V tomto článku budeme hovořit o možnostech řešení problému automatizace řízení a účtování v systémech řízení venkovního osvětlení. Dnes má každá lokalita venkovní osvětlení.
Automatizovaný systém ovládání venkovního osvětlení
Efektivita a hospodárnost jeho provozu závisí na kvalitě řízení provozu tohoto systému. Článek uvádí příklady realizovaných projektů automatizace systémů řízení venkovního a veřejného osvětlení založených na zařízeních Aries a automatizaci.
Řešení pro ASUNO (Automated External Lighting Control System) založené na softwarovém a hardwarovém komplexu Telemechanika LIGHT vám umožňuje organizovat centralizované dálkové ovládání externího osvětlení.
Automatizovaný systém řízení venkovního osvětlení (ASUNO) je určen k automatickému zapínání a vypínání napájení vedení veřejného osvětlení, účtování spotřeby elektrické energie a řízení technologických parametrů osvětlovací soustavy.
Automatizace moderního systému řízení osvětlení je založena na mikroprocesorovém ovladači, který plní funkce automatického řízení osvětlení, sbírá a přenáší data o technologických parametrech do dispečinku a je určen pro generování řídicích signálů pro napájení bezkontaktních spouštěčů podle příkazů přicházejících z řídicí centrum nebo ruční ovládání.
ASUNO je reprezentováno dvouúrovňovou architekturou: vzdálené rozvaděče osvětlení umístěné na trafostanicích nebo na osvětlovacích stožárech, kromě místního ovládání osvětlení (v souladu s daným harmonogramem), přenášejí data a přijímají ovládací příkazy ze serveru ASUNO umístěného v řídicí centrum.
- ovládat vnější osvětlení podle zadaných algoritmů
- automatizovat a účtovat spotřebu elektřiny.
- zobrazit stav osvětlovacího systému v reálném čase.
- neprodleně informovat personál o mimořádných situacích.
- kontrolovat parametry spotřeby energie.
- udržovat archiv událostí.
V automatizovaném zařízení je instalována rozvaděč osvětlení na bázi ovladače KSOD. Ovladač umožňuje organizovat ovládání osvětlení ve 3 fázích prostřednictvím mezilehlých spouštěčů. Měření elektřiny se provádí pomocí měřicího zařízení instalovaného ve skříni. Data z regulátoru jsou přenášena přes GPRS do řídicího bodu pomocí protokolu IEC-104.
- automatické, automatizované a ruční ovládání vnějšího nebo pouličního osvětlení;
- shromažďování, automatizace a přenos informací o spotřebě energie a parametrech elektrické sítě do dispečinku;
- formování vizuálního prostředí operátora řídicího systému;
- včasné rozpoznání mimořádných situací na všech úrovních systému;
- vytváření závěrů o osvětlovacích zařízeních;
- ukládání, automatizace a zpracování údajů o spotřebě energie;
- předávání údajů o spotřebě energie prodejním a regulačním organizacím.
Použití IEC-104 vám umožňuje rychle informovat personál a přenášet informace do řídicího centra „podle události“.
Automatizovaný systém městského venkovního osvětlení
Tento systém pro automatizaci řízení a monitorování městského venkovního osvětlení v Krasnogorsku byl vyvinut a implementován.
- Ovladač PLC323-TL.
- SCADA systém OWEN Telemechanika LIGHT.
- Modul Energetická analýza Telemechanika LITE.
Pro každou osvětlovací linku 0,4 kV je instalována standardní skříň venkovního osvětlení, která obsahuje regulátor PLC323-TL, elektroměr Mercury a skupinu elektromagnetických startérů. Ovladač obsahuje algoritmy pro ovládání osvětlení podle astronomického harmonogramu (časy západ-východ slunce), je možné jej ovládat i ručně z dispečinku. Startéry jsou ovládány pomocí vestavěných relé regulátoru.
Provozní data a archivy výkonových profilů z měřiče instalovaného ve skříni osvětlení jsou odesílány do PLC323-TL přes rozhraní RS-485.
Regulátor přenáší nasbíraná data přes GPRS na vyšší úroveň pomocí protokolu IEC60870-5-104.
Použití regulátoru PLC323-TL umožnilo vybudovat škálovatelný systém řízení venkovního osvětlení, díky kterému se v krátké době spojilo více než 40 objektů do jediného dispečerského systému s využitím vlastních zdrojů zaměstnanců organizace. Tento automatizační systém pro řízení provozu osvětlovacích zařízení výrazně zvýšil efektivitu provozu a snížil náklady.
