细分MTTR对模块化UPS系统可用性的影响

    航空公司对行李重量限值的规定，受各国的劳工法以及不同型号客机等影响，不同的航空公司，规定稍有不同。当超过限值时，需要采用货运方式替代行李托运，而货运不能保证随同旅客航班同时抵达，一般晚到2至3天。以上表明：模块的重量和尺寸将直接影响到维修现场获得备用模块的时间。从表2看出，模块的重量小于30kg和尺寸小于158cm最佳。

    3.3.3 国际上对人体搬运重物限制

    图2是美国劳工法对不同重量物体需要不同人数或者需要采用机械设备的要求。图中重量限值要求间接对UPS单模块的容量和重量作了规定。重量限值要求同时表明：提高UPS模块的功率密度，降低其重量尺寸是以后永恒的发展方向。 

图2  美国劳工法对搬运重物规定

    早年通信用高频开关电源刚面市时， 200A/48Vdc的整流器模块还是主流，尽管其重量尺寸比相控小很多，但现在200A的模块是非主流产品，主流产品是100A、50A、30A、10A等整流器模块，应该说重量尺寸是一个重要原因。随着电源变换效率的提高，200A整流器的尺寸和重量变小时，200A模块也许将进入主流。

    对于功率更大使用场景则通过增加并联模块数量或者采用多套分散供电方式实现。

    3.4 故障维修时间t4

    从开始动手维修到确认修好的时间。对于模块化UPS，普通工程师现场能直接更换故障模块。更换时间30产品。对于传统集中式UPS，需要资深工程师携带多种仪器仪表以及可能需要的备件到故障现场进行检测。维修时间t4是min～days（天）数量级。

    3.5 恢复时间t5

    更换新的模块或者部件从通电到该模块投入到系统工作正常的时间。恢复过程中需要系统具有完善自我检测和保护设计，如更换的模块或者修复的部件通不过系统检测，则系统拒绝加入，不能影响系统其它部分继续正常工作。t5时间是ms～min数量级。

    3.6 MTTR估值

    据上分析看出，相对于后勤保障时间t3和故障维修时间t4来说，t1、t2、t5可以忽略不计。MTTR可以假设如下四个数值： 

    ⑴ 假设用户自己在设备故障现场，用户备有可以供更换的备用模块，用户一发现问题就立即自己更换，则MTTR≦0.5h。这是一种最理想最短的时间。

    ⑵ 用户维护人员不在现场但在设备所在城市，模块一旦发生故障即可被实时通知（如手机短信），现场有可供更换用备用模块，维护人员5h之内赶到现场并完成更换。则MTTR=5h。

    ⑶ 现场无备用模块，或即使有备用模块但用户自己不能更换，需要厂家工程师来更换。假设厂家承诺解决问题时间为48h，更换模块时间0.5h，MTTR=48+0.5≈50（h）。

    ⑷ 对于传统集中式UPS，需厂家资深工程师，带齐备品备件和检测仪器，设响应时间48h（备好备件以及乘机或车赶到设备现场时间），现场维修时间72h，则MTTR=48+72=120(h)。

    对于模块化UPS，采用第（2）种情况和（3）种情况比较合理，即MTTR=5h或者50h。

    4 "N+X"并联系统可用度计算

    4.1 计算公式

    "N+X"模块化UPS系统是一个表征模型，"N"为负载容量所需模块数，"X"为冗余模块数。用MTBF、MTTR和可用度A来表征可用性，其下标M表示模块，S表示系统。
系统MTBFS、MTTRS和可用度A S如公式（1）、公式（2）和公式（3）所示[2]。

    4.2 计算结果与分析

    根据以上公式可以计算出系统的可用度As，见表3。模块的参数是：MTBFM=10万h，MTTRM分别为0.5/5/50/120h，N+X分别为N=[1，10]，X=[0，