Energiebeheer in datacenters

Fig. 1     Een datacenter staat synoniem voor "nooit spanningsloos".

Stroom De beheerder van een datacenter moet continu de balans vinden tussen operationele kosten en "uptime". Het meetconcept van forTop helpt deze balans te vinden : energie besparen en tegelijkertijd de leverzekerheid vergroten. forTop is gespecialiseerd in energiemetingen, wij zijn onafhankelijk en werken met "open" systemen.

Fig. 2    De balans tussen operationele kosten en "uptime"

Systeemconcept voor energiebeheer in datacenters

forTop heeft veel ervaring in zowel grote en kleine datacenters. Wij hebben deze ervaring verwerkt in een systeemconcept dat zijn betrouwbaarheid in de praktijk heeft bewezen. Het gebruik van kwaliteitscomponenten in combinatie met onze eigen specifieke e-control software maakt het mogelijk snel en zonder problemen duizenden meetpunten te monitoren. Met GridVis kunnen uitgebreide power quality analyses worden gedaan in geval van calamiteit, zonder het communicatie netwerk onnodig te belasten met data.

• Duizenden meetpunten die betrouwbaar moeten worden uitgelezen
• Hoge mutatiegraad meetpunten maakt een degelijke meteradministratie noodzakelijk
• Veel harmonische vervuiling maakt bewaking hierop noodzakelijk
• Zeer hoog energieverbruik maakt rapportage energie-efficieny PUE en DCiE noodzakelijk
• Hoge betrouwbaarheid is nodig maakt toepassing van kwaliteitsproducten rendabel
• Onderbrekingen veroorzaken hoge kosten. Dit maakt snel en betrouwbaar alarm management nodig
• Directe facturering verbruik naar eindklant

Deze eigenschappen hebben centraal gestaan in de ontwikkeling van ons meetconcept. Het e-control staat hierin centraal. Het pakket is ontwikkeld op de specifieke eigenschappen van de datacenter markt en speelt in op de informatiebehoefte van de specifieke gebruikers groepen binnen de datacenter markt zoals:

• Engineers en technische diensten
• Commercieel en technisch management
• Klanten datacenters

Fig. 3     Onze oplossing is afgestemd op de informatiebehoefte van verschillende typen gebruikers 

De keuze van de juiste meetcomponenten

Alles begint bij goed meten dus is het belangrijk de juiste meettransformatoren en meetinstrumenten toe te passen. In samenwerking met ELEQ zijn speciale meettransformatoren ontwikkelend voor toepassing in datacenter applicaties.

Fig. 4       Voor elke plek in de installatie de juiste meter

Opstellen van een meetplan

Bij het opstellen van een meetplan is het belangrijk te weten welke meetgegevens de verschillende gebruikers van een datacenter nodig hebben. Dit kunnen de volgende gegevens zijn.

• Real time waarden van kWh, kW, kVA en euro’s per m2 zone of rack
• Belasting t.o.v. capaciteit net en noodvoeding (voorraadbeheer)
• Het detecteren spanningsuitval per zaal, zone en per rack (b.v. automaat trip)
• Bepaling conformiteit vlgs IEC61000-3-4 per rack
• Bepalen van efficiency datacenter uitgedrukt in PUE of DCiE
• Identificatie van de relatie tussen power quality en uitval van apparatuur of het trippen van automaten (detecteren van korte onderbrekingen)
• Bepalen en doorgeven van storingen aan building management software

Deze wensen staan centraal in het opstellen van het meetplan. Onderstaand schema geeft een typisch voorbeeld van een dergelijk meetplan.

Fig. 5       Voorbeeld van een meetplan in een datacenter 

Monitoring racks

Cos-phi Voor het metingen op rackniveau, heeft forTop in samenwerking met een aantal grote klanten een meetconcept ontwikkeld. In het onderstaande figuur is een voorbeeld te zien. Voor het meten van stroom- en spanning kunnen speciale klemmen gebruikt worden. Deze klemmen scheiden het primaire circuit van het secundaire circuit. Hierdoor hoeft wordt het rack NOOIT spanningsloos bij kortsluiting in het meetcircuit of het uitwisselen van de meetinstrumenten.

Fig. 6       Voordelen van rackmonitoring bij toepassing van speciale meetklemmen

Monitoren op racknivo met Janitza meters geeft een aantal voordelen zoals:

• Verrekening zonder discussie met klasse 0,5S volgens IEC
• Zeer compacte afmetingen. Dit geldt zeker voor de rackmonitor RMU301
• Alarm per rack indien deze spanningsloos raakt, bv door trippen automaat
• Meting van alle individuele harmonischen voor U en I, waadoor per rack te bepalen is of een klant-server aan de emissie eisen voldoet
• Per fase wordt het verbruik bepaald. Hierdoor is het mogelijk 1 energiemeter toe te passen voor 3 1-fase racks
• Hoge baudrate en “close addressing” van de meest belangrijke Modbus registers. Hierdoor kunnen de meters meer dan een keer zo snel worden uitgelezen.
• Scheiding van het primaire voedingscircuit met het meetcircuit door toepassing van speciale VCT meetklemmen met geïntegreerde meettrafo en meetzekeringen

Communicatie architectuur

In het e-control contact maken wij gebruik van een vaste communicatie architectuur die parallel loopt met de energievoorziening. Dit geeft het meetsysteem veel structuur, wat de beheersbaarheid en betrouwbaarheid van het systeem vergroot. Op rack niveau communiceren wij via Modbus RS485. Op de voedende velden maken wij gebruik van een power analyser die tevens dienst doet als ethernet-RS485 gateway. Alle overige meetinstrumenten worden op de IP architectuur aangesloten:

Fig. 7       De communicatie architectuur loopt parallel met de energievoorziening.

Software

Fig. 8       Snelheid en betrouwbaarheid staan voorop bij het EMS in een datacenter.

e-control EMS

Het e-control EMS leest de meetinstrumenten continu uit en bewaakt meetwaarden. Het pakket heeft zich reeds in kritische applicaties bewezen en handelt zonder moeite de communicatie en opslag van meetgegevens zo’n 10.000 meters af. Door de “open” structuur is het systeem eenvoudig te koppelen met systemen van derden. Hierdoor kunnen bijvoorbeeld standmeldingen van schakelaars worden ingelezen en kunnen meetwaarden worden doorgegeven aan en gebouwbeheerssysteem.

Het e-control EMS heeft de volgende functies:

• Data acquisitie
• Data opslag
• Presentatie van real time en historische meetgegevens, remote en lokaal
• Presentatie van meetgegevens en KPI’s via webinterface overal ter wereld.
• Bewaking
• Alarm management met dienstroosters, e-mail en SMS functies

E-control back-end leest de meetinstrumenten op een systematische manier uit, slaat de variabelen op en bewaakt deze. Real-time en historische meetwaarden zijn uit te lezen en te presenteren terwijl de meetwaarden op verschillende grenswaarden zijn te bewaken. De uitgebreide alarm-functies met ingebouwd dienstrooster maken het pakket compleet.

Netanalyses met GridVis