中国电信电源空调系统差异化保障规范（试行）

wangker0808

中国电信电源、空调系统差异化保障规范
（试行）






中国电信集团公司
2014年2月



目  录
1        适用范围        2
2        规范性引用标准        2
3        术语和定义        2
4        总则        3
5        电源、空调系统保障等级        4
5.1        概述        4
5.2        电源系统保障等级        4
5.3        机房环境保障等级        4
6        电源系统优化及差异化保障要求        5
6.1        不同保障等级电源系统优化配置策略        5
6.2        不同网络和业务类型选择保障电源系统级别选择参考        6
6.3        高低压系统差异化保障要求        7
6.4        油机差异化保障要求        7
6.5        直流电源、UPS电源差异化保障要求        9
7        空调系统优化配置及保障要求        9
7.1        空调系统等级配置优化策略        9
7.2        空调系统差异化保障要求        11
8        不同保障等级供电回路标识化        11
附录A：通信网络和业务种类        12
附录B：通信网络及业务分类方法        13
附录C：10kV市电可靠性指标        15
附录D：可靠性分析        17

 
中国电信电源、空调系统差异化保障规范
适用范围
本规范依据通信局站电源、空调系统可靠性模型计算，在供电、供冷系统可靠性指标与业务保障等级相匹配的前提下，规定了中国电信不同等级的网络和业务系统所需要的电源、空调系统差异化保障及策略。
本规范适用于指导新建及在用的电源、空调系统实施差异化维护保障。
规范性引用标准
GB/T 50XXX-20XX通信电源设备安装工程设计规范（报批稿）
GB 50174–2008  电子信息系统机房设计规范
YD/T 1050-2010  通信局(站)电源系统总技术要求
YD/T 5040-2005 通信电源设备安装工程设计规范
DXJS 1006-2005 中国电信数据中心电源、空调环境设计规范（暂行）
DXJS 1029-2011  中国电信IDC机房设计规范
TIA 942-2012  数据中心电信基础设施标准
通信机楼供电及空调系统配置标准优化导则（暂行）
术语和定义
3.1
电源、空调系统冗余方式
通信局站电源、空调系统通常要采用冗余备份方式提高供电、供冷保障度，常见的有2N、N+X（1≤X＜N）、N(或N+0)。
特别地， N+1系统在N=1时不应该理解为2N系统。
3.2
电源系统保障等级
指为通信设备供电的电源系统的可靠性等级，可分为A级、B级、C级、D级保障电源系统。
3.3
机房环境保障等级
指为通信设备提供环境保障的可靠性等级，包括温度、湿度、洁净度，可分为A级、B级、C级、D级四级，其对应的空调系统分别称为A级、B级、C级、D级空调系统。
总则       
        电源、空调实施差异化的目标是在业务保障等级不降低的前提下，依据业务等级、客户等级，结合网络和业务保护机制及外市电可靠性现状，合理配置电源系统冗余，优化配置模型，强化应急手段，提高电源、空调系统利用效率和运营效益，提升运营价值。
        电源、空调系统由高低压、油机、直流电源、UPS、蓄电池、空调等子系统组成，其可靠性不仅和系统的配置结构有关，还与其维护质量、应急处置能力等密切相关，当某一子系统未达到配置要求时，应通过增加其它子系统的冗余度或增加维护人员数量来满足保障要求。
        按照“一楼一案”优化应急预案，定期进行演练和培训，不断提高维护人员的应急处置能力，以满足差异化维护保障的要求
        电源或空调系统的故障处置原则应按照业务的影响和损失最小的原则进行应急处置。
        对于同楼部署的有冗余备份的网络与业务系统，应按“同楼不同电源、同电源不同配电”的原则，合理调整其供电方式，以降低电源系统故障造成的业务影响。具有异地容灾做保护的网络和业务系统对电源、空调系统的保障度要求可适当下降。
电源、空调系统保障等级
概述
电源、空调系统的保障等级可以用系统可靠性指标来衡量。根据可靠性指标，可科学地确定组成电源系统各设备的相应配置。可靠性指标一般用不可用度表征，电源、空调系统的不可用度是指电源、空调系统的故障时间与故障时间加正常供电时间之和的比。
电源系统保障等级
1）A级保障电源系统的不可用度应不大于5×10-7。即平均 20 年时间内，每个电源系统中断供电的累计时间应不大于5min。
2）B级保障电源系统的不可用度应不大于1×10-6。即平均 20 年时间内，每个电源系统中断供电的累计时间应不大于 10min。
3）C级保障电源系统的不可用度应不大于5×10-6。即平均 20 年时间内，每个电源系统中断供电的累计时间应不大于 50min。
4）D级保障电源系统的不可用度应不大于5×10-5。即平均 20 年时间内，每个电源系统中断供电的累计时间应不大于 500min。
不同电源保障等级如下表所示。
表1  电源保障等级及不可用度指标
电源保障等级        不可用度        对应标示
A级        ≤5×10-7        红色字体“A级电源”
B级        ≤2×10-6        橙色字体“B级电源”
C级        ≤5×10-6        黄色字体“C级电源”
D级        ≤5×10-5        绿色字体“D级电源”
机房环境保障等级
影响机房环境因素包括温度、湿度、洁净度。其中当机房环境温度高于35度时视为不可用环境，湿度大于95%或小于15%视为不可用环境，洁净度超出YD规定时视为不可用环境。对机房环境不可用度的分级如表2所示：
表2 机房环境保障等级与不可用度
机房环境保障等级        不可用度        对应标示
A级        ≤1×10-5        红色字体“A级空调保障”
B级        ≤5×10-4        橙色字体“B级空调保障”
C级        ≤1×10-4        黄色字体“C级空调保障”
D级        ≤5×10-3        绿色字体“D级空调保障”
电源系统优化及差异化保障要求
不同保障等级电源系统优化配置策略
通过对电源设备配置的组合优化，可形成不同保障等级的系统，以满足不同等级业务及网络的需求，具体可参考表3。
表3  不同保障等级的电源系统优化配置参考
        市电类别        A级保障        B级保障        C级保障        D级保障
油机配置        一类市电        N        N        /        /
        二类市电        N 注①        N 注①        （N） 注②        /
        三类市电        /        /        N 注①        （/）注③
        四类市电        /        /        /        （/）注③
-48V开关电源        系统配置        1        1        1        1
        电池总放电时间        系统带全载一般60分钟，最大120分钟        系统带全载60分钟        系统带全载1~2小时。注④        一般按城区5小时、郊区8小时、偏远山区（农村）10小时；
240V开关电源        系统配置        1        1        1        /
        电池总放电时间        系统带全载一般40分钟、最大60分钟        系统带全载40分钟        系统带全载60分钟。 注④        /
UPS系统        系统配置        2N（N+0）        N+1        N+1        /
        电池总放电时间        1、每个系统（N）带全载30分钟（普通蓄电池）；
2、每个系统（N）带全载15分钟（高倍率蓄电池）        1、系统（N）带全载30分钟（普通蓄电池）；
2、系统（N）带全载15分钟（高倍率蓄电池）        系统（N）带全载60分钟。  注④        /


