摘要：我国经济建设的快速发展推动我国各行业发展迅速，使得我国快速进入现代化发展阶段。随着信息化的快速发展，数据中心机房作为支撑信息化发展的基础设施显得越来越重要，模块化机房很好地解决了数据中心机房电气系统扩展不灵活、电力管理效率低等问题，智能化是数据中心机房管理水平的重要标志，智能化管理系统贯穿机房各个子系统。
关键词：IDC数据中心模块化；机房电气系统
引言
我国经济建设自改革开放发展至今，其建设技术和建设规模已经处于世界领先水平。数据中心机房电气系统应规划合理，具有较强的可靠性、扩展性及改造升级的能力，适应多样化计算机设备运营管理需求发展变化，满足不同客户对数据中心机房等级的需求。
1什么是模块化机房
是指将IT机柜、配电柜、精密空调、冷通道、UPS主机、电池柜、动环监控系统等设备和设施按功能分类，通过工厂预制的方式生产成相应的功能模块和组件，在现场以搭积木的方式组合成整体的机房。模块化机房有以下明显优点。1.组件标准，整体具备高可靠性。组件采用模块化、标准化和高可靠性设计，电力配置可以根据需求，灵活实现N+1、N+X、2N等冗余备份方案，整个系统稳定度高，安全可靠。2.集成简化，建设周期有效缩短。所有的功能模块采用批量生产、预先测试、现场集成的方式供货和部署，对基础环境，供水供电等外部环境保障接口统一，甚至基础设施和IT设备能一体化交付，机房规划设计、建设实施、联调验收等环节的工作量大幅减少。3.分期建设，按需灵活拓展部署。模块化机房按末端制冷、末端配电、末端布线的理念,按需部署组件，通过预留外部接口的方式，与机房基础设施建设解耦，在降低初始投资的基础上，可以通过灵活扩展电气系统和制冷等组件，适应未来需求。4.绿色节能，运行成本大量节省。模块化机房采用密封通道技术，隔离冷热气流，制冷系统的容量与负载需求匹配更精准，制冷效率更高，电能转换率能高达95%，整体PUE可≤1.5，能节省运行费用。5.智能管理，运行风险精准防控。所有组件自带运行状况内部监控功能，能独立对组件进行可视化化管理，通过标准的RS485、SNMP协议与机房整体环境监控系统集成，能实时集中提供设备和设施运行状态显示，故障告警等功能。
2项目概况
北京某公安分局为了满足分局各单位未来信息化项目的技术保障需求，建设大数据机房工程项目，规划建设一个数据中心。
大数据机房建设是为了解决分局在整合数据、应用建设大数据中心及应用平台，实现业务部门之间的数据交换与数据共享时，物理空间不足的问题。
按照A级数据中心标准进行建设，主要分为以下功能区：
主机房北区（约100m2，为数据设备区及应用设备区）
主机房南区（约100m2，为图像中心和网络区域）
电源室（约30m2，放置UPS电源、配电柜、自动切换柜等）
钢瓶间（约30m2，放置气体灭火系统钢瓶）
综合配线间（约30m2，放置网络列头柜）
调试间（约15 m2，放置各系统远程操作终端）
监控室（约15m2，放置监控设备和显示设备）
设备拆装区（约40 m2，作为设备及人员进入主机房的缓冲区域）
3数据中心模块化机房电气系统
3.1总体电气系统
电气系统按照A类机房标准设计，采用双路市电输入及1+1UPS不间断供电系统。机房电源进线从分局主楼主配电机房引入，空气开关1000A。
作为国家A类标准的计算机机房都要求具备双路市电电源接入供电，但双路电源的切换开关（ATS最好要安装在UPS输入的附近，这样接法相比在远端的配电柜切换来，可以消除从配电间到Ups之间动力线路，开关等引起的故障）。机房电气系统的安全可靠性牵涉的问题很多，从市电输入到UPS，从UPS输出到各级ATS、各级开关然后到输出端的各个接线盒及插座，每一个环节都十分重要，特别是处于电气系统上游的UPS输入总开关和输出总开关以及ATS。
