Управление на уличното осветление

ОсветлениеСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 7, 2012

Видове съвременни системи за енергийноефективно управление на осветлението

   Съвременните системи за управление на уличното осветление значително допринасят за намаляване на разходите за електроенергия, обслужване и поддръжка на уредбите, както и за увеличаване на експлоатационния срок на светлоизточниците. Обикновено управлението се реализира централизирано или за единични осветители. Контролът на отделни осветители се осъществява чрез вградени превключватели на мощност или чрез времерелета, докато централизираното управление използва радио мрежа или мрежово телеуправление, за да контролира осветлението в целия град или части от него. Като по-ефективно специалистите определят управлението с централизирана система, която позволява едновременното или последователно включване и изключване на уличното осветление, димирането му в нощните часове с по-слаб трафик и ред други предимства.

Централизирани системи за управление
Централизираните системи изискват наличие на канал за връзка между централния предавател и приемниците, разположени до комутационните апарати за включване и изключване на осветлението и до електромерите за отчитане на изразходваната от осветителните тела електроенергия. Връзката между централния предавател и приемниците може да се осъществи по проводников канал за връзка, реализиран с телефонен или оптически кабел, силов кабел от електрическата мрежа (мрежово телеуправление) или радиоканал на ултракъси вълни.

Системата за мрежово телеуправление (МТУ)
се състои от предавател, изпълнен като трифазен генератор на синусоидално напрежение със звукова честота, който се монтира в разпределителната подстанция. Подобен предавател се монтира във всяка разпределителна подстанция, осигуряваща захранване на уличното осветление. Стартирането и спирането му се осъществяват от блок за управление по зададена програма или по команда от централната станция, която се намира в районния диспечерски пункт на електроразпределителното предприятие. Излъчените от предавателите сигнали в шини средно напрежение се разпространяват по трифазната електрическа мрежа, трансформират се в трафопостовете и попадат в мрежи ниско напрежение, където са съединени приемниците. Те от своя страна приемат сигналите и изпълняват зададените команди. В системите за МТУ каналът за връзка е организиран по силовите проводници на кабелните линии. Командните сигнали се излъчват едновременно в трите фази и представляват поредица от импулси и паузи. Всяка команда съдържа различен брой импулси и паузи, разположени последователно в зависимост от използваната кодова информация. Приемниците се настройват да приемат една или няколко кодови комбинации, в зависимост от възможностите им и функциите, които изпълняват. Системата за МТУ е с еднопосочно действие, т. е. сигнали за изпълнение на командите от страна на приемниците не се изпращат до централната станция.

Сред недостатъците на този тип системи за управление на уличното осветление специалистите посочват вероятността отдалечените от трафопостовете приемници да не сработят поради ниското ниво на управляващите импулси, особено при голямо натоварване на трансформаторите. Също така е наложително всички системи за МТУ в едно населено място да работят на една и съща честота, тъй като електрическите мрежи могат да се захранват от различни подстанции. Необходимо е и да се обособи отделно помещение в разпределителната подстанция за разполагане на предавателя, свързващите елементи и блока за управление.

Радиоуправляеми системи за управление
По-широко разпространеният тип системи за контрол на уличното осветление – радиоуправляемите, използват радиално радиоразпръскване на кодирани сигнали, приемани от радиоприемници, разположени в касетите за включване и изключване на уличното осветление или до електромерите за превключване на тарифите.
Приемниците могат да се обединяват на групи за разделно управление на осветлението в различни райони и квартали. Групирането се извършва по критерии на потребителя - по квартали, улици, площади и други според категорията им (главни пътни артерии, централни площади и т. н.). Алгоритъмът за управление се настройва поотделно за всяка една от групите.

