UPS電源供電系統(tǒng)方案可用性分析

本文主要是討論對供電系統(tǒng)可用性進行量化分析的方法，并針對兒種典型的供電方案做出定量的分析計算。在量化的過程中，確定符合實際情況的假設(shè)、正確地列出可用性數(shù)學(xué)模型、準確地有根據(jù)地選取各子系統(tǒng)的可靠性和可維護性參數(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這些數(shù)值的相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)查看多個系統(tǒng)的MTBF時，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。比較時若忽視了這一點，比較結(jié)果出現(xiàn)偏差的可能性就會變大，可能會出現(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。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，才可以比較兩個或更多系統(tǒng)間的MTBF值。即使兩個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，并仔細研究和領(lǐng)會這些數(shù)值所包含的含義。

1、產(chǎn)品功能、應(yīng)用范圍的界定

在比較兩個或更多MTBF之前，驗證被比較的兩個產(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載提供備用電源。此產(chǎn)品的用途可能是用來支持數(shù)據(jù)中心環(huán)境中的關(guān)鍵IT負載。如果沒有相似的應(yīng)用。就不可能進行公正的MTBF較。例如，對工業(yè)用途和IT用途的UPS進行比較是不切合實際的。

更重要的是，MTBF比較中所用系統(tǒng)的邊界必須等同。如果各個系統(tǒng)的定義方式不同，那么不可避免地會出現(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，因為他們位于系統(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，因為這些電池是系統(tǒng)運轉(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)、保險絲和控制系統(tǒng)。用戶應(yīng)該向供應(yīng)商咨詢MTBF計算中應(yīng)包括哪些組件或子系統(tǒng)，不應(yīng)認為所有供應(yīng)商定義系統(tǒng)的方式都相同。

2、故障定義

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

是否將用戶誤用導(dǎo)致的故障統(tǒng)計在內(nèi)，設(shè)計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。

在電源保護行業(yè)中，UPS故障的最常見"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(dǎo)致了負載停止運轉(zhuǎn)。不過，是否將由供應(yīng)商維修技術(shù)人員導(dǎo)致的負載停用也統(tǒng)計在內(nèi)?產(chǎn)品設(shè)計本身是否有提高風(fēng)險程序出現(xiàn)故障的可能性?

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

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?

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

是否將重復(fù)出現(xiàn)的故障統(tǒng)計在內(nèi)，也就是說，對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)計數(shù)還是僅計數(shù)一次?

安裝過程導(dǎo)致的故障是否統(tǒng)計在內(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合同或監(jiān)視系統(tǒng)，是否將故障統(tǒng)計在內(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)計在內(nèi)，對于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，是將每個系統(tǒng)的故障部統(tǒng)計在內(nèi)還是僅統(tǒng)計第一個系統(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:

部分或整個系統(tǒng)停機，或系統(tǒng)運營達不到標準水平;

用戶設(shè)備對供電的性能不可接受:

電氣保護繼電器動作或電氣系統(tǒng)處于緊急運行狀態(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)換時或市電與柴油發(fā)電機系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時，有短時間(ATS轉(zhuǎn)換)斷電問題;

柴油發(fā)電機系統(tǒng)啟動時的啟動成功率問題;

交流輸入完全斷開時，電池供電的成功率問題;

柴油發(fā)電機系統(tǒng)啟動時間過程中斷電問題等。