从《黄帝内经》的治病方法:未病先防、已病防变、辩证施治,全面阐述了华为UPS的冗余设计、容错设计、关键器件预警等设计理念。
《黄帝内经》是在中国影响最大的一部医学著作,为传统医学四大经典著作之一,被称为医之始祖。《黄帝内经》理论体系的主要内容为四大学说:脏象(包括经络)、病机、诊法和治则,治则学说涵盖防微杜渐、辨证施治等12种治法。防微杜渐包括未病先防和已病防变,如“春夏养阳、秋冬养阴”等皆言预防疾病,有病早治防其传变。华为UPS采用高效防雷技术、全面冗余设计、重要元件余量设计、三防漆浸涂防护技术、风扇容错设计等实现UPS的未病先防。同时,华为UPS具备关键器件预警、电池节数可调、分级下电功能,在UPS、蓄电池和市电出现小的故障时,及时提醒客户处理,防止重大故障发生,与《黄帝内经》中的已病防变不谋而合。最后,华为UPS模块出现故障时,监控系统可准确报告故障模块地址,五分钟内即可完成故障模块的更换,对UPS故障实现辩证施治。
1 华为UPS的未病先防
华为UPS输入端配置6kV防雷、5kA防浪涌,与业界同类型UPS相比,可有效降低90%的雷击失效率。
全面的冗余设计:功率模块、控制单元、辅助电源、通信总线均采用冗余设计,其中功率模块可实现N+X冗余,控制模块、辅助电源、通信总线采用1+1冗余设计,任何一个部件出现故障,均可无缝切换到冗余部件运行，大幅提高UPS的可靠性，以单个控制模块可靠性R=0.999为例，华为UPS的控制模块的可靠性为1-(1-R)2=1-(1-0.999)2=0.999999。
华为UPS可适用极端电网环境,允许输入电压在-60%至+25%范围内变化,重要功率元件负载能力裕量高于业界标准的30%。
华为UPS的PCB板喷涂时采用三防漆浸涂专利技术,在PCB板的任何部位涂有一层均匀、连续的涂层,使用温度范围广(-45℃～+130℃),附着力强，可有效解决高温、高湿、高盐分、高粉尘环境对UPS部件腐蚀而宕机的困扰，保障设备稳定运行。
华为UPS风扇采用容错设计,一路风扇损坏可带50%负载,两路风扇损坏可带30%负载。
2 华为UPS的已病防变
华为UPS具有电容、风扇、电池失效预警功能,在上述设备出现故障时及时提醒用户进行处理,同时具备电池节数可调、分级下电功能,确保部分电池损坏、市电故障时,不会影响整个系统的正常运行。
(1) 电容失效预警
母线电容位于整流器和逆变器之间的直流母线上,母线电容的正极与正母线相连,负极与负母线相连,主要作用是维持直流母线电压稳定和滤波,一旦母线电容出现故障,UPS系统输出的电能质量将会变得很糟,而电容在使用数年后,逐步老化,最终导致电容失效,华为UPS实时检测母线电容的内阻,从而可提前感知电容漏电、容量减少等状况,及时上报电容失效预警。图1为UPS母线电容模块原理示意图。
(2) 风扇失效预警
风扇作为UPS中主要的散热部件,一旦风扇转速过慢或停止运转,整流器、逆变器等关键部件温度将急剧上升,UPS由于温度过高而停机,风扇的重要性不言而喻,而风扇在经过长期运转后会造成风扇部分零件疲劳、转子局部损坏、零部件受撞击力的影响产生表面点蚀和局部磨损等现象,最终导致风扇运转出现故障。华为UPS实时检测风扇运转速度、电机内阻变化,当检测到风扇速度明显下降或电机内阻明显变大时,发出风扇故障预警信号。
(3) 电池故障预警
据统计,机房60%的故障由蓄电池引起,2005年5月,某省网通分公司一接入网机房因蓄电池故障发生火灾事故,其机房蓄电池火灾情况见图2。
2007年9月26日,山西吕梁煤管局机房蓄电池故障起火,其机房蓄电池火灾情况见图3。
某商业银行总行由于蓄电池故障造成火灾,经济损失上亿元,图4为其机房蓄电池火灾图。
机房中的蓄电池引起的火灾,其主要原因是正常维护和巡检不到位,未能严格按规程要求落实检查、检测,致使不能及时发现并排除蓄电池的故障和安全隐患,由电池故障引起高温,长时间的持续高温引燃蓄电池ABS塑料外壳,导致火灾发生。
华为UPS具备*电池巡检功能,可实时检测每一节蓄电池的内阻、温度、电压,及时检测出蓄电池备电时间不足、充电不满、电池鼓胀、电池漏液、极柱温度异常、电池壳体温度异常等情况,从而提前预警电池故障,避免因电池的故障造成重大火灾事故的发生。
3 华为UPS的辩证施治
华为UPS模块损坏时,监控系统可正确上报故障的模块地址,提示用户及时维护。同时,华为UPS的功率模块、旁路模块、控制模块均支持在线热插拔,故障时可在线更换故障模块,将MTTR控制在5min内,将UPS的可用性推向极致。
4 结束语
据《史记·鹖冠子》记载,魏文王问扁鹊:“子昆弟三人其孰最善为医?”
扁鹊曰:“长兄最善,中兄次之,扁鹊最为下。”
魏文王曰:“可得闻邪?”
扁鹊曰:“长兄于病视神,未有形而除之,故名不出于家。中兄治病,其在毫毛,故名不出于闾。若扁鹊者,血脉,投毒药,副肌肤,闲而名出闻于诸侯。”
华为UPS具有业界最优防雷技术、全面冗余设计、重要元件裕量设计、三防漆浸涂防护技术、风扇容错设计实现UPS的病未有形而除之;华为UPS具备电容、风扇、电池失效预警、电池节数可调、分级下电等功能,治UPS病于病情初起之时;华为UPS的故障定位、模块更换,及时解决UPS重大故障;华为UPS的设计理念来源于《黄帝内经》,可比肩扁鹊三兄弟,乃机房必备之选。
