Управление уличным освещением: реле, АСУНО и схемы подключения

АСУНО — автоматизированная система управления наружным освещением, которая объединяет шкафы управления, контроллеры, приборы учёта, каналы связи и программное обеспечение. В зависимости от конфигурации система позволяет автоматически включать и отключать освещение по расписанию, дистанционно контролировать состояние сети, получать данные об энергопотреблении и регистрировать аварийные события.

При выборе системы важно оценивать не только заявленную экономию электроэнергии, но и стоимость владения. На небольшом компактном объекте может быть достаточно локального управления из шкафа, тогда как в городской сети востребованы централизованный мониторинг и, при необходимости, индивидуальный контроль светоточек.

При этом нормативные требования зависят от типа объекта. ГОСТ Р 55706-2023 распространяется на утилитарное наружное освещение объектов улично-дорожной сети в пределах городских и сельских населённых пунктов. Стандарт не распространяется, в частности, на освещение промышленных предприятий, железнодорожного, морского и авиационного транспорта, архитектурное, рекламное и охранное освещение.

Способы управления уличным освещением

Одна из типичных эксплуатационных проблем — неоптимальный график включения и отключения освещения. Дополнительная проблема возникает, когда персонал не получает оперативной информации о состоянии сети и узнаёт о неисправности только после обращения жителей или обнаружения проблемы во время объезда.

Уровень автоматизации можно выбирать от простого локального управления до диспетчерской АСУНО с мониторингом отдельных светоточек. При этом более сложная система не всегда является лучшим решением: её возможности должны соответствовать масштабу сети и требованиям к диагностике.

Ручное и релейное управление

Ручное включение и отключение освещения с помощью аппаратов управления подходит для небольших объектов и временных решений, но для протяжённых сетей требует регулярного участия персонала.

Фотореле включает и отключает освещение в зависимости от уровня естественной освещённости. Конкретный порог срабатывания и задержка зависят от модели и настроек устройства.

Астрономическое реле рассчитывает моменты включения и отключения по времени восхода и захода солнца с учётом координат объекта. В отличие от фотореле, оно не зависит непосредственно от текущей освещённости, например от облачности или затенения.

Таким образом, для управления наружным освещением применяют разные варианты автоматизации:

локальное ручное управление → релейная автоматика → астрономическое реле → контроллер шкафа управления → диспетчерская АСУНО → адресное управление светильниками.

Это не обязательная последовательность модернизации: каждый уровень может использоваться самостоятельно в зависимости от требований объекта.

У простого релейного управления обычно отсутствует полноценная телеметрия состояния нагрузки. Система может включить команду на контактор, но не обязательно сможет определить, действительно ли контактор сработал и дошло ли питание до линии.

При превышении допустимого тока коммутации конкретного реле или таймера нагрузку подключают через контактор. Допустимый ток необходимо определять по техническим характеристикам выбранного аппарата и параметрам нагрузки.

Автоматизированные системы управления (АСУНО)

Современная АСУНО может сочетать локальное управление по расписанию, дистанционную передачу данных и мониторинг состояния оборудования. В зависимости от конфигурации контроллер способен хранить расписание локально, синхронизироваться с сервером и продолжать работу при временной потере связи.

Главное отличие от простого таймера — возможность получать информацию о состоянии системы. При наличии соответствующих измерительных устройств диспетчер может видеть ток нагрузки, состояние аппаратов защиты, данные прибора учёта, состояние каналов связи и другие параметры.

АСУНО может работать на разных уровнях:

1. управление группой светильников или фидером;
2. управление несколькими группами внутри шкафа;
3. адресное управление отдельными светильниками;
4. сбор диагностических данных по каждой светоточке.

Групповое управление и адресная диагностика решают разные задачи. Индивидуальный контроль позволяет быстрее определить место неисправности, но требует дополнительного оборудования и увеличивает стоимость системы.

Что такое АСУНО и как она работает

Один из типовых вариантов архитектуры выглядит так:

АРМ диспетчера → сервер → канал связи → контроллер ШУНО → коммутационное устройство → линия освещения.

При адресном управлении между контроллером и светильниками могут использоваться специализированные протоколы и интерфейсы, в том числе DALI и другие технологии, поддерживаемые конкретным оборудованием.

Обратный информационный поток работает аналогично: данные от счётчиков, датчиков и контроллеров передаются в систему мониторинга, где формируются события, предупреждения и аварийные сообщения.

При этом конкретный состав оборудования зависит от проекта. Сервер не обязательно присутствует в простой локальной системе, а набор контролируемых параметров определяется возможностями контроллера, измерительных устройств и программного обеспечения.

Если система контролирует только состояние фидера, диспетчер может видеть наличие или отсутствие напряжения на линии, но не обязательно сможет определить неисправность отдельного светильника. При адресном управлении отдельными светоточками диагностика может выполняться непосредственно по каждой точке.

Когда система избыточна:

1. на компактной территории установлено несколько десятков светильников;
2. уже имеется исправная система локального управления;
3. не требуется изменение светового потока в течение ночи;
4. аварийные выезды происходят редко и не создают существенных затрат;
5. индивидуальная диагностика каждой светоточки не требуется.

