Управление уличным освещением

Для чего нужно управлением уличным освещением?

Уличное освещение является одним из основных потребителей электроэнергии, поэтому энергоэффективное управление является одной из важнейших задач в этой области. Свет на улицах должен гореть в нужное время и при любых обстоятельствах, поэтому необходимо обеспечивать безаварийную работу и диспетчеризацию системы освещения. Необходимо знать, сколько ламп перегорело, есть ли электричество на вводе в подстанцию, получать информацию об обрывах линий питания, оперативно реагировать на нештатные ситуации и вовремя проводить необходимое техническое обслуживание.

Методы управления уличным освещением

Существует четыре метода управления освещением. Расскажем о них подробнее.

Ручное управление

Наверное, уже мало где встречаемый метод управления уличным освещения. Исключением может служить частные случаи, например, двор многоквартирного дома. Состоит в том, что включение светильников производится вручную, каждый осветительный прибор или их группа контролируется оператором на месте. По сути это самый старый способ. Когда фонарщик проходил по улице и зажигал каждый масляный или газовый фонарь, а потом гасил их — это и была первая и очевидная реализация метода. 

Дистанционное управление

Когда все электроснабжение в населенном пункте или его части осуществлялось от отдельной электростанции, функции фонарщика перешли к их персоналу. Ответственное лицо, определив визуально или по приборам, что на улице достаточно стемнело или рассвело включает или выключает рубильник, подающий напряжение на сети уличного освещения.

Данный метод лучше, чем ручной, но всё-таки не является наилучшим. Связано это с тем, что управление происходит лишь на включение и выключение. Нет возможности снизить световой поток в невостребованное время, например, глубокая ночь, когда свет фактически не нужен, но и полное отсутствие его недопустимо. Кроме того, отсутствует возможность отслеживания работы световых приборов. Поэтому наилучшем вариантом для управления уличным освещения является автоматическое управление.

Автоматическое управление

В этом случае, отдельные участки уличного освещения, в зависимости от состояния датчиков и заложенного алгоритма, включаются и выключаются сами. Переход на автоматическую систему связан с тем, что напряжение потребителям стали подавать с помощью локальных трансформаторных подстанций, преобразующих высоковольтное напряжение в стандартное.

Это создало два фактора предопределивших переход на автоматику:

Устанавливать (кроме некоторых случаев) отдельные подстанции только для уличного освещения нерентабельно. Трансформаторы сейчас преобразуют напряжение для всех энергопотребителей на территории.

Кроме того, для централизованного управления включением и выключением уличных фонарей, пришлось бы тянуть к каждой отдельной подстанции, питающей освещение отдельную линию, что еще более бы увеличило затраты.

Поэтому в 50-е — 60-е годы была внедрена система автоматического управления освещением. Она работала по простейшему доступному на то время принципу. На каждой подстанции устанавливалась автоматика, действующая от датчиков освещенности. Стало темно — подали напряжение на фонари, стало светло — отключили.

Однако датчики подводили в некоторых случаях:

- при неправильной калибровке они срабатывали нечетко;

- из-за засветки фарами или даже полной луной фонари могли погаснуть ночью;

- при закрытии датчика снегом, льдом, грязью или пылью свет включался днем;

- в конце концов, датчик мог выйти из строя.

Потом нашли еще один существенный минус, который проявился во времена, когда стали задумываться об экономии — зачем в ночные часы, если движения людей и транспорта нет, напрасно жечь электроэнергию. Поэтому датчики освещенности стали блокировать с реле времени. Таймер выключал или все фонари полностью или часть их во дворах и малонаселенных улицах в промежуток, например, с часу до четырех ночи. Позже появились еще и так называемые астрономические реле (на фото ниже). В них программное обеспечение по введенным координатам рассчитывает время заката и рассвета в данном месте, и на основе расчета подает сигналы на переключение. В реле также реализуется и функция выключения и включения в заданные часы.

Автоматизированная система управления

Самым оптимальным решением для эффективного управления освещением является использование полностью автоматизированных систем управления и диспетчеризации наружного освещения (АСУНО).

