Wat is Power Quality in een datacenter?

Power Quality, of stroomkwaliteit, beschrijft de kwaliteit en stabiliteit van de elektrische spanning en stroom waarmee IT-apparatuur wordt gevoed.

Een stabiele elektrische infrastructuur draait niet alleen om voldoende vermogen. Ook afwijkingen in spanning, stroom, frequentie en golfvorm kunnen relevant zijn voor de werking van aangesloten apparatuur.

Belangrijke Power Quality-parameters zijn onder andere:

• Total Harmonic Distortion (THD)
• harmonische vervorming
• Crest Factor
• Power Factor
• spanning en spanningspieken
• stroom en stroompieken
• voltage dips
• frequentie
• fasebelasting
• residual current / reststroom

Door deze waarden continu te monitoren ontstaat een veel completer beeld van wat er elektrisch in een rack gebeurt dan met alleen kWh-meting.

Waarom wordt Power Quality belangrijker door AI en high-density racks?

AI- en HPC-infrastructuren veranderen de elektrische belasting van datacenters.

GPU-systemen kunnen zeer hoge vermogens vragen en hun belasting kan sterk variëren afhankelijk van de workload. Recente technische literatuur beschrijft moderne AI-training racks met aanzienlijk hogere en dynamischere vermogensprofielen dan traditionele serverracks; zulke snel veranderende loads kunnen onder meer harmonische vervorming en voltage flicker veroorzaken.

Ook andere PDU-fabrikanten richten hun nieuwste intelligente rack-PDU’s daarom nadrukkelijk op Power Quality Monitoring voor AI-datacenters, inclusief THD en voltage/current disturbances.

Voor datacenteroperators betekent dit dat alleen kijken naar:

“Dit rack gebruikt 40 kW”

steeds minder informatie geeft.

Je wilt ook kunnen onderzoeken:

Is de spanning stabiel?
Zijn er stroompieken?
Ontstaat harmonische vervorming?
Hoe gedraagt de Power Factor zich?
Zijn afwijkingen incidenteel of structureel?
Wanneer vond een elektrisch event precies plaats?

Daar komt Power Quality Monitoring in beeld.

Wat is Total Harmonic Distortion (THD)?

Total Harmonic Distortion, meestal afgekort als THD, is een maat voor de harmonische vervorming van een elektrische spanning- of stroomgolfvorm.

In een ideale situatie hebben wisselspanning en wisselstroom een zuivere sinusvorm. Niet-lineaire elektrische belastingen kunnen deze golfvorm vervormen.

Servers bevatten bijvoorbeeld schakelende voedingen. Daardoor kunnen harmonischen ontstaan in de elektrische belasting. THD maakt zichtbaar hoeveel vervorming aanwezig is ten opzichte van de fundamentele frequentie.

Voor een datacenter kan daarom zowel voltage THD als current THD relevante informatie opleveren.

Power Quality-specialisten en PDU-fabrikanten gebruiken THD-monitoring onder andere om afwijkingen dicht bij de IT-load zichtbaar te maken.

Waarom harmonischen monitoren in een datacenter?

Harmonischen zijn frequentiecomponenten die de normale sinusvorm van spanning of stroom vervormen.

Dat is relevant omdat een modern datacenter veel niet-lineaire elektrische belastingen bevat.

Wanneer harmonische vervorming toeneemt, kan dat bijvoorbeeld aanleiding zijn om verder te onderzoeken wat er in een rack of elektrische distributieketen gebeurt.

Daarbij is vooral de locatie van de meting interessant.

Een meting aan het begin van de elektrische infrastructuur vertelt wat daar gebeurt. Een intelligente rack-PDU kan meten dicht bij de IT-apparatuur die de elektriciteit daadwerkelijk gebruikt.

Dat maakt rack-level Power Quality Monitoring interessant voor het lokaliseren en analyseren van afwijkingen.

Wat is Crest Factor?

Crest Factor beschrijft de verhouding tussen de piekwaarde en de RMS-waarde van een elektrische golfvorm.

Daarmee geeft Crest Factor informatie over hoe groot pieken in een stroom- of spanningssignaal zijn ten opzichte van de effectieve waarde.

Een afwijkende Crest Factor kan aanvullende informatie geven over de vorm van de elektrische belasting en mogelijke vervorming.

In combinatie met THD, stroom, spanning en Power Factor ontstaat daardoor een completer beeld dan wanneer alleen het gemiddelde energieverbruik wordt bekeken.

Wat zijn voltage dips en spanningspieken?

Een voltage dip is een tijdelijke daling van de spanning.

