. Поэтому обязательным является обеспечение объекта энергией от двух источников, а перерыв в подаче электроэнергии допустим только на время восстановления основных систем. Центральное электричество поступает в ГРЩ не сразу, а пройдя через понижающие трансформаторы. Именно в них электроэнергия из 10 кВ превращается в 0,4 кВ. Данная мощность поступает на один из независимых лучей в щите, далее на отводные автоматы и по инженерным сетям попадает к оборудованию. Это происходит при штатной работе всего дата-центра.
Если фиксируются какие-то сбои, то в дело вступают АВР. Сначала сбой фиксируется на источниках бесперебойного питания, которые мгновенно запускают резервные генераторы электроэнергии. В этот момент данные о проблеме поступают и на АВР на щите. Система также запускает процедуру ввода резерва, но делает это с задержкой. Ее задача – обеспечить бесперебойность процессов.
АВР на стойках
Нельзя обойти вниманием и установку автоматического ввода резерва в стойках. Для таких целей специально выпускается отдельная модификация устройств. Такие системы подходят для установки в стандартные стойки и шкафы в дата-центрах. Могут иметь различный форм-фактор корпуса, тип порта, вилки и т. д. Занимает АВР в стойке от 1 до 4 юнитов, так как требует использования дополнительных кронштейнов и монтажной арматуры. Некоторые модели систем выводят входные и выходные данные на дисплей, что достаточно удобно и практично.
Задача таких АВР – перевести оборудование в стойке на необходимый ввод электроэнергии с минимальной задержкой. Как правило, для этих целей хватает ATS. STS тоже можно использовать, но они больше подойдут для случаев серьезных перепадов напряжения.
Как правило, автоматический ввод в стойках используют в тех случаях, если сервер имеет один блок питания. То есть нет возможности подключить оборудование к разным источникам питания, поэтому важно обеспечить бесперебойность его работы другим способом. Основная задача и назначение АВР в стойке — быстро переключить «железо» на рабочий ввод, избежав перерывов в работе. Как показывает статистика, для этого нужно потратить не более 20 мс.
Но, как вы понимаете, подобная схема подключения не настолько хороша, как может показаться на первый взгляд. Основная проблема АВР на стойках в том, что они способны только перераспределять нагрузки с базового ввода на резервный. А вот защитить систему от замыкания или перегрузки они не способны.
Конечно, если в системе произойдет короткое замыкание, то произойдет автоматическое выключение на более высоком уровне – на PDU или основном распределительном щите. В результате на стойке будет отключен один ввод, АВР выполнит переключение на второй. Однако если короткое замыкание не ликвидировано, то произойдет автоматическое выключение второго ввода и переход на первый. Как результат – обесточивание всей стойки из-за сбоя на одном из серверов. Поэтому многие дата-центры отказываются от автоматического ввода на стойках и обеспечивают такими устройствами только ГРЩ и ИБП.
Но если говорить о вариантах АВР, которые могут применяться в таком случае, то, в первую очередь, это вводные ATS. Они выступают в качестве единственного источника перераспределения электропитания в стойке. Такая система занимает до 3–4 юнитов и может питать до 6–8 кВт оборудования. Обычно такой вариант применяется, если нет возможности использовать стандартные PDU, а «железо» в стойке очень критично к нагрузкам и скачкам сети.
Несколько реже применяются стоечные STS. Мы уже отметили, что такой вариант больше подходит для серьезных перепадов напряжения. Конечно, есть и плюс использования такого устройства – это более быстрое переключение. Но имеются и минусы: вся система занимает очень много места – до 6 юнитов.
В последнее время стали встречаться мини-АВР. Они применяются для одного сервера. Конечно, для большой стойки использовать их нецелесообразно, но в качестве исключения для отдельных серверов – вполне.
Как видите, вариантов использования автоматического ввода резерва достаточно много, мы перечислили только основные способы монтажа и особенности таких систем.
Остались вопросы по теме? Вы можете задать их специалистам нашего дата-центра Xelent!
