資料中心(Data Center)測量解決方案

 


案例1:BBU/UPS是否真的發揮作用?

當遇到停電時,BBU(Battery Backup Unit)、UPS不斷電系統等裝置可短暫提供電力,確保設備不會停止運轉。若要進行UPS的運行測試,可在資料中心正在運轉時,將主電源斷開,此時系統應該執行以下動作:
・全部的UPS應該立刻切換成電池模式,維持負載供電
・全部的發電機應該啟動,在數秒以內接續負載供電

備用電源示意

當來自市電的供電停止時,UPS會提供數分鐘內的備用電源供電,同時啟動發電機準備接續供電。因此,理論上資料中心不會有停機的時間。

 

▎UPS在資料中心(Data Center)的作用及Commissioning測試

UPS的作用,不僅僅是停電對策。防止斷電是UPS最基本的功能,其他像是當輸入端的電壓和頻率有變動時,或是當負載急遽增加導致電源無法承受輸出,引起電壓驟降時,UPS都必須發揮保持穩定電力輸出的作用。而在資料中心的UPS系統現場驗收測試(SAT)中,依照IEC62040-3標準進行測量時,像是電力分析儀(電力品質分析儀)PQ3198這種符合規格的測量儀器是不可或缺的。

何謂Commissioning測試?

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▎BBU/UPS運行測試 ①

使用HIOKI電力分析儀(電力品質分析儀)PQ3198,可測量負載變動:不管負載電流如何變動,電壓都維持穩定數值。

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PQ3198畫面

PQ3198測量顯示畫面範例

▎BBU/UPS運行測試 ②

也可使用HIOKI暫態記錄器(示波器) MR8848測量UPS的1次側(輸入側)、2次側(輸出側),並且透過類比模組確認蓄電裝置的電壓,以電流模組測量電流。另外,還可以加裝溫度感測器,確認UPS內部是否有異常發熱。

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單相UPS接線示意

單相UPS接線示意

三相UPS接線示意

三相UPS接線示意

▎BBU/UPS健康狀況確認 ①

HIOKI暫態記錄器(示波器) MR8848也可以用來觀察「波形」,以診斷UPS健康狀態。確認UPS測得的波形是否有在正常的正弦波的電壓、電流波形範圍內,可以清楚地確定UPS是否有穩定的進行供電。另一方面,若發現波形失真,就可以得知UPS內部有異常或是潛在問題。

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發生斷電時UPS系統運作情況

發生斷電時暫態記錄器(示波器)的波形所顯示的UPS系統運作情況

▎BBU/UPS健康狀況確認 ②

要評估BBU、UPS內的電池健康度,可透過HIOKI手持型的電池檢測器(電池測試器) BT3554-50定期測量密封型鉛蓄電池的內部電阻和正負極之間的電壓。電池一旦出現劣化,會看到內部電阻急速上升(初期值的1.5倍~2倍)。

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案例2:「熱管理」的攻與守:有效散熱、避免發熱

「熱」對於資料中心而言,是個相當被重視的課題。伺服器在運作時會產生大量熱能,若散熱不良容易造成元件老化或效能降低。目前常見的散熱技術包含「氣冷」、「液冷」和「浸沒式液冷」等方式,而是否真的有效散熱,就必須要依靠多通道的測量儀器進行長時間、多點的監控,可能的話同時測量功率與溫度,找出部品發熱、冷卻無效的原因。

 

▎同步量測功耗和溫度 ①

HIOKI的DATA LOGGER (資料收集器)LR8101/ LR8102,是嵌入型系統設計的擴張型模組資料收集器,可根據所需要的量測功率通道數以及溫度點位,搭配相對應的模組及感測器等選件,藉此實現複數旋轉機具和溫度的同時量測。

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接線示意

接線示意圖

▎同步量測功耗和溫度 ②

LR8102安裝溫度模組並透過同步功能最多可以擴充高達3000通道,若是一般機房等小型設備,則可選擇DATA LOGGER (資料收集器) LR8450-01,最多可進行330通道的溫度測量,最快1ms同時記錄,並搭載藍牙傳輸功能,省去配線上的麻煩。搭配熱敏電阻模組,可支援200kΩ的大範圍熱敏電阻。模組擁有15通道,最快50ms採樣間隔,全通道同時測量。

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▎預防因發熱導致的事故或故障

除了透過測量來評估散熱效果,也可以透過測量來避免部品發熱。消耗大量功率的資料中心,其匯流排及斷路器的連接部分會有大電流流過,因此當螺栓沒有鎖緊時,接觸電阻變大,便容易導致過熱甚至發生火災。HIOKI的手持型4端子電阻計RM3548-50,可測量mΩ等級的微小電阻,透過電阻測量來確認螺栓是否拴緊。

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案例3:資訊中心整體功耗中,IT設備佔了多少?

▎能源效率指標「DCiE(Data Center Infrastructure Efficiency)」或「PUE(電力效率性)」的測量與計算

近年來AI的運用層面越來越廣,而促使伺服器逐漸高密度化,1個機櫃需消耗10kW~20kW功率的現象也隨之增多。能源效率指標「DCiE(Data Center Infrastructure Efficiency)」或「PUE(電力效率性)」,是指資料中心整體效耗能量中,伺服器、網路設備等IT設備所佔的消耗量之比例。透過HIOKI勾式功率計(電力計) PW3360/PW3365,分別測量「資料中心的整體消耗功率」及「IT設備的消耗功率」,便可以簡單評估。

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