提高ups供电可靠性的创新方案

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1、提高UPS供电可靠性创新方案的进展报告中国移动浙江网管中心一、现状概述：近年来，随着通信业务和通信技术的迅猛发展，通信网络规模越来越大，越来越多的数据设备在通信系统中被广泛使用。目前在网运行的数据设备中除部分设备采用－48V直流供电方式外，绝大多数数据设备（包括小型机、服务器、交换机、路由器、防火墙和磁盘阵列等）均采用UPS交流供电方式。随着公司进一步深化“集中化”运维体制改革，各种业务网网元、IDC、BOSS等大量的高功率密度数据设备（按目前实际测算，部分机房的耗电功率密度已高达800~1000W/m2）被集中安装在一起，单一楼

2、层机房UPS供电所需功率达到800～1000KVA的情况已开始出现。同时，随着这些数据设备提供业务的重要性日益提高，其供电电源的不可用度指标要求也相应需要大幅下降，在信息产业部的《通信局（站）电源系统总技术要求》（YD/T1051-2000）中对通信枢纽楼的－48V电源系统的不可用度指标为≤5×10-7，即每个电源系统平均20年内允许有累计5分钟的故障失效时间；而对UPS供电系统的不可用度指标只是要求≤5×10-6，即每个电源系统平均2年内就允许有累计5分钟的故障失效时间。然而，该标准中，对UPS的供电可靠性要求是在UPS供电仅用

3、于业务支撑系统和非关键业务的背景下提出的，如果在目前各重要业务网设备（甚至关键业务网）普遍采用UPS供电的情况下，继续延用该可靠性指标，则这些设备提供的业务将无法达到和－48V电源供电的通信设备一样的网络质量标准，更达不到公司提出的打造卓越精品网络的要求。基于这样的通信网络现状和网络质量要求，为其提供电源的UPS供电系统，对可靠性的要求是异常苛刻的，UPS供电系统需要具有能365d×24h/d连续提供安全、稳定、可靠的50Hz无污染正弦交流电的供电能力。（一）目前普遍采用的“1＋1”UPS冗余并机系统的特点及其问题目前在中国移动浙

4、江公司的UPS供电系统中，几乎全部采用“1＋1”冗余并机的供电方式：系统配置两台相同型号和相同容量的UPS单机，通过各种并机方式，将两台UPS的输出直接并联而形成并联冗余供电系统。相对于单机系统，“1＋1”冗余并机系统的可靠性得到了很大的提高，但这种供电系统仍然有不少缺陷：1.可靠性要求达不到核心网网元设备的供电要求虽然UPS单机的平均无故障时间已经很高，目前大型UPS产品的平均无故障工作时间（MTBF）大约为（2～4）×105h，假设故障恢复时间为2小时（这已经是非常顺利的情况了），则单机不可用度λ(t)约为≤（5～10）×10

5、-6，以Powerware9315系列为例，MTBF为3.6×105h，即单机不可用度λ(t)约为≤5.6×10-6，显然无法达到YD/T1051-2000中对UPS系统不可用度λ(t)≤5×10-6的可靠性要求，如恢复时间超过2小时则更甚。采用“1＋1”UPS冗余并机系统后，当然将进一步提高UPS供电系统的可靠性。根据系统可靠性分析，一般“1＋1”冗余并机系统的典型MTBF值为单机MTBF的5.5倍，即可达（1.1～2.2）×106h，不可用度λ(t)约为≤（0.91～1.82）×10-6，Powerware9315系列“1＋1

6、”冗余并机系统的MTBF为1.97×106h，即不可用度λ(t)约为≤1×10-6；“N＋1”冗余并机系统的典型MTBF值与单机MTBF的倍数关系见表1，可以看出，采用“1＋1”（或“N＋1”）冗余并机系统后（一般N应≤3），系统可靠性得到了提高，达到了YD/T1051-2000中对UPS系统的可靠性要求，但仍然无法达到YD/T1051-2000中对－48V电源系统的可靠性要求。表1：“N＋1”冗余并机系统的可靠性多机并机方案1＋1并机系统2＋1并机系统3＋1并机系统4＋1并机系统5＋1并机系统6＋1并机系统UPS并机系统的算术总

7、输出功率余量200%负载功率150%负载功率133%负载功率125%负载功率120%负载功率116%负载功率UPS并机系统的MTBF为UPS单机的MTBF的倍数5.5倍4.1倍2.9倍2.1倍1.5倍1.05倍1.维修期间的安全性得不到保障尽管UPS“1＋1”冗余并机系统的平均无故障时间MTBF越来越长，但仍然不可能保证是“零故障”。当“1＋1”冗余并机系统中某台UPS出现故障时，将由单机承受所有负载功率，虽然一般使用单位都会要求负载功率必须控制在单机满容量的80％以内，但从开始单机运行到维修工程师到达现场，直至维修完毕将故障机重

8、新并入系统为止的时间段内，系统仍为危险期：一旦单机运行失败，系统将旁路至毫无“安全保障”的市电，所有关键性负载都将由低质量的市电或油机电源直接供给，这对通信网络的安全运行带来严重“故障隐患”；另外，维修后的UPS单机需要与原运行单机重新并机时，如果