信息網(wǎng)絡(luò)時代UPS供電系統(tǒng)的可靠性和可利用率
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
在當今的市場經(jīng)濟條件下, 人們對信息網(wǎng)絡(luò)的依賴程度是如此之高,以致于任何公司/企業(yè)如果長期游離于”網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟”之外,它將極易在激烈的市場競爭中被淘汰. 在此背景下,越來越多的公司為獲得最大化的利潤，高市場占有率和增強對市場的快速響應(yīng)能力。政府機構(gòu)為提高管理水平及辦事效率而大力推進電子政務(wù)等。所有這一切都需要利用信息網(wǎng)絡(luò)來及時、準確地處理/交換/分享的信息資源. 眾所周知: 對于當今的社會和經(jīng)濟生活來說, 對由”信息網(wǎng)絡(luò)”所處理的種種信息資源的”準確度”和”時效性”的要求是加此之高. 那怕是僅”幾批數(shù)據(jù)”的錯誤傳送或僅幾秒鐘的”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”事故的發(fā)生,均會給相關(guān)的企業(yè)及其用戶的正常經(jīng)營/業(yè)務(wù)活動帶來不應(yīng)有的損失. 從某種意義上講,信息就是辦事效率/財富/金錢. 近年來, 由于”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”而引發(fā)的種種”商業(yè)糾紛”和”顧客投訴”等不幸事故、時有發(fā)生。例如，對于金融、證券/電信行業(yè)/工業(yè)自動化生產(chǎn)線等重要用戶而言，那怕是出現(xiàn)0.5—1小時的”網(wǎng)絡(luò)癱瘓” 的事故時，就有可能造成從幾十萬到幾百萬元的經(jīng)濟損失。 其中，由于”電源問題”給信息網(wǎng)絡(luò)的安全運行所可能帶來的典型故障隱患有：
(a) 明顯的”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”故障：
由于長時間”供電中斷”所造成的信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備關(guān)機(宕機);
由于在供電電源的上出現(xiàn)”瞬態(tài)高壓浪涌”或”瞬間供電中斷”故障而導(dǎo)致在信息網(wǎng)絡(luò)的運行中、產(chǎn)生偶發(fā)性的”開機自檢”誤啟動操作;
因電源”干擾”或”零線對地線電位”過高所造成的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的”死機”故障(注：對于此時的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言，它既沒有出現(xiàn)過”硬件損壞”事故，也沒有出現(xiàn)過”停電”事故)。
顯而易見：在信息網(wǎng)絡(luò)的運行中、一旦遇到上述故障之一時,都會因網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)遭到破壞而導(dǎo)致出現(xiàn)”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”故障。
(b) 隱型的”網(wǎng)絡(luò)癱瘓” 故障：
因供電系統(tǒng)的干擾過大、”零線對線地”的電位偏高、接地系統(tǒng)設(shè)計/布線不合理而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的”誤碼率”增高,并進而導(dǎo)致信息網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)邏輯操作錯、運行速率下降和數(shù)據(jù)”吞吐量”減小等弊端。由此所帶來的惡果是:造成工作效率的下降/公司利潤的減少。
由于普通的市電電源存在市電停電、過壓/欠壓、頻率突變、高能瞬態(tài)浪涌、各種電磁干擾等電源問題，它難于確保信息網(wǎng)絡(luò)的安全運行。正因為如此, 當今的信息網(wǎng)絡(luò)幾乎毫無例外地都選用UPS來作為IT設(shè)備的供電電源，以便為信息網(wǎng)絡(luò)能高速、可靠、不間斷地運行創(chuàng)造出優(yōu)良的運行環(huán)境。在此條件下,有時會產(chǎn)生這樣一種誤解:只要選用UPS電源/”N+1”型UPS冗余供電系統(tǒng)就能確保不會發(fā)生”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”/數(shù)據(jù)丟失的事故. 然而,事實并非完全如此。如果由于UPS機供電系統(tǒng)的設(shè)備選型不當,設(shè)計方案和接地系統(tǒng)考慮欠妥、仍會而留下的種種”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”故障隱患。 為了能合理地規(guī)劃、設(shè)計和配置出具有高”可利用率”的UPS供電系統(tǒng)，有必要充分地理解它的平均無故障工作時間(MTBF)、平均修復(fù)時間(MTTR) 和可利用率(Avialability),以便盡可能地設(shè)計出具有最佳性價比的UPS供電系統(tǒng)。
2 何正確地理解UPS供電系統(tǒng)的可靠性和”可利用率”
2.1 PS單機的平均無故障工作時間(MTBF)
在UPS供電系統(tǒng)中，我們常用平均無故障工作時間(MTBF)來評價UPS電源的可靠性。它代表的物理含義是:從UPS投入運行起，直到因UPS供電系統(tǒng)中的某個關(guān)鍵器件”出故障”,并最終導(dǎo)致在其輸出端出現(xiàn)”停電”故障時為止的平均工作時間。顯而易見, UPS的MTBF值越大越好。其大小不僅受控于UPS中的各種元件和部件的失效率(λ),還受控于UPS設(shè)計方案和制備工藝。這就意味著：即使UPS廠家釆用的是相同的元器件。然而，由于設(shè)計方案和制造工藝的不同、也會導(dǎo)致不同的UPS具有不同的失效率(λ)的情況發(fā)生。
平均無故障工作時間(MTBF)與失效率(λ)之間的關(guān)系為:
MTBF=1/λ
如圖1所示，在最常用和最可靠的帶”輸出隔離變壓器”的雙變換、在線式UPS電源中、有如下3條供電通道:
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