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电源专家王其英:数据中心高可靠低能耗的UPS供电系统

来源:机房360 作者:三水编辑 更新时间:2012/5/29 16:04:52

摘要:由中国电源学会和中国电子节能技术协会联合主办的2012现代数据中心基础设施建造技术年会,于2012年5月29日北京召开,本次会议将对数据中心的前沿理论、技术进行了精辟、深入的交流与探讨,对各家所长均有所展示,对我国数据中心整体技术水平的提升可起到推波助澜的作用。电源专家王其英,为大家讲解了对于数据中心高可靠低能耗的UPS供电系统的见解。以下是文字实录:


  大家下午好!介绍一下最近做的一些事,主要的是信息中心的建设。

有的人同意,截止2012年数据机房已经有53万多,这么多的机房在建设中出现了很多的问题。在验收当中也有一些误区。在验收当中一些用户在机房当中出现的问题,有些是受厂家的忽悠,比如说空调,空调有些标准是值得商榷的。比如说机房当中有正压,正压是标准当中5帕到10帕,这是什么概念呢?5帕是风速220米/秒,这样根本达不到,上个星期测的机房风量测试,12排海洛斯空调开起来,靠空调的这些风,结果只能达到1.6米。

比如说新风量,也就是400平米,每小时的风量,在门口测得的正压,所以说达到5帕,算了一下,就相当于风速每小时8公里多。要达到12个,IBM好多的集成的功能,这个指标根本达不到。

所以现在讨论的几个问题,一个是数据中心建设的资质问题。数据中心的机房不是什么人都可以建设的。在这当中碰到一个问题,再是节能问题和性价比问题。一般电压起着抗干扰问题,防雷器的安装问题,以及可靠性问题,应急电压的干扰问题,以及开关的问题。这些问题都将在验收当中遇到问题。

首先是数据中心的建设的资质问题。在标准当中有明确的规定,就不详细说了。就说通过什么问题呢?比如说一个数据机房的建立,做成网状的更好。结果我们看到有的计划就是一本这么宽的图集,厚度足有0.5毫米,一条拉过去,这个在哪儿?就在天安门旁边,这么重要的地方。

比如给一个国家机关验收,一台UPS带两组电池,给电池放电的时候,看到一组电池有电流,另外一组电池没电流?找来找去,这肯定是电池和UPS连接问题,找到问题,一组电池电池端连接得非常好,另外一端连接得也非常好,但是连接的就怕不好,连了两层。

所以像这样的事就很多。

不合格的就不说了。下面说说节能问题,中央的政策很明确的,优先采购节能的通信设备,在绿色通信与节能创新研讨会上的,第二采用低排放量的,第三是采用可以充电又可以用的。

节能的途径首先要具备节能的意识,但是有一些不是这样的,太浪费了。节能不节能我们不在乎,只要可靠就性。把可靠性和节能对立起来。实际上电子产品在什么情况下出故障?就是高温情况下。比如在深圳一个很大的厂,因为这个UPS放在仓库里,一到夏天故障一个连一个,到冬天就没事了,这就是温度。

根据瑞典科学家阿莲刘斯的定律,温度每升高10摄氏度,设备寿命减半,比如25度设计的UPS寿命在35度就会减半。

首先要有节能意识,第二要选择节能产品。

上午张老师分析过这个东西,这个要选择节能的,现在是高品级UPS代替低品级UPS的时代。所以在这个时代当中,原来的供电效率不到90%的机器,要达到好的PUE非常困难。有了节能的产品必须要有规划节能的系统结构。光有节能的产品不行。如果结构不合适,照样不能做。

有了节能的系统还要设计节能的运行方式,这是长期的。比如说现在都实行双增器,别说双增器了,举个例子说有一台千伏安的负载,用三台60千伏安的电瓶,2+1,数据分配每个20千伏安。剩下30效率一下子就下去了,双功线一上去40千伏安,这样效率能上得去吗?所以任何东西都不是十全十美的。但是用模块化这个问题又好解决了。