注①：应有主用固定油机保障，无备用固定油机冗余保护，而是采用同城市或区域共享式车载移动油机做应急发电的补充（车载油机必须能满足局站应急发电的的路程、时间等各方面需求），对于边远山区或者路途遥远交通不便（如西藏、云南、新疆等）的地方，可以采用N+1的配置模式。
注②：宜有油机保障，未配主用固定油机保障时，可采用同城市或区域共享式车载移动油机做应急发电保障（车载油机必须能满足局站应急发电的路程、时间等各方面需求）。二类市电下的C级保障负荷是否纳入油机保障视受影响用户规模等因素而定，亦可采用部分负载油机保障策略，最终以不造成重大通信故障为原则。
注③：原则上不配固定油机保障，对于一些偏远D类网络和业务系统站点，派人去发电成本高，才考虑配置固定主用油机。
注④：对于市电等级较低或未纳入固定油机保障的，可根据实际情况适当延长后备时间。
不同网络和业务类型选择保障电源系统级别选择参考
不同网络和业务类型应选择不同等级的保障电源，对有异地备份做保护的网络和业务，建议可以适当降低供电保障等级，具体配置可参考表4：
表4  网络和业务系统选择保障电源系统级别选择参考
        网络与业务        IDC 注②
业务等级        A类        B类        C类        D类        A类        B类        C类
电源系统等级        A级
注①        B级        C级        D级        A级
注①        B或C级        C级
注①：当业务有异地冗余备份时，供电系统的UPS配置可以按照B级要求配置
注②：当客户有特殊要求时，可按客户要求配置
高低压系统差异化保障要求
A、B级保障电源系统采用一类市电引入时，两路市电应能自动切换，一般遵循市电优先的供电原则。在两路市电切换较为复杂或时间较长时，宜先启动油机进行过渡。
A级保障电源系统应优先采用一类市电高压（二路独立的高可靠性高压回路）引入。采用二类市电引入时，应优先考虑移动油机驻点应急保障。
A、B级保障电源系统需要人工切换的高压或低压系统，应安排动力专业人员现场值守。
A、B级保障电源系统应加强ATS、断路器等关键器件的维护，框架式断路器使用5年后每3年做一次离线式全面专业检测，且应在现场配备相应的备品备件。
油机差异化保障要求
油机减容降冗策略
根据我国电监会每年发布的关于市电可用度统计情况，目前实际市电的可用度和原标准相比有大幅的提升，因此，在保障电源系统可用度不变的前提下，可以适当减少发电机组的冗余数量及适度缩减发电机组的保障容量。
根据表3规定的油机配置情况，各类市电输入情况下，必需配置油机的业务用电容量之和为油机保障容量。比如对于双路市电输入的情况下，A、B类业务用电、消防用电以及必要的照明用电为油机供电的保障范围，油机容量计算必需包括这部分功率，而其他如非生产用电、C类等级及以下业务用电可不纳入油机保障范围。按照这种原则，可以计算出各类局站的油机保障容量。由于目前现有的油机容量一般按照全局负载容量进行配置，因此将现有油机的总容量减去保障容量可以计算出油机富余的容量，该容量视为“释放”容量，富余的容量超过一台油机容量时，且该台油机可以调拨走，但不影响保障负荷的供电的情况下，视为可调拨容量，可供调配使用。
计算油机保障容量时，需考负载的波动、谐波比例、负载特性（容性或感性）对带载能力的影响，保障负荷占用油机总容量计算一般除以系数0.7～0.8，必要时需与厂商咨询确定，并调整相应的保护设定值。
冗余油机（容量）的调配及使用原则
通过减容降冗“释放”出来的油机容量，优先考虑用于本局站后续保障容量扩容；如该容量大于单机组容量，综合考虑油机的工况、性能指标、迁移成本等因素，在综合效益可接受的前提下，可调整至其它局站使用，从而降低发电机组新购容量。
