信息網絡時代UPS供電系統的可靠性和可利用率

戴方權

（中睿通信規劃設計有限公司）

信息網絡時代UPS供電系統的可靠性和可利用率

戴方權

（中睿通信規劃設計有限公司）

隨著網絡經濟時代的迅速發展，計算機網絡信息系統被世界經濟中各個領域涉及面越來越廣，在各個大小型企業對信息系統的依賴也越來越強的形勢下，提高UPS供電系統的可靠性和可利用率，可以極大減小由于電源故障造成的網絡癱瘓等問題，從而帶來經濟的損失。本文主要對UPS供電系統的可靠性和可利用率兩方面進行分析。

UPS；可靠性；可利用率

1 UPS供電系統的發展態勢

在經濟競爭日趨激烈的情況下，抓住互聯網的優勢快速發展，用信息化推進工業化發展，否則，遲早會被社會所淘汰。各大企業為了獲取更大利潤，并及時得到準確的信息資源，使公司迅速適應整個變化多端的市場，因此，需要優良的信息系統來維持整個公司的經營。此時，信息的“不間斷性”對企業的正常運行是很重要的，包括網絡信息系統對信息的處理、傳輸及存儲過程，對于很多大型企業來說，短暫的“網絡癱瘓”會造成整個企業幾百萬元甚至幾千萬元的損失，而供電系統的損壞是造成“網絡癱瘓”的主要原因之一。據調查，近幾年造成美國計算機網絡信息系統故障，50%以上與供電電源有關，而在我國，供電質量差頻繁出現，這些供電質量問題主要包括斷電、電壓波動頻率大、浪涌等。因此，設計一款可靠性高、可利用率高的UPS是提高供電質量的有效方法。

2 UPS供電系統的特點

2.1 UPS工作原理

UPS，即不間斷電源，是將蓄電池（多為鉛蓄電池）與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備。UPS在一定程度上可以避免系統斷電、電壓波動等問題，并使企業在斷電后繼續工作，將用戶迅速存盤，防止未保存的數據損失，避免因停電帶來的部分經濟損失。UPS主要用于第算計與其他電子設備提供穩定的電力供應，當然，根據不同的情況，UPS在整個系統中發揮不同的作用。比如，當電力系統正常時，UPS在穩定電壓的同時，不斷向主機充電；在電力系統出現故障斷電時，UPS迅速將直流電變為220V交流電，以維持系統正常運行。

UPS電源系統由“主路、旁路、點成、逆變、整流器等”組成。主路、旁路、電池等電源輸入電路，逆變和旁路輸出電路，整流器起穩定電壓的作用。圖1為UPS工作原理圖。

圖1

市電正常時，UPS以直流電的形式輸出，再將直流電逆變，變成穩定的交流電，供負載使用；一旦市電出現故障，則UPS會使用之前的備用電源，再將備用蓄電池的直流電變成交流電，供負載使用。但是，UPS雖被稱為不間斷電源，但是備用供電的時間是有限的，而如果在有限的時間內不能重新修復出現故障的系統，或者在UPS發揮供電作用是出現問題，就會對整個企業的利潤造成影響。因此，提高UPS的可靠性和可利用性是當下解決供電系統問題的燃眉之急[1]。

2.2 UPS出現故障的主要原因

2.2.1 組件故障

UPS出現的最長見得問題，就是電池組充電不足的問題，因此，判斷電池組是否有故障，主要應看電池組是否可以提供充足的放電時間。檢測是否是UPS電池組出現的問題首先應去掉所有其他負載，用直流表檢測電池組放電電壓是否符合規定。

其次，當市電正常時，出現逆變器不運作的狀況，應先檢查逆變器本身是否出現損壞，再檢查其他控件是否正常；若市電不正常時，逆變器不運作，很可能是其中的電池組出現問題，電池組放置時間過長或者電池組沒有充足的電，這時，要先對電池組沖8～12h電。

當然，還有類似的整流器、旁路等發生故障，在此不一一做出介紹。

2.2.2 UPS對負載不適應

市電意外斷電后，若UPS突然與一個“冷機”相連，這就可能導致由于UPS不能適應國家電網出現的狀況，使整個供電系統出現問題，帶來不必要的麻煩。

2.2.3 操作不規范

UPS系統本身就是復雜、專業的，需要專業人員來操作或者維修，而在操作過程中，若由于專業知識不足，或者接線錯誤導致的是致命的，比如，在接線時，逆變器是正常工作的，一不小心，就會使逆變器單獨工作，頻率波動[2]。