Systém řízení a monitorování městského venkovního osvětlení
Byl vyvinut a implementován řídicí a monitorovací systém pro městské venkovní osvětlení v Pervouralsku – ASUNO „Phoenix“
- ovladač ARIES KSOD.
- SCADA systém OWEN Telemechanika LIGHT.
- Modul Energetická analýza Telemechanika LITE.
Pro každou osvětlovací linku 0,4 kV je instalována standardní skříň venkovního osvětlení, která obsahuje regulátor KSOD, elektroměr Mercury 236 a skupinu elektromagnetických startérů. Regulátor obsahuje algoritmy řízení osvětlení podle astronomického harmonogramu (časy západ-východ slunce) v ekonomickém režimu pro každou skupinu, je možné jej ovládat i ručně z dispečinku. Startéry jsou ovládány pomocí vestavěných relé regulátoru. Toto schéma automatizace poskytlo dobré výsledky.
Řadič automatizačního systému přenáší shromážděná data přes GPRS na vyšší úroveň pomocí protokolu IEC60870-5-104. Vyšší úroveň je organizována na základě SCADA systému OWEN Telemechanika LIGHT. Vizualizační systém zobrazuje reálný stav objektů systému venkovního osvětlení, umožňuje ruční ovládání osvětlení a také zaznamenává všechny události a akce v systému do databáze.
Ovládání osvětlení budovy.Hodně elektřiny se spotřebuje na osvětlení společných prostor obytných, administrativních a veřejných budov. Automatizace řízení osvětlení umožňuje nastavit optimální provozní režim osvětlovací sítě, což šetří energii a snižuje provozní náklady.
V současné době se pro dálkové automatické zapínání osvětlení na schodištích a chodbách budov používají tři hlavní schémata: 1) dálkové zapínání osvětlení tlačítkovými automaty s časovým zpožděním vypnutí; 2) ovládání pomocí foto spínačů; 3) ovládání pomocí foto spínačů a časových relé.
První schéma zajišťuje dálkové ovládání dispečera, prováděné ve stanovených časových rámcích. Takový obvod má zpravidla několik obvodů a podle toho i jističe. Toto schéma je příkladem decentralizovaného řízení.
Druhé schéma funguje v automatickém režimu. Signál pro zapnutí osvětlovací sítě je generován fotosenzory, které jsou instalovány na několika kontrolních bodech. Když nastane tma, na všech místech se vygeneruje signál pro zapnutí sítě osvětlení. Za denního světla se síť vypíná podobným způsobem. Toto schéma se obvykle používá v místnostech s přirozeným světlem. Ovládání osvětlení podle tohoto schématu probíhá centrálně.
Třetí schéma funguje stejně jako druhé, ale poskytuje možnost vypnout část osvětlení v noci pomocí časového relé. Toto schéma je příkladem automatického programového řízení osvětlovací sítě. Použití každého ze tří schémat je určeno technickou a ekonomickou proveditelností.
Například použití prvního schématu je vhodné v budovách do pěti pater. Na Obr. Obrázek 19.8 ukazuje schéma osvětlení schodiště pro část čtyřpatrového domu s podkrovím: když stisknete některé z tlačítek automatického spínače А světla se rozsvítí na všech podestách na dobu dostatečnou k výstupu do nejvyššího patra. V případě potřeby lze světlo rozsvítit na jakémkoli přistání na trase. V případě potřeby osvětlení na delší dobu lze světlo zapnout vypínačemPROTI, instalována v prvním patře.
Toto schéma využívá automatický spínač AB-2 (obr. 19.9), který se instaluje na podesty a zajišťuje zapnutí osvětlení po dobu jedné a půl až tří minut. Časovou prodlevu zajišťuje speciální pneumatické zařízení, což je pryžová membrána, která se při stisknutí tlačítka ohne a postupně se narovná, přičemž vzduch protlačí kalibrovaným otvorem v pouzdře. Obvod s automatickými spínači má řadu nevýhod: 1) potřeba položit třetí vodič a nainstalovat velké množství automatických spínačů; 2) neustálá tma schodiště.