Een spanningspiek is juist een tijdelijke verhoging van de gemeten spanning.

Omdat zulke gebeurtenissen kort kunnen duren, zijn ze niet altijd zichtbaar wanneer alleen naar actuele of gemiddelde waarden wordt gekeken.

Daarom is eventregistratie belangrijk.

Wanneer een Power Quality-systeem een afwijking inclusief tijdstempel registreert, kan een operator achteraf onderzoeken wanneer het event plaatsvond en dit vergelijken met andere gebeurtenissen in het datacenter.

Waarom stroompieken monitoren?

Ook stroom kan kortstondige pieken vertonen.

Vooral bij dynamische IT-loads is het interessant om niet alleen de gemiddelde stroom te kennen, maar ook piekwaarden vast te leggen.

Een hoge gemiddelde belasting en een korte stroompiek vertellen immers verschillende verhalen.

Door current peaks samen met andere meetwaarden te analyseren, ontstaat meer inzicht in het werkelijke elektrische gedrag van een rack.

Wat is Power Factor?

Power Factor geeft de verhouding weer tussen werkelijk gebruikt actief vermogen en het totale schijnbare vermogen.

Een Power Factor dicht bij 1 betekent dat een groot deel van het opgenomen vermogen effectief als actief vermogen wordt gebruikt.

Power Factor kan daarom nuttige aanvullende informatie geven over de elektrische belasting van IT-apparatuur.

In combinatie met actief vermogen (W), schijnbaar vermogen (VA), reactief vermogen (VAR), THD en Crest Factor ontstaat een uitgebreider beeld van de belasting.

Waarom de frequentie monitoren?

In Europese datacenters werkt de elektrische infrastructuur normaal gesproken rond 50 Hz.

Frequentiemonitoring maakt veranderingen in deze elektrische basisfrequentie zichtbaar.

Hoewel frequentie meestal zeer stabiel is, hoort deze parameter bij een compleet Power Quality-beeld en kan hij samen met andere metingen worden gebruikt voor analyse van elektrische gebeurtenissen.

Wat is Residual Current Monitoring?

Residual Current Monitoring (RCM) meet rest- of lekstromen in de elektrische installatie.

Een reststroom ontstaat wanneer de heen- en teruggaande stromen niet volledig in balans zijn.

Continue monitoring kan operators helpen veranderingen en afwijkingen te signaleren en vervolgens gericht te onderzoeken.

Schleifenbauer PDU 5.0 kan optioneel worden uitgerust met IEC/EN 62020 RCM Type B-meting, inclusief total, peak, AC- en DC-reststroommetingen.

Dit kan vooral interessant zijn in kritische datacenteromgevingen waar operators meer inzicht willen in de elektrische toestand per rack of fase.

Waarom Power Quality meten op rackniveau?

Een datacenter heeft op verschillende punten in de elektrische infrastructuur meetapparatuur.

Maar uiteindelijk bevindt de IT-load zich in het serverrack.

De rack PDU vormt een van de laatste schakels tussen de elektrische infrastructuur en de aangesloten IT-apparatuur. Daarom kan Power Quality Monitoring op PDU-niveau informatie opleveren over wat er daadwerkelijk dicht bij de IT-load gebeurt. Ook andere gespecialiseerde PDU-leveranciers positioneren rack-level monitoring om precies die reden als waardevol voor analyse en troubleshooting.

Dat maakt het mogelijk om bijvoorbeeld een afwijking in één rack te vergelijken met andere racks of metingen op andere niveaus in de infrastructuur.

Welke Power Quality-waarden kan een intelligente PDU meten?

Niet iedere intelligente PDU meet dezelfde parameters.

Schleifenbauer PDU 5.0 kan op inputs en branches onder andere meten:

• Voltage
• Voltage dip / peak
• Current
• Current peak
• Active Power (W)
• Apparent Power (VA)
• Reactive Power (VAR)
• Energy
• Total Harmonic Distortion (THD)
• Crest Factor
• Frequency
• Power Factor
• optioneel Residual Current

Afhankelijk van de PDU-uitvoering kunnen verschillende waarden ook op outletniveau beschikbaar zijn.

Hierdoor kan een intelligente rack-PDU veel meer zijn dan alleen een stroomverdeler of kWh-meter: hij wordt ook een meetpunt voor de elektrische toestand dicht bij de IT-load.

Power Quality Monitoring met Schleifenbauer PDU 5.0 en EnerTree

Bij Schleifenbauer staat de gewenste PDU-functionaliteit los van de gekozen managementarchitectuur.

