【導(dǎo)讀】出故障甚至盡可能的少出故障。但由于任何元器件都是有一定壽命的，所以不出。故障是相對(duì)的、有條件的，比如半導(dǎo)體器件在高溫下就容易出故障甚至縮短壽命，和描述，使人們做到心中有數(shù)，以便在出故障前或故障后有一個(gè)相應(yīng)的對(duì)策。此，就提出了“可靠性”的概念，并用一些相應(yīng)的量和表達(dá)式去描述它。的“可靠性”，用一個(gè)時(shí)間函數(shù)p表示。所謂無(wú)損壞是指在規(guī)定的條件下該。元器件或系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)圓滿地完成了被要求的任務(wù)。很顯然，當(dāng)t3Ti時(shí)，該元件的可靠性p就會(huì)降低，損壞率增大，q是該元件工作時(shí)間的概率分布率，而元件的工作時(shí)間又是一個(gè)隨即變量。如果可靠性函數(shù)p是已知的，則它的值完全取決于元件本身的可靠性，位時(shí)間內(nèi)故障元件的數(shù)量與最初受試元件總數(shù)量之比稱作“故障頻率”。來(lái)越小，所以必須研究工作中的元件在每一瞬間的可靠性程度。t2之后元件開(kāi)始顯著地老化。第一個(gè)單元損壞時(shí)的故障強(qiáng)度。

　　

【正文】 控功能等。這種 UPS 的并聯(lián)數(shù)目可以很多，比如可以 100 臺(tái)并聯(lián)。這種并聯(lián)是利用一些小容量的 UPS 和一個(gè)公用并聯(lián)架來(lái) 完成的，這些 UPS 被裝入 圖 22 簡(jiǎn)單并聯(lián)法方框圖 并聯(lián)架內(nèi)，如圖 22 所示，并按要求接線，然后將輸出并聯(lián)在一起。負(fù)載電流在 UPS 系統(tǒng)內(nèi)是不均分的，各 UPS 以不同的值向負(fù)載供電。雖然由于內(nèi)組不同而使電流不均分，甚至有的 UPS 滿負(fù)載輸出，有的空載運(yùn)行，但由于各單機(jī)都具有限流功能，不 致導(dǎo)致過(guò)載故障。如果選擇容量時(shí)使 N(對(duì)應(yīng)負(fù)載容量的 UPS 單元數(shù) )+K(余量的單元數(shù) )留有足夠的余量，也可提高可用性。 這是一種非常普遍的使用方法，大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心都采用了這種方法。由于并聯(lián)電路 (并聯(lián)板 )價(jià)格較高，所以小容量的情況下大都以模塊并聯(lián)為主。一般在10kVA 以上才采用這種方法。 整機(jī)真正并聯(lián)法真正并聯(lián)法被人們公認(rèn)為是一種正規(guī)的并聯(lián)方法。并聯(lián)的手段也很多，比如有有線并機(jī)和無(wú)線并機(jī)之分。 有線并機(jī)是指： UPS 的并機(jī)功能是依靠它們之間的通信來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此， UPS之間要有信 號(hào)信連接，或是電壓信號(hào)通信，或是光纖信號(hào)通信 。 無(wú)線并機(jī)是指 :UPS 之間的并聯(lián)不是依靠它們之間的通信而是通過(guò)本身的自我調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的，比如“下垂法”是利用機(jī)器本身具有輸出最低能量的趨勢(shì) (物體具有把最低勢(shì)能的位置作為穩(wěn)定位置的本能 )、“熱感應(yīng)法”是利用輸出端電壓的變化 DU 和電流變化 DI 呈反方向變化的特性 (即， R=DU/DI)，“ T 型連接法”是利用節(jié)點(diǎn)電流為零的基爾荷夫第一定律 (流入節(jié)點(diǎn)的電流等于流出節(jié)點(diǎn)的電流 )等來(lái)實(shí)現(xiàn)電流均分的。 二、隱含并聯(lián)冗余方案 隱含并聯(lián)冗余的意思是說(shuō)只管看上去不是并聯(lián)結(jié)構(gòu)，但隱含并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，下面就的例子便是。 (1)串聯(lián)冗余熱備份法 圖 23 示出了這種結(jié)構(gòu)的原理方框圖 ,從這個(gè)圖 23(a)上可以看出，兩臺(tái) UPS的輸入是通過(guò)輸入開(kāi)關(guān)連在一起的， UPS2 的輸出不是直接相連，而是通過(guò)其本身的靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān) S2 和 UPS1 的輸出連在一起的。這樣連接的目的是為了不使兩臺(tái) UPS 的輸出同時(shí)送往負(fù) 圖 23 串聯(lián)冗余熱備連接原理方框圖 載。