其中任何一个一旦出现问题，都会引发严重的停电事故，后果将不堪设想，因此其配置问题必须慎之又慎，另外对于动力电缆的配置问题也很值得研究，由于机房内大量非线性负载的存在，使得谐波电流很大，所以一般机房刚建好时零地电压都很低，而设备装满时零地电压都会大大增加。有效办法之一就是降低零线的电阻，以前数据中心电气系统的零线、地线的线径一般都比相线要，小很多，但实践中三相配电线路内，相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。但是从降低谐波电流和零地电压的目标出发，将零线和地线的线径选得与相线相同甚至更粗一点。
模块化配电列头柜内共接入双路市电输入及1+1UPS不间断，其中市电供空调设备、照明、应急照明、插座及其他相关设备使用；UPS电源供模块化机房的网络机柜、服务器机柜的PDU电源使用。精密智能配电柜为标准的48.26cm柜体，采用高精度数据采集设备，通过RS232/485接口，精确测量和管理配电系统各项数据，以实现市电与UPS供电间的智能切换；结合微模块独特的节能供电模式，实现市电直供、模块化UPS或高压直流供电模式；通过触摸屏监控电气系统运行状态，配电柜可以超限报警，有效规避风险；配电柜总开关附带消防连动功能，当机房内出现严重事故或火灾时，能立刻切断机房所有设备电源；
3.2负荷等级和额定容量
依据计算机的用途和性质以及负荷分级的规定，采取相应的供电技术：对于一级负荷采用一类供电，重要机房供电属于一级负荷，按一级负荷的供电要求，必须保证两个以上独立的电源点供电，采用两条专用干线引进，两路独立电源在未端互投，建立不停电系统，而且要保证供电的质量；
（1）确定机房用电系统的总功率大小或机房用电系统的总电流。这是选取电力设备、总断路器、供电电缆、机房的总发热量以及精密空调时都必需考虑的问题。通常供电总功率应留有不少于25%的余量。
（2）确定各机柜、分机、设备等所要求的工作电流。这对设计计算机房的配电柜、选取合适的传输导线和分路开关也是必需的。针对电气设备额定电流，在整定总断路器和分路开关时要注意电气设备的启动电流值。在进行方案设计时，有些经验数据可供估算时参考，如：1）UpS功率：主机房可按350W400w/m2计算；照明用电可按I5W～20W/m2计算。
2）空调机电功率要根据机房制冷量考虑。主机房制冷量按400W/m2计算，辅助机房制冷量按300W/m2计算，然后再根据电气设备不同的效率和换算系数，确定空调系统用电负荷量。
3.3电源布置和系统设计
设计和施工必须充分了解并掌握供电对象。充分搜集机房设备和系统的资料才能做好电源布置和系统设计，从而合理地满足机房用电需要。
机房应设单独电源管理间，用符合防火要求的隔墙与弱电设备隔离，避免电源管理间操声、蓄电池酸碱液渗漏和电气火灾等事故传播到计算机设备机房内。计算机设备机房与电源管理间中间设单扇朝电源管理间方向开启的连通门，还可考虑设置玻璃观察视窗。电源管理间应做水泥地面，为防潮、防湿可砌高0.3~0.5m的水泥平台搁置配电柜和UPS电源等。
UpS主供：主机设备、网络设备、保安监控设备、多媒体、消防、应急照明等。
市电主供：空调设备、普通照明和给排风、维修插座、一般动力等。
结语
对于大型的IDC数据中心项目，对不同模块化机房采用不同配电等级的电气系统，并预留后期扩容及升级的条件。既有利于业主建造出满足不同客户等级需求的IT机房，又有利于降低业主初期投资和后期运维成本。
参考文献
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