UPS-virtalähteet datakeskus-ympäristössä

Abstract

Tämän opinnäytetyön aiheena on UPS-sähkönsyöttölaitteiden (Uninterruptible Power Supply) tutkiminen ja niiden soveltaminen datakeskusympäristöön. Tämä työ toimii dokumenttipohjana osana ICT-laboratorion kyberturvallisuuslaboratorion datakeskus-hanketta. Teoriapainoitteisuuden vuoksi tämän työn käytännön osuus on vähäinen. Käytetyt tutkimusmenetelmät perustuivat suurilta osin eri tietolähteiden etsimiseen ja tutkimiseen. Netistä löytyneitä tietoja tuki UPS-teknologiaa käsittelevä kirja.

Datakeskuksien sähkönsyötön suojaus on hyvin tärkeää ja siksi varavirtalähteinä toimivat UPS-laitteet ovat suuri osa datakeskuksien rakennetta. Tämä opinnäytetyö alkoi UPS-teknologian tutkimisella. Tutkimuskohteita olivat UPS-perusteet, eri UPS-topologiat, sähkötekniikka, UPS-akut ja UPS-tuotteet. Lisäksi tähän työhön kuului tutkia näiden teknologioiden soveltuvuutta kyberturvallisuuslaboratorioon. Tämä vaihe aloitettiin kartoittamalla kyberturvallisuuslaboratorion perusvaatimukset. Näihin vaatimuksiin kuului skaalautuvuus, redundanttisuus ja valinta kolmivaihevirran ja yksivaihevirran välillä.

Tämän tutkimuksen kautta voidaan todeta, että static UPS-laitteet ovat rotary UPS-laitteita parempi vaihtoehto pienempiin ja keskikokoisiin datakeskuksiin. Rotary UPS-laitteet soveltuvat suuriin datakeskuksiin. Suositeltava UPS-topologia datakeskuksiin on double-conversion eli kaksoismuunnos-topologia tai sitä tehokkaampi multi-mode järjestelmä. Lisäksi kävi ilmi, että suljetut lyijyakut, eli VRLA-akut, ovat yleisesti paras ratkaisu akkujen valinnassa, sillä ne ovat halpoja, pieniä ja helppo vaihtaa ja huoltaa. Virtatyypeistä kolmivaihevirta on kustannustehokkain ratkaisu. Tärkeimpiä ominaisuuksia UPS-laitteita valittaessa ovat lähtöteho ja hyötysuhde, joka vertaa lähtötehon suhdetta tulotehoon.

The objective of this study was to research UPS-devices (Uninterruptible Power Sup-ply) and their functionality in datacenter environment. This study was part of ICT-laboratory's cyber security datacenter project. The methods used in research were lim-ited to searching for sources of information from internet and books.

Protecting datacenters from power outages and other disturbances in supply of elec-tricity is important, and because of that, UPS-devices are an integral part of Datacen-ter structure. This study began by examining UPS-technology. The targets of research in this thesis were UPS-basics, UPS topologies, electrical engineering, UPS-batteries and UPS-products. Another part of this study was to apply this gathered information for creating the cyber security datacenter. This phase began by surveying the basic needs of cyber security datacenter. Scalability, redundancy and choice between 3-phase currency and 1-phase currency, were parts of these needs.

As seen from this document, static UPS-devices are better option for smaller and mid-sized datacenters, while rotary UPS-devices are viable in very large datacenters. Rec-ommended UPS-topology for datacenters is double-conversion topology or the more effective multi-mode topology. When choosing battery for UPS, valve-regulated lead-acid (VRLA) batteries were best solution, because of their cheap price, easy mainte-nance and small size. 3-phase currency is better solution for currency-type. Most im-portant properties when choosing UPS-devices are throughput and efficiency.