油机应急供电保障要求
1）油机供电系统优先采用自动模式，实现停电自启动、自切换、非保障负载自卸载。
2）按照电源系统保障等级做好标识，依据业务影响和损失最小的原则做好油机发电出现故障或带载能力不足时卸载顺序预案。
3）按照交通状况、区域面积做好共享移动油机配置规划和应急预案，合理分配共享移动油机，保证在有应急要求时，满足时限要求。需要移动油机应急的局站应具备应急发电的环境空间及配电设施配置（包括电缆和供电接口）。
4）共享移动油机平时应停放在重要及交通路况好的局站，当固定油机出现故障时，可将移动油机停驻在该局备用。
5）对A、B级保障供电系统定期组织对人工卸载次要负载的应急方案及移动油机发电应急演练。
6）A、B级保障供电系统的油机，宜增配一组备用启动电池，单独用充电机充电。
直流电源、UPS电源差异化保障要求
A级保障电源系统采用直流电源时一般为单系统供电；采用UPS电源时，应采用双套独立（N+0）系统（供电负载无异地冗余保护时）。
有异地冗余的业务网络采用A级保障电源系统时，经综合评估后，可将双套独立UPS组成的A级保障电源系统，调整为两套B级保障电源系统使用，以提高资产利用率。
承载多类业务等级的直流或UPS电源系统，按照保障等级做好标识，当市电故障导致蓄电池后备时间不足时，依据业务影响和损失最小的原则进行顺序卸载。
供电恢复的顺序应遵循无异地容灾保护的先恢复，有异地容灾保护的后恢复；业务影响及损失大的先恢复，业务影响及损失小的后恢复；考核要求允许中断时间短的先恢复，考核要求允许中断时间长的后恢复。
保障等级高的电源系统设备应采用性能好、质量高、稳定可靠的产品，通过差异化的维护措施保障其稳定运行。
空调系统优化配置及保障要求
空调系统等级配置优化策略
不同保障等级的空调系统优化策略
通过对空调设备配置的组合优化，可形成不同保障等级的系统，以满足不同等级业务和网络的需求，具体可参考表5。
表5 不同保障等级的空调系统优化配置参考
保障空调系统类型        A级        B级        C级        D级
中央空调主机        N+1        N（N≥2）
容量冗余≥20%        -        -
中央空调水泵        N+1        N+1        -        -
冷冻水末端空调或机房专用空调配置        N+1（N≤5）
N+2（N＞5）        N+1（N≤5）
N+2（N＞5）        按N配置        按N配置
不同网络和业务类型应选择不同等级的保障空调，对应有异地备份做保护的网络和业务，建议可以适当降低空调保障等级，具体可参考表6选择空调保障等级：
表6  网络和业务系统选择保障空调系统级别选择参考
        网络与业务分类        IDC分类 注②
业务等级        A类        B类        C类        D类        A类        B类        C类
空调保障级别        A级 注①        B级        C级        D级        A级 注①        B或C级        C级
注①：当业务有异地冗余备份时，空调系统的可以按照B级要求配置
注②：当客户有特殊要求时，可按客户要求配置
重要高密机房配置优化策略
随着网络设备功率密度向越来越大的发展趋势，空调制冷中断时间受到了严格限制，如图1所示，功率密度为4kW/架的机房在空调市电断电后，机房温度在5分钟内就上升至32度。对承载A、B类重要业务的高密机房，在设备优化配置上应该考虑压缩中断供冷时长及减缓温升速率的策略。