Този тип системи се състоят от централна компютърна станция и приемни устройства, монтирани в трафопостовете. Централната станция е съставена от персонален компютър с резервирано захранване от непрекъсваем източник (UPS), радиомодем, УКВ радиостанция с антена, захранващ блок за радиостанцията и съответен софтуер. Станцията автоматично управлява приемните устройства по зададена програма, съобразно продължителността на тъмната и светла част от денонощието през различните сезони. Излъчването на командите се извършва неколкократно през кратък интервал, за да се гарантира приемането им от приемните устройства. Системата има възможност за автоматично превключване на тарифите на електромерите, отчитащи изразходваната електрическа енергия от осветителните тела, както и за автоматично водене на дневник в паметта на компютъра за всички извършени включвания и изключвания. Приемните устройства включват УКВ радиоприемник с антена и микропроцесорен декодер с релейни изходи за включване на осветителните тела от първи кръг, за включване на осветителните тела от втори кръг (полунощен режим на местата, където е предвиден) и за превключване на тарифите на електромерите. Програмирането на приемните устройства се извършва с помощта на персоналния компютър на централния пункт. За тази цел е предвиден свързващ кабел към приемното устройство и съответният режим за програмиране на софтуера. Освен програмиране, в този режим могат да се проверяват записаните параметри на приемните устройства, както и да се извършва проверка на функционалността им.

Управление по време или по степен на осветеност
Организацията на системата за управление на уличните осветители може да е подчинена на два различни режима на работа – управление по време или по степен на осветеност.

Управлението по време се осъществява с релета, с които се осигурява децентрализирано включване и изключване на уличните осветителни уредби от касетите по места. Недостатък на този вид технология е необходимостта от настройване на часовниците и липсата на възможност да се отчитат конкретните атмосферни условия.

Сравнително нов подход за реализиране на икономия на електроенергия и повишаване на ефективността е редуцирането на мощността на осветителните тела в малките часове на нощта по зададен график. В часовете с намалена интензивност на движението се поддържа по-ниска яркост на пътното платно чрез редуциране на светлинния поток на лампите на 50 или 30%. Също така се намаляват загубите на мощност в електромагнитния баласт на лампите вследствие недопускане на работа с напрежение над номиналното в часовете с минимално натоварване на енергийната система. Освен това се удължава животът на светлинните източници поради ограничаване на мощността на разрядния стълб при захранващо напрежение над номиналното. По този начин не се допуска преразход на електроенергия и ускорено износване на лампите поради по-високо напрежение върху разрядния стълб.

При управлението по степен на осветеност се използват фоторезистори. По този начин се отчита конкретното състояние на атмосферата и се осигурява по-точно включване и изключване на осветителните уредби. Оптимални резултати се постигат при точност на сработване ±3 lx, което води до приблизително ±5 минути изместване спрямо действително необходимата стойност на включване. Тук възможен проблем е температурната стабилност на фотосензорите и замърсяването на активната им повърхност.

Приложима е и комбинацията от управление по осветеност и по време, при която се използват фоторезистори и програмируеми часовници. Също така е възможно уличното осветление да се управлява от диспечерски пункт - от районните подстанции, ръчно от дежурния персонал или автоматично.

Управление чрез микропроцесорни контролери
Монтирането на микропроцесорни контролери в касетите на уличните осветители също позволява ефективно управление на осветлението и събиране на информация за състоянието и режима на работа на отделните осветители. Сред използваните технологии за комуникация е LonWorks, която дава възможност за обединението на около 30 000 устройства в една мрежа. В основата на всяко устройство, използващо LonWorks, стои управляващ микропроцесор. В постоянната му памет се съхраняват операционната система, комуникационен протокол и библиотека с входно-изходни функции. В енергонезависимата памет се съхраняват константи за конфигурацията и приложното програмно осигуряване, като и двете могат да се презаписват дистанционно по мрежата. Всеки чип има уникален 48-битов идентификатор, наричан Neuron ID. Предаването на данните се осъществява по кабел – усукана двойка, захранваща мрежа, радиоканал, оптичен кабел или чрез TCP/IP протокол, като Интернет връзката минава през специализиран LonWorks модул - GSM със стандартна SIM карта или чрез съществуващата в града LAN мрежа. Получената информация за състоянието и експлоатационните параметри на осветителните уредби се съхранява в диспечерско управление.

LonWorks позволява изграждането на отворени системи за управление на осветлението с произволен обхват. Системите предлагат висока експлоатационна сигурност в резултат на разпределената интелигентност между локалните модули - при възникване на отказ в някой от тях системата губи само незначителна част от своята работоспособност. Сред останалите им предимства са ниската цена на доставка, внедряване и поддръжка на мрежовата система за управление, постигната благодарение на намаленото количество кабели и кабелни връзки, а така също и на възможността за самодиагностика на системата.

Top