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谷歌數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)剖析

2013-12-12 10:01:51 北極星電力信息化網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
2011年中,谷歌公布了其在2010年全年的數(shù)據(jù)中心耗電情況。根據(jù)谷歌提供的數(shù)據(jù),這家互聯(lián)網(wǎng)公司一年的電力消耗量高達近23億千瓦時,比21萬個美國家庭一年的用電量加一塊兒還要多。據(jù)斯坦福大學(xué)的Jonathan Ko

被吹回整個機房冷環(huán)境中。空氣循環(huán)單元107的框架上還架設(shè)有支撐架108,支撐架108用于安裝線槽110和112等,分別用于布設(shè)供電線纜和光纖或銅纜等。空氣循環(huán)單元上還有一些網(wǎng)線等,用于控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速,并將收集到的壓力、溫度、設(shè)備故障信息等送回到機房監(jiān)控中。


三聯(lián)柜頂部的配電系統(tǒng)100則包括IT機柜供電的配線盒116,該配線盒向上可通過118接入口從一根或者兩根供電母排上獲得電力,向下則通過配電空開122以及線纜120等給102a-c的三聯(lián)柜每個機柜分別供電。比如每個機柜有三根線120到機柜PDU,那么122配電空開就總共有9個微斷連接到9條輸出線纜120上,或者3個3P的空開。

由于三聯(lián)柜通常都是工廠預(yù)制并安裝好TOR的整機柜,當(dāng)三聯(lián)柜被滾動安裝鎖固在空氣循環(huán)框架107后,就可以直接從線槽110或者112上連接上聯(lián)光纖。然后供電的配線盒116向上則從供電母線取電,向下則給三聯(lián)柜機柜的PDU供電。最后等所有的線纜都連接好并帶電后,三聯(lián)柜內(nèi)的服務(wù)器上電開始加載系統(tǒng)開始工作。如前面所述,每個機柜有30個導(dǎo)軌安裝30臺服務(wù)器,每個機柜采用三相空開,每相空開帶載10臺設(shè)備,每組三聯(lián)柜共有9路輸出空開,如果任何部分發(fā)生故障,那么最多也只會影響到1/9的設(shè)備,在保證人身安全的同時,盡量縮小故障影響面。

 

圖5(a)是谷歌三聯(lián)柜更為詳細的展示,三聯(lián)柜202a-c內(nèi)的三個機柜整個連為一體,導(dǎo)軌205用于支撐服務(wù)器的安裝。標(biāo)識為204a-c為機柜上的PDU垂直安裝在機柜前面的左側(cè),PDU上有30個左右的母頭插座用于安裝服務(wù)器電源插頭。由于PDU和服務(wù)器非常靠近,而且插座基本平齊于服務(wù)器前面板,因此可以采用非常短的電源線用于連接服務(wù)器和PDU,電源線纜安裝美觀且管理方便。圖5(b)是安裝了服務(wù)器的三聯(lián)柜,這些服務(wù)器可以是計算、存儲等各種類型的IT設(shè)備。整個三聯(lián)柜通過底部的滾輪方便搬運和安裝,并且這些三聯(lián)柜以及要安裝的服務(wù)器會以整機柜的方式在工廠整體安裝調(diào)試好,搬運到現(xiàn)場后整體交付,即插即用,滿足快速部署和建設(shè)的需求。

 

圖6(a)是PDU及機柜一角的俯視圖,其中302是用于支撐待安裝服務(wù)器的導(dǎo)軌,而304則是PDU的支撐架,用于固定垂直的PDU 306到機柜上。PDU內(nèi)部包含三根導(dǎo)線308、310和312,每根導(dǎo)線連接PDU上1/3的插座,比如導(dǎo)線312連接到PDU頂部的10個插座314,310負責(zé)中間的10個插座,而308則負責(zé)底部的10個插座。圖6(b)則描述了服務(wù)器主板316被安裝在導(dǎo)軌302上,以及和PDU的電源線連接示意。服務(wù)器316通過電源線320以及電源插頭318從PDU上取電,當(dāng)然這里電源線只是示意,實際上谷歌的服務(wù)器電源往往安裝在熱通道側(cè),電源線穿過服務(wù)器到機柜前面的冷通道來取電,滿足谷歌服務(wù)器全正面冷通道維護的需求。圖6(c)更為詳細的展示了導(dǎo)軌302和PDU 306之間的位置,插座314和導(dǎo)軌302一一對應(yīng)逐個匹配,所以服務(wù)器電源線可以就近很好得連結(jié)到每個插座,當(dāng)然如果有需要,也可能會有冗余的插座用于安裝其他需要的設(shè)備,比如交換機等。

 

圖7是PDU的示意圖,整條PDU分為6個子部分,從402到412,每個子部分則包含5個插座。當(dāng)然也可以分成其他數(shù)量的子部分和不同的插座數(shù),但每個子部分之間是沒有直接電氣連接的,且每個部分會設(shè)置有獨立的空開或者熔絲等來保護該子部分。標(biāo)識為418、420和422的三個插座是三個電氣連接口,用于整條PDU從低壓母線排上的配線盒來取電。比如前面的例子,418輸入的電源線會覆蓋到2個PDU子部分,共連接10個插座。同樣的,420和422輸入也各覆蓋10個插座。PDU上還安裝有部分的熔絲保護槽414,用于安裝和快速更換熔絲。比如,圖7中414熔絲槽內(nèi)的熔絲可以用于保護和隔離406部分的5個插座。如果406子部分5個插座的總負載電流不超過15A,那么418的輸入線纜會選擇載流量為30A的電源線,整條PDU則可以承載3*30A的IT負荷。在230Vac到240Vac供電情況下,418輸入會選擇10AWG或者4mm^2的線纜。根據(jù)谷歌服務(wù)器300到400瓦的典型功率,單機柜功率約在9-12KW附近。此外,上級配線盒內(nèi)會選擇容量較大,而且動作響應(yīng)時間較慢的開關(guān),這種情況下靠近負載的熔絲會在故障發(fā)生時先于上級的開關(guān)動作,快速切斷負載,并且確保不會影響到上級開關(guān),這種上下級開關(guān)和熔絲的選擇性問題會在后面詳細描述。

 

圖8是標(biāo)識為600的PDU內(nèi)部電路圖,包含三根導(dǎo)線602、604和606,每根導(dǎo)線及其分支都會連接

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責(zé)任編輯:何健

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