這種連接方法應(yīng)用很普遍，主要使用在兩臺(tái)不同品牌或無(wú)并聯(lián)功能的UPS。不過(guò)這種連接也照樣具有一定的冗余功能。 由他的可靠性模型圖 (b)可以看出，在可靠性上，它具有著一定的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。圖中 PU 1 是 UPS1 主電路的可靠性， PB1 是 UPS1 旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)的可靠性 。PU 2是 UPS2 主電路的可靠性， PB2 是 UPS2 旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)的可靠性 。Pc 是整個(gè)連接系統(tǒng)的可靠性。 圖 24 互連冗余連接原理方框圖 入端相連， UPS2 的輸出端與 UPS1 的旁路輸入端相連，將兩臺(tái) UPS 旁路原來(lái)的輸入端與市電輸入斷開(kāi)，如圖中虛線所示。這樣連接以后就使系 統(tǒng)具有了新的性能，下面就通過(guò)其啟動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)單介紹一下它的工作原理。 這里對(duì)啟動(dòng)程序也有特殊要求，比如首先使 UPS1 啟動(dòng)，由于此時(shí) UPS2 尚未啟動(dòng)，所以 UPS1 的輸出電壓 UO1 的頻率只能是機(jī)內(nèi)決定的標(biāo)準(zhǔn)震蕩頻率，比如50(1177。%)Hz， 接著啟動(dòng) UPS2，由于此時(shí) UPS2 的旁路電壓正是具有標(biāo)準(zhǔn) 50(1177。%)Hz 的UPS1 輸出，所以它的輸出電壓頻率也是 50(1177。%)Hz。而 UPS2 的輸出電壓頻率又是 UPS1 的跟蹤頻率，這樣一個(gè)循環(huán)就使整個(gè)系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定在這一個(gè)頻率上，和輸入電壓的頻 率沒(méi)有任何依賴關(guān)系。這種連接乍看上去似乎像串聯(lián)熱備份(圖 23)，實(shí)際上有很大區(qū)別，前者的兩個(gè)電壓不是同時(shí)輸出，而這里卻是雙機(jī)并聯(lián)，將圖 (a)的 S1 和 S2 換一個(gè)畫(huà)法就是圖 (b)，而且兩個(gè)旁路開(kāi)關(guān) S S2 是閉合的，形成了真正的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。如果負(fù)載的容量小于或等于 系統(tǒng)容量一半，那末該系統(tǒng)就具有了冗余的功能，可用性就有了保障。 三、 PowerStruXure 方案 PowerStruXure 方案在本書(shū)中已有介紹。它不但具有 N+1 冗余功能的 UPS 電源供電， 圖 25 在 PowerStruXure Netshelter 機(jī)柜內(nèi)的雙 PDU 供電方案 而且由于在 Netshelter 機(jī)柜中的雙 PDU 結(jié)構(gòu)又賦予了供電系統(tǒng)更多的冗余組合方式，這就為用戶提供了更靈活的運(yùn)用資金的空間。下面就舉幾個(gè)這方面的例子。 (1)同一來(lái)源的不同性質(zhì)電源的冗余供電 圖 25 示出了在 PowerStruXure Netshelter 機(jī)柜內(nèi)的雙 PDU 供電方案。由圖中可以看出，向兩個(gè) PDU 供電的是兩個(gè)不同的電源：一個(gè)來(lái)自 UPS，另一個(gè)來(lái)自無(wú)自動(dòng)調(diào)整功能的變壓器。但兩路電源的原始電源仍然是一個(gè)。當(dāng)一路電源故障時(shí)，另一路就自動(dòng)接續(xù)上去，具有了冗余功能。 (2)同來(lái)源的同性質(zhì)電源的冗余供電 為了數(shù)據(jù)中心更高可用性的目的，在很多地方采用了雙路外電進(jìn)入機(jī)房的方案，雙路外電可以是雙路市電，也可以是一路市電一路發(fā)電機(jī)。而后再用兩路UPS 向負(fù)載供電， 圖 26 雙路 UPS 供電的情況 如圖 26 所使就是雙路 UPS 供電的情況。這里采用的是具有 N+1 冗余功能的陣列式 UPS PowerStruXure Symmetra B 系列。兩路電源各對(duì)應(yīng) Netshelter 機(jī)柜中的一個(gè) PDU，如圖 25 所示。如果機(jī)柜內(nèi)的負(fù)載如服務(wù)器、路由器等是雙電源設(shè)備，兩路電源的自動(dòng)切換由它們自己進(jìn)行 。