Управление осветительными сетями

Дипломная работа

на тему

УПРАВЛЕНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫМИ СЕТЯМИ

Выполнил

студент группы ЭПм-2-12 Галиев И.Ф.

Казань, 2014

Оглавление

Введение

1. Обзорная часть

1.1 Системы управления осветительными сетями

1.2 Автоматизированная система управления освещением

1.3 Аппаратная база автоматизированной системы управления освещением

1.4 Программное обеспечение автоматизированной системы управления освещением

2. Вероятные проблемы при реализации и их решения

2.1 Проседания напряжения в осветительных сетях

2.2 Выбор SCADA-системы

2.3 Кадровое сопровождение по работе со SCADA-системой

3. Расчетная часть

3.1 Расчет мощности стабилизаторов напряжения

3.2 Расчеты по регулированию напряжения

3.4 Алгоритм работы автоматизированных систем управления освещением

Заключение

Библиографический список

Введение

Осветительные сети, являясь одной из важнейших частей электроснабжения, требует отдельного рассмотрения. На долю освещения - источника комфорта и производительности - приходится 15% количества электроэнергии, потребляемой в промышленности, и 40% - в зданиях. Вследствие этого возникает потребность в энергоэффективности осветительных сетей, то есть оптимизации процессов управления данными сетями и рациональным использованием электроэнергии, приходящейся на эти сети.

В настоящее время в связи с ростом большого количества промышленных и гражданских объектов, вопросы управления осветительными сетями приобретают еще большую актуальность. Необходимо эффективное распоряжение энергоресурсами, особенно в нашей, динамично развивающейся стране.

Во всех цехах фабрик и заводов, в зданиях административного и другого назначения, на строительных площадках и спортивных стадионах в зависимости от их размеров установлены сотни или тысячи различных светильников и прожекторов.

Светильники и прожекторы установлены везде, где находится человек. С наступлением темного времени суток их следует включать, а в определенное время - выключать. Это нетрудно сделать, когда в помещении, например, имеется всего один или два светильника. Если же необходимо включать и выключать тысячи светильников, то это представляет определенную трудность, связанную с большими затратами времени и энергии.

Управление осветительными сетями, а значит, и освещением превратилось в техническую задачу, от решения которой во многом зависят условия эксплуатации осветительной установки, осуществление хорошего и легко управляемого освещения, а также создание предпосылок для рационального расходования электроэнергии.

Благодаря применению SCADA-технологий достигается высокий уровень автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации. Что, безусловно, повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его ошибки при управлении.

Как показывает практика, и подтверждают многочисленные исследования, осуществление мероприятий по автоматизации управления осветительными установками может обеспечить экономию до 50% электроэнергии, затрачиваемой на освещение.

Целью исследований ставлю - увеличить эффективность управления осветительными сетями.

К задачам исследования отношу следующие:

.        Изучение литературы по построению автоматизированных систем управления освещением.

2.      Анализ возможных проблем у автоматизированных систем управления освещением и их решение.

.        Подбор аппаратной базы и программного обеспечения автоматизированных систем управления освещением.

С практической точки зрения, данная работа позволит спроектировать автоматизированную систему управления освещением по SCADA-технологии, подобрать всё необходимое оборудование, ознакомится с вероятными проблемами и их решениями.

1. Обзорная часть

1.1 Системы управления осветительными сетями

Осветительные сети представляют собой целый комплекс, оперативно взаимосвязанного электрооборудования. В эту категорию входят вводно-распределительные устройства, световое оборудование различного типа, питающие их линии, коммутационные аппараты и устройства управления и контроля систем освещения.

Управление освещением в зависимости от месторасположения пунктов управления может быть местным или дистанционным.

При местной системе управления включение и выключение освещения производятся коммутационными аппаратами, установленными в каждом из освещаемых помещений или на каждом из освещаемых участков открытой территории. Как правило, выключатели располагаются непосредственно в этих помещениях или у входов в них. Выключатели устанавливаются на фазных проводах.

Включение и отключение небольшого числа светильников производится одним выключателем, но из соображений экономии электроэнергии рационально при наличии в помещении нескольких светильников устанавливать два и более выключателей.

Можно вместо двух выключателей применить переключатели на два направления. Такая схема управления используется, например, для многоламповых люстр, где требуется обеспечить возможность включения всех ламп полностью или по частям. Переключатель для выполнения такой схемы должен иметь четыре положения, соответствующих включению первой группы ламп, второй группы, обеих групп вместе и полному отключению всех ламп. [1]

На практике при освещении небольших помещений часто необходимо управлять рядами светильников, расположенными параллельно окнам. В этом случае надо раздельно управлять светильниками, находящимися у окон, а светильниками, удаленными от них.

Может быть такой случай, когда питание сети освещения производится со стороны, противоположной выключателям. Тогда приходится применять трехпроводную линию.

Управление освещением туннелей, различных галерей и коридоров должно производиться с различных их концов. Это позволяет при входе, например, в туннель с одного конца включать освещение и при выходе на другом конце выключить его.

