常用UPS冗余系统的可靠性分析

时刻失效 的速率， 也称为瞬时失效率。 可靠性 与失效性 ， 同时又要尽可能地 降低建设 成本， 还要兼顾施Ｔ简便 、 建设周期短、 对原有系统影 响最小等 因素。 在此 ， 笔者根据本单位Ｕ Ｓ Ｐ 系统扩容 实 践， 罗列出常见 的几种Ｕ Ｓ Ｐ 系统冗余设计方 案， 并逐一 分析其可靠性， 以供大家在进行Ｕ Ｓ Ｐ 系统设计和改造时
并联 系统的结构如图３ 所示。
表 １各供 电部件的可靠度
一豳 Ｒ ＿一 Ｒ 一 ：！ １ ３ ＲＲ ｎｎ ’
图 ３ 并联 系统 的 结 构
２ Ｐ ＩＩ 台Ｕ Ｓ＋冗余并机单路输 出系统可靠度计算为：
Ｒ－ ｌ［ （ Ｒ ）× ３Ｒ ｘ ５Ｒ－．５ ０ （） ｓ １ １ ２２ ｘ ４Ｒ ｘ ｓ ９ ８ ６ Ｒｘ一 一 １ ０９ ０ ８
图４ ２ Ｐ Ｉ Ｉ 台Ｕ Ｓ ＋ 冗余并机单路输 出系统 的电路模 型
我 们 假设 各 供 电部 件 的可靠 度 均 为９ ．％，即 ９９
０９ ９ 见 表 １ ． ， ９ 所列 。
其可靠性也就越低 。 一个系统中结点数 越多故障率越
高 就 是这 个道 理 。 （ ） 二 并联 系 统
图５ 示 。 所
２ Ｐ ＋ 冗余并机双路输出系统 的电路模型如 台Ｕ Ｓ １１
墨 匾
Ｒ５
Ｒ６
墨■
圈 Ｐ冗余设计方案 ＵＳ
根据 最新 的 《 电子 信 息 系 统 机 房 设 计 规 范 》
（ Ｂ ０ ７ — ０ ８ 的要 求 ， 别 重 要 的 机 房 必 须 配 置 Ｇ ５ １４ ２ ０ ） 特
统 的可靠度 。 对于多个设备组成的系统 ， 主要有以下几
种类型。
（ 串联 系统 一） 串联系统 的结 构如图２ 所示。
Ｒ１ Ｒ３
一 … ～
Ｒ～
一
图２ 串联 系统结构
技 栏＋Ｅ 术 应用 圜 目梁— 编春ｍ 辑丽ａ ■ ｌ ｉ Ｉ ｌ 一
… … … …
ｌ ｚ ３ ｃｏ ｎ ．ｉ ｎ ｉｉ０５ ６ ｍ ， ａ ｇｌ ５ ＠１ ３． ｒ ：
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图５ ２ Ｐ Ｉ Ｉ 台Ｕ Ｓ ＋ 冗余并机双路输 出系统 的电路模型
ＵＳ Ｐ 系统， 目 并 有一定的冗余。 这就要求在进行Ｕ Ｓ Ｐ 系统
设 计 时 ， 须 至 少 配备 ２ 必 台以上 的Ｕ Ｓ 最 常见 的有 ２ Ｐ。 台
ＵＳ Ｐ 系统互为主备式输出， 台Ｕ Ｓ ２ Ｐ 系统 １１ ＋ 并机输出， ２
．ｍ ‘ ， ＋ ｌ
Ｍ Ｂ Ｒ ） Ｊ …ｄ ＴＦ （ｄ 】 ｔｔ ｔ
（） ３
＝、 可靠性 数学模型
可靠性的指标之・是可靠度 ， 它是指在规定的时间 内和规定 的条件下， 某产品完成规定 功能的概率。 它是
从式 （ ） ３ 可以得出， 产品的平均无故障工作时间与 瞬时失效率成倒数关 系。 产品的瞬时失效率越低 ， 其平 均故障 间隔时间就越长。 在本文中， 我们讨论 的产品指 ＵＳ Ｐ 系统 和相关的供配电设备。