图1 4kW机架机房在空调市电断电至油机恢复供电的温度变化示意图
        保持充足的储备制冷容量
理论和实践表明，制冷容量比负载功率大一定比例的空调系统可大幅延长机房在空调停电后的温升时间。因此，为高功率密度机房冷却的空调系统应适当提高制冷量与机房负载功率的比值。
        为制冷设备配置后备电源
在市电油机切换过程中，一般有数分钟的中断供电，对于较复杂的系统，切换的时间可能更长（10-15分钟），对于功率密度大于4kW的高密机房，应对中央空调水泵、机房风柜配备EPS供电，延缓停电后机房温度上升速度。
        使用具有快速重启功能的中央空调主机
普通的中央空调主机的重启时间一般为10-15分钟，在这段时间内，机房的温度可能已经超过IT设备的耐受能力。随着冷水机组技术的进步，一些冷水机组的重启时间可以降低到4-5分钟。因此，选择具有快速重启功能的设备，对控制机房温升具有非常明显的作用。
        增加蓄冷装置
在中央空调主机停机后，可以利用增加的冷冻水蓄冷装置所储冷量继续为机房供冷直到中央空调主机重新启动。如果冷冻水系统的冷冻水水泵和末端风机接了EPS，以及蓄冷罐选择的足够大，可以将温度在紧急情况下控制在偏离正常运行状况很小的范围内。
空调系统差异化保障要求
对于需要A、B级保障的空调系统采用冷冻水集中冷源时，中密功率（>4kW）机架以上的机房末端优先采用双冷源空调或采用风冷机房专用空调作为冗余；为高密机（>10kW）机房供冷的冷源应有蓄冷应急措施，冷冻水系统的末端空调及水泵应采用EPS供电。
按照业务保障等级制定应急预案，当空调系统出现故障导致制冷量不足时，依据业务影响和损失最小的原则做好差异化冷量分配。应与专业机房人员共同协商，设法改善机房气流组织，提高机房散热能力，同时关闭一些允许临时关闭的次要网络和业务系统负载或有异地容灾保护的网络和业务系统负载，减缓机房升温时间，以争取更多的维修时间。
A级保障空调系统采用冷冻水中央空调系统时，其水管路、阀门等关键部件应有备份配置及具有应急抢修更换处理条件，从而保证供冷对象冷源供应的不间断。
A、B级保障空调系统采用冷冻水中央空调系统时,为尽量缩短主机启动时间，可采用EPS对空调主机控制器供电。
为减少A、B级保障空调全掉电风险，空调系统设备配电不应从同一个开关引出。
不同保障等级供电回路标识化
不同保障等级的直流电源、UPS设备及其配电柜、电缆、端子应做明确标识，标识的颜色可参考表1的规定。
不同保障等级的空调系统的标识应在机房及机房内空调设备明确标识。
对局内低压市电配电回路，有油机保障的回路标识采用红色字体“油机保障”。

