CWNP联手Ruckus启动“Pimp My Wi-Fi”计划

　　本文通过一个供电系统故障的例子说明机器质量、价格与可靠性的关系，由此对一些用户的糊涂概念进行了剖析，并指出走出误区的途径。

　　一、概念的误区

　　人们总是在有些事情上明白，在另一些事情上又犯糊涂。比如穿衣服，谁都知道毛料衣服比化纤质量好，有机食品比一般食品好，真丝领带比尼龙领带好…但在另一些事情上就糊涂起来，现举一个例子。

　　有的认为工频机UPS就是可靠，而且不管什么牌子都一样，既然一样那就是越便宜越好。这在电源的购买问题上表现得淋漓尽致，结果买了便宜货后起火的、冒烟的不在少数。这里边就有个质量问题，比如同样是工频机结构200kVA的UPS，有的重量是1600kg，而有的还不到1000kg，相差的这近600kg是由内容的：为了提高可靠性，加了很多冗余环节，所以在应用中前乎不出故障，而后者就没有这些冗余环节;又比如模块化UPS，有的平均重量在2kg/kVA以上，而有的就还不到1kg/kVA，同样是10kVA的容量，但带载的能力就不一样了。在竞争激烈的今天谁不想用降低成本来提高竞争能力!但要有个度，若离得太远就令人深思了。

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　　二、一起故障的启示

　　某数据中心由于容量较大采用了4台大容量工频机UPS构成3+1供电系统，如图1所示。

　　图1 4+1供电系统

　　一般来说这样的供电系统如果设备选好的话可靠性会非常高。即使价格便宜一些的设备，以来说故障率也还可以，但把握性不如前者高，这就要看运气了。但问题还是出现了，而且这次故障还是很少见的。

　　1.故障状况

　　在3+1冗余并联系统中UPS2逆变器功率管爆炸，并由此而导致输出开关断路器1，2，3跳闸;旁路1，旁路2和旁路3启动，如图2所示。这样一来就导致负载全面断电。

　　图2 UPS2逆变器故障导致几路开关动作，负载断电

　　2.故障状态分析

　　为什么UPS2的逆变器爆炸会引起整个机房断电呢?一般来说，凡是功率管爆炸都是由过高的温度引起，过高的温度来自过大的功率损耗，过大的功率损耗来自过大的电流。其典型的过流莫过于短路，逆变器功率管爆炸一定是发生了短路。如图3(a)所示，假如由于VT2的质量问题而击穿，即使是由于耐压不够而导致的电压击穿，对功率管而言由于其结构的原因也会造成PN结首先烧熔短路，这就形成了电流的直接通路，如图中短粗黑线所示，这样一来变压器B2初级的上端就直接连到了直流电源的正极，原来当VT2和VT3截止时，整个直流电压由这两支管子分担，各分担二分之一。但现在由于VT2的穿通，整个直流电压就全部加到了VT3上，此高压一举将该管击穿。这样一来，输出变压器B2的初级就将直流电压短接，形成短路负载。或者即使VT3当时不能击穿，在VT4导通时也会击穿，即使一次不会击穿，连续几次也给击穿了，总之变压器初级的短路就肯定形成了。

　　UPS有一个特点，在逆变器故障时也会打开旁路，此时从旁路来的市电再不给负载供电，而直接流向短路变压器绕组。另一方面，UPS1和UPS3(甚至UPS4)的逆变器由于发现了比负载更容易通过电流的短路环节，其电流也流向UPS2的短路变压器绕组，从而形成强大过流，因此在控制电路的控制下关闭逆变器而打开相应的旁路，使旁路电流经相应的输出断路器流向UPS2的短路变压器绕组，如此强大的过流使输出断路器跳闸，以保护设备，否则就会起火，这是电路设计的保护措施。这就是为什么UPS2的逆变器爆炸会导致输出开关断路器1，2，3跳闸;旁路1，旁路2和旁路3启动的原因。那为什么断路器4和旁路4正常呢?照理论上说断路器4和旁路4也应该动作，但在这里其他3路旁路电流已将短路绕组上的电压抬的足够高，而且在UPS4还没来得及动作前，短路UPS2的断路器已跳闸，保护了整个冗余系统，否则其它几台UPS的旁路都得烧毁。实际上旁路4也应该已经打开了，原因是并联UPS系统必须同时转旁路，这是并联系统的特点，如果这些UPS不是这样，那就在产品设计上有问题了。

　　图3 正常UPS和故障UPS2之间的电流关系

　　那为什么以前几乎没有发现此故障呢?这就牵涉到器件的质量问题。如果是很好的、价格不菲的机器，其功率管选择的等级会高一些，即使有一个管子比如VT2击穿，直流电压全部加到了VT3上，但由于管子的耐压等级高，就不会连续击穿，最多退出并联系统。决不会发生连续故障事件。尤其对一个很重要的系统来说，往往在购买价格上斤斤计较，省了芝麻丢了西瓜。一般说产品贵有贵的道理，便宜有便宜的原因，不是都一样，也不能凭运气做事情。

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　　三、认为只要有冗余，即使设备质量差一些也没关系

　　这又是一个概念上的误区。不错，冗余是提高了供电系统的可靠性，并有如图4的可靠性曲线。从图中可以看出，冗余系统的可靠性是不随时间而变的，于是就有的人得出这样一个结论：机器好坏无所谓，只要冗余就能提高可靠性。实际上并不是这样，现举一个例子。

　　例：如果用两台平均无故障时间为50h量级的UPS并联，设一台平均无故障时间为50h，另一台平均无故障时间为51h，二者的最小公倍数是2550h，即这冗余的两台UPS每隔2550h就同时出现故障，两台UPS同时故障了就必须停机维修，可靠性与可用性就无从说起了;若用质量好的产品，那么如果一台平均无故障时间为500h，另一台平均无故障时间为510h，二者的最小公倍数就是255000h，即这冗余的两台UPS每隔255000h才同时出现故障，系统可靠性提高了100倍。所以冗余与质量是统一的，且不可偏废。上面的3+1冗余系统故障已说明了可靠性与机器质量的关系。

　　四、认为花钱越多，系统越可靠

　　这又是另一种糊涂概念。问题是这些钱该不该花，花得有价值，可以提高可靠性，花得

　　图4 系统结构的可靠性比较

　　没价值，适得其反。比如某金融系统，本来用5台机柜构成的供电系统可以实现万分之一的故障率，但却用了20个机柜构成两组双总线系统，多投资数倍，系统故障率反而提高到了万分之十五，理论上故障率是前者的15倍!像这样的配置例子还不止一个，值得深思。