Способ адаптивной регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных



Способ адаптивной регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных
Способ адаптивной регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных
Способ адаптивной регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных
H02J13/00 - Схемы устройств для обеспечения дистанционной индикации режимов работы сети, например одновременная регистрация (индикация) включения или отключения каждого автоматического выключателя сети; схемы устройств для обеспечения дистанционного управления средствами коммутации в сетях распределения электрической энергии, например включение или выключение тока потребителям энергии с помощью импульсных кодовых сигналов, передаваемых по сети

Владельцы патента RU 2642510:

Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и стабильности поддержания заданного номинального энергопотребления центром обработки данных, а также сокращение необходимого количества измерений мощности. Согласно способу задают и запоминают значение номинальной усредненной мощности энергопотребления - Рном, после чего для момента времени ti оценивают значение полной усредненной мощности Рiполнiвiиiд, где Рiв - энергопотребление вычислительным оборудованием, Рiи - энергопотребление инженерным оборудованием, Рiд - энергопотребление дополнительным оборудованием, затем вычисляют и запоминают отклонение полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔРiiполнном, затем для момента времени ti+1=ti+tп, где tп - период регулировки нагрузки вычисляют и запоминают отклонение полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔРi+1i+1полнном, после этого при превышении по модулю значений отклонений |ΔРi|≥ΔРдоп и |ΔРi+1|≥ΔРдоп от заданного допустимого отклонения ΔРдоп вычисляют приращение отклонения и изменяют производительность вычислительного оборудования таким образом, чтобы текущая полная усредненная мощность энергопотребления Рl+1полн при отрицательных или положительных значениях ΔРi+1 и соответственно увеличилась или уменьшилась на их значения таким образом, чтобы полная усредненная мощность на следующем периоде Рi+2полн соответствовала номинальной усредненной мощности энергопотребления Рном. 3 ил.

 

Способ адаптивной регулировки нагрузки в системах электроснабжения относится к способам оптимизации режимов работы систем электроснабжения и потребителей электроэнергии [МПК H02J 3/06, H02J 13/00].

Из уровня техники известен СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ СИЛОВОЙ НАГРУЗКИ ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ПОТРЕБЛЕНИЯ МОЩНОСТИ [патент Китая №1595757], при котором автоматизированная система управления контролирует потребляемую и генерируемую мощность в энергосетях и при приближении потребляемой мощности к предельному значению генерируемой мощности производит автоматические переключения нагрузки для обеспечения стабильности потребной мощности.

Недостатком данного аналога является невысокая точность и стабильность поддержания заданного уровня потребляемой мощности, поскольку при реализации способа отсутствует планирование потребляемой электроэнергии.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ [патент РФ на изобретение №2212746], характеризующийся тем, что производят измерение энергии на входе к потребителю, контроль режимов работы энергетического оборудования и архивирование их параметров, задание для всех контролируемых параметров необходимых установок и пределов отклонений от данных установок, а затем формируют управляющие сигналы для изменения мощностей генерирующих электростанций в соответствии с выявленными отклонениями.

Недостатком прототипа является отсутствие учета возможного изменения влияния причин, приводящих к отклонению текущего энергопотребления от номинального, на дальнейшее время планирования, что влечет снижение точности и стабильности поддержания номинального энергопотребления, также к недостатку прототипа можно отнести необходимость формирования разветвленной измерительной системы.

Техническим результатом изобретения является повышение точности и стабильности поддержания заданного номинального энергопотребления центром обработки данных, сокращение необходимого количества измерений мощности.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ адаптивной регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных, характеризующийся тем, что производят измерение энергопотребления на входе, задают контролируемые параметры и их отклонения, отличается тем, что задают и запоминают значение номинальной усредненной мощности энергопотребления - Рном, после чего для момента времени ti оценивают значение полной усредненной мощности Рiполнiвiиiд, где Рiв - энергопотребление вычислительным оборудованием, Рiи - энергопотребление инженерным оборудованием, Рiд - энергопотребление дополнительным оборудованием, затем вычисляют и запоминают отклонение полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔРi=Рiполнном, затем для момента времени ti+1=ti+tп, где tп - период регулировки нагрузки вычисляют и запоминают отклонение полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔРi+1i+1полнном, после этого при превышении по модулю значений отклонений |ΔРi|≥ΔРдом и |ΔРi+1|≥ΔРдоп от заданного допустимого отклонения ΔРдоп вычисляют приращение отклонения и изменяют производительность вычислительного оборудования таким образом, чтобы текущая полная усредненная мощность энергопотребления Рl+1полн при отрицательных или положительных значениях ΔРi+1 и соответственно увеличилась или уменьшилась на их значения таким образом, чтобы полная усредненная мощность на следующем периоде Рi+2полн соответствовала номинальной усредненной мощности энергопотребления Рном.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана блок-схема подключения устройства для адаптивной регулировки нагрузки к системе электроснабжения центра обработки данных.