附录A：通信网络和业务种类
网络种类包括：
--PSTN用户规模在1万户以上的交换网络（含软交换、C网核心网）、长途交换设备、关口局、智能网、骨干信令转接点、一/二级传输干线设备、数据汇聚层以上设备、集团公司A级以上客户电路所涉及的网络侧设备等。
业务种类包括：
--天翼业务、爱音乐、爱游戏、商务领航、号码百事通、互联星空、全球眼、短信、智能网、声讯、彩铃、移动支付、10000号等。
--IT支撑系统种类包括：OSS/BSS/MSS系统、CRM系统、营业系统等。
IDC包括：2、3、4、5星级IDC。

附录B：通信网络及业务分类方法
通信局站一般包括枢纽机楼、一般机楼及IDC三种局站类型。
（一）通信网络和业务按照如下原则分为A、B、C、D四类：
1）A类网络和业务：承载国际、省际等全网性业务及集中为全省提供业务及支撑系统（即原则上对应集团级、跨省级网络和业务），包括但不限于：
A级网络：核心网，如：DC1、DC2长途交换局、骨干信令转接点、骨干/省内智能网等；承载网骨干节点，如：一二级干线传输枢纽及国际海缆登陆站、骨干/省内骨干数据设备等；
A级业务：承载全网或多省区域性业务系统及IT支撑系统；
A级IDC：4星级以上（含4星）IDC。
2）B类网络和业务：承载跨本网业务及集中为全本地网提供业务及支撑系统（即原则上对应本地网级网络和业务），包括但不限于：
B级网络：核心网，如：汇接局、关口局、本地智能网、5 万门以上市话通信局，服务重要用户（要害部门）的核心网络、通信设备等；本地骨干承载网，如：本地传输网骨干节点、本地数据骨干节点的通信网络；
B级业务：承载本地网业务系统及IT支撑系统；
B级IDC：三星级IDC 。
3）C类网络和业务：承载本地网内区域性业务及支撑系统（即原则上对应县级、本地网区域级网络和业务），包括但不限于：
C级网络节点：核心网，如：5万门以下市话通信网络；承载网，如：本地传输网节点，城域网汇聚层数据网络，一二级干线中继站；
C级业务：承载本地网内区域性业务系统及IT支撑系统，
C级IDC：2星以下等级（含2星级）IDC。
4）D类网络和业务：承载网络末梢接入业务（即原则上对应接入级网络和业务），包括但不限于：
D级网络：模块局、用户接入网、城域网接入层设备（小区路由器、交换机）、DSLAM设备及OLT设备及相应业务。
注1：对于划分不清或处于分类边界的网络节点和业务系统，应按高一类的要求执行。
注2: 同一个通信局站内有多种等级的网络节点和业务系统时，应按照该局内最高网络和业务级别看待。
 
