Источники бесперебойного питания для ЦОД - Источник бесперебойного питания

Еще недавно считалось, что центры обработки данных (ЦОД) необходимы только крупным компаниям.

Сегодня ЦОД необходим, практически, любой компании, которая хочет, чтобы ее работа, ее бизнес и хозяйственная деятельность были хорошо управляемы, а взаимодействие между внутренними структурными подразделениями и деловое общение с внешними организациями и физическими лицами шло согласованно и без сбоев.

По размерам и степени мобильности ЦОД бывают:

Но какого бы размера и исполнения не был дата-центр, мобильный или стационарный, архиважным вопросом всегда является вопрос надежности и стабильности его энергообеспечения. Все усилия, затраты и крупные вложения окажутся обессмысленными, если произойдет хотя бы один серьезный сбой ИБП ЦОД.

Основное требование к ЦОД – высокая отказоустойчивость. Каждый ЦОД имеет свою степень надежности. Она определяет ожидания стабильности и безотказности работы ИБП данного ЦОД.

В России уровень безопасности ЦОД и соответствующее их оснащение определяются гостребованиями к сооружениям связи, ГОСТами серии 34 и международными нормами Uptime Institute.

Существуют следующие четыре международных стандарта безопасности центров обработки документации:

1. Tier I (N) – отсутствие резервной системы энергопитания, резервных ИБП и инженерной инфраструктуры. Для выполнения ремонта при сбое оборудования необходима остановка всего дата-центра. В режиме остановки может находиться – 28,8 час/в год. Оотказоустойчивость центра – 99,6%.

2. Tier II (N+1). Степень резервирования (в том числе и по источникам электропитания) в некотором объеме присутствует, но выполнение ремонтных работ требует остановки всего центра. В режиме остановки может находиться – 22 часа/в год. Отказоустойчивость такого ЦОД – 99,75%.

3. Tier III (2N). В таких центрах предусмотрены дополнительные ИБП, есть несколько каналов электроснабжения, но в постоянной активности находится только один. Инженерная система зарезервирована однократно. Для соответствия этой категории потребитель должен иметь два входа электропитания, или подключение посредством STS-системы, дающей возможность непрерывно переключаться нагрузке с одной системы ИБП на другую. Ремонт может проводиться без прекращения работы ЦОД. Время простоя – не выше 1,6 часа/ в год. Отказоустойчивость – 99,98%.

4. Tier IV (2(N+1)). По надежности наиболее высокий уровень. Предусмотрено два ИБП для ЦОД, оба зарезервированы по (N+1)-схеме. И вся инженерная система имеет двукратное резервирование, то есть имеется дублирование не только основной системы электропитания, но и дополнительной. Любые ремонтные работы, любой степени сложности могут проводиться без прекращения работы ЦОД. Режим остановки за год не превышает 0,4 часа.

Источники бесперебойного питания для ЦОД являются сложными, многоблочными системами и должны гарантированно обеспечивать необходимую и даже избыточную надежность электропитания. Исходя из этого, к ним предъявляются следующие требования.

Кроме того, для стабильной работы центра техническое обслуживание ИБП ЦОД должно быть организованно таким образом, чтобы ремонтные работы и замена вышедших из строя компонентов ИБП производилась непосредственно на месте из имеющегося заранее укомплектованного запаса.

Международные требования по Uptime Institute допускают применение в качестве электропитания IT-оборудования как ИБП он-лайн типа с двойным преобразованием, так и линейно-интерактивный тип ИБП (в том числе дельта-преобразование) и ИБП динамического типа (ДРИБП).

Основные типы ИБП для ЦОД по конструктивным и функциональным особенностям можно классифицировать следующим образом:

Изначально, на заре развития дата-центров, блочные модели ИБП для ЦОД представляли собой один шкаф, в котором размещались все основные модули: силовые блоки, аккумуляторные секции, блоки управления, сервисные и статические байпасы, различные датчики и автоматические прерыватели. Ограниченность одним шкафом определялась удовлетворением требований тогдашних ЦОД по мощности. А также и отсутствием, без излишней необходимости, стремления к сверхнадежным стандартам безопасности – наибольшее распространение у нас в стране уровень Tier I и Tier II.

Типовой пример почти классического типа модульного ИБП – американский Symmetra PX 160 (компания Schneider Electric). У нас эта модель имеет достаточно широкое распространение применительно к ЦОД среднего класса. Такое ИБП имеет возможность комплектоваться силовыми модулями (до 10 штук) с мощностью по 16кВА каждый. Максимально возможная мощность из десяти таких шкафов составляет 160 кВА. Дополнительное наращивание мощности не предусмотрено. Вес отдельного модуля – 28.5 кг. Все модули располагают в одну силовую специальную секцию. Управление работой всего ИБП возложено на два контроллера, которые также помещены в основной шкаф. Наличие второго контроллера обеспечивает систему дополнительного резервирования. Он приходит на смену вышедшему из строя контроллеру и принимает на себя обязанность по дальнейшему энергообеспечению дата-центра. В ИБП предусмотрено автоматическое регулирование работы системы охлаждения в зависимости от состояния окружающей среды.

