UPS電源供電系統(tǒng)方案可用性分析

本文主要是討論對(duì)供電系統(tǒng)可用性進(jìn)行量化分析的方法，并針對(duì)兒種典型的供電方案做出定量的分析計(jì)算。在量化的過程中，確定符合實(shí)際情況的假設(shè)、正確地列出可用性數(shù)學(xué)模型、準(zhǔn)確地有根據(jù)地選取各子系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性參數(shù)等，都是非常重要的。

分析中用到的假設(shè)和規(guī)定

為了方便分析，首先對(duì)在分析中可能遇到的不可見因素做出必要的假定和規(guī)定，并對(duì)在各種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中通用的設(shè)備和環(huán)節(jié)的子系統(tǒng)可用性作出定量的分析。

大多數(shù)情況下，用戶是從供應(yīng)商處獲取產(chǎn)品的MTBF值，但不帶有任何用于證實(shí)這些數(shù)值的相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)查看多個(gè)系統(tǒng)的MTBF時(shí)，了解分析所用的隱含假設(shè)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(jié)果出現(xiàn)偏差的可能性就會(huì)變大，可能會(huì)出現(xiàn)500%或更高的偏差。最終可能導(dǎo)致不必要的業(yè)務(wù)支出或者意外停機(jī)。一般來說，必須有明確的可變因素定義、假設(shè)定義以及故障定義，才可以比較兩個(gè)或更多系統(tǒng)間的MTBF值。即使兩個(gè)MTBF值看起來很相似，仍然有比較結(jié)果出現(xiàn)偏差的可能。因此，必須弄清MTBFF結(jié)果后面隱含的內(nèi)容，并仔細(xì)研究和領(lǐng)會(huì)這些數(shù)值所包含的含義。

1、產(chǎn)品功能、應(yīng)用范圍的界定

在比較兩個(gè)或更多MTBF之前，驗(yàn)證被比較的兩個(gè)產(chǎn)品是否是同類非常重要。被比較的產(chǎn)品必須在功能、性能及應(yīng)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(fù)載提供備用電源。此產(chǎn)品的用途可能是用來支持?jǐn)?shù)據(jù)中心環(huán)境中的關(guān)鍵IT負(fù)載。如果沒有相似的應(yīng)用。就不可能進(jìn)行公正的MTBF較。例如，對(duì)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(tǒng)的邊界必須等同。如果各個(gè)系統(tǒng)的定義方式不同，那么不可避免地會(huì)出現(xiàn)比較偏差。以使用外部電池的UPS系統(tǒng)為例，某些供應(yīng)商可能選擇不包括由這些電池導(dǎo)致的故障，因?yàn)樗麄兾挥谙到y(tǒng)"外部"，不是系統(tǒng)的一部分。其他供應(yīng)商可能選擇包括電池故障，因?yàn)檫@些電池是系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的必要組件。其他可能導(dǎo)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(tǒng)、保險(xiǎn)絲和控制系統(tǒng)。用戶應(yīng)該向供應(yīng)商咨詢MTBF計(jì)算中應(yīng)包括哪些組件或子系統(tǒng)，不應(yīng)認(rèn)為所有供應(yīng)商定義系統(tǒng)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果和橙子一樣毫無意義。因此，要進(jìn)行有效的MTBF比較，一項(xiàng)基本任務(wù)就是準(zhǔn)確分析每個(gè)被比較產(chǎn)品的故障組成。對(duì)于MTBF值計(jì)算，供應(yīng)商統(tǒng)計(jì)故障時(shí)要考慮的問題如下。

是否將用戶誤用導(dǎo)致的故障統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，設(shè)計(jì)者可能忽視了許多人為因素，這將導(dǎo)致用戶很容易誤用產(chǎn)品。

在電源保護(hù)行業(yè)中，UPS故障的最常見"定義"是"負(fù)載停用"故障。這表示向負(fù)載供電超出了可接受范圍，導(dǎo)致了負(fù)載停止運(yùn)轉(zhuǎn)。不過，是否將由供應(yīng)商維修技術(shù)人員導(dǎo)致的負(fù)載停用也統(tǒng)計(jì)在內(nèi)?產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身是否有提高風(fēng)險(xiǎn)程序出現(xiàn)故障的可能性?

如果計(jì)算機(jī)上的LED出現(xiàn)故障，是否屬于故障(雖然它沒有影響計(jì)算機(jī)的運(yùn)行)?

如果耗材(例如電池)的使用壽命比預(yù)期的耍短，是否屬于故障?

運(yùn)輸造成的損壞是否屬于故障?這是否能表明包裝的設(shè)計(jì)不當(dāng)?

是否將重復(fù)出現(xiàn)的故障統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，也就是說，對(duì)于同一用戶使用的同一系統(tǒng)內(nèi)診斷結(jié)果相同的故障，是重復(fù)計(jì)數(shù)還是僅計(jì)數(shù)一次?

安裝過程導(dǎo)致的故障是否統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，此故障可能是供應(yīng)商技術(shù)人員引起的?

如果用戶沒有購買推薦的維護(hù)合同或監(jiān)視系統(tǒng)，是否將故障統(tǒng)計(jì)在內(nèi)?

如果地震導(dǎo)致建筑物損害，使得系統(tǒng)出現(xiàn)故障，是否將故障統(tǒng)計(jì)在內(nèi)或?qū)⑵湟暈?天災(zāi)"?

是否將系統(tǒng)外某些組件的故障統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，對(duì)于UPS系統(tǒng)，系統(tǒng)外組件可能是電池或旁路開關(guān)?

如果出現(xiàn)連鎖故障，導(dǎo)致后續(xù)系統(tǒng)停機(jī)，是將每個(gè)系統(tǒng)的故障部統(tǒng)計(jì)在內(nèi)還是僅統(tǒng)計(jì)第一個(gè)系統(tǒng)的故障?

要明確地規(guī)定故障內(nèi)容和分清故障責(zé)任是件繁瑣的事情，所以就數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供電系統(tǒng)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(tǒng)組件的任何問題定義為故障:

部分或整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)，或系統(tǒng)運(yùn)營達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)水平;

用戶設(shè)備對(duì)供電的性能不可接受:

電氣保護(hù)繼電器動(dòng)作或電氣系統(tǒng)處于緊急運(yùn)行狀態(tài)下;

任何電路或電氣設(shè)備斷電。

但以下暫態(tài)過程和可能的故障情況不予考慮:

兩路市電轉(zhuǎn)換時(shí)或市電與柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時(shí)，有短時(shí)間(ATS轉(zhuǎn)換)斷電問題;

柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)成功率問題;

交流輸入完全斷開時(shí)，電池供電的成功率問題;

柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間過程中斷電問題等。