附录C：10kV市电可靠性指标

电网供电可靠率RS1是供电可靠性的主要指标。RS1是在统计期间内，对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数之比值： RS1＝(1-用户平均停电时间/统计期间小时)×100%若不计外部影响时供电可靠率为RS2，若不计系统电源不足限电时其供电可靠率为RS3。
国家电网和南方电网2008年~2011年的可靠性指标：
10KV用户供电可靠性统计基本数据
年份        供电可靠率RS-1（%）        平均停电时间AIHC-1（小时/户）
2008        99.863        12.071
2009        99.896        9.111
2010        99.923        6.722
2011        99.952        4.21
2011年10KV各电网公司、省（区、市）电力公司可靠性指标
单位        供电可靠率（%）        平均停电时间（小时/户）
        计入限电        不计外部影响        不计限电        计入限电        不计外部影响        不计限电
国家电网公司：        99.9210         99.9274         99.9234         6.92         6.36         6.71
华北区域：        99.9575         99.9610         99.9584         3.72        3.42         3.65
  华北电网公司直属        99.9251         99.9303         99.9251         6.56         6.11         6.56
  北京市电力公司        99.9813         99.9832         99.9813         1.64         1.47         1.64
  河北省电力公司        99.9309         99.9352         99.9309         6.06         5.68         6.06
  山西省电力公司        99.9105         99.9223        99.9181        7.84        6.81        7.17
  天津市电力公司        99.9712         99.9745        99.9712        2.52        2.24        2.52
  山东电力集团公司        99.9702         99.9710        99.9702        2.61        2.54        2.61
东北区域：         99.9259        99.9313        99.9264        6.49        6.02        6.45
  辽宁省电力公司         99.9535        99.9551        99.9535        4.07        3.93        4.07
  吉林省电力公司         99.9249        99.9279        99.9249        6.58        6.32        6.58
  黑龙江省电力公司         99.8936        99.9062        99.8936        9.32        8.22        9.32
  蒙东电力公司         99.8153        99.8345        99.8241        16.18        14.49        15.41
华东区域：         99.9577        99.9610        99.9581        3.70        3.42         3.67
  上海市电力公司         99.9832        99.9841        99.9833        1.47        1.40        1.46
  江苏省电力公司         99.9526        99.9565        99.9527        4.16        3.81        4.14
  浙江省电力公司         99.9729        99.9760        99.9746        2.37        2.10        2.22
  安徽省电力公司         99.9473        99.9512        99.9475        4.62        4.28        4.60
  福建省电力有限公司         99.9379        99.9414        99.9379        5.44        5.14        5.44
华中区域：        99.9401        99.9500        99.9457        5.25        4.38        4.75
  河南省电力公司         99.9562        99.9613        99.9565        3.83        3.39        3.81
  湖北省电力公司         99.9450        99.9500        99.9455        4.82        4.38        4.77
  湖南省电力公司         99.9430        99.9698        99.9676        5.00        2.65        2.84
  江西省电力公司         99.9403        99.9487        99.9424        5.23        4.49        5.05
四川省电力公司         99.9182        99.9237        99.9183        7.17        6.69        7.16
  重庆市电力公司         99.9286        99.9392        99.9361        6.25        5.33        5.60
西北区域 ：        99.9059        99.9125        99.9060        8.24        7.66        8.23
  陕西省电力公司         99.9287        99.9338        99.9288        6.25        5.80        6.23
  甘肃省电力公司         99.9209        99.9289        99.9209        6.93        6.23        6.93
  青海省电力公司         99.8559        99.8717        99.8559        12.63        11.24        12.63
  宁夏电力公司         99.9427        99.9446        99.9427        5.02        4.85        5.02
  新疆电力公司         99.8766        99.8829        99.8767        10.81        10.26        10.80
南方电网公司：         99.9407        99.9545        99.9505        5.20        3.98        4.33
  广东电网公司         99.9761        99.9787        99.9764        2.09        1.86        2.07
  广西电网公司         99.8552        99.9312        99.9258        12.68        6.02        6.50
  云南电网公司         99.9335        99.9402        99.9356        5.83        5.24        5.64
  贵州电网公司         99.8842        99.8923        99.8842        10.15        9.44        10.15
  海南电网公司         99.8468        99.8583        99.8469        13.42        12.41        13.41
内蒙古电力集团公司：         99.7269        99.7585        99.7270        23.92        21.15        23.92

 
附录D：可靠性分析
        理论基础
可靠性 Reliability
设备的可靠性指在规定条件及时间段内， 设备不发生故障的概率。一般有以下三个指标来衡量：
故障率和MTBF
在单位时间内（一般以年为单位），产品的故障总数与运行的产品总量之比叫“故障率”（Failure rate），常用λ表示。例如网上运行了100 台某设备，一年之内出了2次故障，则该设备的故障率为0.02次/年。当产品的寿命服从指数分布时，其故障率的倒数就叫做平均故障间隔时间或平均无故障时间（Mean Time Between Failures），简称MTBF。即：