Для реализации управлением освещением из двух мест необходимы специальные выключатели, которые называются проходными. Вообще, в данной ситуации термин "выключатель" неправильный. Это "переключатель", т.к. он имеет три контакта - один подвижный и два неподвижных. В зависимости от положения клавиши переключателя подвижный контакт замыкается либо с одним, либо с другим неподвижным контактом. Но, чтобы не запутаться в терминах, будем называть этот переключатель проходным выключателем.

На рисунке 1 видно, что включив два таких выключателя мы получим возможность управлять одним светильником (или несколькими одновременно, если они соединены параллельно) из двух точек независимо друг от друга.

осветительная сеть управление алгоритм

Рисунок 1. Схема управления света с двух мест (положение - выключено)

Особенностью проходных выключателей является то, что они не имеют строгого положения клавиши. Если в обычном выключателе, как правило, включенным положением является нажатие вверх, а выключение вниз, то в проходном выключателе положение "включено-выключено" будет зависеть от положения второго выключателя. Если допустим, вы включили свет с первого выключателя, "щёлкнув" его вверх, а со второго отключили, то в следующий раз при включении света первым выключателем, его необходимо "щёлкнуть" вниз.

Помимо одиночных, существуют сдвоенные проходные выключатели. Они позволяют управлять из двух мест двумя независимыми светильниками. Это фактически два одиночных проходных выключателя в одном корпусе.

Но иногда ситуация требует управления не из двух, а из трёх и более мест. Тут уже одними проходными выключателями не обойтись. Схему необходимо дополнить четырёхконтактными переключателями - так называемыми крестовыми выключателями. Крестовой выключатель имеет четыре контакта и более сложную конструкцию, по сравнению с проходным выключателем. Он устанавливается "в середине" схемы - т.е. первый и последний выключатели в цепи освещения будут проходными, а все во всех "промежуточных" точках должны быть установлены крестовые выключатели. В качестве примера на рисунке 2 показана схема управления светильником из трёх точек. [2]

Рисунок 2. Схема управления света с трёх мест (положение - выключено)

Стоит учитывать, что схема управления с помощью проходных и крестовых выключателей является не самым оптимальным решением, когда нужно управлять освещением из трёх и более мест. Такую схему управления значительно проще организовать с помощью двустабильных, или как их по другому называют, бистабильных реле. Данное реле представляет собой электронную схему триггера - устройства с двумя устойчивыми состояниями и управляется кратковременным импульсом, подаваемым на его вход. Это позволяет использовать для управления освещением не фиксируемые выключатели (кнопки). Все кнопки включаются параллельно друг другу, что позволяет значительно упростить схему и соответственно монтаж освещения. Обычно такое реле представляет собой стандартный 17,5 мм модуль, устанавливаемый на DIN - рейку и монтируемый в распределительном шкафу.

Рассматриваемое двустабильное реле, в зависимости от модификации, может иметь один нормально-разомкнутый контакт, два нормально-разомкнутых контакта или нормально-разомкнутый и нормально-замкнутый контакт. Такие реле могут работать как в сети 220 В, так и при напряжении 24 В. Схемы включения двустабильного реле показаны на рисунке 3.

Рисунок 3. Схемы включения двустабильного реле на напряжение 220 В (слева) и 24 В (справа)

Для реализации схемы управления освещением на двустабильном реле наиболее удобно задействовать его нормально-разомкнутый контакт. В приведённых обеих схемах таким контактом является контакт, имеющий выходы 1-2. Количество кнопок управления может быть любым, и все они включены параллельно. Первое нажатие на любую кнопку подаст управляющий уровень напряжения на вход А1, что вызовет включение реле, замыкание контакта и соответственно включение освещения, второе нажатие - отключение и так далее по кругу. Преимущество данной схемы от рассмотренной выше схемы на проходных выключателях - отсутствие необходимости применения крестовых переключателей и значительно более простой монтаж системы освещения. Недостаток - применение специального двустабильного реле. Но при наличии такого реле, данная схема является наиболее оптимальной как в плане монтажа, так и последующего отыскания неисправностей. [3]

Для обеспечения лучших условий эксплуатации и быстрейшего определения мест повреждения при авариях в двух - и трехфазных сетях рекомендуется предусматривать пофазное отключение светильников. Поэтому часто при применении двух - и трехфазной систем питания светильников устанавливаются щитки не с двух - и трехфазными отключающими аппаратами, а с однофазными. Это дает возможность в определенные периоды суток выключить часть светильников и перейти на "дежурное" освещение.

Очень важным вопросом является выбор места установки выключателей или групповых щитков. Места их установки должны быть легко доступны для обслуживания. Установка щитков в помещениях, которые могут быть закрытыми (кладовые и т.п.), не допускается. Желательно для установки щитков выбрать такие места, чтобы лицу, производящему отключение или включение освещения и находящемуся у щитка, были видны подключенные к этому щитку светильники. Рекомендуется, особенно в зданиях, где работа ведется не круглосуточно, щитки или выключатели располагать вблизи основных входом. Щитки без выключателей устанавливаются на лестницах и в коридорах.