Uitvalrisico voorspellen met big data in de cloud

Verschilstroomanalyse in het datacenter

Het gebruik van smart-apparaten behoort vandaag de dag tot het alledaagse leven. Komende generaties zien in de IT een allesomvattend hulp- en arbeidsmiddel. Hetzelfde geldt voor smart-home-systemen, multimedia-toepassingen en sociale platforms zoals Facebook, Twitter of Instagram. Achter al deze diensten gaat een uiterst volatiele IT-structuur schuil waarvan de betrouwbaarheid en beschikbaarheid als vast gegeven worden verondersteld.

Het veilige bedrijf van een datacenter wordt naast de redundantie ook door gedefinieerde onderhoudsintervallen gegarandeerd. Regelmatig onderhoud vormt enerzijds de voorwaarde voor de lange levensduur van de componenten en systemen maar zijn aan de andere kant ook een enorme kostenfactor. Hier worden in de markt nieuwe concepten ontwikkeld waarbij de IT-branche zich richt op de trends in de automobielindustrie. Toonaangevende automobielfabrikanten gebruiken al jaren geen vaste onderhoudsintervallen meer, maar bepalen met behulp van sensoren de exacte toestand van rem- of koppelingsvoeringen. Via het voertuiginformatiesysteem krijgt de eigenaar vroegtijdig een melding, dat zijn voertuig moet worden onderhouden resp. dat versleten voertuigonderdelen moeten worden vervangen. Bovendien zijn sindsdien neutrale garagebedrijven geautoriseerd om onderhoud aan de voertuigen uit te voeren. De klanten hebben daardoor het voordeel te kunnen kiezen voor een voordelige en qua tijd geoptimaliseerde oplossing. Waarom dus niet volgens hetzelfde principe te werk gaan in een datacenter?

Fysische effecten in het datacenter en de gevolgen daarvan

De elektronica als geheel, maar vooral de voedingen en de converters zijn de afgelopen jaren permanent geoptimaliseerd. Naast de besparingen voor wat betreft de benodigde ruimte, waren vooral de toename van de efficiency en de betrouwbaarheid een centraal thema. In principe de juiste aanpak, maar zoals altijd heeft elk voordeel ook een nadeel. Moderne voedingen beschikken na de 230 V-ingang over een gelijkrichterschakeling en diverse componenten voor het afvlakken en filteren van de spanning. Speciaal voor het afvlakken van de gelijkgerichte wisselspanning worden condensatoren gebruikt, welke op de uitgang van de gelijkrichter de restrimpelspanning van de uitgangsspanning naar massa resp. het aardpotentiaal afleiden. Als resultaat staat een praktisch homogene gelijkspanning (Urimpel) ter beschikking.

Maar wat gebeurt er eigenlijk met de via de condensatoren afgeleide gelijkstromen? Daarover maken de exploitanten en IT-verantwoordelijken zich weinig zorgen. In grote datacenters, waar zeer veel IT-equipment in gebruik is, kunnen de lekstromen over de PE-geleider (Protective Earth - randaarde - groen/geel) tot meerdere ampères [A] oplopen. Dit is vooral een gevaar voor lijf en leven, omdat de PE-geleider eigenlijk een beveiligingsfunctie (basisbeveiliging) heeft. Daarom moeten de verantwoordelijken op het bewaken van deze lekstromen letten. De permanente bewaking van deze lekstromen plaatst de verantwoordelijken in de situatie, de elektrotechnische toestand van het datacenter goed in te schatten, afwijkingen vroegtijdig te constateren en passende tegenmaatregelen te nemen. Welke gebruiker of exploitant acht zichzelf technisch in staat, lekstromen te onderscheiden van foutieve verschilstromen met potentieel uitvalgevaar voor het datacenter?

 

Lekstroom of verschilstroom met uitvalgevaar

Zowel de kwaliteit als ook de betrouwbaarheid van de bedrijfsspanning wordt in datacenters gewaarborgd door UPS-installaties. Binnen installaties, waar onder andere 3-fasige UPS-installaties worden gebruikt, worden RCM-sensoren type B conform EN 62020 geadviseerd. Dergelijke sensoren registreren niet alleen wissel- of pulserende gelijkstromen, maar ook vlakke DC-foutstromen zoals deze bijvoorbeeld in de tussencircuits van de USP-installaties of in de voedingen van de IT-equipment kunnen ontstaan.

De sensoren moeten alle relevante installatiesectoren van een datacenter bewaken en kunnen zelfs in de PDU's (Power Distribution Units) van de serverracks worden geïntegreerd. Zo kunnen fouten eenvoudig worden gelokaliseerd en zal het totale RCM-systeem aan de granulariteitsniveaus 1-3 van de Europese datacenter-norm EN 50600 voldoen.

Preventieve stroomanalyse met big data in de cloud

Lekstromen door voedingen zijn in de regel pulserende stromen, terwijl daarentegen foutstromen door componentslijtage als klassieke DC-foutstromen optreden. Wanneer deze DC-foutstromen groter zijn dan 6 mA, worden deze alleen door RCM-sensoren type B herkend. Maar wie beslist nu over ‘normaal’ of ‘gevaarlijk’?

Om verschilstromen werkelijk correct te definiëren en doeltreffende uitspraken te kunnen doen, is jarenlange ervaring nodig waarover maar weinig vakmensen beschikken. Deze ervaring moet zowel betrekking hebben op de principiële elektrotechnische toepassingen als ook op de meettechnische bijzonderheden in installaties met hoge lekstromen. Beide kunnen in een unieke oplossing worden gecombineerd: De meetgegevens van de RCM-sensoren van een datacenter worden naar een gecertificeerde cloud-applicatie overgedragen en daar met een dataverzameling (big data) van vele stroomanalyses in andere datacenters vergeleken. Op deze manier kunnen de meetwaarden van de afleid-/verschilstromen worden geanalyseerd en door ervaren meettechnici correct worden geïnterpreteerd. Hier zijn de parallellen met het verbruiksgeoriënteerd onderhoud in de voertuigindustrie herkenbaar.

Voor de exploitant en ook de IT-administrators bestaan nog twee andere voordelen:

De cloud-applicatie stuurt de exploitant resp. gebruiker dagelijks of wekelijks rapporten per e-mail, welke op mogelijke of potentiële gevaren wijzen. De meetgegevens worden echter niet alleen BSI-gecertificeerd verwerkt maar ook permanent en beveiligd tegen manipulatie opgeslagen. De daaruit resulterende meetprotocollen kunnen tenslotte ook als bewijs dienen voor het veilige isolatieniveau van de gehele installatie.

Met de combinatie van RCM-sensoren type conform EN 62020 en de meetgegevensanalyse door big data in de cloud ontstaan volledig nieuwe mogelijkheden, de onderhoudskosten te optimaliseren en de betrouwbaarheid van het datacenter te waarborgen.