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