有了这个还要有节能的运行方式,比如说像这个,一个500千伏安的负载,是双头线,有两个600千伏安的,这个模块热插拔,真有插头的,所以这种情况下,你看它的三家,不用那么大的,500千伏安,这时候可以让一个休眠。2+1,600千伏安加1,还是挺好的。

如果负载变成了300千伏安,再大也休眠,如果负载增加到400千伏安,没关系,还可以换。

总是让UPS工作在效率比较高的这么一个状态下,现在这种方案是设备或方案都是成熟的。另外由于新技术的出现,BSS工作方式,利用原来,比如整流器、负载都工作了,按照以前ECOO工作方式,解决的供电方式,这种情况下,当输入电网稳定在一定的情况下就,那个时候就把镇流器的关掉了。这时候好的坏的都进来了。结果是如果干扰大就可以把负载搞坏了。

比如成都华西医科大学就在UPS搭旁路的时候,外面下雨打雷,把里面烧掉了。

上海的一个机房,一万伏高压打在380伏里,把里面的设备烧得一塌糊涂,UPS没烧,因为正在搭旁路。旁路供电被视为应急方式。

但是现在不一样了,新技术就是当搭旁路的时候一边不关掉作为服务场,这么一来,就被干扰和吸收掉的。由此带来莫大的好处。我就可以这么供电。这样使系统效率达到97%以上。

最近我听到有一家正在研究单继供电的,单机效率可以达到98%。大概是七八月份可以上市。

再一个在机房碰到的问题,一个变压器可以抗干扰,这是高配机,公配机那样的时候有两个器,变压器是万能的,我用了几十年的UPS,在高配置UPS出现以前,听说过有人议论UPS变压器的功能吗?没有。到这儿出来以后,就说变压器除了不能上天以外要什么功能有什么功能。还有人说公频机输出变压器就像接在接在负载之间的50赫兹的机器,我说不是,能抗干扰的是非线性装置,变压器正常工作的时候不是线性的,所以怎么抗干扰?首先是变压器,这是公频机、这是变压器,出来的指标电压小于3%,高配UPS没有变压器,也得满足3%。所以不管加负载不加负载就是3%。变压器现在干什么了?

这个负载在这个地方是出现了托行时针,实际上是负载工作以后留下的痕迹。就好象外边下雨,我弄了两脚泥从地板上跑过去了,跑过去留下的脚印,实际上他已经过去了。

所以说是他到不了这个地方,到这个地方只有3%,这个变压器在这边后面也没有干扰。他的抗干扰性能不好。这是一种想象出来的。也就是说不管是公频机、高配机后面负载是一样的。所以不能说这个变压器抗干扰,这是无的放矢。

几十年来建设机房,柜里从来没有变压器,现在让厂家一忽悠,放一吨左右的变压器,结果柜子非常热。按说还有别的功能,就不说了。

单说变压器,可以从负载的变化整合,因为我们在利用UPS在供电的时候,一个机房当中,UPS供电看到这个待载率6%、70%,这个非常好。UPS搭旁路有两种,一种是负载过载客端的问题,但是一搭旁路一回来既不是短路也不是变压器坏了,就是过载。为什么过载?因为机房所有的设备,正常工作的时候,都是这样数据,这个工作的最大值那个不一定是最大值,但是有时候这些同时到了最大值,平常不超过3安培,这次6安培,都是毫秒级的。这个时候要给出来,因为这个机器需要这么大的功能,按照这种说法,缓冲。不是要6安培吗,当时不给你,过那么一会给你4安培,让你用。那时候还过得来吗?

别说UPS没这功能,有这功能UPS也没人要了。所以说变压器的缓冲,有一个最大的作用,叫UPS输出电压的动态性。当电流只要能力能承受电压是不变的。

所以从给不出电流到一想象就给出来了,这样的UPS有人要吗?

