Статья опубликована в журнале "Энергетика и ЖКХ Урала".

Современные подходы построения систем управления освещением.

Вызовы сегодняшнего дня диктуют новые подходы к вопросу экономии энергоресурсов. Эффективное управление системами энергораспределения дает возможность получать существенную экономию и за счет этого снижать текущие затраты на эксплуатацию системы.

Компания “Урал Телеком”, в рамках реализации Федерального Закона N 261 “Об энергосбережении и повышения энергоэффективности”, взялась изучить и построить систему эффективного управления на достаточно энергоемком участке жизнедеятельности города – управление освещением. В рамках построения данной системы был изучен опыт аналогичных систем , а так же учтены пожелания заказчиков – Энергослужб муниципальных районов , специалистов Пермэнерго. В результате объединения усилий специалистов была построена система управления освещением (в дальнейшем Система) “Караван”.

При построении системы “Караван” одним из основных вопросов является способ построения распределенной сети передачи данных между Диспетчерским центром и объектами управления.

Варианты построения распределенной информационной системы

Для реализации системы “Караван” могут быть применены следующие варианты связи между элементами распределенной информационной сети.

Вариант 1 > По желанию заказчика система может строиться на проводных каналах. При этом связь между Диспетчерским Центром (ДЦ) и удаленными пунктами управления осуществляется по физической линии. Данный вид связи удобен, однако не всегда реализуем на практике в силу отсутствия таких каналов.

Вариант 2 > Отсутствие проводных каналов с объектами автоматизации приводит к выбору беспроводного способа передачи информации. Для этого в системе “Караван” может быть применен конвенциальный радиоканал. При этом информационный обмен строится с использованием пакетных контроллеров. Такой вид связи очень удобен для работы, однако требует наличие у заказчика выделенной радиочастоты. Основной плюс систем построенных на выделенном радиоканале – это отсутствие при информационном обмене промежуточных <операторов услуг связи>. Это дает возможность гарантировать наиболее эффективное управление без учета внешних факторов.

Вариант 3 > Следующий вариант построения системы “Караван” предполагает использование GSM каналов. Для этого используется GPRS или SSD соединение. При таком варианте система может быть построена также достаточно эффективно, однако наличие в информационном обмене стороннего оператора связи приводит к более сложной схеме управления для минимизации влияния внешнего фактора ( GSM -оператор). В частности может быть использован GPRS -модем с несколькими SIM -слотами.

Вариант 4 > Возможен вариант автономного объекта, когда расписание записывается непосредственно в контроллер и исполняется по встроенным “часам реального времени” или GPS -синхронизации. При этом объект с “часами реального времени” достаточно синхронизировать один раз в год.

 

 

 

 

Общий вид системы управления освещением “Караван”

 

 

Комплектование объектов

При комплектовании шкафа управления учитываются следующие исходные данные:

• Тип организации сети связи между ДЦ и объектами управления
• Проводные каналы
• Выделенный радиоканал
• GSM/GPRS/SSD канал
• Автономный режим
• Количество фидеров управления. Наращивается модульно по 4 канала
• Количество сигналов измерения токовой нагрузки. Наращивается модульно по 4 канала
• Количество дискретных сигналов от охранных датчиков. Наращивается модульно по 2 или 6 каналов
• Количество измерительных каналов от счетчиков электроэнергии. Наращивается модульно по 2 или 6 каналов
• Датчик освещенности – количество
• Локальная индикация входных и выходных фаз фидеров
• Концевые шкафы – количество
• Специализированные устройства связи с объектами (дискретные входы и выходы, аналоговые входы и выходы)

 

Пример компоновки шкафа управления

 

 

 

 

 

 

 

Функции безопасности в системе “Караван”

Для обеспечения сохранности аппаратного комплекса на объекте может быть развернута охрана периметра объекта. Для этого на контролируемом объекте устанавливаются охранные датчики (герконы, датчики движения и т.д.). Охранные датчики могут быть подключены к шкафу управления и обслуживаться через Диспетчерский центр. Контроль охранных датчиков осуществляется непрерывно. При наличии канала связи время доставки события от охранного датчика не превышает 2 секунд.

Для исключения неконтролируемого подключения к фидерам в системе “Караван” предусмотрена функция контроля ограничения нагрузки. Данная функция позволяет задать порог нагрузки, выше которого диагностируется утечка электроэнергии незарегистрированному потребителю. Порог ограничения нагрузки задается при полном заполнении исправными лампами. Превышение нагрузки сигнализируется на Диспетчерском центре событием тревога.