如果機(jī)柜內(nèi)的負(fù)載如服務(wù)器、路由器等是單電源設(shè)備，兩路電源的自動(dòng)切換由設(shè)在機(jī)柜中的自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)Redundant Switch 進(jìn)行 。這種結(jié)構(gòu)的供電方案可使可用性指標(biāo)達(dá)到 %。該 Redundant Switch 具有對(duì)不同相電源進(jìn)行切換的功能，比如兩路電源的相位差是 120o。單相切換功率可達(dá) 5kVA,切換時(shí)間約 4ms。在這種情況下是不可以進(jìn)行零切換的，否則，就有使兩相電壓形成短路的危險(xiǎn)。 另一方面，由于 PowerStruXure 是集供電、散熱、配電、布線、切換、容量測(cè)量、指示等為一體的結(jié)構(gòu)方式，縮短了走線距離，減少了接點(diǎn)，節(jié)約了空間等，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可用性。 四、整體機(jī)房方案 (1)問(wèn)題的提出 所有信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)端到端解決方案都必須在一個(gè)客觀實(shí)在的物理空間中運(yùn)行，大都把這個(gè)物理空間稱為“機(jī)房”。 來(lái)自權(quán)威機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明， 2020年中國(guó)市場(chǎng)總體機(jī)房數(shù)量達(dá) 38000 個(gè)，其中 500 平米以上的省級(jí)電信企業(yè)、 IDC、精密制造業(yè)、銀行數(shù)據(jù)中心等大型機(jī)房的數(shù)量增長(zhǎng)很快，要求 %甚至%高可用性級(jí)別的機(jī)房越來(lái)越多。與大多數(shù)產(chǎn)品和服務(wù)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)類似，用戶對(duì)機(jī)房的重視程度越高，以產(chǎn)品和服務(wù)形態(tài)出現(xiàn)的整體機(jī)房解決方案的市場(chǎng)化程度也就越來(lái)越成熟。然而，以往國(guó)內(nèi)機(jī)房工程陳舊的設(shè)計(jì)理念及運(yùn)作方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，用戶為此浪費(fèi)了大量的人力、物力，而且長(zhǎng)期服務(wù)一般得不到保障。因此，改變現(xiàn)狀的 需要已迫在眉睫。于是在 2020 年下半年，美國(guó) APC 公司首先推出了“整體機(jī)房”概念。 所謂整體機(jī)房就是旨在通過(guò)提供模塊化方式，把整體機(jī)房建設(shè)過(guò)程作為端到端網(wǎng)絡(luò)不間斷解決方案的工程項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、商業(yè)化的運(yùn)作流程，在降低整體機(jī)房采購(gòu)成本的同時(shí)，提供信息系統(tǒng)物理運(yùn)行環(huán)境的高可用性。 (2)整體機(jī)房的定義與構(gòu)成 APC 是這樣來(lái)定義“整體機(jī)房”的：標(biāo)準(zhǔn)化的流程，規(guī)?；倪\(yùn)作所產(chǎn)生的高可用性機(jī)房環(huán)境。它包含三重含義： 在物理概念上，整體機(jī)房方案包括建筑裝修、電力供應(yīng)、新風(fēng)空調(diào)、消防報(bào)警、弱電控制等所有機(jī)房涵蓋的系統(tǒng) 。 在工程意義上，整體機(jī)房方案包含了從前期的規(guī)劃選址，中期的設(shè)計(jì)施工，到后期的調(diào)試開(kāi)通，直至終身的維護(hù)服務(wù) 。 從實(shí)施角度上，整體機(jī)房整合了設(shè)備供應(yīng)商、工程承包商和服務(wù)提供商。 圖 14：附加了冗余的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng) 根據(jù)新的冗余級(jí)別重新計(jì)算后，得出可用性為 ，即每年 小時(shí)的宕機(jī)時(shí)間。這比以前設(shè)計(jì)的宕機(jī)時(shí)間減少了十分之一。表 2 列出了重新計(jì)算后的結(jié)果。 系統(tǒng)總可用性 0. 999593 宕機(jī)時(shí)間 每年 小時(shí) 注釋 UPS 可用性是指并行組合的可用性。 選擇的故障率和維修率僅供演示。 由于現(xiàn)在可以同時(shí)維護(hù)，所以子配電盤和插座的故障率降低了。