山特UPS电源

众所周知，数据中心所有营运负载几乎都是通过UPS电源来供电的，确保UPS以最安全的模式运行，是数据中心机房供电系统安全的核心。因此，积极引入先进的设计理念和业界成熟的电源设计技术，对数据中心UPS供电系统进行系统化的安全设计，提高数据中心机房UPS供电系统可用性显得至关重要。

何谓可用性？从学术上的可用性定义看，可用性指产品在任一随机时刻需要开始和执行时，处于可工作或可使用状态的程度。

在行业里，通常用“多少个 9”来代表系统可用性的高低。它是指一年内，系统在线运行及可进行生产的时间比例。系统可用性为 4 个“9” ，是指可用性达到 99.99%，即每年系统可能存在的宕机时间少于 53 分钟。5 个“9”（可用性可达到 99.999%），即每年可能存在的宕机时间少于 5.3 分钟。6个 “9”（可用性可达到 99.9999%），即每年可能存在的宕机时间少于 32 秒。UPS系统的目标是尽量提高 UPS 电源系统的可用性，减少来自市电的影响。

而对于使用UPS的用户而言，可用性就是指UPS好不好用、易不易用、从生命周期看是否使用成本够低。这一点，我们可以从回顾UPS的发展历程得出。

从UPS的发展历史看，可用性已成为UPS发展的驱动力

最古老的UPS是动态UPS，其利用机械储能以及发电机、电动机的能量传输机制以提供不间断电源，体积庞大、造价昂贵、噪声巨大，俨然一个小型电厂。使用起来占用大量场地资源，既不环保，又不易使用，更接近一个工程而不是设备。

工频机作为下一代UPS减小了体积，但仍然在安装、运输中存在巨大问题。因为庞大的体积导致无法通过门，内置的隔离变压器导致重量太重，无法使用电梯运输，安装此类UPS经常要打墙安装、吊车运输。同时，其维护也非常困难，如此庞大的机器，任何一个部件出错，都要转到维护旁路进行维护，这样造成业务中断的风险大增，成为供电基础设施的可用性短板。

高频机的出现进一步提升了功率密度，体积减小了50%，从功能模块上提升了维护性，缩短了MTTR时间，可在数小时内完成修复。重量较工频机进一步降低，有效提升了工程的可安装性。同时，高频机也大都采用了类模块化设计，在维护性方面也有较大改进。THDi可以做到5%以下，明显减少电网的谐波污染，效率也进一步提升到92-94%，体现出其节能优势。即使这样，也做不到类似直流供电系统的在线扩容、在线维护等特性。

模块化UPS的出现，大大提升了维护时间，可以在线扩容、在线维护。在安装、运输、维护等使用方面均已不再是供电系统可用性的短板。THDi在5%以内，效率进一步提升达96%以上。最新一代的华华为模块化UPS，功率密度可以做到单柜320kW，一个模块40 kW /3U，使得原来需要2个机柜时，目前只需1个机柜。这是一个重大突破，减少设备占地面积，同时考虑到靠墙放置，减少维护占地面积，客户实际使用的空间减少了近70%！这在当前寸土寸金的时代，无疑是巨大的商业价值。

可靠性合理设计是UPS可用性的基石

业界对可靠性的定义为：产品在规定条件下和规定时间内完成预定功能的概率。

华为UPS5000-E系统，采用Markov模型可靠性建模方法，采用串联、并联、S中取T等基本结构的Markov模型求解，获得由并联的失效率和等效修复率。从系统最低层次的单元开始逐级往上，计算出一级串联、并联、S中取T模块的等效失效率和等效修复率，重复这一过程直至获得整个系统的等效失效率和等效修复率，最后得到系统的MTBF、可用度和宕机时间等可靠性指标。

对于FIT（失效率）值极低的部件可不设冗余，对于较易损坏或需经常维修、维护的部件采取多重冗余，如AC-DC\DC-AC，做到精细化可靠性分配，达到最佳的可靠性投资分配。通过计算，华为UPS5000-E单机系统，MTBF可达263821小时，可用性更高达99.9999%。大幅高出业界平均水平。

可维护性是UPS可用性的生命线

据统计，多数UPS设备供应商，每年需要完全下电一次进行预防性维护，根据系统配置的不同，该维护一般每年需要 1 到 4 小时的计划停机。系统设计必须允许同时维护电源系统的所有组件（包括 UPS 和配电设备），一部分 UPS 维修时，可使用其余的 UPS 系统向负载供电。显而易见，这时就需要多总线的解决方案。然而事实未必如此，很多用户业务也不允许这样维护。而解决方案也很简单，正如上文阐述，需要从可靠性分配模型进行分析其可维护性，这也是UPS的可用性的生命线。你会发现主要需要维护的部分是功率模块部分及控制模块部分，而这些部件华为UPS5000-E均提供热插拔功能（现场维护时间小于2min），可进行在线维护，守住了UPS系统维护性的生命线。

易用性是UPS可用性的升华

实际UPS的使用过程中，99%以上的时间是不需要维护人员参与的。需要人为参与的时候，除了上述的维护时间以外就是扩容、安装、巡检维护等情况，这些时候最能体现UPS是否好用、易用。

先说扩容，通常UPS塔式机型的扩容。其可操作性的难度是显而易见的。由于塔式UPS的输入输出连接是固定的，自成一体，如若更换升级则需要端到端的改变。需要增加UPS输入、输出路数、更换电缆规格、重新布置UPS摆放空间……等于重新开展一个UPS安装工程，难度还高于全新的安装。花费时间至少在48小时以上。

而华为UPS5000-E的扩容则不然，只要选择了充足容量的柜体，一旦需要扩容，则只需立在几分钟内完成了扩容，这便是UPS好用与否的直接体现。

易用与否还体现在运输和搬运过程中。塔式机型往往体积大，重量达几吨，不易运输和搬运，经常会在运输过程造成损坏，而这种损坏有些可以目测，有些需要上电才能发现，甚至上电运行一段时间才能发现。发现问题后，需停机维修或更换，费时费力。华为UPS5000-E则采用标准的IT机柜，模块化设计，可拔出模块运输，也可一体化运输和搬运，大大避免了上述的风险。这又是UPS好用的一个体现。

另外，在安装过程中也能体现出UPS的好用与易用。在实际安装现场，体积大、重量达几吨，无法进电梯，只得通过打墙、吊车出动，方才可以完成这样的安装工程。能否将UPS化整为零，从“门”进入安装现场呢？可以。华为UPS5000-E按照标准机柜设计，完全可以 “自由进出”电梯或机房的门，简易灵活。

最后，当UPS投入正常使用后，用户需要接触UPS的时候就是例行巡检。那么怎样的巡检的人机界面是友好的、方便的、节约的呢？首先，机器要占地面积小，空间越大越浪费资源。在当今地租昂贵的年代，一个机架一年的出租费用就在6-7万元，如果再加上维护空间，就要乘以3倍。这就体现在UPS的功率密度上。而华为UPS5000-E是功率密度高的机型。40kW/3U，大大节约占地空间。其次，能否前维护?如果维护UPS还需要前后维护，那么就直接提高了维护时间和难度，增加维护期间的断电风险。同时还要看是否可以靠墙安装。靠墙安装可以节省维护空间。华为UPS5000-E就是秉承上述理念，完全前维护、支持靠墙安装。

结束语：

随着大数据时代爆发式的发展,供电系统的可用性日益重要,华为高可用性UPS顺应了时代需求,为供电系统的安全可用保驾护航.