随着企 业信息化的高速 发展 ， 越来越 多的企 业开
始新建数据中心或对原有机房进行改造， 以适应 日 益丰
富的业 务和应用需 求。 而电源作为数 据中心最重要 的 基础要素之一 ， 其可靠性直接 关系到为各类业 务和应 用 提供服务支撑 的相关设备 能否 长时间持 续 、 稳定地 运行。 因此在进行 数据 中心建设或改造时， 必须考虑如
豳 术 国技 应用
栏且编辑 ：粱春丽 Ｅ ｍａ ａ ｚ ０ ＠１ ３ ｃ ｍ — ｈｎ ｉ ５ ５ ｏ ５
一
四川 省农村 信用 社计 算 机 中心 王 世斌
陈 智
～
、
引言
产品的可靠性随着工作 时间的延长而降低。 由图ｌ
可见， ＝ 时， （）１ － 当ｆ０ ０＝ ； ￣时， （ ）Ｏ 我们把 寸 当ｔ 。＝。 。 刻 尚未 失效的产品， 在该 时刻后 的单位 时间内发 生失效 的概率与阳 刻尚未失效的产品数 之比称为瞬时失效率 寸 （ａ ｕｅＲ ｔ ， Ｆ ｉ ｒ ａ ）用 （ ｌ ｅ ｆ ） 表示 ， 简称失效率。 它反映产品在ｆ
时间的概 率分布函数 ， 记作Ｒ（） 表示某产 品在时刻０ ｔ。
处于完好状态时， 时刻到时刻ｔ 从０ 的时间间隔内正常工 作的概率 ， 即
｛ （ ） Ｐ ＞ ） Ｒ ｔ ＝ （ ｆ｝ （） １
三 、 靠 度计 算 方法 可
对于由单一设备组成 的系统 ， 设备的可靠度就是系
可靠度 Ｒ（） ｆ的时间分布曲线如图ｌ 所示。
参 考
尺 （ｔ ＝ ｅ ）
（） ２
对可维修 产品而言， 其平均寿命是 指２ 次故障间的
时问平均值 ， 称平均故 障间隔时间（ Ｂ ａ ｉ ＭＴ ＦＭｅ ｎＴｍｅ
Ｂ ｔｅｎＦｉ ｒｓ 。 ｅ ｅ ａｌ ｅ） 它代 表的物理含义是某产品２ ｗ ｕ 次故障
之间系统能正常工作的时间的平均值。
串联 系 统 的各 个 部 分只 要 有一 个 部 分 发 生 故 障 ， 会引起 整个系统 的失效 ， 以串联 系统 的总可 都 所 靠度Ｒ（） ： ｔ为
Ｒ （ Ｒ。 ・ ‘ （ … ｓ） （ Ｒ２ Ｒ３） ｆ ＝ ｆ ） ｆ （） ４
由式 （ ） ４ 可以看出， 一个系统 中串连的设备越多，
其可靠度计算为：
０９ ７ ９ １１ ．９ ９
墨 墨
（） ７
台以上Ｕ Ｓ Ｐ 系统冗余设 计主要 台并机 冗余 ， ＋ （ ≥ ｎ ｌ妇 ２ 冗余， ＋ （ ≥） ） 力 门 ｎ 冗余 等方式； 但基于经济性的考虑， 常见的有３ 台并机 、 ＋冗余、 ＋ 冗余几种方式。 ２１ ２２ 下面根
并联 系统各组成部分必须 同时发生故障才引起整 个系统的失效， 所以并联电源系统的总可靠度 （ Ｉ ） 为：
Ｒ （ １ ［－ （］・ １ ］ ） 一 １ ｆ ［ ： … ｆ ： Ｒ。 ） — （ ） 三 组合系统 组合系统一般为串、 并联 的组合， 其计算公式需根 据实际情况进行确定 ， 一般为式 （ ） ４ 和式 （ ） ５ 的组合。 ［胡 ） ｝ ５ １ （］ （ ） ｆ ２ 双路输出系统的可靠度 ．