信息网络时代UPS供电系统的可靠性和可利用率

　　按照上述推理,似乎可以得出这样的结论：相比之下，釆用降低UPS的MTTR值的办法来提高UPS的”可利用率” 的办法比釆用提高UPS的MTBF值来提高UPS的”可利用率”的办法的更加有效。例如：对于MTBF值仅为4千8小时的低质量UPS来说，如果能将它的修复时间缩短(MTTR)到15分钟的话，这种UPS电源的”可利用率”就能达到选用MTBF为38万小时的高质量UPS、但修复时间为4小时的UPS的几乎相同的”可利用率”。在此背景下、人们往往会产生这样一种的想法,我们与其釆用需要花费很大的人力和物力的办法来制备出高性能和高可靠性的(大MTBF值)、但成本偏高的UPS单机来提高它的Va值，还不如选用可靠性较低、成本较低的、但降低它修复时间(MTTR)较短 UPS 来提高它的Va值。釆用这种设计方案的典型UPS供电系统是：由小功率电源模块和小容量的电池模块所组成的模块化、阵列式”N+X”型UPS冗余并机系统。有关模块化、阵列式UPS供电系统的利弊分析将在后续文章中、继续讨论。

2.4 息网络时代的UPS的”可利用率”Vai

　　在允许计算机单机或局域网络处于”间断的、不连续工作状态”的时代，对多数用户来说，当因故造成UPS输出”停电”、并进而造成计算机或局域网络停止运行时，仅仅会带来工作效率降低或工作时间的浪费等不良影响，不会带来重大的经济损失。因此，当时在选用UPS时的主要关注点是:一旦UPS发生故障后，如何能在尽可短的时间内将UPS修理好，以便重新恢复正常工作。在此历史背景下，模块化、阵列式UPS供电系统因其具有优良的现场”可更換性”、而对某些用户呈现出相当大的吸引力。这是因为如果选用这种UPS电源的话, 既无需他们去查找UPS”出故障”的原因、也无需花精力去熟悉UPS的工作原理及维护技巧，只要把”有故障的”电源模块/电池模块/监控模块拨出、再将新的相应模块插入，就能使UPS电源恢复正常运行。
　　然而，对于当今的信息网络来说，为确保用户能连续断地、高效和可靠地在信息网络上处理/存貯/分享/交换信息资源（数据，语音和图形等)。它是不允许因UPS”出故障”而出现”网络瘫痪”事故的。这是因为对当今的信息网络设备而言，它们所允许的”瞬间供电中断时间”仅为15-30毫秒(1毫秒=千分之一秒)。否则，就会导致”网络瘫痪”事故发生。凡是熟悉网络的人们都知道：一旦出现这种不幸局面，要想让信息网络重新恢复正常工作，往往需耗时几十分钟到几小时。基于上述要求，从原则上讲、当我们在规划和建设信息网络机房时、为它配置和设计UPS供电系统时所追求的设计目标应该是：
　　(a) UPS供电系统必须永远工作在逆变器电源工作状态，既不允许它因故被切换到”交流旁路”供电状态，也不允许它进入”维修旁路”工作状态。因为只有这样，才有可能在信息网络的运行中、消除出现”网络瘫痪”的故障隐患。为达此目的，应该选用具有高MTBF1值(逆变器的平均无故障工作时间)的UPS单机。
　　(b) 对于信息网络用UPS供电系统而言，它所允许的平均修复时间(MTTR)几乎是零。因为只要在UPS供电系统的运行中、在它的输出端曾出现过”瞬态高压浪涌”或”瞬间供电中断”故障、就可能会导致出现”网络瘫痪”故障。一旦”网络瘫痪”故障发生。 此时，无论釆用什么措施來缩短UPS的MTTR值、那怕能在1秒钟內将UPS电源修复好(显而易见，没有任何人可以在如此短的时间内去完成此任务)、也无法弥补由于”网络的恢复时间”长达几十分钟到几小时所可能造成的危害。 因此，在此背景下，如果仍沿着通过缩短UPS的修复时间(MTTR)来提高它的”可利用率”的思路来选择UPS供电系统的设备配置和设计方案时、易于导致作出”不切实际”的或错误的”抉择”。此外，在实际操作中，对于相同维修人员、相同的UPS电源系统来说，其MTTR值呈现出相当大的”不可控性”。这是因为UPS的实际MTTR值同时受控于如下因素：机房维护人员从获悉UPS发生故障起、直到赶到事故现场所需要的时间/距离; 检修人员处理事故的能力和经验; 是否配置有充足的、符合事故现场所需的备件/维修工具等变数。一般说来，能将修复UPS的时间控制在2-4小时之内、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：几分钟)的办法来考虑和选择具有高”可利用率”的信息网络机房的设计方案,在实践中、往往是难以实现的。
　　基于上述原因：当我们在评审信息网络机房的”可利用率”指标时，建议选用信息网络的”可利用率”Vai(它表示：信息网络的”有效运行时间”同”总工作时间”的比值。在这里，总工作时间=网络的有效运行时间+”网络瘫痪”时间+UPS供电系统的平均维修时间MTTR)。
Vai=MTBF/(MTBF+MTPF+MTTR)
　　在这里, MTBF(Mean Time between　Failures)代表网络的平均无故障工作时间;
　　MTPF(Mean Time Of　Paralytic Failures)代表网络的平均瘫痪时间,它主要取决于重新恢复网络用操作系统,并使用户的各种应用软件进入正常工作状态所需的恢复时间。
由上述可见：为使信息网络获得尽可高的”可利用率”Vai，最佳的技术途径应该是选配具有高性能、高可靠性的UPS(例：带”输出隔离变压器”的双变換、在线式UPS)来提高Vai，而不宜将缩短MTTR值作为优选指标。当然，更不宜选用以牺牲供电系统的”可靠性”来获得UPS受损部件的”易换性”的设计方案。 对于当今的信息网络机房(IDC机房、电信机房和工业自动控制机房等)来说，其最佳方案是选用由大功率的UPS单机所组成的”双总线输入”、”双总线输出的”N+1”UPS冗余并机系统(有关这种UPS冗余供电系统的利弊分析、将在后续文章中、继续讨论)，并应设法为它设计和配置出具有如下优异特性的UPS供电系统：
　　 “N+1”型UPS冗余并机系统具有365*24小时提供逆变器电源的能力;
　　　　 在确保信息网络设备获得”UPS逆变器电源”连续供电的条件下、能对“N+1”型UPS冗余并机系统进行”不带电”的检修操作;
　　 UPS供电系统具有优良的电磁兼容性及较低的”零线对地线”电位;
　　 位于同一信息网络中的各IT设备均具有相同的”地电位”。