Почему же автоматизированная система эффективнее классических методов управления? Сердцем АСУНО является программируемый логический контроллер, который производит управление коммутацией отходящих линий по заранее заданной программе. В программе контроллера хранится годовое расписание, поэтому освещение включается всегда в нужное время. Данные об энергопотреблении и авариях передаются в диспетчерский центр, поэтому всегда доступна информация о состоянии питания на вводе в подстанцию и значение потребляемой мощности. По снижению текущего энергопотребления относительно нормы можно оценить количество перегоревших ламп. При превышении нормы энергопотребления идентифицируется нелегальное подключение к электросети. Вся диагностическая информация доступна в диспетчерском центре, участие объездной бригады не требуется. Таким образом, снижается аварийность за счет превентивного мониторинга и экономятся средства на обслуживание.

Существует множество вариантов АСУНО от разных производителей, но суть в следующем. Панель диспетчерского управления уличным освещением, находится на предприятии, в ответственности которого находятся осветительные сети (Горсвет или коммунальщики). Контролируется дежурным или диспетчером. Всё это является верхним уровнем АСУНО. На него стекается вся информация с нижнего уровня, и осуществляется изменение параметров или программ его работы.

На нижнем уровне располагается щит управления уличным освещением, который находится на участках сетей освещения. Щиты коммутируют работу осветительных приборов и контролируют их состояние без присутствия работников.

Связь между верхним и нижним уровнями может осуществляться несколькими способами. Как правило, оборудование, поставляемое производителями, поддерживает все функции. Поэтому предприятие выбирает вариант, наиболее выгодный для конкретной ситуации. Иногда в системе одновременно используют несколько каналов.

Способы коммутации:

1. Модемный канал — через линии обычной телефонной сети. Один наиболее дешевых способов. Недостатки только в том, что не всегда телефонная сеть находится рядом, а прокладка отдельной линии может быть затратной. Также за телефонную связь нужно вносить хоть небольшую, но все-таки плату.

2. GSM канал — с помощью сотовой сети. Оборудование недорого, подключиться можно быстро и практически в любом месте. Недостаток — значительная оплата за пользование сетью.

3. LAN линии — блок управления уличным освещением и аппаратура диспетчера соединяются витой парой. Этот канал не требует оплаты за связь сторонним организациям, но требует прокладки линий к каждому шкафу. Выгодно только при небольшой отдаленности оборудования верхнего и нижнего уровня.

4. Радиоканал — как и понятно с помощью радиосвязи. Оборудование дороже, чем в других случаях, зато не требуется оплата за канал. Минус один — плохая помехозащищенность.

Возможности АСУНО

Перечислим основные возможности системы, причем обратите внимание — все операции и передача данных осуществляется в режиме реального времени и с возможностью работать не с каждым щитом управления отдельно, а и группировать их.

Функции управления:

- включение и выключение каждого источника освещения по команде, снижение уровня светового потока;

- программирование включения осветительных по времени или от состояния датчиков (освещенности и других), возможно введение почасового, календарного и сезонного графика работы;

- переключение фаз на линиях питания осветительных приборов, в том числе и программно, по времени, или в зависимости от параметров питания на вводе в шкаф;

- принудительная перезагрузка микропроцессорной системы шкафа управления.

Функции контроля:

- контроль состояния линий подключения освещения (есть или нет напряжение его параметры, ток, наличие короткого замыкания, перекос фаз, косинус фи);

- контроль состояния линий ввода (есть или нет напряжение его параметры, ток, перекос фаз, косинус фи);

- контроль состояния контакторов и автоматических выключателей на выходах (включен/выключен);

- контроль прибора учета расхода электроэнергии (показания, пики, тарифы);

- контроль несанкционированного доступа в шкаф (при открытии без разрешения, или взломе отправляется информация диспетчеру);

- состояние линий связи (уровень сигнала и т. п.);

- диагностика неисправностей системы;

- контроль возгораний, датчики сигнализируют о резком повышении температуры.

Система управления уличным освещением почти всегда имеет встроенный источник питания. При отключении электроснабжения, она в течении не менее чем часа остается на связи, и сообщает об изменениях параметров.

Также стоит отметить, что почти всегда дублируется сохранение данных. Информация о ситуации записывается и хранится не только у диспетчерской аппаратуры, но и в оборудовании шкафов (щитов управления на местах). Если отсутствовала связь, то можно восстановить ход событий считать через память щита управления (как говорилось выше, он энергонезависим).