データサーバとデータセンターの需要急増を背景にしたパワーアナライザ-正確なパワー測定の重要な意義：

デジタル化が急速に進むにつれて、データ量は指数関数的に増加し、データセンターの需要の上昇を推進し、データストレージインフラストラクチャにおけるその役割をさらに拡大している。同時に、気候保護法規と資源節約の要求が絶えず強化されていることは、ITインフラストラクチャの性能を全面的に向上させる一方で、エネルギー効率を向上させる必要があるという二重の挑戦をもたらしている。この課題は、データセンター全体の電力供給、1つのマシンルームの配電、サーバとコンポーネントレベルまでをカバーし、コンポーネント製造業者にもデータセンターの運営者にも影響を与えます。このような背景の下で、正確な電力測定はますます重要になり、エネルギー効率、運行信頼性と経済的実行可能性を保障する核心要素となっている。このニーズに対応するために、業界のニーズに対応した測定装置とソリューションを提供しています。

著者：ZES ZIMMER Electronic Systems GmbH業務発展責任者Patrick Fuchs

最新のレポートによると、2025年にはデータセンターの需要が上昇し続けるという。JLL Researchによると、全世界で合計10 GW接続負荷のデータセンター建設が開始され、うち7 GWは年内に完成する予定だ。これにより、エネルギー供給に対する大きな需要が生じ、同時に世界の気候保護目標と資源節約の約束を守る必要がある。エネルギー源の議論にはまだ議論が残っているが、業界ではデータセンターのエネルギー効率を向上させる必要性が一般的に認められている。本文はこの重要な議題を深く検討し、どのコア応用分野において、正確な電力とエネルギー測定が法律、経済、環境面での現代データセンターのエネルギー消費の挑戦に効果的に対応できるかを分析する。

データ・サーバの電源および無停止電源システム：電力効率のフォーカス

低電力から高電力クラスのサーバ電源をカバーすることは、データセンターのエネルギー消費、放熱、ランニングコストを決定する上で重要な役割を果たしています。コンパクト化された設計により、システム密度が向上し、冗長電源ユニットにより信頼性が向上します。そのため、データセンター事業者はエネルギー効率の高い基準を満たす電源スキームを採用する傾向にある。

米国では、Energy Star ENERGY STARの環境保護認証により、サーバ電源は少なくとも80 PLUS銀メダルの認証基準を満たす必要があります。技術の先進性を維持するために、電源メーカーは電力電子技術を革新し続け、80 PLUSチタン金Pなどのより高いレベルの認証を達成したり超えたりするように努力しており、その50%負荷下のピーク効率は96%に達することができる。

開発段階とテスト段階の効率測定ニーズを満たすために、電源製品のエネルギー効率を評価、最適化、検証するために広く使用されているLMG 600シリーズの高精度アナライザを提供します。試験では、異なる負荷条件における入力と出力電力の関係を重点的に評価した。下図に示すように、LMG 641パワーアナライザを用いたサーバ電源の効率測定の模式図である。

精度、帯域幅、サンプリングレート、狭帯域幅と広帯域幅の同期測定などの面での異なる測定対象のニーズに対して、我々は以下の高性能測定チャネルを提供する：

☆LMG 600 Bチャンネル：汎用測定、精度±（示度の0.05%示度＋レンジの0.02%レンジ）、帯域幅500 kHz、サンプリングレート150 kS/sに適用

☆LMG 600 Sチャンネル：高精度広帯域測定に適用し、直流精度を最適化し、精度±（示度の0.015%示度＋レンジの0.01%レンジ）、帯域幅10 MHz、サンプリング率1.21 MS/s

☆LMG 600シリーズパワーアナライザは、単相または多相測定に適しており、測定範囲は最高32 A（rms）と1000 V（rms）に達することができます。

大電流応用に対して、PCTシリーズの高精度電流センサを提供し、数千アンペアの測定をサポートし、高電力電源と大容量UPS電池のエネルギー効率評価に適している。

データ・サーバのコンプライアンスの確保–LMG Test Suiteがコンプライアンスを支援する道

各国の政府と地域組織は、国またはEUレベルでエネルギー効率目標を設定し、現地の持続可能な発展目標に合致する基準と法規の制定を推進している。データセンターとサーバは、コンプライアンスを確実にするために、できるだけ省エネで気候に優しい条件で実行する必要があります。例えば、EUがインストールするデータサーバには、EMC規格（EN/IEC 61000-3）とエネルギー消費測定規格（EN 50564）に準拠したCEコンプライアンス宣言（EU Declaration of Conformity）が必要です。

認証コンプライアンスを確実にするためには、信頼性の高いテストが必要です。我々がLMG 600パワーアナライザにセットで提供するLMG Test Suiteソフトウェアは、PC端でコンプライアンステストを行い、高調波、力率、電圧変動と待機電力消費などを含む重要なパラメータを評価することができる：