Для исключения неконтролируемого нарушения фидера с целью кражи цветных металлов в системе “Караван” предусмотрено ограничение минимального тока потребления. Данная функция позволяет вести контроль нагрузки фидера и в случае единовременного значительного (свыше 10%) уменьшения тока нагрузки выработать сигнал тревоги в Диспетчерском центре с одновременной диагностикой причины проблемы. Данная функция только информирует о том что возможно нарушение фидера и требуется принятие мер. Функция позволяет с определенной долей вероятности контролировать целостность фидера под нагрузкой.

Функция расчета рабочих ламп

Данная функция очень полезна при обслуживании системы. Для каждого фидера вводится коэффициент нагрузки одной лампы и методом расчета показывается текущее количество рабочих ламп на фидере. Так же здесь показывается максимальное количество ламп на фидере и текущий процент выхода из строя. Программа Диспетчерского центра позволяет оперативно отследить наиболее проблемные фидера для выхода бригады обслуживания.

Режимы управления освещением

При работе системы “Караван” используются различные виды управления освещением:

•  Автоматический режим

В данном режиме через Диспетчерский центр заводится расписание, и программа исполняет расписание в соответствии с заданными временными интервалами.

•  Ручной режим

В данном режиме диспетчер вручную включает и выключает фидера при помощи программного инструментария.

•  Комбинированный режим

В данном режиме управление осуществляется Автоматически по ранее заведенному расписанию, но диспетчер в любой момент может вмешаться в ход процесса и взять управление на себя. Приоритетными в таком случае являются команды диспетчера.

•  Автономный режим

В данном режиме расписание занесено непосредственно в контроллер объекта и исполняется согласно “часам реального времени”. Автономный режим не требует наличия связи с диспетчерским центром. Объектовые контроллеры, которые по какой-либо причине потеряли канал связи с диспетчерским центром переходят в автономный режим работы.

•  Существует еще режим локального включения. Данный режим позволяет прямо на шкафу управления произвести включение и выключения фидеров. При этом объект уходит из под контроля диспетчерского центра. Для работы в данном режиме на шкафу управления предусмотрен трехпозиционный переключатель: <Авто> , <Вкл Фидера>, <Выкл Фидера>

 

Использование датчика освещенности

Датчик освещенности может использоваться как дополнительная комбинация условий при работе системы. Например, в автоматическом режиме условием включение или выключения по расписанию может служить логическая связка с датчиком освещенности. Алгоритм обработки показаний датчика освещенности осуществляется контроллером при помощи алгоритмов усреднения и аппроксимации. Кроме того датчик освещенности может быть основным инструментом управления освещением без применения расписания.

Режимы ввода расписания

Для ввода расписания применяются различные формы заполнения:

• Дневная
• Данное расписание заводится на один день и программа циклично повторяет его каждый день
• Недельная
• Данное расписание заводится на семь дней недели, и программа циклично повторяет его каждую неделю
• Месячная
• Данное расписание заводится на 31 календарный день, и программа циклично повторяет его каждый месяц
• Годовая
• Данное расписание заводится на каждый день года, и программа циклично повторяет его каждый год
• Бланки дневного расписания заводятся на один или несколько временных интервалов. Это позволяет включать освещение только в наиболее важные часы работы.

Каждый канал фидера может иметь свое произвольное расписание.

 

 

 

Экономическая эффективность системы

Экономическая эффективность системы включает в себя следующие составляющие:

• Экономия электроэнергии за счет применения гибкого расписания. Использование освещения только в самые важные временные интервалы и по каждому каналу фидера отдельно дает экономию электроэнергии 3-4%.
• Экономия электроэнергии за счет применения датчика освещенности. Эта более гибкая настройка системы позволяет еще эффективнее обозначить необходимый интервал работы освещения. Применение датчика освещенности дает экономию электроэнергии 1-2%
• Экономия по обслуживанию светильников. Информация о выходе из строя ламп оперативно поступает в диспетчерскую службу и позволяет эффективно планировать рабочее время обслуживающего персонала. Это дает возможность обслуживать систему меньшим количеством людей . Экономия 2-3% .
• Сохранность аппаратуры обеспечивается за счет применения охранных датчиков на объектах ТП. Кроме того под нагрузкой осуществляется контроль целостности фидеров. Экономия 1% .

•  Контроль от несанкционированного подключения к фидерам освещения позволяет своевременно выявить утечку электроэнергии на определенных фидерах и своевременно устранить. Обеспечивает экономию 1%.

 

 

 

 

Таким образом ежемесячная экономия при эксплуатации системы “Караван” c оставляет 8-10%