3 UPS的可靠性與可利用性

目前，在UPS的設計與制造過程中，采用以DSP技術以及CNA網控技術等為主的先進技術，以及可降低功率驅動模塊的驅動電路技術、智能化的“故障自檢斷”技術，都對UPS在可靠性、可利用性的提高做出巨大貢獻。

3.1 UPS的MTBF（平均無故障工作時間）

我們常用MTBF作為衡量UPS作為供電系統的可靠性。MTBF是指：從UPS開始工作時算起，直到系統運作出現問題并引發停電時的平均工作時間。公式表示為：MTBF=1/λ（失效率）。其中，在解釋“失效率”時，切不可簡單將各個原件的失效率的算書求和或乘積作為整個系統的失效率。當然，MTBF越大越好，即失效率越小越好，但UPS的MTBF除了受是效率的影響，電路的設計以及制造對其影響也是顯而易見，即使兩家企業同時用同一些組件所生產的UPS在功能和效率上也會出現很大差別。那么，為什么說MTBF是衡量UPS可靠性的重要指標是有原因的，對于像銀行系統、交通系統、政府系統等不允許出現網絡癱瘓現象，因此，在這種情況下不允許UPS進入“交流旁路”工作狀態中。

表1

3.2 UPS的MTBF與MTTR

所謂UPS電源的可利用率，就是指UPS正常工作時間與總時間的比值。它與可靠性不同，UPS的可利用率由MTBF和MTTR共同決定。MTTR是指系統出現故障時，維修人員修好后，時系統重新工作的時間。分析便知，MTTR不僅由設計方案所決定，還由維修工人維修時間長短所決定。暫時的停電對大部分用戶來說不會影響到正常生活，但對企業的經濟損失影響慘重，對于目前的信息利用率來說，系統能允許的斷電時間僅為15～30ms，過了這段時間，光系統癱瘓不說，修理系統所花費的時間，包括修理員到位時間，維修時間，重新運行時間，至少要花費幾小時甚至幾十小時。因此，為了信息處理、存儲更可靠、有效，我們應追求更高的UPS可利用率，而提高UPS可利用率的根本，就是減小MTBF和MTTR的值。

首先明確，最能反映UPS運行質量的MTBF是逆變電源的MTBF，而不是交流電的MTBF，確保減少系統癱瘓次數，即必須保持逆變器一直保持在運行狀態，逐漸消除網絡癱瘓的隱患，這就需要使逆變器既不可以處于供電狀態，也不允許它出現斷電的情況。但是，大量的事實證明，為提高UPS利用率，減小MTTR比減小MTBF更有效果，比如，如果將MTBF為5000h的UPS節省4h的MTTR時間，可利用率就可以高達90%以上，因此，若將大量的時間花費在創新技術上，還不如提升維修技術，減小MTTR的數值。當然，為減輕維修工的工作，選擇一款合適的UPS系統是必不可少的，目前，可更換的、模塊化的UPS非常受用戶歡迎，這樣，即使維修工檢查不出故障出現的原因，直接更換新的即可，這對維修工的專業要求也有所降低，對他們的要求只是找出問題所在的組件，將新的重新插入。這樣大大節約了維修的時間，提高了UPS的可利用率[3]。

4 結語

基于現在互聯網發展的態勢，如何設計和選擇合適的UPS以提高供電系統的可靠性和可利用路是當下之趨，當然，在合理應用時，配合高效的指揮、控制信息傳遞系統，提高維修人員質量，也是至關重要的。

[1]李成章.信息網絡時代UPS供電系統的可靠性和可利用率如何為信息網絡配置具有最佳性價比的UPS供電系統（一）[J].電源世界，2004，07：53～58.

[2]李成章.信息網絡時代UPS供電系統的可靠性和可利用率[J].電信工程技術與標準化，2004，10：1～7.

[3]冉德君.提高計算機網絡信息系統供電可靠性及S-UPS新技術[J].昆明大學學報，2005，01：44～47.

TN86

A

1004-7344（2016）15-0296-02

2016-4-5

戴方權（1974-），男，助理工程師，本科，主要從事通信規劃設計工作。