Centralizované schéma ovládání s fotografickými spínači našlo široké uplatnění pro budovy o 9-12 podlažích. MoszhilNIIproekt Institute vyvinul specializovaný fotografický spínač pro ovládání osvětlení. Jako citlivý prvek spínače je použit fotoodpor FSK, jehož vnitřní odpor je nepřímo úměrný osvětlení. S nástupem tmy se zvyšuje hodnota odporu FSK a zvyšuje se úbytek napětí na ní. Toto napětí je dostatečné pro rozsvícení neonové žárovky.MN (obr. 19.10). V okruhu lampy MN – RP – RPT začne protékat proud dostatečný ke spuštění citlivého polarizovaného relé ORP-4. Ten svým spínacím kontaktem zapne cívku relé RPT-100, relé se aktivuje a zapne výkonné relé IR, který spíná osvětlovací okruh. Kondenzátor С navržený k eliminaci falešných poplachů při krátkodobém osvětlení nebo ztmavení fotorezistoru.
V současné době průmysl vyrábí velké množství fotorelé různých typů a provedení vhodných pro použití v zařízeních pro automatickou regulaci osvětlení. Jako příklad uveďme fotorelé typu FR-1 s citlivým prvkem reagujícím na přirozené světlo s fotorezistorem FS-K1G (obr. 19.11). S fotoodporem je sériově zapojena polarizovaná reléová cívka typu RP-7 reagující na proud ve fotoodporovém obvodu. Ale protože kontakty relé RP-7 spínají nevýznamný proud, a proto nemohou zapnout obvod osvětlení, používá se jako výstupní relé typu RPNV s výkonnějšími kontakty zahrnutými v obvodu obvodu osvětlení. Rezistor R2, zapojený do série s cívkou relé RP-7, omezuje hodnotu proudu procházejícího fotorezistorem a rezistorem R1 slouží k nastavení provozního proudu relé. Rezistor R3, zapojený do série s cívkou relé RPNV je to dělič napětí. Diody Д1, D2, D3 и Д4 se používají k výrobě stejnosměrného proudu.
Fotorelé funguje následovně: při dostatečném přirozeném osvětlení je hodnota fotoodporu malá a vinutím relé RP-17 protéká proud stejný nebo mírně větší než provozní proud. Kontakt relé RP-7 je sepnutý a obchází cívku relé RPNV, které je ve vypnutém stavu.
S ubývajícím přirozeným světlem se zvyšuje hodnota fotoodporu a postupně klesá proud procházející cívkou relé RP-7. Při dosažení určité hodnoty proudu přestane magnetický tok cívky držet jádro a relé se vypne. Kontakt, který přepíná cívku relé RPVN, se otevře, spustí se a zapne obvod osvětlovací sítě. Jak se osvětlení zvyšuje, cyklus se opakuje.
Pro automatizaci řízení osvětlení lze použít jiné typy fotorelé s různými elektrickými obvody a jako citlivý prvek lze použít fotodiody nebo fototranzistory, ale ve všech případech je jejich princip činnosti podobný popsanému.
V budovách nad 12-16 podlaží se používá softwarové řízení osvětlení, které v noci přepíná pracovní osvětlení na nouzové osvětlení, což umožňuje mít minimální potřebné osvětlení a dosáhnout významných úspor energie. K tomuto účelu je do řídicího obvodu zavedeno speciální časové relé motoru s hodinovým mechanismem. Princip činnosti relé spočívá v tom, že elektromotor přes převodovku otáčí programovým kotoučem se dvěma vačkami, které působí na výstupní kontakty.
Na Obr. 19.12, а Je zobrazeno kinematické schéma časového relé motoru. Pružinový motor 10 hodinový mechanismus otáčí minutovou osou 4 a denní dávka 8. Rychlost pohybu os je udržována hodinovým regulátorem 1 přes převodovku 2 и 9. Na ose 4 Třecí namontovaný minutový kotouč 5, indexovatelné 3. Na ose 8 třeně uložený disk 6 se dvěma časovými stupnicemi, nastavenými ukazatelem 7. Hodinový kotouč má otvory, ve kterých jsou zajištěny speciální kolíky. 25. Jak se kotouč otáčí, čepy zabírají s ozubeným kolem 26 vačkový mechanismus 21-24, kontaktujte správce pružin 19, 20. Vačkový mechanismus je konstruován tak, že zavírání a otevírání kontaktů pruží 19, 20 děje se křečovitě. Každý z časových programů lze upravit nezávisle na svém vlastním měřítku. Automatické natahování pružiny hodinového mechanismu zajišťuje elektromotor. 18 přes ozubený převod 17, 16. K ovládání elektromotoru slouží mikrospínač. 15, který byl zase poháněn diferenciálním mechanismem 11 – 14.
