从分级选型到运维实践， 如何实现UPS应用的“知”“行”合一

随着信息技术的普及，UPS的应用越来越广泛，几乎在所有行业的业务场景里都有UPS的身影。尤其在数据中心运营中，UPS作为“电力保护神”的角色，作用更是非常重要。但是，面对市场上不同的机型，用户该如何选择能够完美匹配自身业务需求的UPS产品？ 

日前，维谛技术(Vertiv，NYSE：VRT)2020线上研讨会上， 就从UPS设计原理到广泛的成功实践，全面解析了“从分级选型到运维实践， 如何实现UPS应用的知行合一”。

如何判断UPS可靠性的高低

选择UPS，首先要了解什么是UPS的核心价值，即UPS的本质。

事实上，UPS的工作原理很简单，即对交流电源进行整流后再逆变输出，同时利用电池进行充放电变换，以达到在市电断电之后，UPS能通过电池不间断为负载供电的目的。所以其首要功能就是保障负载的安全运行，因此UPS的本质就是可靠、不间断的电源。抛开UPS可靠性而追求其他功能则是本末倒置。

但是，在实际应用中，影响UPS可靠性的关键要素有很多，产品设计、元器件质量、制造工艺、应用环境、维修保养以及运输、震动、人为操作都能对UPS的可靠性产生影响。

对此，又该如何判断UPS可靠性的高低？

通过对比可以发现，塔式一体化UPS的逆变模式下MTBF(即平均故障间隔时间,用于衡量UPS可靠性的参数)指标明显高于模块化UPS，这主要源于四个方面的因素：

从元器件数量来看，塔式一体化UPS根据其额定容量设计元器件的选型及规格，而模块化UPS由多个模块并联组成了一个系统，每一个模块是一个独立的UPS子系统。因此，模块化UPS的元器件数量远远高于塔式一体化UPS，由于这个缘故也导致模块化UPS故障率高于塔式一体化UPS。

对于模块化UPS来说，当并联模块超过4台(3+1)时，系统可靠性会明显下降。这也与国标GB50174对并机数量N≤4的要求不谋而合。

模块化UPS模块之间的环流也会对可靠性产生影响。

UPS在其生命周期里，新旧模块的混用必不可免，而模块更换就会带来兼容性问题，从而影响到系统的稳定性和可靠性。

在谈及UPS产品可靠性(MTBF)的同时，也会提到可用性和平均维修时间(MTTR)，那这三者之间又是什么关系？

事实上，MTBF和MTTR一起共同决定可用性的高低。高可靠性是高可用性的基础，如果抛开MTBF单纯地去对比MTTR来得到的可用性高低是不正确的。只有基于相同的可靠性MTBF，MTTR才能明显影响系统可用性。

如何选择匹配机房等级的UPS

单个设备更多关注可靠性，而可用性则更多适用于整个系统。对于数据中心而言，不同级别的数据中心应选择相应匹配的UPS。通常供配电设计流程分为“负荷计算、确定架构、设备选型、平面规划、详细设计”五个方面。

同时，在选择UPS系统容量时，可以参考数据中心供电最佳颗粒度模型。

综合绿色网格TGGC、马里兰大学可靠性研究所、《数据中心设计规范》(GB 50174-2017)的数据，规范要求分析，数据中心供电最佳颗粒度有1.6MW、2.0MW、2.4MW。此时UPS单模块颗粒度为400KVA、500KVA、600KVA。

UPS的配置选择也会对运维管理造成一定影响。以2.4MW的2N架构的不同配置方案为例，第一种方案采用600KVA塔式一体化UPS，第二种方案采用600KVA的模块化UPS(内部由50KVA的模块组成)。

这两种方案在UPS系统总容量相同时，模块化UPS的96个模块并联数量则远远超出了塔式一体化UPS的8台并联。多模块的高故障率势必会对运维带来影响。

因此，UPS高可靠性、低故障率是降低运维管理难度的基础，而完善、合理、有效的运维管理同样也是提高UPS可靠运行的有力保障。

维谛技术(Vertiv)基于广泛的成功实践和丰富经验，针对数据中心UPS选型，最新推出了《数据中心UPS分级选型指南》白皮书。

维谛技术(Vertiv)从保障性投入成本和宕机成本角度出发，将UPS选型分为下列三种：

C级数据中心，比如小型存储、计算，通常采用单机或者N+1供电架构，可采用模块化UPS。

B级数据中心，比如海量存储、高速信息查询、分布式数据处理，一般采用N+1或者2N供电架构，可采用高频塔式UPS或模块化UPS。

A级数据中心，必须采用2N供电架构，需要实现高的可靠性才能保障实时业务的安全性、连续性，建议采用塔式一体化UPS。

如何确保UPS产品全生命周期的可靠性

维谛技术(Vertiv)在UPS领域始终保持着领先优势，并致力于UPS全生命周期的可靠性保障。

系统工程的设计保证了维谛技术(Vertiv)UPS 产品可靠性的实现，这其中包括可靠性技术、可靠性管理平台两大因素。比如，在产品的设计和生产验证阶段，会进行大量的实验来保证产品的可靠性。

同时，通过完整的可靠性管理平台支撑产品的设计流程，在概念、计划、开发、中试、生产/市场等不同阶段，全程确保产品可靠性的设计。

在保障UPS产品可靠性的基础上，维谛技术(Vertiv)还充分考虑到了工程阶段外部因素对UPS的影响，并进行产品生命周期环境分析。

针对生产阶段、运输／存贮阶段、使用阶段，分别出现的温湿度变化，震动、冲击、跌落，输入电压、输出负载等可能影响到UPS可靠性的环境污染，维谛技术(Vertiv)都采取了针对性的措施，比如可靠性试验、环境试验、寿命计算、环境参数采集设备维护计划，等等。

同时，对于高湿、金属粉尘、碳纤维、硫化等数据中心内部的环境污染问题，维谛技术(Vertiv)在UPS产品的可靠性设计上也采取了相应措施。

在提高UPS产品环境适应性上，维谛技术(Vertiv)一方面通过增加保护拉斯膜、增加顶部盖板改善产品包装，另一方面在产品结构上，在系统前端或进风口增加过滤网防尘，在铜排之间增加绝缘片隔离处理，等等。这些设计都有效提高了UPS产品的环境适应性。

运维管理对于UPS的安全运行有着至关重要的作用,需要在产品的全生命周期内的不同阶段采取相应的运维手段，比如，基础维保、测评、定期检测、维修、延寿等等。

在这些日常维护的基础上，借助智能化、数字化运维管理技术手段，能够主动识别潜在隐患，实现主动预防性维护，从而更有效地降低系统宕机风险。

维谛技术(Vertiv)推出的PTMS全功率链管理系统，基于全链路角度对供电进行可靠性分析和预警，实时监控设备工作状态，有效提高了系统供电的连续性和可靠性。

同时，采用可视化实时状态监控系统，全面及时的故障预警和定位，自动化报表系统，提高现场运维效率，实现了供电系统的数字化、智能化运维管理。

显而易见，维谛技术(Vertiv)基于帮助客户解决实际问题为出发点，结合大量的成功实践和丰富经验，从UPS分级选型理念的提出，到全程确保可靠性的产品设计，再到创新产品的推出，完美实现了UPS应用的“知”“行”合一。