防雷器的安装问题,这个问题也挺有意思。按照IEC规定,一级防雷把6千伏以上的电压降到4千伏,第二级降到2千伏,第三级将1500伏降到1000伏之下。这三级防雷都放到UPS之前。现在出一个标准,第一第二级放在UPS前面,第三级放在柜子上。

我说UPS在那儿,柜子在这儿,能感应出2500伏电压来,这还能待吗?再说这么长数据线怎么办?出上几十伏服务器就不行了。

还有高频机与公频机的可靠性问题,有人说高频机不可靠,用的IDP是一样的,,用的同样的器件,你可以说这三种鞋哪双鞋最可靠吗?所以UPS可靠不可靠和频率无关。UPS设计初期按照什么样的可靠性标准设计?就选择这个。

比如一个风机,120×120的风机,市场有几十块钱一个的、有上千块钱一个的。肯定上千块钱的比几十块钱的可靠。所以用什么样的器件。

再就是冗余度,看这个再看可靠不可靠是没多大用的。这是一个高频机,这是300千伏安的模块,这是一个模块,这两个板块一样。主要的控制点都是双份。又不是非常可靠,出了故障以后没关系,这就是第一器件的质量。所以不是UPS就是UPS,价格越便宜越好。便宜没好货。

比如石家庄高速买的一台UPS,开始卖高频机,就说了你买我的,我这个可靠,人家一听就要了,150装机,160IBM套机,怎么冒烟呢?出问题了。

在西安,一次招标当中买的最便宜的UPS,头年十二月份装机,第二年4月10号机房一声响,UPS输出坏的,服务器都坏了。

贵州公安厅买的最便宜的UPS,结果不是这儿冒烟就是那儿起火。

零地电压的干扰问题。实际上零地电压这几个都没有了,零地电压干扰首先要了解零地电压是什么,才能说干扰不干扰。零地电压是什么?是电流坐工后在返回路径上可显现的电压,和上面的电压是串联的。这是负载、这是零电压,这两个是串联的。加在一起是220伏,零地电压就是零线上的电压,这个能干扰负载吗?有时候定标准的时候,咱们定两幅吧,我说凭什么说零地电压干扰负载,根据什么。他说根据同级符合,系统出了问题,找原因,就说是零地电压的问题。

有人说我有实际经验,他的实践经验是有一次系统工作不正常了,一量零地电压高一伏,一段路就好了。我说你断开的吗?他说没有。我说这不正确,有好多次经验的不算数。比如家里有的收音机、电视机看着看着没图象了,拍两下图象又出来了,这个方法不错。过两天又没了又打又出现了。你能说机器欠打?不能这么说。

零地电压不是干扰源,第二没有干扰的途径。因为我们用的是零线和火线,串并电流还串并电压。好比一个水塘的水流下来,零线就是下水道。难道下水道干扰你上面?

这里有一个去年9月4号在民航信息中心,非要解决零地电压,在那当中做了一个实验,因为输入的开关是一个四级开关,170伏用输入和435标的,零地电压170伏,UPS输出电压,想装260伏,装了半天打了几次也打不住就算了。我估计240是UPS的峰值,这么大信息中心的机器照常工作。

有人问为什么有的机器零地电压高就不能启动了呢?我说对啊,检测电路了,把电路拿掉就能启动了。这是中国电信和华为四个月时间对江西湖南122个分局的数据设备做了四个月实验,零地电压做到21伏,只有一台惠普机器重启了一下。为什么重启?做到21伏没事了。现在电信的机房只要零地电压少于10伏就过去。但是零地电压不可能这样的。

关于频繁跳闸问题,这个是设计的问题,比如去年八月份,有一个用户用的UPS,1200的都跳,影响了全国,银监会出了红头文件。有一个选择开关,下游所有的开关正常,而上游开关跳了。下游开关负载时对应的开关不跳闸,负载的时候上下开关一起跳。这就是开关选择的问题。包括选择性保护条件。第一个上一级开关大于下一级的,上一级跳闸条件高于下一级的,最难做的是最后一个,上一级开关容量大于、等于下一级所有开关容量加起来的一定值。

就前些日子看的好像各家都这样,而且比如说看到空调,人家空调上并没有写着125安培,结果配电柜配了100安培。所以说像这些东西都很成问题。这就是这个选择上一级的级别一定要大于下一级的级别。比如咱们用的是ABCDC,上一级一定要用D下一级的要用C。就讲到这,谢谢大家!

责任编辑:三水

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