Совершенствование автоматизированного управления с целью экономии энергии

Системы освещения улиц и автомагистралей играют важную роль в обеспечении комфорта и безопасности граждан. Перед разработчиками современных систем автоматизированного управления уличным освещением стоят следующие основные задачи:

o обеспечить бесперебойным освещением жилые, общественные и промышленные территории, автотрассы и прочие объекты наземной транспортной инфраструктуры. Под бесперебойным освещением понимают минимальное время от момента выхода ламп из строя до восстановления работоспособности;

o обеспечить экономию электроэнергии, затрачиваемой на освещение. В рамках описания систем управления уличным освещением, мы не рассматриваем энергетическую эффективность самих ламп, но анализируем системные способы сокращения энергозатрат при обеспечении качества освещения;

o обеспечить минимизацию затрат на техническое обслуживание (главным образом, замену ламп).

Сегодня бесперебойное освещения часто обеспечивается с помощью экономических рычагов: организации, ответственные за уличное освещение, платят штрафы за превышение нормативного количества неисправных ламп на своей территории. Таким образом, противоречивые задачи минимизации расходов и оптимизации качества услуг приходят в равновесие.

Основу существующих сетей уличного освещения УО составляют автономно функционирующие фрагменты, управление которыми осуществляется с применением фотореле или таймеров. В качестве коммутационной аппаратуры для всей линии УО обычно используются контакторы или магнитные пускатели. Приборы учета электроэнергии - практически повсеместно однотарифные. Кроме того, достаточно часто, особенно в сельских районах, встречаются варианты сетей УО, совмещенные с сетями электроснабжения коммунально-бытового сектора (воздушные линии напряжением 0,38 кВ). В таких сетях УО управление осветительными приборами осуществляется индивидуально ручным выключателем, установленным на опоре воздушной линии, а оплата за потребленную электроэнергию взимается по усредненному количеству часов горения светильников, как правило, не соответствующему реальному режиму их работы. Контроль текущего расхода электроэнергии, режимов работы электрооборудования в таких сетях УО не ведется. Как следствие, значительные нерациональные затраты бюджетных средств на оплату электроэнергии и дополнительные эксплуатационные расходы.

Резюмируя сказанное, можно заключить, что в основном состояние сетей УО характеризуется следующими признаками:

§ отсутствие централизованного мониторинга и управления режимами работы;

§ отсутствие режимов энергосбережения;

§ эксплуатация морально устаревшего и изношенного оборудования;

§ неэффективный учет электроэнергии (однотарифный учет или расчетные схемы оплаты);

§ высокий уровень эксплуатационных затрат;

§ распределение шкафов управления по большой территории;

§ возможность несанкционированного вмешательства в процесс управления из-за доступности оборудования шкафов управления для посторонних лиц;

§ экологические проблемы, возникающие при утилизации вышедших из строя ртутных ламп.

Автоматизация процессов управления в сетях УО часто сводится к введению функций внешнего централизованного компьютерного управления с использованием проводных каналов связи, прокладываемых от центра управления до каждого шкафа управления линией освещения, а при невозможности такового – использование выделенных радиоканалов или сетей операторов мобильной связи для передачи команд управления. В этом случае включение и отключение сетей УО происходит централизованно и, как правило, объектом управления является вся линия освещения. Информативность диспетчерского персонала здесь связана с неоправданным ростом затрат на централизованную систему управления, а сбои в канале связи могут привести к полной потере управления линией освещения или фрагментом сети УО.

Мероприятия по энергосбережению в сетях УО в основном связаны с заменой ламп светильников на энергосберегающие и пофазным управлением линиями освещения (при этом светильники, подключаются на разные фазы линий освещения через один). Следует отметить, что замена ламп в светильниках на энергосберегающие приносит ощутимый экономический эффект, а способ экономии электроэнергии за счет отключения одной фазы линии освещения в определенный период времени делает неравномерным освещенность территории и недопустим по существующим СНиП для сельской местности.

Эффективное дистанционное управление режимами работы сетей УО основано на применении GSM/GPRS технологий и позволяет оперативно получать информацию о текущем состоянии оборудования и режимах его работы.

На сегодняшний день на рынке систем управления светотехническим оборудованием имеются отечественные и зарубежные разработки с широким диапазоном функциональных возможностей, в которых используются силовые провода для передачи команд управления светильниками, а для управления шкафами – GSM/GPRS каналы операторов мобильной связи.

Экономия 32% энергии, расходуемой для уличного освещения. Опыт Финляндии. За истекший 2007 год система автоматизированного управления уличным освещением GSM-Control запущена в опытную эксплуатацию в восьми муниципальных округах Финляндии: Uurainen, Jyväskylän, Tielaitos, Rovaniemi, Hyvinkää, Heinola, Anjalankoski, Nastola. В общей сложности установлено более тридцати удаленных блоков управления, каждый из которых контролирует по 3 – 6 фаз. Среднее количество уличных ламп в каждой фазе более 100.

Результаты опытной эксплуатации показали высокие показатели энергосбережения по сравнению с действовавшими ранее системами управления уличным освещением в этих округах:

Использование интеллектуальной системы управления уличным освещением выявило значительные преимущества для эксплуатирующих организаций:

По результатам опытной эксплуатации муниципальные образования Финляндии планируют закупку системы управления наружным освещением в объемах до 800-1000 удаленных блоков в год.