論文--模塊化ups與供電系統(tǒng)的模塊化設(shè)計-資料下載頁
2025-06-07 06:32本頁面
【正文】 容量； ? m實(shí)際冗余的單機(jī)（或模塊）數(shù)。 n+m系統(tǒng)在運(yùn)行中，允許發(fā)生故障電源模塊數(shù) m與系統(tǒng)實(shí)際輸出負(fù)載量的大小有關(guān)，仍以4+1冗余系統(tǒng)為例，當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載等于 UPS系統(tǒng)設(shè)計最大負(fù)載量時，實(shí)際運(yùn)行情況為 4+1冗余系 統(tǒng)，運(yùn)行中允許一臺發(fā)生故障并可在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下熱插拔更換，任意兩臺同時故障時系統(tǒng)宕機(jī)。 即： n=4， m=1， 兩臺同時故障的組合有 10種 R4+1=[1(1R)2]10 U P S 1R 1U P S 2R 2U P S 1R 1U P S 3R 3U P S 1R 1U P S 4R 4U P S 1R 1U P S 5R 5U P S 2R 2U P S 3R 3U P S 2R 2U P S 4R 4U P S 4R 4U P S 5R 5U P S 3R 3U P S 5R 5U P S 3R 3U P S 4R 4U P S 2R 2U P S 5R 5UPS1 R1 UPS2 R2 (a) 1+1冗余并機(jī) （ b） 4+1模塊化 UPS 圖 5 滿載情況下的可靠性模型 11 當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載等于設(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)中允許兩臺同時發(fā)生故障并可在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下熱插拔更換，任意三臺同時故障時系統(tǒng)才宕機(jī)。 即： n=3， m=2, 三臺同時故障的組合有 10種 R3+2=[1(1R)3]10 當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載等于設(shè)計最大負(fù)載量的 50%時， 4+1冗余系統(tǒng)變 成 2+3冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)中允許 3臺同時發(fā)生故障并可在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下熱插拔更換，任意四臺同時故障時系統(tǒng)才宕機(jī)。 即： n=2， m=3， 四臺同時故障的組合有 5種 R2+3=[1(1R)4]5 假定單機(jī)（或模塊）的年可靠度 R=，可計算出 1+1冗余并機(jī)與 n+1模塊 冗余并機(jī)的區(qū)別，以及負(fù)載量的影響，如表 （ 1） 所示，這里取 n=4。 表（ 1） 1+1冗余并機(jī)和 4+1模塊化 冗余并機(jī)的可靠性差別及與負(fù)載量的關(guān)系 可靠度 R(t) 100%負(fù)載 75%負(fù)載 50%負(fù)載 UPS單機(jī)或功率模塊 單機(jī) 1+1冗余 模塊化 4+1冗余 通過以上 分析 可得出下面的結(jié)論： ① 由單機(jī) 1+1組成冗余 系統(tǒng)，當(dāng)單機(jī)可靠度為 ，并機(jī)系統(tǒng)可靠度可達(dá)到 ，此值與負(fù)載無關(guān)，也就是說，不管系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載量是多少，系統(tǒng)永遠(yuǎn)是 1+1冗余，不允許兩臺同時故障，可靠度 也就 永遠(yuǎn)是 ； ② 由 模塊（包括 單機(jī)）組成的 4+1冗余系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載等于 設(shè)計額定負(fù)載量時，如果模塊（或單機(jī) ）可靠度為 ，則系統(tǒng)可靠度為 ，低于 1+1冗余 系統(tǒng)。但是當(dāng)系統(tǒng)實(shí)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)可靠度高達(dá)，當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載等于設(shè)計最大負(fù)載量的 50%時， 4+1冗余系統(tǒng)變成 2+3冗余 系統(tǒng)，可靠度再次提高到 。 