Батарейный блок в этой модели ИБП располагают в отдельном внешнем шкафу. В этом же шкафу имеется возможность для размещения сервисного байпаса со всей автоматической оснасткой и переключателями. В данном ИБП нет отключения незадействованных мощностей. Нет также и поддержки ЭКО-режима.

Свое своеобразие имеют модульные ИБП французской компании Legrand модели Archimod HE и Archimod 240/480 HE. Данные ИБП обладают коэффициентом мощности равным единице и к.п.д. = 96%.

Особенностью моделей Archimod можно считать то, что они высокоунифицированы, что заметно облегчает замену блоков модуля. Другая особенность в том, что они представляют собой однофазный силовой модуль. Последний факт дает им определенное преимущество относительно их трехфазных собратьев. Например, сбой одного силового блока повлечет задействование резервирования только по одной фазе. Остальные же, не получившие повреждений силовые блоки, будут продолжать исполнять свой долг и питать нагрузку.

Выходную мощность такого ИБП можно увеличивать, слагая общую систему из трехфазных групп по 20кВА/кВт (из 3 секций по 6.7 кВА/кВт). Весь ИБП в комплексе через единую шину постоянного тока подключается к общему батарейному комплекту. Обладают электронной коррекцией входного коэффициента мощности (с величиной более 0.99).

Одним из недостатков ИБП модульного типа – это окисление контактных соединений. Другим слабым местом ИБП модульного типа является так называемая «единая точка отказа». Ее чаще всего профэкспертиза связывала с шиной постоянного тока, байпасами и контроллерами управления.

Более успешными в плане борьбы за снижение количества разъемных соединений и повышение степени безотказности стали схемы соединения в параллель ИБП моноблочного типа.

В качестве примера моноблочного типа ИБП для ЦОД можно привести модель Galaxy 5500. В основе этой модели лежит современная бестрансформаторная схема. Модель имеет высокий к.п.д. и сравнительно небольшие габариты. Мощность одного ИБП равно 120 кВА. Соединение в параллельную систему способно обеспечить питание до 720 кВА. Модель оснащена внешними аккумуляторами либо в виде выносных шкафов, либо размещенных на стеллажах.

Из блочно-модульных ИБП для ЦОД, представленных на рынке, можно для примера отметить: Eaton 93 PE и Eaton 9395, Symmetra MW и Galaxy VM производитель Schneider Electric, а также AEG Protect 8.33 фирмы Emerson. Эти типы бесперебойников предназначены для энергоснабжения ЦОД большой мощности. Имеют ЭКО-режим и возможность отключения незадействованных модульных мощностей, что позволяет эффективно расходовать электроэнергию и достигать высоких значений к.п.д. – 99%. Модель PW 9395 (с максимальной мощностью 1100 кВА/1000кВт) сравнительно недавно получила обновление с заменой на систему Power Xpert 9395P (максимальная мощность 250-1200 кВА/кВт).

Кластерные системы формируются наращиванием мощности параллельной установкой силовых блоков большой мощности, например, с шагом по 250 кВА. Таким образом создается самостоятельная конструкция более высокой технологической ступени с общим сервисным байпасом, общим аккумуляторным питанием и единой схемой управления.

Последнее время в отечественных ЦОД все чаще используют ИБП мощностью 1 МВт. В этой связи, отмечая тенденцию, стоит выделить передовые инновационные решения по внедрению в жизнь сверхмощных систем бесперебойного электроснабжения в мировой практике. И конкретно – такой уникальный продукт, как Trinergy Cube, разработчик Emerson.

Это модульный тип ИБП, допускающий горячую замену секций, позволяет получить в итоге сверхмощность объемом в 3 МВт. Такие мощности обеспечиваются соединением отдельных фреймов по 300кВт. Сформированный сверхмощный комплекс в три мегаватта уже сам в свою очередь может применяться как независимая единица и использоваться для последующего мощностного наращивания. Это позволяет образовывать структуру бесперебойного питания силой до 24 МВт.

Сегодня в нашей стране все больше получают распространение такой вид услуг, как колокэйшн (от английского – colocation) – это услуга по размещению сервера клиента в пространстве, оборудованном под дата-центр. Здесь для сторонней информационно-вычислительной техники предоставляются все необходимые технические и организационно-административные возможности: надежное бесперебойное энергоснабжение, услуги телекоммуникационной связи, охлаждение, организуются охранно-пропускные режимы с круглосуточным доступом, системы пожаротушения, сервисного обслуживания и т.д. Это, как правило, малого или среднего класса ЦОД, не только стационарные, но и мобильные, где возможна установка от одной до нескольких стоек клиента с обеспечением мощностью примерно до 20 Квт на каждую.

И еще одна особенность нынешнего времени, связанная с ИБП для ЦОД. Для дата-центров необходимы источники бесперебойного питания, обладающие возможностью компьютерного управления и мониторинга. В связи с этим, в современных условиях, когда хакерским атакам не редко подвергается информационно-вычислительное оборудование, на повестке дня все актуальнее становится вопрос организации антихакерской защиты не только серверов ЦОД, но и «интеллектуальных» ИБП, заботящихся об их надежном и стабильном электропитании.