簡介:本文介紹了供電中斷對于交流供電系統(tǒng)可用性和正常運(yùn)行時間的影響，提供有關(guān)實(shí)際環(huán)境中正常運(yùn)行時間的量化數(shù)據(jù)，包括UPS對于正常運(yùn)行時間的影響。這些數(shù)據(jù)還涉及斷電頻率和持續(xù)時間的影響、設(shè)備的重啟行為，以及UPS可靠性相關(guān)因素等。此外，本文也將列舉延長UPS運(yùn)行時間對于提高系統(tǒng)可靠性方面的優(yōu)勢。

目前，對于IT系統(tǒng)正常運(yùn)行時間的要求日益提高，通常會將可靠性目標(biāo)設(shè)定為99.999%（5個9）。然而，眾多因素都會成為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這一高標(biāo)準(zhǔn)水平的阻力，交流供電的可靠性便是其中一個不可忽視的障礙。不過,交流供電可靠性和正常運(yùn)行時間的關(guān)系表現(xiàn)得并非特別明顯，而且不同地點(diǎn)的交流供電可靠性通常極為不同，也使情況進(jìn)一步復(fù)雜化。

交流供電環(huán)境

有關(guān)交流電可靠性的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)極為有限。不過，在美國進(jìn)行了兩次極為重要的交流電可靠性調(diào)查研究，一次是由ATT貝爾實(shí)驗(yàn)室完成的，另一次是由IBM完成的。

交流供電問題大致可分為三大類，分別是：

1. 會導(dǎo)致負(fù)載設(shè)備臨時停止運(yùn)行的斷電或電壓過低情況

2. 會導(dǎo)致負(fù)載設(shè)備臨時中止或故障的瞬變電壓

3. 會損壞負(fù)載設(shè)備的瞬變電壓

本文主要分析第一類交流供電問題，即斷電或電壓過低造成的影響。因此，我們的假設(shè)前提是1)該設(shè)備已受到浪涌抑制器或UPS正確保護(hù)，能夠應(yīng)對瞬變電壓，或2)因交流供電問題而造成的實(shí)際宕機(jī)時間將比本文所述時間更長。

根據(jù)調(diào)查，結(jié)果如下：

1. 在普通地點(diǎn)，每年造成IT系統(tǒng)故障的平均斷電次數(shù)大約為15次。.

2. 90%的斷電時長不超過5分鐘。

3. 99%的斷電時長不超過1小時。

4. 斷電累計總時長大約為每年100分鐘。

以上信息因地而異，在經(jīng)常發(fā)生雷電現(xiàn)象部分地區(qū)，斷電率要高出一個數(shù)量級。某些建筑物問題也會將斷電率推高，甚至高達(dá)三個數(shù)量級。根據(jù)調(diào)研表明，每年的宕機(jī)時間大約在100分鐘。而要實(shí)現(xiàn)99.999%的正常運(yùn)行時間目標(biāo)，意味著每年宕機(jī)時間僅能控制在4.8分鐘，因此實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的困難之處也是實(shí)實(shí)在在的。

設(shè)備應(yīng)對斷電的方式會大大延長實(shí)際宕機(jī)時間。在發(fā)生交流電斷電時，設(shè)備一般會有以下三類應(yīng)對方式：

1. 在電力恢復(fù)后立即重啟

2. 在一定延時后自動重啟

3. 手動重啟（人工干預(yù)）

如果選擇手動重啟，那么根據(jù)人員對于設(shè)備的服務(wù)水平的不同，會出現(xiàn)延遲。服務(wù)水平通常有以下三個級別：

1. 有人值守：1小時響應(yīng)

2. 電話告警：4小時響應(yīng)

3. 無人值守：24小時響應(yīng)

