Inteligentny rozdział prądu

fot. Rittal

Brak różnorodności gniazdek elektrycznych - tak było kiedyś. Dzisiaj inteligentne systemy rozdziału prądu – Power Distribution Units (PDU) – zawierają wiele dodatkowych funkcji. Aktualne modele mierzą, załączają oraz monitorują oddawaną moc, na życzenie z dokładnością do konkretnego gniazdka.

Proste PDU bez dodatkowych funkcji są coraz częściej zastępowane urządzeniami z dodatkowym osprzętem. Rittal - wychodząc naprzeciw temu zapotrzebowaniu - zaprojektował serię produktów IT Power. W jej skład wchodzi kompletna rodzina PDU poczynając od prostego wariantu (Basic), aż po model wysokiej klasy (Managed), z możliwością indywidualnego pomiaru prądu dla każdego wyjścia.

Aby podjąć prawidłową decyzję dotyczącą Power Distribution Unit ważne jest, dokładne określenie wymagań, z dokładnością do każdej szafy serwerowej. Decyzję ułatwia analiza 3 kryteriów decyzyjnych: mechaniki, budowy oraz kontroli dostępu.

Mechanika 

• Czy PDU będą pasować do zastosowanego systemu szaf również w pełni zabudowanym stanie?
  W idealnej sytuacji listwy można wpasować w przestrzeni zero-U, czyli pomiędzy boczną blachą a ramą nośną.
• Czy w racku jest zainstalowanych dużo pojedynczych urządzeń, czy też zastosowanie znajdują cztery duże serwery typu blade?
  Od tego zależy liczba gniazdek i oczywiście także maksymalne obciążenie. Jest to szczególnie ważne wówczas, gdy gniazdka mają być załączane przez PDU. Produkty Rittal dają na jedno PDU nieco powyżej 20 kW, a jeżeli zainstalować redundantny rozdział A/B, to w szafie możliwe jest obciążenie około 40 kW.

Budowa 

• Jaki format wtyków wykorzystują urządzenia końcowe?
  W Europie często używa się klasycznych gniazdek ze stykiem ochronnym. Są solidne i dzięki dużym siłom oporu chronią przed przypadkowym wyciągnięciem wtyczki. Natomiast gniazdka C13/C19 oszczędzają dużo miejsca, zapewniając znacznie większą gęstość podłączeń. Zasadniczą kwestią jest zabudowa jedno- lub trójfazowa. Ważna jest też zdolność załączania. Producenci zwykle dzielą swoją ofertę na pomiar i pomiar/załączanie. W przypadku poważnych usterek komputer może wymagać zrestartowania poprzez gniazdko zasilania. Jeżeli w przedsiębiorstwie funkcjonuje system zarządzania ryzykiem, to taka funkcja nie stanowi niedopuszczalnej możliwości.

Kontrola dostępu 

Nowoczesne PDU mogą być podłączone poprzez LDAP do Active Directory lub innej usługi katalogowej. W ten sposób firmowe dane o użytkownikach stają się dostępne również do nadawania praw dostępu.

Ważną cechą jest również to, aby można było grupować tematycznie związane PDU i poszczególne ich porty także pod względem uprawnień. Również ze względów bezpieczeństwa przełączniki LAN, które łączą PDU z systemem zarządzania siecią, nie powinny być poprowadzone przez załączane gniazdka tak, aby samemu przez pomyłkę nie odciąć się od interfejsu zarządzania PDU. 

Przekaźniki bistabilne oszczędzają energię  

Właściwy proces przełączania jest wykonywany przez PDU na dwa różne sposoby:
Po pierwsze obciążenia mogą być przełączane za pomocą elektronicznych lub mechanicznych przekaźników. Jednak w przypadku awarii zasilania obejmującej tylko PDU przekaźniki tracą prąd sterowania i opadają, co zwykle powoduje wyłączenie danego gniazdka wraz z odbiornikiem. Ponadto stale załączony przekaźnik pobiera prąd, co może dawać pobór mocy nawet do 50W.

Drugi sposób również wykorzystuje mechaniczne przekaźniki, przy czym w wersji bistabilnej zasilane są prądem sterującym tylko na krótko i jednorazowo w celu przełączenia. Później stan załączenia jest utrzymywany niezależnie od zasilania elektrycznego i w przypadku awarii zasilania PDU nie zmienią się stany załączenia poszczególnych gniazdek. Zasilanie elektryczne samych PDU jest decydującym czynnikiem w koncepcji redundancji, gdy serwery posiadają redundantne zasilacze, to w szafach jest dodatkowo zainstalowane zasilanie A/B. To może oznaczać 3 różne łańcuchy zasilania szafy oraz duży koszt dla użytkowników centrów danych. Problem ten można rozwiązać zasilając PDU poprzez i tak istniejący interfejs sieciowy za pomocą Power-over-Ethernet (PoE). W ten sposób można zaoszczędzić jeden łańcuch zasilania przy jednoczesnym zachowaniu pełnej redundancji polegającej na oddzieleniu zasilania obciążenia i sterowania.

Połączenie w sieć poprzez Ethernet

Standardową procedurą jest połączenie PDU w sieć za pomocą portu ethernetowego. Rittal dodatkowo do połączenia PDU ze sobą używa CAN-Bus. W ten sposób podporządkowane PDU są połączone z „inteligentnymi“ PDU master. Sterowanie przebiega centralnie poprzez master, a dzięki rozbudowie można zarządzać znacznie większą ilością gniazdek na PDU. Podporządkowane PDU są znacznie tańsze niż PDU master, ponieważ radzą sobie bez własnego wyświetlacza i inteligentnego sterowania. Wyświetlacz, w przypadku produktów Rittal jasny i energooszczędny OLED, przydaje się do szybkiego sprawdzenia na miejscu wartości pomiarowych oraz stanów załączenia.

Decyzja użytkownika: wartości pomiarowe 

To, jakie wartości pomiarowe PDU ma faktycznie dostarczać, jest indywidualną decyzją użytkownika. Jeżeli chodzi tylko o wydajność energetyczną (Power Usage Effectiveness, PUE), wystarczą ewentualnie moce i natężenia w poszczególnych fazach prowadzących do centrum danych. Jednak w ten sposób traci się szansę wykrycia niewykorzystanych potencjałów oraz zauważenia zmian w obciążeniu przez nowe aplikacje. Mierzenie natężenia i napięcia z dokładnością do poziomu w racku jest minimalnym warunkiem uzyskania dającego się wykorzystać wglądu w sytuację energetyczną centrum danych.

Większa efektywność energetyczna

W przypadku korzystania z trzech faz decydujące znaczenie ma symetryczne rozłożenie obciążenia. Wskaźnik obciążenia faz może przy tym uwolnić od dużych wysiłków na planowanie i testowanie przedstawiając proporcje obciążenia. Ważną wielkością jest również współczynnik mocy, szczególnie w związku z zasilaniem bezprzerwowym (UPS). Ponieważ UPS-y są zwykle przystosowane do obciążeń indukcyjnych, spodziewany na wyjściu współczynnik mocy wynosi +0,8 (indukcyjny). W przypadku aktualnego serwera typu blade współczynnik mocy wynosi jednak od –0,95 do –0,90 (pojemnościowy). Skutkiem tego jest zbliżanie się zwykłego systemu UPS do granic mocy znacznie szybciej, niż to uwzględnili projektanci instalacji. Znając faktyczne współczynniki mocy, można lepiej skalkulować obciążenie i optymalnie zwymiarować UPS w przypadku rozbudowy.