隨著近年來數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模建設(shè)，傳統(tǒng)供電系統(tǒng)在大規(guī)模部署和運(yùn)營(yíng)中暴露的可靠性、維護(hù)性等問題日益突出，推動(dòng)著用戶、設(shè)備商和方案設(shè)計(jì)公司合力進(jìn)行供電系統(tǒng)的創(chuàng)新和優(yōu)化，供電系統(tǒng)的建設(shè)思路逐步從傳統(tǒng)上關(guān)注可靠性轉(zhuǎn)移到保障可用性上來。那么為何要建設(shè)高可用供電系統(tǒng)，如何建設(shè)高可用供電系統(tǒng)，本文對(duì)此做出了一些探討。
　　可用性綜合反映用戶的真實(shí)需求，可靠性是影響可用性的因素之一
　　可靠性通過可靠度來衡量，可靠度的定義為：“給定系統(tǒng)在規(guī)定的工作條件下和預(yù)知的時(shí)間內(nèi)持續(xù)完成規(guī)定功能的概率”。平均無故障工作時(shí)間MTBF （又稱平均故障間隔時(shí)間）是決定電源系統(tǒng)可靠度的重要指標(biāo)，MTBF可通過定量定時(shí)的工業(yè)試驗(yàn)或理論計(jì)算的方式獲得。可用性是指產(chǎn)品在任一隨機(jī)時(shí)刻需要開始和執(zhí)行時(shí)，處于可工作或可使用狀態(tài)的程度?？捎眯杂?jì)算公式是：
　　
　　式中，MTBF（Mean Time Between Failures）是平均故障間隔時(shí)間，MTTR（Mean time to repair）是平均修復(fù)時(shí)間。
　　可靠性的高低代表了電源系統(tǒng)是否容易故障。但是從實(shí)際應(yīng)用的角度來說，任何設(shè)備都不可能保證在生命周期內(nèi)完全不出故障，用戶希望的是設(shè)備盡量不出故障，即使故障了也不要因故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)受影響；如果業(yè)務(wù)受到了影響，那么應(yīng)盡快消除故障。相比之下可用性的定義相比可靠性范圍更加寬泛，對(duì)于可修復(fù)系統(tǒng)而言，它不僅涵蓋了設(shè)備是否容易出錯(cuò)的問題，還涵蓋了設(shè)備是否容易從故障中恢復(fù)。很明顯可用性更加真實(shí)地反映了用戶的需求。
　　在UPS行業(yè)，通常用幾個(gè)“9”來代表系統(tǒng)可用性的高低。它是指一年內(nèi)，系統(tǒng)在線運(yùn)行及可進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)間比例。比如6個(gè)“9”（可用性可達(dá)到99.9999%），即每年可能存在的宕機(jī)時(shí)間少于32秒。UPS系統(tǒng)的目標(biāo)是盡量提高UPS電源系統(tǒng)的可用性，減少來自市電的影響。
　　提升供電可用性的途徑
　　提高供電系統(tǒng)可靠性
　　從可用性計(jì)算公式可以看出，提高可靠性是提高可用性的一個(gè)重要途徑。提高供電設(shè)備可靠性分四個(gè)層次：
　　第一，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)。在產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的可能應(yīng)用環(huán)境，選定相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)產(chǎn)品使用時(shí)可能的電氣隔離、EMI/EMC、防雷、防浪涌、防噪干擾等電環(huán)境，防濕、防塵、防震、防腐等自然環(huán)境，及操作、維護(hù)、管理、搬運(yùn)、安裝等的人環(huán)境有充分的評(píng)估，從而構(gòu)建產(chǎn)品合理的設(shè)計(jì)框架。
　　第二，器件級(jí)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，嚴(yán)格篩選器件，配合最優(yōu)電路設(shè)計(jì)，并反復(fù)模擬各種惡劣環(huán)境測(cè)試器件應(yīng)力裕量，保障各類元器件的可靠運(yùn)行。對(duì)于關(guān)鍵器件如電解電容，如果電路設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，紋波電流過大，芯溫過高，壽命將大大縮減，從而導(dǎo)致設(shè)備可靠性降低。散熱風(fēng)扇也要選擇穩(wěn)定性好性能優(yōu)異的廠家提供，防止風(fēng)扇故障導(dǎo)致功率模塊溫度上升，影響正常供電。
　　第三，部件級(jí)。部件的可靠性主要體現(xiàn)在它的穩(wěn)定性和冗余性，在保證部件故障率降至最低的前提下，關(guān)鍵部件采用冗余設(shè)計(jì)是提高部件級(jí)可用性的最有效方法。
　　第四，方案級(jí)。通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定，并且具備容錯(cuò)能力，整個(gè)供電路徑無單點(diǎn)故障點(diǎn)。圖1展示了一個(gè)無單點(diǎn)故障的冗余系統(tǒng)架構(gòu)圖。該方案由兩套系統(tǒng)組成，在每套系統(tǒng)中，A4環(huán)節(jié)做到輸入冗錯(cuò)，A5環(huán)節(jié)做到雙回路互為備份，A6使用模塊化UPS或者并機(jī)，A7為單電源負(fù)載提供雙路保障，如果有條件A1和A2環(huán)節(jié)采用雙路市電輸入，單供電系統(tǒng)做到可靠冗余設(shè)計(jì)，然后方案采用2N容錯(cuò)設(shè)計(jì)，基本做到無單點(diǎn)故障點(diǎn)和在線維護(hù)。
　　
　　圖1無單點(diǎn)故障的冗余系統(tǒng)架構(gòu)圖
　　提高UPS供電設(shè)備的可維護(hù)性
　　降低維護(hù)時(shí)間是提高可用性的另一重要途徑。模塊化設(shè)計(jì)可以有效改善易維護(hù)性，降低維護(hù)時(shí)間。UPS設(shè)備各個(gè)功能單元模塊化之后，故障之后只需更換上相應(yīng)備件即可，大幅降低了維護(hù)的技術(shù)門檻，運(yùn)維人員可自行更換維護(hù)。不但維護(hù)成本可有效降低，故障修復(fù)時(shí)間也可大幅縮短，從而將業(yè)務(wù)損失降到最低。另外，模塊化易于實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)，即故障修復(fù)期間負(fù)載可以不斷電。如果需要斷電才能維護(hù)，就需要拉備用電源為負(fù)載供電，這樣維護(hù)非常復(fù)雜，而且維護(hù)時(shí)間很長(zhǎng)。