Na de keuze voor een Metered, Monitored, Switched of Managed PDU kan worden gekozen hoe de intelligentie en Power Quality-data worden beheerd.

Daarvoor zijn twee hoofdarchitecturen beschikbaar.

Controller Module met EnerTree Lite

Een PDU met Controller Module bevat de intelligentie lokaal in de PDU.

EnerTree Lite is embedded software die rechtstreeks op de Controller Module draait.

Via de webinterface kunnen meetwaarden lokaal worden bekeken en beheerd. EnerTree Lite ondersteunt onder andere Power Quality-metingen zoals THD, Crest Factor en voltage- en current peaks met tijdstempelregistratie. Ook historische gegevens, trending, alerts en integratie via onder andere SNMP, Modbus en REST zijn beschikbaar.

Deze architectuur sluit aan bij de conventionele manier waarop intelligente PDU’s worden beheerd en is geschikt voor kleinere of lokaal beheerde installaties.

Gateway Module met EnerTree Platform

Voor grotere omgevingen kan dezelfde intelligente PDU worden uitgerust met een Gateway Module.

De intelligentie wordt dan niet lokaal in iedere PDU gehost, maar centraal beheerd met EnerTree Platform.

EnerTree Platform draait als software in een aparte virtual machine (VM) en is ontworpen voor centrale monitoring en management van maximaal 10.000 PDU’s.

Power Quality-data van grote aantallen racks kan daardoor centraal worden verzameld, geanalyseerd en vergeleken.

EnerTree Platform biedt daarnaast onder andere:

• realtime monitoring
• uitgebreide historische data
• trends en Power Quality-analyse
• dashboards
• reporting & analytics
• scheduled reports
• thresholds en alerts
• database- en data-export
• mass management
• Zero Touch Provisioning
• integratie met DCIM-, BMS- en ERP-systemen

Daarmee wordt Power Quality Monitoring onderdeel van een bredere Data Centre Energy Management (DCEM)-omgeving.

Van één rack naar duizenden PDU’s

Het verschil zit dus niet alleen in wat de PDU kan meten.

De keuze zit vooral in hoe je die informatie wilt beheren.

Een Controller Module met EnerTree Lite geeft een conventionele, lokale intelligente PDU-architectuur.

Een Gateway Module met EnerTree Platform maakt van dezelfde PDU-functionaliteit onderdeel van een centraal en schaalbaar energie- en Power Quality-managementplatform.

Met de modulaire PDU 5.0-architectuur kan deze keuze bovendien later worden gewijzigd door de communicatiemodule te vervangen, zonder dat daarvoor de complete PDU vervangen hoeft te worden.

Power Quality Monitoring zonder afzonderlijke softwarelicenties

EnerTree Lite en EnerTree Platform maken onderdeel uit van de Schleifenbauer PDU 5.0-architectuur en vereisen geen terugkerende softwarelicentiekosten.

Daarmee kunnen datacenteroperators Power Quality-data, energiemetingen, alerts, historische gegevens en, met EnerTree Platform, geavanceerde centrale DCEM-functionaliteit gebruiken zonder dat de softwarekosten meegroeien met iedere extra PDU.

Voor grote PDU-installaties kan dat een belangrijk verschil maken in de totale kosten van monitoring en management.

Power Quality wordt onderdeel van rack energy management

De toenemende vermogensdichtheid van AI-, GPU- en HPC-infrastructuur maakt het steeds relevanter om verder te kijken dan alleen kWh en rackbelasting.

THD, harmonischen, Crest Factor, Power Factor, voltage dips, spannings- en stroompieken, frequentie en residual current geven ieder een ander stukje informatie over wat er elektrisch in en rond een rack gebeurt.

Door deze waarden dicht bij de IT-load te meten en centraal te analyseren, krijgen datacenteroperators meer informatie om afwijkingen te onderzoeken, trends te herkennen en de elektrische infrastructuur beter te begrijpen.

Met Schleifenbauer PDU 5.0, EnerTree Lite en EnerTree Platform kan Power Quality Monitoring worden geïntegreerd in dezelfde infrastructuur die wordt gebruikt voor rack power distribution, energiemeting en PDU-management.

Meer weten over Power Quality Monitoring?

Bekijk EnerTree DCEM voor PDU-monitoring en energiemanagement of neem contact op met Schleifenbauer om te bespreken welke PDU- en managementarchitectuur bij jouw datacenter past.

The post Power Quality in datacenters: THD, harmonischen en stroomkwaliteit monitoren appeared first on Schleifenbauer – PDU’s.

Bron: https://www.schleifenbauer.eu/nl/power-quality-datacenter/