На фиг. 2 показаны эпюры, поясняющие зависимость полной усредненной мощности энергопотребления центром обработки данных, потребляемой мощности инженерным и дополнительным оборудованием от времени при постоянной потребляемой мощности вычислительным оборудованием.

На фиг. 3 показаны эпюры, поясняющие реализацию способа адаптивной регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных.

На фиг. 1 обозначено: 1 - питающий центр, 2 - дополнительное оборудование, 3 - инженерное оборудование, 4 - вычислительное оборудование, 5 - мультиплексор (мультиметр)-регистратор, 6 - блок вычисления полной усредненной мощности, 7 - блок задания и хранения значения периода регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных, 8 - блок задания и хранения значения периода длительности интервала усреднения мощности энергопотребления, 9 - блок вычитания, 10 - блок задания и хранения значения номинальной усредненной мощности энергопотребления, 11 - блок сравнения, 12 - блок задания и хранения значения допустимого отклонения текущей полной усредненной мощности энергопотребления, 13 - блок вычисления приращения отклонения текущей полной усредненной мощности энергопотребления, 14 - блок управления вычислительным оборудованием.

Осуществление изобретения

Способ адаптивной регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных поясняется работой устройства для регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных, которое содержит мультиплексор-регистратор 5, информационный выход которого соединен с блоком вычисления полной усредненной мощности 6, к другим входам которого подключен блок задания и хранения значения периода регулировки нагрузки 7 - tn, а также блок задания и хранения значения периода длительности интервала усреднения 8 - tуср. Информационный выход блока 6 подключен к входу блока вычитания 9, к другому входу которого подключен блок задания и хранения значения номинальной усредненной мощности энергопотребления 10 - Pном. Выход блока вычитания 9 подключен к входу блока сравнения 11, к другому входу которого подключен блок задания и хранения значения допустимого отклонения текущей полной усредненной мощности энергопотребления 12 - ΔРдоп, к управляющему выходу блока сравнения 11 подключен управляющий вход блока управления вычислительным оборудованием 14. Также выход блока вычитания 9 подключен к входу блока вычисления приращения отклонения текущей полной усредненной мощности энергопотреблениия 13, выход которого подключен к информационному входу блока управления вычислительным оборудованием 14, к другим информационным входам которого подключены выходы блока 9 и блока 6.

Центр обработки данных включает вычислительное оборудование 4, инженерное оборудование 3 и дополнительное оборудование 2.

Вычислительное оборудование 4 включает вычислительные сервера и коммуникационное оборудование, при этом усредненная мощность энергопотребления вычислительным оборудованием Рв зависит от вычислительной нагрузки, устанавливаемой оператором или блоком управления вычислительным оборудованием 14.

Инженерное оборудование 3 включает систему охлаждения вычислительного оборудования, системы кондиционирования и вентиляции серверных помещений, оборудование обеспечения бесперебойного электроснабжения, при этом усредненная мощность энергопотребления инженерным оборудованием 3 зависит от потребляемой мощности вычислительным оборудованием 4 и от температуры окружающего воздуха, которая в свою очередь зависит от времени года и времени суток. График нагрузок инженерного оборудования 3 Pи(t) при постоянной потребляемой мощности вычислительным оборудованием представлен на фиг. 2.

Дополнительное оборудование 2 включает охранно-пожарную сигнализацию, систему газового пожаротушения, системы охранного телевидения и контроля доступа, приборы освещения, а также электрические установки и оборудование, которые использует технический персонал центра обработки данных, при этом усредненная мощность энергопотребления дополнительным оборудованием 2 зависит от времени суток. График нагрузок дополнительного оборудования 2 Pд(t) от времени суток представлен на фиг. 2.

Для приведения устройства в работоспособное состояние мультиплексор-регистратор подключают к фазам питающего центра 1, подключенным к дополнительному оборудованию 2, инженерному оборудованию 3 и вычислительному оборудованию 4 для измерения напряжения и протекающих по ним токов, после этого блок 14 подключают к вычислительному оборудованию 4 с возможностью управления его производительностью.

В блоке задания и хранения значения периода регулировки нагрузки 7 задают значение tп, которое должно быть больше периода времени, необходимого для перевода инженерного оборудования в установившийся режим работы.

