Hệ Thống Nguồn Điện Dự Phòng Trung Tâm Dữ Liệu Là Gì?

Với các thành phần chính gồm bộ định tuyến, bộ chuyển mạch, tường lửa, hệ thống lưu trữ, server và các ứng dụng phân phối ứng dụng [1], Trung tâm dữ liệu là cơ sở vật chất trong một tổ chức có chứa mạng lưới tài nguyên lưu trữ và máy tính để cung cấp các dữ liệu và ứng dụng quan trọng không bị gián đoạn. Do đóng vai trò quan trọng như vậy nên hệ thống Trung Tâm Dữ Liệu được thiết kế vượt quá công suất nhỏ nhất của nó (từ đây thuật ngữ “Hệ thống Nguồn Điện Dự Phòng Trung Tâm Dữ Liệu” ra đời) để đảm bảo hoạt động thông suốt kể cả khi một phần hệ thống bị lỗi [2]. Hình 1.0 bên dưới mô tả bốn thiết kế cho hệ thống UPS dự phòng cung cấp công suất 200 kVA đến trung tâm dữ liệu và các chế độ sự cố khác nhau. Thiết kế 2N là một kiến trúc dự phòng đầy đủ với hai UPS độc lập có thể hỗ trợ các ứng dụng IT quan trọng mà không gián đoạn ngay cả khi một trong số chúng bị lỗi.

Hình 1.0 Các thiết kế hệ thống UPS dự phòng trong trung tâm dữ liệu và các chế độ sự cố

Bộ Chuyển Mạch Tĩnh (STS) Trong Hệ Thống Nguồn Điện Dự Phòng Trung Tâm Dữ Liệu và Tầm Quan Trọng Của Kiểm Tra STS

Để đảm bảo sự liên tục cho dữ liệu và ứng dụng quan trọng, Trung tâm dữ liệu cần phải có nguồn cấp điện không gián đoạn. Theo đó, trong mỗi trung tâm dữ liệu cần đến bộ chuyển mạch đổi nguồn giữ chức năng chuyển hướng nguồn điện từ nguồn điện chính sang nguồn điện dự phòng khi mất điện. 

Hiện nay có hai loại chuyển đổi là: Chuyển Mạch Tĩnh (Static Transfer Switch – STS) và Chuyển Mạch Tự Động (Automatic Transfer Switch – ATS). Nhờ vào những lợi ích sau mà STS thường được ưu tiên sử dụng cho Hệ Thống Nguồn Điện Dự Phòng Trung Tâm Dữ Liệu hơn ATS (Hình 2.0)

Hình 2.0 Ưu điểm của STS so với ATS

Song song với những ưu điểm vượt trội trên, STS cũng còn một số hạn chế khó tránh, tiêu biểu như khi STS không vận hành theo đúng thiết kế do thay đổi đột ngột trong nguồn điện áp. Lúc này, việc chuyển đổi nguồn điện nhanh chóng của STS khi mất điện có thể dẫn đến sụt áp và quá độ điện áp. Các sự kiện tuy chỉ xảy ra trong khoảng thời gian rất ngắn, nhưng cũng đủ để gây thiệt hại cho máy móc của trung tâm dữ liệu. Cấp độ thiệt hại sẽ ứng theo mức độ nghiêm trọng, thời lượng, độ lớn của sự kiện cùng khả năng chịu đựng tăng giảm điện áp đột ngột của thiết bị. Do đó, kiểm tra STS đóng vai trò chính yếu trong bảo trì trung tâm dữ liệu.

Kiểm Tra Bộ Chuyển Mạch Tĩnh (STS) Hiệu Quả hơn với Thiết Bị Phân Tích Chất Lượng Điện Hioki PQ3198

Hình 3.0 bên dưới trình bày thiết lập để kiểm tra STS trong thiết kế 2N của Trung Tâm Dữ Liệu Dự Phòng. Trong đó, thiết bị Phân Tích Chất Lượng Điện Hioki PQ3198 đo đồng thời các điểm sau:

• Điểm A: Nếu có vấn đề trong khi chuyển từ STS A đến STS B hoặc ngược lại, sự kiện Sụt Điện Áp hoặc Quá Độ Điện Áp sẽ được phát hiện bởi PQ3198.
• Điểm B: Nếu nguồn điện bị mất hoặc khởi động lại trước STS A, điểm đo này có thể phát hiện sự kiện thông qua đo điện áp pha.
• Điểm C: Nếu nguồn điện bị mất hoặc khởi động lại trước STS B, điểm đo này có thể phát hiện sự kiện thông qua đo dòng điện pha.