4，模塊化 UPS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(jī) UPS的 MTBF=10萬小時（這是目前產(chǎn)品的水平，相當(dāng)于 11年）； 單機(jī) UPS的 MTTR=8小時（包括故障反應(yīng)和故障修復(fù)時間） 模塊化 UPS功率 模塊的 MTBF=10萬小時（同單機(jī) UPS） 模塊化 UPS功率模塊 的 MTTR=1小時（在有備份的情況下由維護(hù)人員熱插拔 修復(fù) ）； 則： UPS單機(jī)的可用性 A=MTBF/（ MTBF+MTTR） = 1+1單機(jī)冗余并機(jī)的可用性 A1+1=1（ 1A） 2 = 12 模塊化 UPS功率 模塊 的可用性 A=MTBF/（ MTBF+MTTR） = N+1模塊 UPS的可用性 (仍以 4+1為例 ): 當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載等于設(shè)計最大負(fù)載量時， A4+1 =[ 1（ 1 A） 2]10= 當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載等于設(shè)計最大負(fù)載量的 75%時 A3+2=[1(1A)3]10≈ 1 對可用性的計算表示在表（ 2）中 表（ 2） 1+1冗余并機(jī)和 4+1模塊化冗余并機(jī)的可用 性差別及與負(fù)載量的關(guān)系 可用性 A(t) 100%負(fù)載 75%負(fù)載 50%負(fù)載 UPS單機(jī)（ MTTR=8h） 功率模塊（ MTTR=1h） 單機(jī) 1+1冗余 模塊化 4+1冗余 ≈ 1 ≈ 1 通過以上 分析 可得出下面的結(jié)論： 模塊化 UPS的 可用性比 1+1單機(jī)冗余并機(jī)的可用性高，根本原因是模塊化 UPS的模塊故障后可由維護(hù)人員熱插拔 修復(fù) ，使故障修復(fù)時間 MTTR降到 1個小時。再者，可用性也隨著負(fù)載量的減輕而提高， 當(dāng)系統(tǒng)實(shí)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。 以上分析得到的可靠性和可用性結(jié)果都是 比較高 的，如果把系統(tǒng)中的輸入配電、輸出配電 、變壓器 、 UPS的輸入和輸出 接觸器 等環(huán)節(jié)都考慮在內(nèi)， 那么實(shí)際的 可靠性和可用性數(shù)值都要小得多。 六、結(jié)束語 可修復(fù)和可快速修復(fù)功能是提高系統(tǒng)可用性的關(guān)鍵， 模塊化 是 可修復(fù)和可快速修復(fù)的根本條件， 也是提高適應(yīng)性和降低總擁有成本的最有效的措施。 “系統(tǒng)模塊化設(shè)計”已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心設(shè)計建造必須遵守的原則?！跋到y(tǒng)模塊化設(shè)計”觀念在行業(yè)中已上升到一個新的高度 ， 成為了一種富有創(chuàng)造性并具突出戰(zhàn)略意義的設(shè) 計哲學(xué)。 “模塊化 UPS”是最高級別的模塊化系統(tǒng) ，其設(shè)計理念必然會引領(lǐng)著數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計建造的發(fā)展方向。 但是，使整個數(shù)據(jù)中心 基礎(chǔ)設(shè)施 模塊化要比一臺 UPS系統(tǒng)模塊化困難得多， 很多設(shè)備和環(huán)節(jié)雖然可模塊化 具有獨(dú)立功能、可獨(dú)立運(yùn)行、可整體安裝， 但要 插拔維護(hù)卻 很困難或者 不可能，甚至在系統(tǒng)運(yùn)行后再 拆卸、更換、移動 也不是件容易的事， 這 是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施普遍存在的問題。 要解決這個問題，不僅要使所有設(shè)備和環(huán)節(jié)在連接方式上具備可拆卸、更換、移動的條件，還要在物理?xiàng)l件上 空間、走道、工具的可操作性等方面做精心的設(shè) 計。
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