考慮到這些因素，交流供電問題而造成的設(shè)備宕機(jī)會變得非常嚴(yán)重，如下表所示。

表1 設(shè)備行為對于系統(tǒng)宕機(jī)的影響：交流市電

UPS對系統(tǒng)宕機(jī)的影響

在增加使用UPS后，會出現(xiàn)另外三種對系統(tǒng)宕機(jī)造成影響的情況，它們是：

1.如果斷電時間短于UPS運(yùn)行時間，可由UPS正常供電，消除了斷電對系統(tǒng)的影響

2.如果斷電時間長于UPS運(yùn)行時間，延緩了斷電給系統(tǒng)帶來的影響

3.UPS本身有可能發(fā)生故障，造成斷電很明顯，UPS的優(yōu)勢在于減少斷電事件。當(dāng)所安裝的UPS不考慮設(shè)備運(yùn)行或服務(wù)水平時，斷電發(fā)生的次數(shù)就減少了，如下表所示

表2 UPS系統(tǒng)對于斷電事故數(shù)量的影響

考慮所有因素，可以看出，添加UPS后，宕機(jī)時間會大幅縮短，但縮短幅度會在很大程度上受到提供給設(shè)備的服務(wù)水平和設(shè)備運(yùn)行的影響。如以下三個表格所示：

表3 UPS系統(tǒng)對于系統(tǒng)宕機(jī)的影響：有人值守服務(wù)水平

表4 UPS系統(tǒng)對于系統(tǒng)宕機(jī)的影響：電話告警服務(wù)水平

表5 UPS系統(tǒng)對于系統(tǒng)宕機(jī)的影響：無人值守服務(wù)水平

UPS選擇指引

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以總結(jié)出一系列有關(guān)如何選擇UPS來縮短宕機(jī)時間的普遍準(zhǔn)則。

1. 一臺UPS有可能只是稍微縮短宕機(jī)時間，也有可能將宕機(jī)時間縮短三個數(shù)量級，具體取決于所選的UPS類型、設(shè)備運(yùn)行和服務(wù)水平。

2. 如果從原本使用可運(yùn)行5分鐘的UPS改用可運(yùn)行1小時的UPS，宕機(jī)率一般能降低一個數(shù)量級。

3. 為實(shí)現(xiàn)99.999%正常運(yùn)行時間的目標(biāo)，需要部署可運(yùn)行時間在1小時以上的UPS或UPS配備發(fā)電機(jī)。

4. 在無人值守地點(diǎn)，需要部署一個容錯型(N+1)冗余UPS和一個發(fā)電機(jī)，才能實(shí)現(xiàn)99.999%正常運(yùn)行時間的目標(biāo)。

5. 安裝UPS后，需要手動重啟的系統(tǒng)在延長正常運(yùn)行時間方面受益最大。

結(jié)論：斷電是阻礙實(shí)現(xiàn)99.999%正常運(yùn)行時間目標(biāo)（每年宕機(jī)時間僅為4.8分鐘）的一個主要障礙。對于系統(tǒng)需要手動重啟的遠(yuǎn)程地點(diǎn)來說，其宕機(jī)時間將達(dá)到4.8分鐘的4000倍，而就普通公司部署的IT系統(tǒng)而言，其宕機(jī)時間則可能為4.8分鐘的23倍。UPS能大幅延長正常運(yùn)行時間，但如果希望實(shí)現(xiàn)99.999%的可靠性目標(biāo)，可能需要部署更長時間運(yùn)行的UPS或帶發(fā)電機(jī)的UPS。

本文未涉及除斷電外其它交流供電干擾對于正常運(yùn)行時間的影響；電壓過高和瞬變電壓問題也會造成宕機(jī)次數(shù)增加，影響系統(tǒng)性能，因此也需要對它們進(jìn)行預(yù)防。而使用UPS也有助于消除此類問題，所以UPS為用戶帶來的獲益遠(yuǎn)不止本文中介紹的優(yōu)勢。

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本文標(biāo)題：UPS對系統(tǒng)可用性的影響

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