UPS電源供電系統方案可用性分析

本文主要是討論對供電系統可用性進(jìn)行量化分析的方法，并針對兒種典型的供電方案做出定量的分析計算。在量化的過(guò)程中，確定符合實(shí)際情況的假設、正確地列出可用性數學(xué)模型、準確地有根據地選取各子系統的可靠性和可維護性參數等，都是非常重要的。

分析中用到的假設和規定

為了方便分析，首先對在分析中可能遇到的不可見(jiàn)因素做出必要的假定和規定，并對在各種系統結構中通用的設備和環(huán)節的子系統可用性作出定量的分析。

大多數情況下，用戶(hù)是從供應商處獲取產(chǎn)品的MTBF值，但不帶有任何用于證實(shí)這些數值的相關(guān)數據。當查看多個(gè)系統的MTBF時(shí)，了解分析所用的隱含假設和可變因素(特別是定義故障的方式)非常重要。比較時(shí)若忽視了這一點(diǎn)，比較結果出現偏差的可能性就會(huì )變大，可能會(huì )出現500%或更高的偏差。最終可能導致不必要的業(yè)務(wù)支出或者意外停機。一般來(lái)說(shuō)，必須有明確的可變因素定義、假設定義以及故障定義，才可以比較兩個(gè)或更多系統間的MTBF值。即使兩個(gè)MTBF值看起來(lái)很相似，仍然有比較結果出現偏差的可能。因此，必須弄清MTBFF結果后面隱含的內容，并仔細研究和領(lǐng)會(huì )這些數值所包含的含義。

1、產(chǎn)品功能、應用范圍的界定

在比較兩個(gè)或更多MTBF之前，驗證被比較的兩個(gè)產(chǎn)品是否是同類(lèi)非常重要。被比較的產(chǎn)品必須在功能、性能及應用方面相同或相似。如果被比較的產(chǎn)品是UPS，則產(chǎn)品功能就是為所連接的負載提供備用電源。此產(chǎn)品的用途可能是用來(lái)支持數據中心環(huán)境中的關(guān)鍵IT負載。如果沒(méi)有相似的應用。就不可能進(jìn)行公正的MTBF較。例如，對工業(yè)用途和IT用途的UPS進(jìn)行比較是不切合實(shí)際的。

更重要的是，MTBF比較中所用系統的邊界必須等同。如果各個(gè)系統的定義方式不同，那么不可避免地會(huì )出現比較偏差。以使用外部電池的UPS系統為例，某些供應商可能選擇不包括由這些電池導致的故障，因為他們位于系統"外部"，不是系統的一部分。其他供應商可能選擇包括電池故障，因為這些電池是系統運轉的必要組件。其他可能導致不一致邊界的組件包括輸入和輸出電路斷路器、旁路系統、保險絲和控制系統。用戶(hù)應該向供應商咨詢(xún)MTBF計算中應包括哪些組件或子系統，不應認為所有供應商定義系統的方式都相同。

2、故障定義

如果兩個(gè)可比較產(chǎn)品間的故障定義不同，那么進(jìn)行故障分析就像比較蘋(píng)果和橙子一樣毫無(wú)意義。因此，要進(jìn)行有效的MTBF比較，一項基本任務(wù)就是準確分析每個(gè)被比較產(chǎn)品的故障組成。對于MTBF值計算，供應商統計故障時(shí)要考慮的問(wèn)題如下。

是否將用戶(hù)誤用導致的故障統計在內，設計者可能忽視了許多人為因素，這將導致用戶(hù)很容易誤用產(chǎn)品。

在電源保護行業(yè)中，UPS故障的最常見(jiàn)"定義"是"負載停用"故障。這表示向負載供電超出了可接受范圍，導致了負載停止運轉。不過(guò)，是否將由供應商維修技術(shù)人員導致的負載停用也統計在內?產(chǎn)品設計本身是否有提高風(fēng)險程序出現故障的可能性?

如果計算機上的LED出現故障，是否屬于故障(雖然它沒(méi)有影響計算機的運行)?

如果耗材(例如電池)的使用壽命比預期的耍短，是否屬于故障?

運輸造成的損壞是否屬于故障?這是否能表明包裝的設計不當?

是否將重復出現的故障統計在內，也就是說(shuō)，對于同一用戶(hù)使用的同一系統內診斷結果相同的故障，是重復計數還是僅計數一次?

安裝過(guò)程導致的故障是否統計在內，此故障可能是供應商技術(shù)人員引起的?

如果用戶(hù)沒(méi)有購買(mǎi)推薦的維護合同或監視系統，是否將故障統計在內?

如果地震導致建筑物損害，使得系統出現故障，是否將故障統計在內或將其視為"天災"?

是否將系統外某些組件的故障統計在內，對于UPS系統，系統外組件可能是電池或旁路開(kāi)關(guān)?

如果出現連鎖故障，導致后續系統停機，是將每個(gè)系統的故障部統計在內還是僅統計第一個(gè)系統的故障?

要明確地規定故障內容和分清故障責任是件繁瑣的事情，所以就數據中心機房UPS供電系統而言，通常是概括地或者原則性地把造成以下事故的電源系統組件的任何問(wèn)題定義為故障:

部分或整個(gè)系統停機，或系統運營(yíng)達不到標準水平;

用戶(hù)設備對供電的性能不可接受:

電氣保護繼電器動(dòng)作或電氣系統處于緊急運行狀態(tài)下;

任何電路或電氣設備斷電。

但以下暫態(tài)過(guò)程和可能的故障情況不予考慮:

兩路市電轉換時(shí)或市電與柴油發(fā)電機系統轉換時(shí)，有短時(shí)間(ATS轉換)斷電問(wèn)題;

柴油發(fā)電機系統啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)成功率問(wèn)題;

交流輸入完全斷開(kāi)時(shí)，電池供電的成功率問(wèn)題;

柴油發(fā)電機系統啟動(dòng)時(shí)間過(guò)程中斷電問(wèn)題等。