Системы автоматического управления наружным и уличным освещением

В настоящее время стало очевидным, что внедрение автоматизированной системы управления наружным и уличным освещением позволяет осуществлять телекоммуникационный контроль состояния сетей и приборов уличного освещения, управлять режимами горения светильников, дистанционно управлять освещением улиц по заранее заданному графику, а также вести учет энергопотребления и следить за эффективным использованием электроэнергии.

Современные системы автоматизации - это не просто дань моде, они имеют и экономические преимущества:

- в автоматическом режиме строго соблюдается расписание, т.к. исключается влияние человеческого фактора;

- нет необходимости выезжать на проверку включения или отключения освещения;

- в случае не отключения освещения не происходит потерь электроэнергии, т.к. диспетчер оперативно об этом оповещается и принимает соответствующие меры (ранее о не отключении сообщали через несколько часов граждане - потери могли быть значительными);

- для осуществления технического учета энергии нет необходимости выезжать и снимать показания со счетчиков визуально;

- телеизмерения позволяют оперативно выявлять несанкционированные подключения к сетям освещения и выявлять хищения электроэнергии;

- с помощью телеизмерений напряжений, токов и мощностей можно осуществить первичную диагностику осветительной сети в случаях каких-либо аварий;

- более надежная система, построенная из современных компонентов, требует меньше затрат на свое обслуживание.

Существующие системы управления наружным освещением можно подразделить на несколько классов.

Во-первых - это местное управление, обеспечивающееся посредством установки коммутационных и управляющих аппаратов непосредственно в линиях, питающих осветительную аппаратуру (на щитах подстанций, магистральных щитах и т.д.). Такие системы применяются только в небольших обособленных осветительных сетях, имеющих один центр питания.

В разветвленных предусматривается дистанционное управление освещением, как правило, это достигается благодаря установке магнитных пускателей в линиях питающей и групповой сетей.

Такая система включается с единого диспетчерского пункта.

Причем, сигналом на включение линии, питающейся от подстанции, будет являться наличие напряжения на конце линии, питающейся от предыдущей подстанции. То есть, - в установках наружного освещения городов и населенных пунктов широко применяется каскадная схема дистанционного управления, при которой управление участками распределительных линий наружного освещения осуществляется путем подключения катушки магнитного пускателя второго участка в линию первого, катушки пускателя третьего участка в линию второго, и т.д.

Возможна и телемеханическая схема, при которой включение и отключение магнитных пускателей производится из диспетчерского пункта с помощью телемеханических устройств.

Кроме этого, широко используются и автоматическое программное или фотоавтоматическое управление - с установкой магнитных пускателей в линиях освещения и программного реле, фотореле или фотоэлектрического автомата, включающих освещение в зависимости от уровня естественной освещенности или времени суток.

Для уличного освещения городов и населенных пунктов системы дистанционного управления освещением предусматривают два режима работы осветительных установок - вечерний и ночной. При вечернем режиме включены все осветительные приборы, при ночном, когда интенсивность движения падает, - часть осветительных приборов отключается (обычно отключают светильники, подключенные к какой-нибудь одной или двум фазам). Однако при этом увеличивается до недопустимых пределов коэффициент неравномерности освещенности дорожного полотна.

Во-вторых, - отсутствие оперативного контроля состояния осветительных сетей и за доступом в шкафы уличного освещения (ШУО). Перечисленные выше системы управления нельзя назвать высокоэффективными c точки зрения энергосбережения из-за целого ряда причин. Во-первых, - ручные системы включения - отключения освещения, как показывает практика их эксплуатации, несут большой перерасход электроэнергии (часто связанный с человеческим фактором). Во-вторых, - как уже было отмечено, - низкоэффективное управление мощностью системы с целью хищения цветных металлов и оборудования (что особенно важно в последнее время).

Таким образом, можно сделать вывод о необходимости создания автоматизированных систем управления освещением (АСУО), позволяющих не только включать - отключать освещение улиц, но и регулировать энергопотребление системы, контролировать целостность оборудования и несанкционированный доступ, вовремя сигнализировать оперативному персоналу об аварийных ситуациях в сети.

Однако такие системы управления при переключении освещения в ночной режим используют метод отключения одной - двух фаз. Но это повышает, как уже говорилось выше, неравномерность освещенности дорог. Избежать этого позволяет использование в уличных светильниках электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) вместо традиционных электромагнитных. Эти устройства позволяют управлять потребляемым током лампы и ее световым потоком. Таким образом, чтобы добиться снижения потребляемой мощности системы нет необходимости в полном отключении части осветительных приборов. А это значит, что световой поток всех светильников будет изменяться равномерно, не увеличивая неравномерность освещенности дорожного полотна. Однако это существенно удорожает схему. Ведь кроме приемника - преобразователя управляющих сигналов в каждом ЭПРА необходимо будет проводить свою выделенную линию для управляющих сигналов к каждому светильнику. Выходом из такой ситуации будет использование устройства, позволяющего передавать сигналы управления непосредственно по линиям осветительной сети.

Все системы передачи информации по сети 220 В можно разделить на две большие группы:

- системы, использующие в качестве информационного сигнала модуляцию тока низкой частоты 50 Гц;

- системы, формирующие в линии собственный сигнал на одной или нескольких несущих частотах, отличающихся от 50Гц.

Первая группа устройств отличается чрезвычайно высокой помехоустойчивостью при простых схемах приёмников, но обладает очень низкой скоростью передачи информации и требует применения в передатчиках тиристорных коммутаторов высокой мощности.

Кроме того, для обеспечения выборочного управления освещением в отдельно взятой ветке, необходимо устанавливать коммутаторы ещё и в прилегающих к ней шкафах управления, что приведёт к необходимости глобальной реконструкции всей системы освещения.

Системы данного типа обладают следующими достоинствами:

- существенно большей скоростью передачи, точнее, возможностью передавать большие пакеты информации между импульсными помехами в линии;

- возможностью использовать информационный канал не только для управления освещением, но и для связи (обмена информацией) между узлами системы, вплоть до формирования "интеллектуальных" светильников, т.е. светильников с возможностью передачи информации о текущем состоянии на центральный пульт;

- информационный сигнал может быть использован для проверки целостности линии электропередачи, а также оценки её состояния при отключенном электричестве, что немаловажно именно для систем наружного освещения;

- возможностью интеграции в существующие системы освещения без их структурных и аппаратных изменений или доработок [22].