☆EN/IEC 61000-3-2/-12（高調波限界値）

☆EN/IEC 61000-3-3/-11（電圧変動と点滅）

☆IEC 62301/EN 50564（待機電力）

LMG 600パワーアナライザは高調波（EN/IEC 61000-4-7）とシンチレーション試験（EN/IEC 61000-4-15）基準を満たしている。また、コンプライアンステストのために、専用の高精度測定チャネルを提供します。

☆LMG 600 Cチャンネル：50/60 Hzコンプライアンス試験用に設計され、精度±（示度の0.03%示度＋レンジの0.01%レンジ）、帯域幅10 kHz、サンプリングレート150 kS/s

サーバ稼働中のシステム電力効率の最適化：SPECpowerベンチマークテスト

大量のデータを迅速かつ確実に処理するために、サーバは通常マルチコアCPU構造を採用しています。計算負荷の変化に伴い、電源効率も変化し、システム全体の電力効率が動作モードに従って変動することになります。電力効率は、通常、1ワットあたりの電力消費量のシステムパフォーマンス、つまり1ワットあたりのパフォーマンス（Performance per Watt）として表されます。

システムの運用効率を継続的に最適化するためには、データセンター管理者は負荷特性に基づいてサーバハードウェアを選択して検証し、実際の稼働サイクル内の平均パフォーマンス消費電力比を向上させる必要があります。このため、SPEC（Standard Performance Evaluation Corporation）傘下のSPECpower委員会は、異なる負荷下でのサーバの電力効率を標準化して評価するためのSPECpower _ ssj 2008ベンチマークテストを発表しました。

ZES ZIMMERのLMG 600シリーズパワーアナライザはSPEC認証サポート装置の1つです。代表的な測定の概略図を以下に示す。

LMG 611のベンチマーク試験結果は、現在のエネルギー効率レベルの評価の基礎として、国家規制当局に報告するために使用することができる。ドイツおよびEU全体では、この結果は特にデータセンターのエネルギー消費の強制申告、すなわちデータセンターのエネルギー効率登録システム（Energy Efficiency Register for Data Centers）への提出に適しています。SPECpowerベンチマークテストとLMG 600シリーズのパワーアナライザを使用して、データセンター事業者は検証済みの測定ソリューションを持ち、さまざまな法令順守要件を効率的に満たすことができます。

高効率変圧器：消費電力低減によるPUEの向上

データセンターの負荷は通常、サーバ、配電ユニットPDU、周波数変換器などの非線形特徴を呈し、電力網に接続された変圧器に挑戦している。高調波電流を効果的に抑制しなければ、変圧器の負荷率が高くなり、運転効率が低下し、データセンターの重要なエネルギー効率指標PUE（Power Usage Effectiveness）に影響を与える。

変圧器の容量を盲目的に増大させることは経済的に実行可能な道ではなく、かえって空荷損失を高めることになる。そのため、DOE 2016（米国エネルギー省）やEU生態設計指令（Ecodesign Tier 2）などの法規では、非晶質合金鉄心を採用し、K-13高調波受容能力を備えたものなど、高効率変圧器を採用する必要が規定されている。これらの変圧器は50〜75%の負荷範囲で99.5%以上の効率があり、高調波を効果的に抑制することができる。

このような低消費電力は試験装置に高い要求を提出する。ZES ZIMMERのLMG 671アナライザ（AまたはSチャネルに合わせて）は、所望の測定精度、帯域幅、高調波分析能力を提供することができる。また、PSIインタフェースに温度センサを接続し、変圧器短絡試験中に温漂補償（銅損測定用）を行い、内蔵スクリプトエディタを通じて試験フローを自動的に処理することができる。

また、数百kVAから数MVAまでの電力測定拡張をサポートするPCTシリーズ電流センサやHST高圧分圧器などの高精度な電流・電圧センサを提供しています

結論

現在、データセンターとサーバの電力消費量が増加し、規制要件が厳しくなっていることを背景に、正確な電力測定はシステムの電力効率を向上させ、コンプライアンスを実現するための重要な要素となっています。ZES ZIMMERを用いたLMG 600シリーズ電力分析器及びその付属品により、電源、電力分配ユニット、高効率変圧器の製造者と開発者は精密測定結果に基づいて性能最適化とエネルギー効率検証を行うことができる。

80 PLUS、ENERGY STAR、DOE 2016からEU Ecodesignなどの標準に準拠したコンプライアンステスト、SPECpowerの標準化されたエネルギー効率評価に至るまで、デルのテストプラットフォームはデータセンター運営者に全面的なソリューションを提供し、サーバの運用効率を最適化し、エネルギー消費の申告責任を履行するのに役立ちます。

LMG 600シリーズパワーアナライザとLMG Test Suiteソフトウェアの結合は、各エネルギー効率基準の満足を確保するだけでなく、データセンターのグリーン、持続可能、経済的に実行可能な方向への発展を推進するために有力なサポートを提供している。