В блоке задания и хранения значения периода длительности интервала усреднения 8 задают значение tуср, которое должно быть меньшим либо равным tп.

В блоке задания и хранения номинальной усредненной мощности энергопотребления 10 задают значение Рном.

В блоке задания и хранения значения допустимого отклонения текущей полной усредненной мощности энергопотребления 12 задают значение ΔРдоп.

Устройство для регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных работает следующим образом (см. Фиг. 3).

Первоначально мультиплексор-регистратор 5 с заданной частотой дискретизации измеряет напряжения и токи в питающих фазах и вычисляет мгновенную полную мощность электропотребления центром обработки данных и передает указанные данные в блок вычисления полной усредненной мощности 6, который производит их накопление и вычисляет текущую полную усредненную мощность энергопотребления Р1полн с периодичностью tп за предыдущий период времени tуср.

После чего значение Р1полн передают в блок 9, который производит вычитание из него значения номинальной усредненной мощности энергопотребления - Рном и получает значение отклонения полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔР1ном-Р1полн.

После чего блок 9 передает значение ΔР1 в блок сравнения 11 и блок вычисления приращения отклонения 13.

Блок сравнения 11 оценивает значение ΔР1 и в случае |ΔP1|≥ΔРдоп выдает управляющий сигнал в блок управления 14, одновременно значение ΔР1 сохраняют в блоке 13.

После этого в момент времени t2=t1+tп вычисляют значение Р2полн, а также значение ΔР2, при этом в блоке 13 сохраняют значение ΔР2, вычитают из него значение ΔР1, после чего значение приращения передают в блок управления 14.

Приращение учитывает скорость текущего изменения энергопотребления инженерным оборудованием и дополнительным оборудованием в зависимости от времени суток.

Если блок сравнения 13 выдает второй управляющий сигнал, тогда блок 14 по анализу значений Р2полн, ΔР2 и производит корректировку Рв таким образом, чтобы Р3полн≈Рном. Блок управления вычислительным оборудованием изменяет производительность вычислительного оборудования 4 путем включения/выключения вычислительных серверов таким образом, чтобы на следующем периоде регулирования текущее значения полного усредненного энергопотребления Р3полн после перехода инженерного оборудования в установившийся режим соответствовало номинальному энергопотреблению Рном. Также блок управления вычислительным оборудованием 14 для управления нагрузкой на вычислительное оборудование 4 увеличивает или уменьшает производительность вычислительных серверов.

Технический результат изобретения - сокращение необходимого количества измерений мощности достигается за счет того, что для момента времени ti оценивают только значение полной усредненной мощности Рiполнiвiиiд, которая включает мощность, образованную вычислительным оборудованием 4, инженерным оборудованием 3 и дополнительным оборудованием 2, при этом для данного измерения необходим мультиплексор-регистратор 5 и блок вычисления полной усредненной мощности 6. Технический результат изобретения - повышение точности и стабильности поддержания заданного номинального энергопотребления центром обработки данных достигается за счет того, что при регулировании нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных учитывают текущее отклонение ΔРi полной усредненной мощности энергопотребления Рiполн от номинальной Рном и его приращение , что позволяет учитывать суточные колебания электрической мощности, потребляемой дополнительным оборудованием 2 и инженерным оборудованием 3.

Способ адаптивной регулировки нагрузки в системе электроснабжения центра обработки данных, характеризующийся тем, что производят измерение энергопотребления на входе, задают контролируемые параметры и их отклонения, отличающийся тем, что задают и запоминают значение номинальной усредненной мощности энергопотребления - Рном, после чего для момента времени ti оценивают значение полной усредненной мощности Рiполнiвiиiд, где Рiв - энергопотребление вычислительным оборудованием, Рiи - энергопотребление инженерным оборудованием, Рiд - энергопотребление дополнительным оборудованием, затем вычисляют и запоминают отклонение полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔРiiполнном, затем для момента времени ti+1=ti+tп, где tп - период регулировки нагрузки вычисляют и запоминают отклонение полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔРi+1i+1полнном, после этого при превышении по модулю значений отклонений |ΔРi|≥ΔРдоп и |ΔРi+1|≥ΔРдоп от заданного допустимого отклонения ΔРдоп вычисляют приращение отклонения и изменяют производительность вычислительного оборудования таким образом, чтобы текущая полная усредненная мощность энергопотребления РI+1полн при отрицательных или положительных значениях ΔРi+1 и соответственно увеличилась или уменьшилась на их значения таким образом, чтобы полная усредненная мощность на следующем периоде Рi+2полн соответствовала номинальной усредненной мощности энергопотребления Рном.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для контроля запасов и предотвращения нарушений устойчивости узлов нагрузки электрической сети с асинхронными электродвигателями.

