UPS電源供電系統方案可用性分析

2021-12-27 04:58:53 字數 3196 閱讀 2846

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本文主要是討論對供電系統可用性進行量化分析的方法,並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、正確地列出可用性數學模型、準確地有根據地選取各子系統的可靠性和可維護性引數等,都是非常重要的。

分析中用到的假設和規定

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定,並對在各種系統結構中通用的裝置和環節的子系統可用性作出定量的分析。

大多數情況下,使用者是從**商處獲取產品的mtbf值,但不帶有任何用於證實這些數值的相關資料。當檢視多個系統的mtbf時,了解分析所用的隱含假設和可變因素(特別是定義故障的方式)非常重要。比較時若忽視了這一點,比較結果出現偏差的可能性就會變大,可能會出現500%或更高的偏差。

最終可能導致不必要的業務支出或者意外停機。一般來說,必須有明確的可變因素定義、假設定義以及故障定義,才可以比較兩個或更多系統間的mtbf值。即使兩個mtbf值看起來很相似,仍然有比較結果出現偏差的可能。

因此,必須弄清mtbff結果後面隱含的內容,並仔細研究和領會這些數值所包含的含義。

1、產品功能、應用範圍的界定

在比較兩個或更多mtbf之前,驗證被比較的兩個產品是否是同類非常重要。被比較的產品必須在功能、效能及應用方面相同或相似。如果被比較的產品是ups,則產品功能就是為所連線的負載提供備用電源。

此產品的用途可能是用來支援資料中心環境中的關鍵it負載。如果沒有相似的應用。就不可能進行公正的mtbf較。

例如,對工業用途和it用途的ups進行比較是不切合實際的。

更重要的是,mtbf比較中所用系統的邊界必須等同。如果各個系統的定義方式不同,那麼不可避免地會出現比較偏差。以使用外部電池的ups系統為例,某些**商可能選擇不包括由這些電池導致的故障,因為他們位於系統"外部",不是系統的一部分。

其他**商可能選擇包括電池故障,因為這些電池是系統運轉的必要元件。其他可能導致不一致邊界的元件包括輸入和輸出電路斷路器、旁路系統、保險絲和控制系統。使用者應該向**商諮詢mtbf計算中應包括哪些元件或子系統,不應認為所有**商定義系統的方式都相同。

2、故障定義

如果兩個可比較產品間的故障定義不同,那麼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,一項基本任務就是準確分析每個被比較產品的故障組成。對於mtbf值計算,**商統計故障時要考慮的問題如下。

是否將使用者誤用導致的故障統計在內,設計者可能忽視了許多人為因素,這將導致使用者很容易誤用產品。

在電源保護行業中,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範圍,導致了負載停止運轉。不過,是否將由**商維修技術人員導致的負載停用也統計在內?

產品設計本身是否有提高風險程式出現故障的可能性?

如果計算機上的led出現故障,是否屬於故障(雖然它沒有影響計算機的執行)?

如果耗材(例如電池)的使用壽命比預期的耍短,是否屬於故障?

運輸造成的損壞是否屬於故障?這是否能表明包裝的設計不當?

是否將重複出現的故障統計在內,也就是說,對於同一使用者使用的同一系統內診斷結果相同的故障,是重複計數還是僅計數一次?

安裝過程導致的故障是否統計在內,此故障可能是**商技術人員引起的?

如果使用者沒有購買推薦的維護合同或監視系統,是否將故障統計在內?

如果**導致建築物損害,使得系統出現故障,是否將故障統計在內或將其視為"天災"?

是否將系統外某些元件的故障統計在內,對於ups系統,系統外元件可能是電池或旁路開關?

如果出現連鎖故障,導致後續系統停機,是將每個系統的故障部統計在內還是僅統計第乙個系統的故障?

要明確地規定故障內容和分清故障責任是件繁瑣的事情,所以就資料中心機房ups供電系統而言,通常是概括地或者原則性地把造成以下事故的電源系統元件的任何問題定義為故障:

部分或整個系統停機,或系統運營達不到標準水平;

使用者裝置對供電的效能不可接受:

電氣保護繼電器動作或電氣系統處於緊急執行狀態下;

任何電路或電氣裝置斷電。

但以下暫態過程和可能的故障情況不予考慮:

兩路市電轉換時或市電與柴油發電機系統轉換時,有短時間(ats轉換)斷電問題;

柴油發電機系統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;

柴油發電機系統啟動時間過程中斷電問題等。

3、分析中用到的假設

以下假設在可靠性分析中是重要的,同時也是對故障定義的補充。

①裝置的失效率呈常數

所有裝置的失效率是固定不變的,也就是說,它不隨執行時間的變化而變化,也不會因其他相關裝置的故障而變化。當然,便用環境應該是符合使用條件且是不變化的。裝置應在設計的有效使用壽命期間內使用。

如果考慮上面提到的變化因素或者產品的使用超過其有效使用壽命,那麼對故障率的分析就變得非常複雜,需要加入非線性因素。

②維修質量

對於系列中的「n」個元件,假定都有固定的維修人員。系統不存在因沒有維護或維護不當而造成的附加故障。

③元件故障的獨立性

假定在維修出現故障的元件時,系統內的所有其他元件仍可以執行。

④元件故障可依賴性

假定所述架構的建立依據行業最佳萬案,這樣,因為物理和電氣隔離便產生常見原因故障的可能性非常低。此假設不完全適用於分布式冗餘結構,因為靜態轉換開關會影響三個ups中的兩個,進而使整個結構出現故障。對於兩個分布式冗餘結構,應當為此常見故障建模。

⑤電源可用性與it業務可用性

此分析提供與電源可用性有關的資訊。因為電源重新啟動不會立即恢復業務可用性,業務流程的可用性通常會降低。it系統通常要乙個重新啟動時間,它會使不可用性加劇,分析中沒有考慮這個因素。

⑥佈線的故障率

系統中裝置之間佈線的故障沒有計算在內,主要是因為佈線的故障率非常低,無法準確**其統計學相關性。以前進行的工作表明,如此低的故障率對總體可用性的影響很低。在電能的傳送過程中,關鍵的接線端子才是造成輸入故障的主要原因。

⑦人為錯誤

雖然人為錯誤是導致資料中心君機的乙個重要原因,但是在這個分析中並沒有考慮到人為錯誤導致的君機,因為這些模型的焦點是比較電源基礎設施的可用性,確定系統中的薄弱環節。另外,在分析中也缺少人為錯誤如何影響可用性的相關資料。

⑧環境因素

分析中,認為環境因素屬於人為原因或者是不可預見性因素,諸如工作溫度、濕度、雷電及其他破壞性干擾和損害等。

⑨系統施工

該模型假定所描述的系統的建設工作到位。整個結構的設計雖然很出色,但是設計的實施往往總是不盡人意,因此就可能出現這樣的情況:設計的可用性可能非常高,但是由於施工不到位,其負面影響非常大。

責任編輯:handsome

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