举例：
例一、例如某型号YY产品的MTBF时间高达16万小时。16万小时约为18年，并不是说YY产品每台均能工作18年不出故障。由MTBF=1/λ可知λ=1/MTBF=1/18年（假如YY产品的寿命服从指数分布），即YY产品平均年故障率约为5.5%，一年内，平均1000台设备有55台会出故障。
例二、例如正在运行中的100只硬盘，一年之内出了2次故障，则每个硬盘的故障率为0.02次/年。即年平均故障率为2%
MTTF
MTTF（Mean Time To Failure）平均故障时间，单位为小时，它表示产品从正常运行状态到发生一次故障所用的平均时间。这个值基本没用。
MTTR
MTTR（Mean Time To Repair）平均修复时间，单位为小时，它表示产品从出现故障到恢复成可正常工作状态所用的平均时间。
可用性  Availability
在规定条件下，在规定时刻或时间区间内，在规定时间段内，设备能提供正常运行时间
的概率。
它是产品在使用过程中，可以正常使用的时间与总时间之比。可用性用平均无故障工作时间MTBF和平均修复时间MTTR表示：


该数值一般为0.999……，数值越大，可用性越高。
模型计算
并联模型
如图1所示，并联的两个模块互为备份，任意坏掉一个模块，系统保持可用，只有当两个模块都坏掉了，系统才不可用。
可用性A并=1-（1-A1）*（1-A2），例如，假设A1=A2=0.99，则并联后系统的可用性为0.9999


图D.1 并联模型
以上计算适合于1+1的模型，但是对于N+1的模型，还需进一步计算。对于N+1系统，备份模块只有一个，因此，系统内只要坏掉两个模块，则系统不可用。上面已计算出两个模块可用性为A并=1-（1-A1）2，（简单考虑，假设A1=A2）,由于系统里有N+1个模块，则有C_(n+1)^2种组合可能，因此，N+1模型的可用性为：
A_(N+1)=[1-(1-A_1 )^2 ]^(C_(n+1)^2 )
如果是2+1系统，则A=0.9997，如果是10+1的系统，A=0.9945，符合并联越多，可靠性越低的规律。
对于N+n系统，则
A_(N+n)=[1-(1-A_1 )^(n+1) ]^(C_(N+1)^(n+1) )

串联模型
如图2所示，串联中的两个模块，任意坏掉一个模块，系统即不可用。
串联：A串=A1*A2，举例：假设A1=A2=0.99，则串联后系统的可用性为0.98


图D.2 串联模型
通信电源各系统（部件）可用性数据
表D.1系统元部件可用性相关数据
组件（环节）        可用性A        MTBF(h)        MTTR(h)        数据来源
市电（实际）        0.9998                        2012年全国城市用户平均水平
市电（实际）        0.998817                        1997年全国城市用户平均水平
一类市电        0.99932                        参照《总技术要求》
二类市电        0.97                        参照《总技术要求》
三类市电        0.95                        参照《总技术要求》
发电机        0.9976        10000        24        参考某厂家数据及估算

典型实际应用模式可用性计算
油机市电供电可靠度计算
根据YD/T5040-2000通信电源设备安装工程设计规范表4.2.1中关于发电机台数配置的规定，其中一类市电配置1台油机，二类及以下配置2台油机，因此可以算出标准对可用度的要求如表2所示。
表D.2 按标准要求建设的系统可用度
        可用度        油机配置        系统可用度        系统不可用度
一类市电        0.99932        1        0.999998         2*10-6
二类市电        0.97        1+1        0.9999998        2*10-7
三类市电        0.95        1+1        0.9999997        3*10-7
实际上，据国家电监会权威统计，2011年全国城市用户供电可靠率(RS1)为99.9222%（年不可用度0.0778），2012年全国城市用户供电可靠率(RS1)为99.98%，而1997年为99.8817%，和标准相比，可用度提高了不少，因此，各系统的实际可用度如表3所示。
表D.3 1997年及2012年系统可用度
        市电可用度        2路市电+1台油机        1路市电+（1+1）油机
                可用度        不可用度        可用度        不可用度
2012年        0.9998        0.9999999999        1*10-10        0.999999998        2*10-9
1997年        0.998817        0.999999997        3*10-9        0.999999993        7*10-9
从表2和表3的对比可以看出，实际市电的可用性比标准要求的可用性高很多，使得实际系统的可用性比要求的高，因此，对照标准的要求，如果对油机减配后，系统的可用性如表4所示。
表D.4 油机减配后系统可用度
        市电可用度        1路市电+1油机
                可用度        不可用度
2012年        0.9998        0.9999995        5*10-7
油机减配针对的是二类及三类市电环境，原来油机采用1+1配置，减配后均采用1台配置，不可用度的比较如表5所示。
表D.5 油机减配后不可用度比较
        二类市电        三类市电
按5040标准配置的系统不可用度        2*10-7        3*10-7
按2012年实际市电情况，油机减配后不可用度        5*10-7        5*10-7
从表5比较可以看出，油机由1+1减配成1后，和标准的要求相比，不可用度基本保持在一个数量级，如果再考虑上移动油机的补充应急手段，移动油机按可用度为0.9计算，系统可用度如表6所示。
表D.6 增加移动油机后的不可用度比较
        二类市电        三类市电
按5040标准配置的系统不可用度        2*10-7        3*10-7
按2012年实际市电情况，油机减配
增加了移动油机应急手段后系统不可用度        5*10-8        5*10-8
从表6比较可以看到，在增加了移动应急油机后，虽然移动油机的可靠度只有0.9，但是整个供电的可靠度提高了，和原来标准配置的可靠度相比，还有适当的提高。
系统供电可靠度计算
双套（N+0）系统模型
以A级业务配置为例，计算整个供电系统的可用度。对于无异地冗余备份的业务，其供电系统图如下图3所示，

