Автоматизированная система управления наружным освещением Алматы

Проект «Автоматизированная система управления наружным освещением» (АСУНО) был реализован ТОО «Казахстан электро» в городе Алматы в 2017 году. Модернизация системы наружного освещения позволила сократить энергетические и эксплуатационные расходы ~ 30 — 50 %, а также внести реальный вклад в решение проблемы эффективного использования ресурсов.

Введение

Современный мегаполис потребляет огромное количество энергии. В городе средних размеров около 40 % общего расхода энергии приходится на освещение, которое помимо функционального освещения улиц и автострад включает в себя также декоративное освещение архитектурных памятников. Растущие цены на энергию и экологические факторы вынуждают города искать инновационные решения для использования более энергоэффективного наружного освещения.

Оптимальным решением проблемы, учитывающим и экологический, и экономический факторы, является применение интеллектуальных систем для управления наружным освещением. Система управления на базе оборудования «Сименс» и SCADA системы WinCC OA, позволяют одновременно измерять, анализировать и снижать потребление энергии. Сеть управления наружным освещением на базе такой технологии представляет собой открытую систему с возможностью расширения, обеспечивающую коммуникацию между составляющими ее приборами независимо от их производителя. Кроме того, благодаря такой технологии возможны удаленный мониторинг и управление теперь уже «интеллектуальной» системой, что значительно снижает расходы на техническое обслуживание, а также сокращает время, требующееся для проведения ремонтных работ (можно рассчитать суммарную продолжительность горения светильников и локализовать, таким образом, возможность выхода светильника из строя), что не менее важно, т. к. безупречно действующее уличное освещение повышает безопасность жителей города.

Требования заказчика

Согласно требованиям заказчика, необходимо было создать программно-аппаратный комплекс, который позволит управлять сетями наружного освещения с возможностью автоматической настройки времени включения/выключения со следующими параметрами:

  • Автоматическое управление линиями освещения по введенному календарному расписанию с возможностью удаленного управления линиями оператором;
  • Ручное управление линиями освещения посредством переключателей и кнопок находящимися на передней панели ШУНО;
  • Мониторинг текущего напряжения по фазам на входящих линиях;
  • Мониторинг потребляемой мощности, токов и других параметров в сети;
  • Дистанционный сбор текущих и архивных показаний с электросчетчиков;
  • Контроль состояния коммутационных аппаратов ШУНО;
  • GPRS канал связи с сервером;
  • Возможность работы в существующих сетях освещения;
  • Простой и быстрый монтаж.

Описание системы

Рис.1. Структура АСУНО

Структура системы АСУНО представлена на рис. 1 и состоит из шкафов управления наружным освещением (далее ШУНО) в количестве 1006 штук и оборудования Центрального Диспетчерского Пункта (ЦДП). Организационно система АСУНО построена по иерархическому принципу и представляет собой двухуровневую структуру. Устройства верхнего уровня обеспечивают человеко-машинный интерфейс для контроля состояния и управления оборудованием, а также осуществляют обработку и хранение данных.

Нижний уровень системы включает в себя силовое коммутационное оборудование наружного освещения, функционально связанное с устройствами автоматики, которые обеспечивают управление силовым коммутационным оборудованием во всех режимах работы. Оборудование нижнего уровня располагается в шкафах управления освещением.

Шкафы управления наружным освещением комплекса АСУНО представляют собой полнофункциональные законченные изделия в металлическом корпусе, шкафного типа, одностороннего обслуживания, антивандального исполнения. ШУНО выполняет функции управления и контроля, а также содержит часы реального времени, которые используются в частности при управлении освещением по расписанию. На передней панели установлены кнопки ручного управления. В качестве системы управления каждого ШУНО используется ПЛК «Сименс» Simatic S7-1200 с коммуникационным процессором с возможностью подключения  LTE (4G), UMTS (3G), GSM (2G) MOBILE RADIO.

ЦДП представляет собой технологические помещения, размещенные в административном здании производственной базы Государственного коммунального предприятия на праве хозяйственного ведения «Алматы Кала Жарык», включающие в себя: диспетчерскую комнату, серверную комнату и комнату отдыха диспетчеров. Основным оборудованием ЦДП являются сервера баз данных, сервера приложений, видео стена и АРМы диспетчеров. Серверная ЦДП осуществляет централизованный мониторинг и управление всеми шкафами ШУНО. Сервер ЦДП, состоит из основного и резервного серверов. К серверу WinCC OA подключены станции оператора АРМ и Видео-стена. В качестве SCADA системы применяется программное обеспечение «Сименс» Simatic WinCC OA V3.13, установленное на сервер ЦДП.