Использование: в области электротехники. Техническим результат - повышение надежности защиты генераторных агрегатов (ГА) от перегрузки.

Использование: в области электротехники. Технический результат – предотвращение перегрузки сети энергоснабжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления генератором электрической энергии, подключенным в точке сетевого подключения к электрической сети.

Использование: в области электротехники и энергетики. Технический результат - повышение вводимой электрической мощности.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение скорости реакции на изменение сетевой частоты и повышение электрической мощности.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - определение в режиме реального времени в контролируемой точке электроэнергетической системы (ЭЭС) синхронизирующей мощности (СМ), представляющей реакцию на возникновение колебательного процесса для последующего принятия диспетчером или соответствующей автоматикой мер воздействия по устранению этих колебаний.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для оценки корректности функционирования автоматических регуляторов возбуждения в составе бесщеточных систем возбуждения генераторов электроэнергетических систем.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - упрощение и повышение надежности способа при большом числе мест измерений сети энергоснабжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и эффективности защиты.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности использования электрической энергии.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение потерь энергии, обусловленных пульсациями, представляющими собой кратковременный дефицит или избыток мощности.

Использование – в области электротехники. Технический результат – предотвращение нежелательных срабатываний защиты от перегрузки путем обеспечения координированного управления конфигурацией электрической сети.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение гибкости и простоты ассоциирования процессов переключения с переключающими устройствами.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение нагрузки на сеть электроснабжения, снижение стоимости эксплуатации бытового прибора и ускорение его включения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для стабилизации напряжения питания потребителей трансформаторных подстанций промышленных и агропромышленных предприятий, предусматривающих подключение электронагревателей для дополнительного обогрева помещений, нагрева воды и т.п., а также объектов мясомолочной и пищевой промышленности, в технологических процессах которых требуется непрерывная подача пара.

Изобретение относится, в том числе, к центральному устройству (110) для системы (100) управления для управления системой (10) передачи энергии, имеющей генераторы (30-32) энергии и потребители (40-45) энергии, причем центральное устройство выполнено с возможностью, на основе текущего и/или прогнозируемого потребления энергии, определять, какое количество энергии должно генерироваться генераторами энергии.

Стабилизатор напряжения трансформаторных подстанций предприятий относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использован для стабилизации напряжения питания потребителей трансформаторных подстанций промышленных и агропромышленных предприятий, предусматривающих подключение электронагревателей для дополнительного обогрева помещений, нагрева воды и т.п., а также объектов мясомолочной и пищевой промышленности, в технологических процессах которых требуется непрерывная подача пара.

Изобретение относится к способу и устройству управления электрической системой для подачи электрического тока в розетки для пассажиров летательного аппарата. Технический результат заключается в обеспечении возможности электропитания большого числа потребителей в условиях ограниченной электрической мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вспомогательном устройстве подачи энергии бытовых электроприборов, использующем интеллектуальную сеть.

Использование: в области электротехники. Технический результат – предотвращение влияния помех на функцию управления графиком электроснабжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и стабильности поддержания заданного номинального энергопотребления центром обработки данных, а также сокращение необходимого количества измерений мощности. Согласно способу задают и запоминают значение номинальной усредненной мощности энергопотребления - Рном, после чего для момента времени ti оценивают значение полной усредненной мощности РiполнРiв+Рiи+Рiд, где Рiв - энергопотребление вычислительным оборудованием, Рiи - энергопотребление инженерным оборудованием, Рiд - энергопотребление дополнительным оборудованием, затем вычисляют и запоминают отклонение полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔРiРiполн-Рном, затем для момента времени ti+1ti+tп, где tп - период регулировки нагрузки вычисляют и запоминают отклонение полной усредненной мощности текущего энергопотребления от номинальной усредненной мощности энергопотребления ΔРi+1Рi+1полн-Рном, после этого при превышении по модулю значений отклонений ΔРi≥ΔРдоп и ΔРi+1≥ΔРдоп от заданного допустимого отклонения ΔРдоп вычисляют приращение отклонения и изменяют производительность вычислительного оборудования таким образом, чтобы текущая полная усредненная мощность энергопотребления Рl+1полн при отрицательных или положительных значениях ΔРi+1 и соответственно увеличилась или уменьшилась на их значения таким образом, чтобы полная усредненная мощность на следующем периоде Рi+2полн соответствовала номинальной усредненной мощности энергопотребления Рном. 3 ил.

Наверх