現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計-UPS電源設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

模塊化UPS設(shè)備的可靠性

　　“1+1”單機冗余并機系統(tǒng)在運行中只允許一臺發(fā)生故障,兩臺同時故障時系統(tǒng)就宕機。而模塊化UPS“n+1”(n>1)冗余并機雖然也是只允許一臺功率模塊發(fā)生故障,兩臺同時故障時系統(tǒng)就宕機,但兩臺同時故障的情況卻有多種組合。例如:

　　n=2時,有1-2、1-3、2-3等3種;

　　n=3時,有1-2、1-3、1-4、2-3、2-4、3-4

　　等6種;

　　n=4時,有1-2、1-3、1-4、1-5、2-3、2-4、2-5、3-4、3-5、4-5等10種;

滿負(fù)載情況下可靠性的區(qū)別

　　在系統(tǒng)滿負(fù)載情況下,“1+1”冗余并機和“n+1”模塊化UPS都是只允許一臺發(fā)生故障并可在不影響系統(tǒng)正常運行的情況下脫機修復(fù),兩臺同時故障時系統(tǒng)宕機。

　　如果單機和模塊化UPS功率模塊的可靠度相等且均為R,“1+1”冗余并機可靠度為R1+1,“4+1”模塊化UPS可靠度為R4+1,則

　　R1+1=1-[1-R]2

　　R4+1={1-[1-R]2}10

　　在所有各臺單機(或模塊化UPS的功率模塊)可靠性相同且等于0.9的情況下,則

　　R1+1=1-[1-R]2=0.99

　　R4+1={1-[1-R]2}10=0.9

實際負(fù)載小于滿負(fù)載情況下可靠性的區(qū)別

　　在實際應(yīng)用中,設(shè)計負(fù)載容量往往小于UPS的額定輸出容量,特別是在數(shù)據(jù)中心投入使用的初期,負(fù)載的實際容量更是遠小于UPS的額定輸出容量,此時模塊化UPS的冗余模塊的數(shù)量會大于1，這時可以把系統(tǒng)定義為模塊化“n+m”冗余并機系統(tǒng)。

　　n:n個模塊額定容量之和等于UPS實際輸出負(fù)載容量;

　　m:實際冗余的模塊數(shù)。

　　如果每個模塊的可靠性為R,則系統(tǒng)可靠性表達式為

　　對于“4+1”模塊化UPS冗余并機系統(tǒng),其可靠性與負(fù)載量的關(guān)系如下:

　　假定單機(或功率模塊)的年可靠度R(t)=0.9,可計算出“1+1”冗余并機與模塊化“n+1”冗余并機的區(qū)別,以及負(fù)載量的影響,見表4.3,這里取n=4。

　　通過以上分析,可得出下面的結(jié)論:

　　第一:當(dāng)單機可靠度為0.9時,單機“1+1”系統(tǒng)可靠度可達到0.99,此值與負(fù)載量無關(guān),不管系統(tǒng)實際負(fù)載量是多少,系統(tǒng)永遠是“1+1”冗余,不允許兩臺同時故障;

　　第二:當(dāng)系統(tǒng)實際負(fù)載等于系統(tǒng)設(shè)計額定負(fù)載量時,如果單個模塊可靠度為0.9,則模塊化“4+1”冗余系統(tǒng)可靠度為0.9,低于單機“1+1”冗余系統(tǒng)。但是當(dāng)系統(tǒng)實際負(fù)載等于UPS系統(tǒng)設(shè)計最大負(fù)載量的75%時,則“4+1”冗余系統(tǒng)變成“3+2”冗余系統(tǒng),系統(tǒng)可靠度為0.99,當(dāng)系統(tǒng)實際負(fù)載等于UPS系統(tǒng)設(shè)計最大負(fù)載量的50%時,“4+1”冗余系統(tǒng)變成“2+3”系統(tǒng),可靠度再次提高到0.99995。

模塊化UPS設(shè)備的可用性

　　計算可靠性時使用的數(shù)學(xué)模型和計算方法同樣適用于對可用性的分析和計算,但是計算可用性時我們用可靠性的另一個參數(shù)——平均無故障時間MTBF,同時還要用到可修復(fù)性參數(shù)——平均修復(fù)時間MTTR。

　　假定:單機UPS和模塊化UPS功率模塊的MTBF=10萬小時(這是目前產(chǎn)品的水平);單機UPS的MTTR=8h(包括故障反應(yīng)和故障修復(fù)時間);

　　模塊化UPS功率模塊的MTTR=0.5h(拔插更換修復(fù))

　　則:UPS單機的可用性A=MTBF/

　　(MTBF+MTTR)=0.9999

　　模塊化UPS功率模塊的可用性A=MTBF/

　　(MTBF+MTTR)=0.999995

　　當(dāng)知道了單機(或功率模塊)的可用性數(shù)據(jù)后,上面提到的對并機系統(tǒng)可靠性的計算公式同樣適用于對并機系統(tǒng)可用性的計算。

　　通過以上分析可得出下面的結(jié)論:模塊化UPS的可用性比單機“1+1”的可用性高,根本原因是模塊化UPS的模塊故障后可熱插拔修復(fù)。再者,可用性也隨著負(fù)載量的減輕而提高,當(dāng)系統(tǒng)實際負(fù)載等于設(shè)計額定負(fù)載量的75%時,可用性已經(jīng)近似為1。