Na Obr. 19.12, б Je znázorněno schematické znázornění časového relé motoru. Ke kontaktům jsou připojeny vnější obvody 1–2 (první program) a 6-7 (druhý program). Napájení elektromotoru je přiváděno na svorky 3 – 5. K uzemnění se používá svorka 4.
Na Obr. Obrázek 19.13 ukazuje schéma ovládání osvětlení schodišť a chodeb 16patrové budovy. Jak je vidět ze schématu, lampy jsou sdruženy do skupin, které jsou spínány pomocí mezilehlých relé 2P и ZR, a relé 2P funguje pouze z fotografického relé a relé ZR připojen k časovému relé a vypíná část osvětlení dle daného programu. Relé 1P určený k přepnutí napájení na fotorelé v případě nouzového vypnutí jednoho ze vstupů do objektu, které by mohlo vést k vypnutí pracovního i nouzového osvětlení.
Značné úspory elektrické energie lze dosáhnout automatizací řízení osvětlení některých místností ve školách, nemocnicích a dalších budovách. Například ve školách se během vyučování zapíná některé osvětlení na chodbách a některých dalších místnostech.
Na Obr. Obrázek 19.14 ukazuje typický obvod pro automatické ovládání osvětlení ve školní budově, kombinovaný se zvonkovým alarmem a napájený elektrickými hodinami. Pro
stanovením stanovených časových intervalů pro zapnutí a vypnutí osvětlení je nutné nejprve zapnout stroj 1AB na začátku doby vypnutí osvětlení (během lekce). Zapnutí stroje 1AB vygeneruje první impuls k sepnutí relé 1P. V budoucnu budou pracovní doby nastavovány automaticky a přesnost jejich provedení bude záviset na chodu elektrických hodin.
Relé 1P bude fungovat i se svým uzavíracím kontaktem v obvodu 1-7 uzavírá výkonový obvod první cívky dvoucívkového relé ZR, bude fungovat a rozepne svůj zapínací kontakt ve stejném obvodu. Relé ZR bude v této poloze fixován speciální pružinou a sepne obvod svým uzavíracím kontaktem 10-11 napájení cívky časového relé obytný vůz, pokud jsou kontakty softwarového časového relé sepnuté RVM a přepínač fotografií FVK. Nastavení relé RVM probíhá tak, že se její kontakt uzavírá 30-40 minut před začátkem vyučování a otevírá se až nějakou dobu po skončení všech vyučování. Kontakt FVK při nedostatečném venkovním osvětlení zavřené. Časové relé RV jeho zapínací kontakt v obvodu 1-12 zapne napájecí obvod magnetické cívky startéru MP, který rozsvítí osvětlení v okruhu A-13, B-14, C-15.
Po skončení přestávky dorazí impuls ze zvonku na cívku relé 2P, protože v reléovém obvodu 1P rozpínací kontakt relé ZR OTEVŘENO; a v okruhu cívky 2P normálně otevřený kontakt relé ZR ZAVŘENO; normálně otevřený kontakt relé 2P v řetězci 1-8 se uzavře a přivede napětí na druhou cívku relé 3P přes svůj sepnutý kontakt bude relé opět fungovat a bude fixováno pružinou v nové poloze. Současně se otevře jeho kontakt v obvodu cívky relé obytný vůz, který s časovým zpožděním nutným pro vstup všech studentů do učeben odpojí cívku MP a osvětlovací lampy HLE půjde ven.
Po dalším přerušeném volání impuls z volání opět přejde do relé IP a proces se bude opakovat. Použití relé s dvojitou cívkou RP-12 s pružinovými západkami (ve schématu relé ZR) zajišťuje normální provoz okruhu bez přelaďování při dočasném výpadku proudu. Během oprav je možné zapnout osvětlení ručně pomocí spínače VK. Uvažovaný obvod je určen pouze pro ovládání pracovního osvětlení. Nouzové osvětlení se během výuky nevypíná a je řízeno fotorelé.
Ovládání venkovního osvětlení. Ovládání venkovního osvětlení je složitý technický úkol, protože ve velkých městech se jedná o desítky tisíc lamp, které se zapínají a vypínají v určitou dobu, velké množství elektřiny, které je současně připojeno a odpojováno od energetického systému, a speciální dlouhé kontrolní linky.
