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王其英:概述数据中心供电系统的发展

来源:机房360 作者:王其英 更新时间:2013-6-7 15:10:20

摘要:为什么要谈发展?谈发展是为了让大家了解历史,为什么了解历史就是为了很好的了解现在。如直流的UPS在70年代就有了,但有人说它是新东西,还有的人说UPS出了几年,那是你不了解历史,因为高配级UPS在90年代就出了。

  早期的计算机房与供电系统,UPS是为保护数据而问世的,早期UPS及分类,当今供电系统的分类,云计算及数据供电系统的特点,目前供电系统中的两个误区。早期的计算机跟现在不一样,早期的计算机控制台就是现在的键盘,那个控制台就像咱们两个桌子这么大,储存器一个规则,转换器就是接口,运算是叫运控,每个个都是大柜上,咱们国家最早的是在国际上第一台半导体计算机,运算速度是10万次,所以说占机房大概将近200平米,那时候是大的得了,所以说供电系统就从那个时候产生了,那台计算机是1963年问世的,所以说到现在已经50年了。
  
  供电系统并不是逐渐起来的,而是一开始就有的,这个时候供电的电源和计算机同机房的,必须在一个机房里面,因为那个时候的配电,正负5V、正负24V都是单个供的,但是在那个时候的乱跟现在可不一样,那时候要向计算机输一个题目不像现在简单,那时候进不去的,那个时候怎么办?把你的题目变成6161最基本的输入,变成那个以后在8位的词代上穿孔,穿孔两天有一个错了,那就要补费很大劲,就跟放映带似的,同机器里光电输,光输入一个题目的过程就用的可想而知,但是那个时候运算速度慢,那是进口的计算机运算速度5万次,现在是多少亿次,就高也高不过十万次,慢慢的运算运算运算事件出故障了,只要一断计算机里一片空白什么都没有,还要用广电机再往里面输这个时候损失就最大了,于是计算机就向电源提出了一个要求,如果电源出故障,出故障的那一瞬间给我一个信号,电源再能维持5秒钟的供电时间就可以把运算的现场保存存储器里面,于是就出现了第一代UPS。
  第一代UPS是咱们国家从英国买的,给1900计算机配了一台20千伏安的UPS,那个时候不懂,就是一个20千瓦的发电机带着5吨重的大飞轮,机器启动的时候一分多钟才能达到1500兆,这么一来当试点停电的时候,就凭借飞轮的惯性延迟5秒钟解决问题了。所以UPS一出现就是为了保护数据,UPS和计算机就是孪生兄弟。但是这效率太低了,只有5秒钟,所以说以后就出现了市电蒸馏,蒸馏以后给电池存电,由电动机带动发电机,这样就可以延长时间了——这个方案就用在了国家发射第一颗中级导弹的测量船上。这在那个时候是最先进的了。
  到了后来,在60年代的后期,蒸馏机可以做了,就出现了第二代UPS。一开始是4个变压器,现在变成了一个。什么是4个变压器?那是1972年尼克松访送给我们的,一台35千伏安,一台50千伏安,放在了沙河的维修地面站。咱们的刘秀荣老师就维护过那两台机器,那个机器就4个台阶,所以说4个变压器。不管怎么说,这时候我们就有了可以静止变换的UPS了,于是就开始咱们的第二代。在电源学会的历史上,蔡雪珊老师(清华大学的教授),给它起个名字叫旋转发电机式UPS。这种UPS一直延用到现在,供电电源与计算机开始分级运行,但UPS的噪声非常大,噪声达到了80多分贝。
  尽管如此,两种UPS的出现提高了供电系统的质量,实现了不间断供电,但是到后来,这个时间不够用,于是就提出了长延时。
  第一代长延时出现在北京海淀区五道口工行分理处,那个时候的用电不足,海淀区要停电,正好五道口卖冰箱,但海淀区周四停电了,买冰箱的因为停电在银行取不出钱来,到第二天再去买时冰箱已经涨了100块钱,就产生了矛盾,于是工行提出来做出了第一台延时8小时的UPS。
  UPS出现为供电系统的完整完善了条件,但是供电的可靠性受到了影响,然后就出现了串联,因为ATS的声音太大,在此后又出现了STS代替ATS。但是STS的出现也带来了负面的影响。
  不管怎么说,通过慢慢的发展,供电分成了4个等级。G1是单机供电,G2就是双机供电,但是双机供电又出现了新问题;到了后来出现双电源的服务器时,又出现了G3供电方式,采用一路用市电一路用UPS;再后来就到了G4供电方式。G4是咱们国家的A级标准,这是两种独用的,供电的规模加大了,所以说从现在开始又开始计算机和电源分开运行的方式。
  云计算和大数据供电系统的可靠性、可用性要求较高,是必须采用G4的供电方式。这样用的容量太大了,节能的需求来了——节能是硬指标。供电系统作为整个信息中心的一部分,在配电方面也是容易容错,在满足要求的前提下,系统越简单越好的,系统复杂了PUE说什么也达不到,构成系统后必须要严格验收,最好是第三方验收。比如说提供的STS它自己的指标切换时间是4到6毫秒,我们验收的时候200毫秒,它的性能能达到,并不是装上性能就不行了,是它没调试好。到后来我们提出来,必须让它调试,前后断断续续用了两年的时间。
  机房是越来越多,现在管理起来也相当困难了。这是咱们国家的一个数据中心,据说是有20万台以上的服务器在工作,这样咱们的供电就不一样了,需要采用双电源供电,而且是含有发电机来备份(发电机并联使用),制冷系统也是非常的庞大。
  但是双电源供电并不意味着一切都好,你得到一些什么东西必须失去一些什么东西,比如说100千伏,我有3台60千伏万供电2+1,每个供电功率是1/3,也就30多千伏,如果双电源一供,每个输出1/6,16千伏万能涨百分之多少?规模上去了,效率低了,可靠性低了。在用STS时,如果到了非用不可的情况下,建议用小型的不要用大功率的,一坏就坏一片。
  现在节能的也出现了节能新方式,就是把原来的ECO供电方式,加上电以后,到电压为零的情况下就使用旁路供电。因为UPS关掉会受到影响,现在的供电方式不关掉,这么一来即使干扰来了以后也不怕了。这为以后的节能打下了坚实的基础。实际上两路都可以,台湾300多台UPS都是这么工作的,为了提高UPS的可靠性也做了配置,每一个机柜不是从一路电来的,都有两路电,互相交叉。
  有人认为UPS变压器靠干扰,在做数据中心的时候,如果不放变压器心里一点不踏实。上海的一个信息中心为了人生安全,一开始放了变压器,但开机开不起来。火线和零线如果电流一样的话,在这个变压器的刺激干扰下是没有电压的,当一加电的时候,干扰就会分两路,开机开不起来。新加坡的一个设计,加了一个隔离变压器,加了以后截地,照样挨电,认为变压器抗干扰。所以说现在有些原来的列头柜一看都是一个开关,现在加上了电压器后,原来柜子30多公斤,现在一吨多。张广明老师说变压器肯定不抗干扰,认为变压器抗干扰是误解。所以放上变压器多了两个故障点,是一个小事情,现在不行了,多了一个输入开关又多了变压器,多了1G的损耗。
  对UPS的认识,还存在不少的误区,在此就不一一述说了。
  责任编辑:Mary

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