信息網(wǎng)絡(luò)時代UPS供電系統(tǒng)的可靠性和可利用率
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2.4 息網(wǎng)絡(luò)時代的UPS的”可利用率”Vai
在允許計算機單機或局域網(wǎng)絡(luò)處于”間斷的、不連續(xù)工作狀態(tài)”的時代，對多數(shù)用戶來說，當(dāng)因故造成UPS輸出”停電”、并進而造成計算機或局域網(wǎng)絡(luò)停止運行時，僅僅會帶來工作效率降低或工作時間的浪費等不良影響，不會帶來重大的經(jīng)濟損失。因此，當(dāng)時在選用UPS時的主要關(guān)注點是:一旦UPS發(fā)生故障后，如何能在盡可短的時間內(nèi)將UPS修理好，以便重新恢復(fù)正常工作。在此歷史背景下，模塊化、陣列式UPS供電系統(tǒng)因其具有優(yōu)良的現(xiàn)場”可更換性”、而對某些用戶呈現(xiàn)出相當(dāng)大的吸引力。這是因為如果選用這種UPS電源的話, 既無需他們?nèi)ゲ檎襏PS”出故障”的原因、也無需花精力去熟悉UPS的工作原理及維護技巧，只要把”有故障的”電源模塊/電池模塊/監(jiān)控模塊撥出、再將新的相應(yīng)模塊插入，就能使UPS電源恢復(fù)正常運行。
然而，對于當(dāng)今的信息網(wǎng)絡(luò)來說，為確保用戶能連續(xù)斷地、高效和可靠地在信息網(wǎng)絡(luò)上處理/存貯/分享/交換信息資源（數(shù)據(jù)，語音和圖形等)。它是不允許因UPS”出故障”而出現(xiàn)”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”事故的。這是因為對當(dāng)今的信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言，它們所允許的”瞬間供電中斷時間”僅為15-30毫秒(1毫秒=千分之一秒)。否則，就會導(dǎo)致”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”事故發(fā)生。凡是熟悉網(wǎng)絡(luò)的人們都知道：一旦出現(xiàn)這種不幸局面，要想讓信息網(wǎng)絡(luò)重新恢復(fù)正常工作，往往需耗時幾十分鐘到幾小時?；谏鲜鲆螅瑥脑瓌t上講、當(dāng)我們在規(guī)劃和建設(shè)信息網(wǎng)絡(luò)機房時、為它配置和設(shè)計UPS供電系統(tǒng)時所追求的設(shè)計目標(biāo)應(yīng)該是：
(a) UPS供電系統(tǒng)必須永遠(yuǎn)工作在逆變器電源工作狀態(tài)，既不允許它因故被切換到”交流旁路”供電狀態(tài)，也不允許它進入”維修旁路”工作狀態(tài)。因為只有這樣，才有可能在信息網(wǎng)絡(luò)的運行中、消除出現(xiàn)”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”的故障隱患。為達(dá)此目的，應(yīng)該選用具有高MTBF1值(逆變器的平均無故障工作時間)的UPS單機。
(b) 對于信息網(wǎng)絡(luò)用UPS供電系統(tǒng)而言，它所允許的平均修復(fù)時間(MTTR)幾乎是零。因為只要在UPS供電系統(tǒng)的運行中、在它的輸出端曾出現(xiàn)過”瞬態(tài)高壓浪涌”或”瞬間供電中斷”故障、就可能會導(dǎo)致出現(xiàn)”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”故障。一旦”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”故障發(fā)生。 此時，無論釆用什么措施來縮短UPS的MTTR值、那怕能在1秒鐘內(nèi)將UPS電源修復(fù)好(顯而易見，沒有任何人可以在如此短的時間內(nèi)去完成此任務(wù))、也無法彌補由于”網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)時間”長達(dá)幾十分鐘到幾小時所可能造成的危害。 因此，在此背景下，如果仍沿著通過縮短UPS的修復(fù)時間(MTTR)來提高它的”可利用率”的思路來選擇UPS供電系統(tǒng)的設(shè)備配置和設(shè)計方案時、易于導(dǎo)致作出”不切實際”的或錯誤的”抉擇”。此外，在實際操作中，對于相同維修人員、相同的UPS電源系統(tǒng)來說，其MTTR值呈現(xiàn)出相當(dāng)大的”不可控性”。這是因為UPS的實際MTTR值同時受控于如下因素：機房維護人員從獲悉UPS發(fā)生故障起、直到趕到事故現(xiàn)場所需要的時間/距離; 檢修人員處理事故的能力和經(jīng)驗; 是否配置有充足的、符合事故現(xiàn)場所需的備件/維修工具等變數(shù)。一般說來，能將修復(fù)UPS的時間控制在2-4小時之內(nèi)、已非”易事”。因此，仼何建立在把UPS的MTTR值降低到”接近于零”(例如：幾分鐘)的辦法來考慮和選擇具有高”可利用率”的信息網(wǎng)絡(luò)機房的設(shè)計方案,在實踐中、往往是難以實現(xiàn)的。
基于上述原因：當(dāng)我們在評審信息網(wǎng)絡(luò)機房的”可利用率”指標(biāo)時，建議選用信息網(wǎng)絡(luò)的”可利用率”Vai(它表示：信息網(wǎng)絡(luò)的”有效運行時間”同”總工作時間”的比值。在這里，總工作時間=網(wǎng)絡(luò)的有效運行時間+”網(wǎng)絡(luò)癱瘓”時間+UPS供電系統(tǒng)的平均維修時間MTTR)。
Vai=MTBF/(MTBF+MTPF+MTTR)
在這里, MTBF(Mean Time between Failures)代表網(wǎng)絡(luò)的平均無故障工作時間;
MTPF(Mean Time Of Paralytic Failures)代表網(wǎng)絡(luò)的平均癱瘓時間,它主要取決于重新恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)用操作系統(tǒng),并使用戶的各種應(yīng)用軟件進入正常工作狀態(tài)所需的恢復(fù)時間。
由上述可見：為使信息網(wǎng)絡(luò)獲得盡可高的”可利用率”Vai，最佳的技術(shù)途徑應(yīng)該是選配具有高性能、高可靠性的UPS(例：帶”輸出隔離變壓器”的雙變換、在線式UPS)來提高Vai，而不宜將縮短MTTR值作為優(yōu)選指標(biāo)。當(dāng)然，更不宜選用以犧牲供電系統(tǒng)的”可靠性”來獲得UPS受損部件的”易換性”的設(shè)計方案。 對于當(dāng)今的信息網(wǎng)絡(luò)機房(IDC機房、電信機房和工業(yè)自動控制機房等)來說，其最佳方案是選用由大功率的UPS單機所組成的”雙總線輸入”、”雙總線輸出的”N+1”UPS冗余并機系統(tǒng)(有關(guān)這種UPS冗余供電系統(tǒng)的利弊分析、將在后續(xù)文章中、繼續(xù)討論)，并應(yīng)設(shè)法為它設(shè)計和配置出具有如下優(yōu)異特性的UPS供電系統(tǒng)：
“N+1”型UPS冗余并機系統(tǒng)具有365*24小時提供逆變器電源的能力;
在確保信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獲得”UPS逆變器電源”連續(xù)供電的條件下、能對“N+1”型UPS冗余并機系統(tǒng)進行”不帶電”的檢修操作;
UPS供電系統(tǒng)具有優(yōu)良的電磁兼容性及較低的”零線對地線”電位;
位于同一信息網(wǎng)絡(luò)中的各IT設(shè)備均具有相同的”地電位”。
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