Hình 3.0 Các điểm kiểm tra bộ Chuyển Mạch Tĩnh (STS) trong thiết kế hệ thống nguồn điện dự phòng trung tâm dữ liệu

Ba điểm đo kích hoạt mối tương quan của việc chuyển đổi STS với các sự kiện sụt điện áp hoặc quá độ điện áp. Hình 4.0 và 5.0 là ảnh chụp màn hình của sụt điện áp và quá độ điện áp thu được trong khi kiểm tra STS tại Trung Tâm Dữ Liệu dự phòng bằng PQ3198.

Hình 4.0 Phát Hiện Sụt Điện Áp

Hình 5.0 Phát Hiện Quá Độ Điện Áp

Hình 6.0 Phân tích Sụt Điện Áp với biểu đồ ITIC bằng Phần mềm PQ ONE của Hioki

Phần mềm PQ ONE của Hioki đem lại giá trị gia tăng cho người dùng với khả năng phân tích Sụt Điện Áp nhờ phân tích biểu đồ ITIC. Biểu đồ ITIC hữu ích trong phân tích chất lượng nguồn điện [4], trong trường hợp này là điện áp vào khi đổi nguồn điện. STS chứa một bộ chỉnh lưu để chuyển đổi AC (từ UPS) sang DC để lưu trữ trong tụ điện trước khi chuyển thành điện áp yêu cầu. Tuy nhiên, trong các sự cố sụt điện áp hoặc quá độ điện áp, điện áp bus DC có thể rất thấp hoặc rất cao. Điều này có thể ảnh hưởng đến hoạt động của tải. Hình 6.0 thể hiện phân tích biểu đồ ITIC bằng phần mềm PQ ONE của Hioki với các điểm sụt điện áp được vẽ cho từng giai đoạn một cách độc lập.

PQ3198 tích hợp chức năng máy chủ từ xa HTTP cho phép người dùng cấu hình và giám sát thiết bị trên trình duyệt. Việc truy xuất dữ liệu từ xa cũng trở nên dễ dàng với chức năng máy chủ FTP tích hợp sẵn.

Chức năng từ xa chỉ khả dụng khi có một bộ định tuyến và thẻ sim dữ liệu kết nối đến PQ3198.

Các Thiết Bị Hioki Có Thể Thay Thế Để Kiểm Tra STS

Thiết bị Ghi Dạng Sóng Hioki là giải pháp thay thế khác của Thiết bị Phân Tích Chất Lượng Điện PQ3198 trong cùng một ứng dụng tương tự. Ngoài việc có cùng khả năng đo sụt điện áp và quá độ điện áp, thiết bị còn có một vài ưu điểm khác như:

– Đa kênh (lên đến 32 kênh analog)

– Độ phân giải trục dọc cao (16 Bit)

– Thời gian ghi dài

– Đa mô đun

– Các kênh độc lập

Bên dưới là các model Ghi Dạng Sóng của Hioki phù hợp cho cùng ứng dụng

Memory HiCorder MR8847A

Memory HiCorder MR8827

Memory HiCorder MR6000

Một hệ thống UPS dự phòng đầy đủ cho Trung Tâm Dữ Liệu sẽ không thể vận hành theo đúng chức năng đã đặt ra trừ khi Bộ Chuyển Mạch Tĩnh (STS) hoạt động theo đúng thiết kế của nó trong lúc mất điện. Do đó, kiểm tra STS là điều cần thiết để đảm bảo dịch vụ của các thiết bị trong trung tâm dữ liệu không bị gián đoán.

Để tìm hiểu thêm về Thiết bị Phân Tích Chất Lượng Điện Hioki PQ3198, vui lòng truy cập tại đây

Tải Catalogue PQ3198

Nguồn tham khảo:

1. https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/data-center-virtualization/what-is a-data-center.html

2. https://data-center-design.tumblr.com/post/116621905091/data-center-consideration-redundancy

3. https://www.livetolearn.in/site/forum/hardware-troubleshooting/difference-between-online-ups-and-offline-up #:~:text=Online%20UPS%20supply%20power%20to,is%20known%20as%20Online%20UPS

4. http://voltage-disturbance.com/voltage-quality/itic-curve/