Alternatives Power-Management
Differenzstrommessung über PDUs
Betreiber von RZs müssen heute zahlreiche energiebezogene Gesetze berücksichtigen. Um diese einzuhalten, sollten Verantwortliche die Abläufe im Datacenter überwachen. Ein vielversprechender Ansatz zum Bewältigen dieser Herausforderung liegt in der permanenten Überwachung des Differenzstroms.Zur Überwachung des Differenzstroms gibt es bereits spezielle Systeme. Unter anderem haben Experten nun eine Methode entwickelt, mit der RZ-Betreiber den Differenzstrom über intelligente Power Distribution Units (IPDUs) direkt messen können. Kurz zur Definition: Der Differenzstrom ist an einer bestimmten Stelle einer elektrischen Anlage zu messen. Er ist die vektorielle Summe der Ströme aller aktiven Leiter an dieser Stelle. Die Differenzstrommessung ist in verschiedenen Verordnungen vorgeschrieben. Sie soll verhindern, dass durch Strom, der an berührbaren Teilen der Anlage vorhanden ist, Schaden entstehen kann. Da sich die dort hinein- und hinaus fließenden Ströme ausgleichen sollten, ist der Differenzstrom idealerweise gleich Null. Fehlerströme entstehen beispielsweise durch schadhafte Isolierung oder Ableitströme. Dadurch ergeben sich Abweichungen vom Idealwert. Doch wie ergänzen sich Differenzstrommessung und Energie-Management? RZ-Betreibern haben im Umfeld der Energieverwaltung viele gesetzliche Hürden zu meistern. Stromüberwachung & Co. erschweren ihnen die Arbeit. Zum Beispiel muss ein Betreiber jederzeit gemäß dem Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) handeln. Dieses umfasst fundamentale Regelungen zum Recht der leitungsgebundenen Energie. Zudem sind Verantwortliche dazu angehalten, die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) zu berücksichtigen, also unter anderem den Betrieb von überwachungsbedürftigen Anlagen. Darüber hinaus müssen die Berufsgenossenschaftlichen Vorschriften (BGV), insbesondere die Unfallverhütungsvorschriften für elektrische Anlagen und Betriebsmittel (Paragraph A3), eingehalten sein. Dies stellt eine große Herausforderung für viele RZ-Verantwortliche dar. Das permanente Messen, Bewerten und Dokumentieren des Differenzstroms ist in den Augen von RZ-Betreibern, -Beratern und -Planern ein möglicher Lösungsansatz. Server erzeugen allein durch ihre Schaltnetzteile Differenzströme. Aufgrund der zahlreichen Elektroinstallationsvorschriften wäre es eigentlich erforderlich, Server-Räume mit sogenannten FI-Sicherheitsschaltern auszurüsten. Dies ist aber in der Praxis nicht umsetzbar. Der Grund ist die hohe Anzahl der Server in größeren Rechenzentren, wodurch der Differenzstromwert in der Summe eine erhebliche Größe erreichen kann. Deshalb könnten FI-Schutzschalter ungewünscht und ohne Grund Alarme auslösen, was gegebenenfalls den Ausfall der gesamten IT zur Folge hätte. Deshalb raten Experten vom Einsatz dieser FI-Schutzschalter im Rechenzentrum ab. Daraus ergeben sich jedoch wieder neue Herausforderungen - beispielsweise regulatorischer Art. Denn FI-Schutzschalter sind nur dann verzichtbar, wenn Steckdosen ausschließlich durch Elektrofachkräfte oder elektrotechnisch unterwiesene Personen überwacht werden und es gleichzeitig sichergestellt ist, dass Laien diese Steckdosen nicht nutzen können (zum Beispiel in elektrischen Betriebsstätten nach DIN VDE 0100-731 (VDE 0100-731)), oder falls Steckdosen, die zur Benutzung durch Laien und zur allgemeinen Verwendung bestimmt sind, die Voraussetzung erfüllen, dass sie ständig messtechnisch überwacht werden (zum Beispiel