V současné době byly přijaty dva systémy řízení osvětlení: vzdálené (místní) s omezenou oblastí pokrytí na blok (ulice, náměstí) a centralizované s oblastí pokrytí na mikročást (okres, město).
Zvláštním problémem při organizaci ovládání venkovního osvětlení je uspořádání elektrického spojení mezi ovládacím zařízením a lampami. Používají se následující přípojná vedení: speciálně vedená vedení (nadzemní nebo kabelová), elektrická vedení elektrických sítí (nadzemní nebo kabelová), kabely městské telefonní sítě. Typ připojovacích vedení je dán podmínkami instalace a ekonomickými
Speciální ovládací vedení nejsnáze řeší otázku elektrického připojení. Jejich použití je pohodlné a spolehlivé, ale jejich design je spojen s vysokými náklady.
Elektrické vedení elektrických sítí umožňuje, aby se po nich současně přenášely řídicí příkazy. K vytvoření takového elektrického kanálu je zapotřebí speciální vybavení. Provozní podmínky kanálu vyžadují zvláštní režim, protože jeho provoz je spojen se dvěma nezávislými elektrickými systémy: ovládáním vnějšího osvětlení a napájením.
Městská telefonní síť má nejrozvinutější elektrické kanály, které také umožňují jejich současné využití pro přenos řídicích příkazů. Při použití telefonních linek k ovládání venkovního osvětlení je povelové napětí omezeno na 60 VDC. Střídavé pozadí totiž může rušit telefonní hovory a napětí je omezeno izolačními vlastnostmi telefonního kabelu.
Elektrický obvod pro dálkové (místní) ovládání venkovního osvětlení se provádí na stejných zařízeních, která se používají pro osvětlení uvnitř budov, včetně fotospínačů. V každé z osvětlených oblastí území jsou instalována ovládací a spínací zařízení. V tomto případě lze ovládání osvětlení provádět z jednoho nebo několika míst.
Centralizované ovládání venkovního osvětlení se zpravidla provádí z jednoho bodu (velín) a zajišťuje vypnutí části osvětlení v noci a také získávání informací o stavu osvětlení. Vzhledem k širším úkolům centralizovaného systému (řízení, monitorování a signalizace) se pro jeho návrh používá složitější zařízení a je nutná kvalifikovaná údržba.
Osvětlovací síť je seskupena do sekcí, z nichž každá je připojena ke specifickému stykači instalovanému vedle sekce, a cívky stykače jsou připojeny k řídicímu kanálu. Řídícími obvody tedy protékají pouze proudy spotřebované cívkami stykače. Při velké délce řídicích obvodů se však současné zapínání mnoha stykačů stává obtížným kvůli značnému poklesu napětí v řídicích obvodech. V tomto případě se používá kaskádové centralizované schéma řízení, které postupně zapíná úseky osvětlovací sítě.
Jako příklad uvažujme obvod pro kaskádové stykače (obr. 19.15). Každý úsek osvětlovací sítě má svůj vlastní napájecí bod 1YP, 2PP atd., na kterých je také instalováno spínací ovládací zařízení. Pokud spínače 1IU, 2IU atd. (kontrolní voliče) nastaveno na pozici П a v kontrolním bodě PU spínač zavřený 1, pak se vytvoří elektrický obvod 1P2 (pojistka), В (přepínač), 1SD2 (přídavný odpor), kontakt 2 přepínač 1IU, 1LK (cívka linkového stykače), kontakt 4 přepínač 1IU. Stykač 1LK bude fungovat a svými silovými kontakty zapne osvětlení svého prostoru. V tomto případě bude cívka stykače přijímat energii přes podobný obvod. 2LK druhý napájecí bod 2PP, který rozsvítí osvětlení své zóny a napájí ovládací obvod třetího stykače atp.
Pro ovládání osvětlení, pokud je to nutné, z napájecího bodu, ovládejte voliče IU nastavte do polohy 1. Tím se vytvoří silový obvod pro cívku stykače, např. 1LK — pojistka 1P, dodatečný odpor 1SD1 pin 1 a pin ZIU. V důsledku toho bude stykač fungovat 1LK a všechny následující, pokud ano IU zůstal na místě AP V důsledku toho lze všechny zóny ovládat z libovolného napájecího bodu.
Další odpory SD se používají k volbě provozního napětí cívek stykače. Nevýhodou kaskádového spínacího obvodu je narušení celého obvodu ovládání osvětlení v případě havárie na jednom z napájecích bodů.