图D.3 双套（N+0） UPS系统配置示意图


图D.4 双套（N+0） UPS系统配置可用性示意简图
表D.7 市电及各设备可用度
        组件（环节）        可用度A        说明
A1        市电        0.9998        2012年全国城市用户平均水平
A2        变压器        0.999994       
A3        发电机        0.9976        参考某厂家数据及估算
A4        大功率ATS        0.99994        整机可靠性数据，现场维护
A5        配电        0.999997        主开关、输入输出断路器、接线端子
A6        交流UPS        0.99994        包括UPS主机（带静态旁路）、4个断路器和15个接线端子
A7        UPS电池        0.99998        按单套后备时间1小时计算

按实际市电的双套（N+0）系统可用度
0.999999999898
=0.999999982
以上计算是未考虑蓄电池的容量影响，实际上，配置的蓄电池的容量大小对整个系统的可靠性有很大的影响，特别是在差异化配置后，蓄电池的后备时间普遍较少，下面把蓄电池后备时间的因素再考虑进去计算。
在未考虑后备时长的情况下，蓄电池的可用度为0.99998，该时长为1小时。根据YD/T 1051对一类市电规定，每次停电≤30分钟，则我们假设当蓄电池的后备时间配置为15分钟时，其可用度为0.95，然后按指数线性差值计算出各时间段的可用度如表8所示。
表D.8 蓄电池后备时间与可用度的关系
后备时长（分钟）        15        30        40        50        60
可用度        0.95        0.996        0.99935        0.99988        0.99998
根据差异化配置要求，单套系统配置普通电池带全载后备时间是20分钟，那么正常情况负载由两套系统分担后，蓄电池的后备时间是40分钟，将蓄电池按单套40分钟计算，
=0.9999994
业务异地备份UPS（2+1）模型

图D.6 2+1 UPS系统配置示意图


图D.7 2+1 UPS系统配置可用性示意简图
0.999999999898
A_并=[1-(1-A_6 )^2 ]^(C_(n+1)^2 )=0.9999999892
0.999933989
如果蓄电池按系统带全载30分钟计算，根据表8，可靠度为0.996
0.99996
则A=0.99989
如果业务采用异地备份，则总的可用度为A总=1-（1-A）2=0.999999988

小结
对于A级保障电源系统，按2012年实际的市电可靠率，根据以上差异化计算，系统的可用度如下表9所示：
表D.9  差异化配置后供电系统不可用度对业务的影响情况
        说明        业务系统可用度        不可用度
2N系统        单系统蓄电池20分钟，总时间40分钟        0.9999994        6×10-7
2+1系统        蓄电池30分钟，业务无异地备份（注*）        0.99989        1.1×10-4
2+1系统        蓄电池30分钟，业务有异地备份（注*）        0.999999988        1.2×10-8
一类供电系统        YD/T 1051-2000要求达到的可用度                <5×10-7
注*：首先假设A类业务系统本身的可用度为1；对于有异地备份的业务，当其中一处供电出现故障时，业务仍视为可用，对于无异地备份的业务，当电源出现故障即视为业务不可用。在这前提下计算出业务系统的可用度。