3 得最佳的性价比是衡量信息网络机房设计水平高低的重要标志之一

　　当我们在从事规划和评价信息网络用机房的设计方案和决定该机房的投资规模和建设进度时，一般需遵循如下设计原则：
　　(a) 所选用的”一体化机房动力”保护系统(电源、空调、消防和集中监控系统)不仅需具有令人滿意的高可靠性,以确保IT设备硬件运行的安全性。而且，还需从完善电磁兼容及接地系统着手，以便消除各种电源干扰问题。对于当今信息网络时代的机房保护系统来说，应高度重视和考察它们能否为信息网络的数据安全运行创造出优良的运行环境。其重要标志是：能否消除可能导致出现”网络瘫痪”的故障隐患。
　　(b) 在确保信息网络及其所运行的数据安全的前提下，选用能确保用户的IT设备始终处于最佳运行状态、投资省、运行和维护成本低、并能随着用户的业务发展、易于实施分阶段的现场”增容”施工的设计方案, 以便使用户能获得最高的投资回报率(利润最大化/最佳的社会效益)。切忌釆用以牺牲”可靠性”为代价的”低成本”方案。
　　为建设具有最佳性价比的信息网络用机房, 请注意和处理好如下事项：
　　 在充分调研市场需求、用户负载的重要程度及未来5年业务的预期增长趋势的基础上，尽可能准确地规划、估算和设计信息网络机房的最终容量、是否需要采用分期实施方案(如果需要的话，需合理规划”分期容量”及分期实施预案);
　　 不管是釆用”一步到位”设计方案、还是”分期施工”设计方案,对于在电力基础设施中所用的主变压器、”双总线”冗余式输入切換柜、主输入配电柜、电缆桥架、各种地线系统等基础性的输配电电力系统均应按机房的最终容量来进行建设;
　　 在考虑投资成本时、应统筹计划”机房基础设施”的投资额(例：机房设备安装楼层的承重能力大小等)、设备的釆购成本、运行成本、维护及维修成本、关键部件及易损件的使用寿命及更換成本。
　　 信息网络机房用的”N+1”型UPS冗余并机系统应具有如下优良的运行特性：确保它能提供100%””可利用率”的 逆变器电源的能力、优良的”可維护性”和现场”可增容性”。
　　 在供电系统输出功率相同的条件下、宜选用UPS单机容量大、可靠性高、并机数量少的”N+1”UPS冗余并机系统(典型配置为”1+1” 并机系统)，不宜选用UPS单机容量小、可靠性低、并机数量多的”N+1”UPS冗余 (典型配置为”4+1”/”5+1”并机系统)。这是因为后者存在故障率高、设备采购成本高、对机房楼房的局部承重”超重”及部件的更换维修成本偏高等弊端。
　　 在设计UPS供电系统时，应时刻牢记：可靠性第一、节能第二。即”省电”服从于”可靠性”的设计原则。为此，应优选带”输出隔离变压器”的双变換、在线式UPS(效率=92-93%),不宜选用在线互动式UPS、Delta变换式UPS或采用ECO(节能方式)的双变換、在线式UPS(尽管这些UPS在市电供电时的效率高达96-97%)。