RCMs) und das rechtzeitige Erkennen von Fehlern und Schäden sichergestellt ist. Es muss zudem garantiert sein, dass das sofortige Beheben von Schäden durch eine Elektrofachkraft sichergestellt ist - auch an den angeschlossenen elektrischen Geräten, Verbrauchsmitteln, Betriebsmitteln etc. Dies erfordert organisatorische Maßnahmen zur Fehlerbehebung. Es gibt jedoch auch Alternativen. Statt der bislang nötigen separaten Systeme können RZ-Verantwortliche auf eine granulare Messung zurückgreifen. So entstand ein Ansatz, um den Differenzstrom mit IPDUs direkt zu messen. Dass gerade auch für Berechnungen des Energieverbrauchs PDUs einen hilfreichen Beitrag leisten können, ist vielen RZ-Betreibern in den vergangenen Jahren erst nach und nach bewusst geworden. Intelligente PDUs umfassen PDUs mit und ohne Schaltfunktion, mit Messfunktion und in die Stromversorgung integrierte Mess-PDUs. Deren Einsatz schafft wichtige Redundanzen, die auch bei Ausfall einer Komponente das System weiter zuverlässig arbeiten lassen. Server und sogar komplette Rechenzentren lassen sich kontrolliert hoch- und herunterfahren. PDUs ermöglichen es, den Stromverbrauch jedes beliebigen Servers, jeder Speichereinheit sowie jedes anderen IT-Geräts zu überwachen. Sie arbeiten wie Netzdetektive, indem sie beispielsweise zu wenig ausgelastete Geräte ermitteln, oder auch Geräte, die zu stark ausgelastet sind. IPDUs messen den Stromverbrauch sowohl auf PDU- als auch auf Anschlussebene. Darüber hinaus verfügen PDUs über zahlreiche Funktionen für das Umgebungs-Management, mit denen sich alle zugehörigen Umgebungs- und Energiedaten effektiv erfassen, überwachen und verwalten lassen. Vorteile der Differenzstrommessung per IPDU Bei der Differenzstrommessung über PDUs sind Werte in der Browser-basierenden Management-Oberfläche der PDU darstellbar. Bezogen auf zuvor festgelegten Schwellwerten lassen sich Alarmsignale auslösen, sobald der Differenzstrom diese Schwellwerte überschreitet. Das System benachrichtigt den RZ-Betreiber dann via E-Mail oder SNMP. Die gemessenen Daten können mittels SNMP, Modbus oder über eine Web-API an Management- und Monitoring-Systeme (auch von Drittanbietern) weiterlaufen. Daraus ergibt sich, dass RZ-Betreiber oder Administratoren die Ursache eines Fehlerstroms unmittelbar auf die an die PDU angeschlossenen Geräte zurückführen können. Auch das Troubleshooting kann direkt vor Ort an der PDU erfolgen, und zwar mit unmittelbarer Rückkopplung über den Fehlerstrom am Gerät. Durch die Netzwerkfähigkeit der IPDUs sind die Werte via SNMP remote auslesbar. Auch die definierten Schwellwerte passt der Verantwortliche zukünftig remote an. Generell kann der diese Schwellenwerte aufgrund der höheren Granularität zukünftig enger setzen. Der Test der Differenzstrommessung (vergleichbar mit dem Testknopf am FI-Schalter) ist ebenfalls remote aktivierbar. Theoretisch sind so vollautomatische Tests kompletter Großanlagen möglich. Fazit Die Differenzstrommessung mittels IPDUs ist ein völlig neuer Ansatz. Vor allem bei der Energieverwaltung meistern RZ-Betreiber dadurch viele Hürden - auch gesetzlicher Art. Gängige Messmethoden oder Lösungsansätze wie FI-Schalter erzeugen oft weitere Probleme. IPDUs stellen mehr als eine Alternative dar. Durch die permanente Messung mit direkter Anzeige in der Nutzeroberfläche hat das Datacenter-Personal die geforderten Zahlen stets griffbereit - ohne zeitintensive Berechnungen und vor allem wesentlich granularer.
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