Рис 2. Организация канала связи для сбора данных и управления наружным освещением

Организация канала связи для сбора данных и управления наружным освещением представлена на рис 2. Сбор данных с ШУНО реализуется с помощью программного обеспечения Telecontrol Server Basic. Дискретные сигналы от ШУНО передаются на диспетчерский пункт по факту произошедшего  события. То есть, по факту срабатывания при изменении состояния оборудования ШУНО и соответственно конт-ролируемых сигналов. Показания ПУ передаются в диспетчерский пункт каждые 30 минут. В случае потери связи коммуникационный процессор CP1243-7 хранит данные в буфере до восстановления связи. В буфере может храниться до 2000 пакетов данных с меткой времени. Данные с контроллеров ШУНО передаются на центральный сервер системы АСУНО по GSM(GPRS) каналу. Сервер АСУНО имеет доступ к сети интернет по ВОЛС АО «КазахТелеком».

Обмен информацией между ШУНО и другими программно-аппаратными компонентами системы АСУНО производится посредством сети передачи данных на базе технологий GPRS. ШУНО рассчитан на длительную непрерывную эксплуатацию в автоматическом режиме и не требует вмешательства обслуживающего персонала в процессе его работы.

Преимущества для заказчика после внедрения проекта

Внедрение «Автоматизированной системы управления наружным освещением» позволило сократить энергетические и эксплуатационные расходы ~ 30 — 50 %, а также  внести реальный вклад в решение проблемы  эффективного использования ресурсов.

Рис. 3 Графический интерфейс АРМ диспетчера (информация)

Система была легко интегрирована в уже существующую схему организации управления освещением. Контроллер управления освещением, представляющий собой компактный моноблок, может быть установлен в любой стандартный шкаф управления наружным освещением. Монтаж и эксплуатация Системы не требуют глубоких профессиональных знаний и навыков и может осуществляться специалистами обслуживающей организации. Оперативный контроль, комплексная диагностика и программирование режимов работы удаленного объекта осуществляется дистанционно с помощью программного обеспечения, установленного в диспетчерском пункте. Система предоставляет возможность управления и диагностики линий наружного освещения по различным каналам связи — GPRS, GSM, Ethernet.

Благодаря использованию Системы представилась возможность оптимизировать график включения и отключения наружного освещения на каждом конкретном объекте, что позволило экономить до 10% электроэнергии. Система позволяет производить автоматическое пофазное отключение линий наружного освещения, что ведет к экономии электроэнергии до 30%. При подключении энергосберегающего оборудования, Система позволяет экономить до 70% электроэнергии.  За счет «мягкого» старта при включении электроосвещения и ограничения уровня питающего напряжения, срок службы светильников на линии продлевается и максимально соответствует ресурсу, назначенному производителем.

Рис. 4 Графический интерфейс АРМ диспетчера (заявки и данные по ШУНО)

Система позволяет снизить расходы на эксплуатацию освещения за счет дистанционного контроля работы и сбора электрических параметров линий с возможностью организации удаленного управления линиями электроосвещения как в автономном (по заданному расписанию), так и в интерактивном (посредством прямых команд диспетчера) режимах. Кроме того, система осуществляет дистанционный сбор различных параметров трехфазных электрических сетей: тока, напряжения, потребляемой мощности, фазовых сдвигов и частоты переменного тока и др. с подключенного цифрового счетчика электроэнергии. Более того, система способна работать в автономном режиме (по запрограммированному графику) – вне зависимости от наличия каналов связи с диспетчерским пунктом с возможностью как группового, так и индивидуального контроля работы.

Обновление встроенного программного обеспечения оборудования АСУНО производится дистанционно по каналам GSM связи, что позволяет расширять возможности действующей Системы в рабочем режиме, без необходимости  демонтажа оборудования. Наличие базы данных, в которой хранится информация о работе удаленных объектов и о действиях пользователей, позволяет  формировать отчеты по заданным параметрам за интересующий период времени, в том числе об энергопотреблении линий наружного освещения и зарегистрированных ошибках на объектах. На основании отчетов предусмотрена возможность построения наглядных  графиков. Работа с базой данных производится через универсальный web-интерфейс. В АСУНО реализована возможность построения системы АСКУЭ для ведения комплексного автоматизированного учета электроэнергии.

Статья предоставлена компанией «Сименс».

 

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.