В таких условиях может быть достаточно шкафа управления с контроллером и мониторингом основных параметров фидера.

Схемы подключения уличного освещения

Выбор канала связи зависит от масштаба объекта, расстояния между точками, наличия инфраструктуры и требований к передаче данных.

Конкретный выбор технологии нельзя делать только по протяжённости. Необходимо учитывать покрытие сотовой сети, наличие шлюзов, электромагнитную обстановку, топологию объекта, требования к резервированию и стоимость эксплуатации.

Например, для локального объекта с существующей кабельной инфраструктурой может подойти RS-485 или Ethernet. Для распределённой сети — сотовая связь или LoRaWAN, если на объекте есть соответствующая инфраструктура. PLC имеет смысл рассматривать там, где условия силовой сети позволяют обеспечить устойчивую передачу данных.

Резервное питание контроллера рассчитывают отдельно от основного электроснабжения. Напряжение питания определяется требованиями конкретного оборудования, а продолжительность автономной работы — мощностью нагрузки, ёмкостью аккумуляторов и требованиями к надёжности системы.

При наличии соответствующих измерительных функций контроллер может фиксировать отклонения параметров электроснабжения как отдельные события.

Преимущества автоматизированного управления освещением

Автоматизация позволяет точнее соблюдать заданный график, оперативно обнаруживать неисправности и, при наличии совместимого оборудования, регулировать мощность светильников в течение ночи.

Снижение энергопотребления не означает произвольного снижения нормативной освещённости. ГОСТ Р 55706-2023 предусматривает для определённых участков городских улиц, дорог и площадей возможность в ночное время отключать часть осветительных приборов или снижать их мощность. Это допускается при средней нормируемой яркости более 0,8 кд/м² или средней освещённости более 15 лк.

При уменьшении интенсивности движения до 1/3 максимального значения соответствующие нормируемые значения можно снизить на 30%, а при снижении интенсивности до 1/5 максимального значения — на 50%. При этом частичное отключение светильников, установленных по одному на опоре, в ночное время не допускается. Требование применяется при наличии данных об интенсивности движения от датчиков или на основании статистики.

Поэтому режимы диммирования и отключения необходимо проектировать с учётом нормативов для конкретного объекта, а не устанавливать произвольный процент снижения.

Диммирование позволяет плавно изменять мощность совместимых светильников и может использоваться для реализации заданного ночного режима. При этом возможность и диапазон регулирования зависят от типа светильника, драйвера и системы управления.

Перед внедрением графика диммирования необходимо проверить действующие нормы, характеристики светильников и требования к уровню освещения конкретного объекта.

Как рассчитать экономический эффект

Экономию от автоматизации следует рассчитывать относительно базового режима эксплуатации:

Годовой чистый эффект = экономия электроэнергии + снижение эксплуатационных затрат − ежегодные расходы на систему.

К ежегодным расходам могут относиться:

• услуги связи;
• лицензии и обслуживание программного обеспечения;
• обслуживание серверной инфраструктуры;
• техническое обслуживание контроллеров и шкафов;
• обслуживание резервного питания;
• другие расходы, предусмотренные проектом.

Упрощённый срок окупаемости можно определить по формуле:

T = CAPEX / годовой чистый эффект.

При этом если одновременно заменяются светильники, меняется график работы и внедряется АСУНО, эффект необходимо разделять по мероприятиям. Экономию от перехода с ДНаТ на LED нельзя полностью относить к системе управления, поскольку она связана прежде всего с изменением мощности и характеристик источников света.

Например, для сети из 500 светильников мощностью 100 Вт нельзя заранее назвать фиксированную годовую экономию только по количеству светильников. Необходимо знать фактическое время работы, исходный график, уровни диммирования и тариф на электроэнергию. Только после этого можно рассчитать экономию в кВт·ч и денежном выражении.

Полная стоимость владения включает первоначальные затраты CAPEX — контроллеры, модернизацию шкафов, шлюзы, серверное оборудование и ПО, монтаж, пусконаладочные работы и проектирование — и эксплуатационные затраты OPEX: связь, обслуживание, лицензии, замену оборудования и другие предусмотренные расходы.

Именно совокупная стоимость владения позволяет оценить, насколько экономически оправдано внедрение системы на конкретном объекте.

Как выбрать систему управления наружным освещением

Предпроектное обследование должно включать как минимум:

1. Однолинейные схемы и перечень существующих шкафов управления наружным освещением.
2. Количество фидеров и линий, типы установленных светильников.
3. Суммарную мощность нагрузки по каждой линии.
4. Возможность диммирования установленных светильников и драйверов.
5. Тип и характеристики приборов учёта.
6. Качество и доступность каналов связи.
7. Требования к резервному питанию контроллеров.
8. Сценарии аварийных событий и требования к автономной работе.
9. Возможность интеграции с АСКУЭ и другими смежными системами.
10. Требуемый уровень диагностики — по фидеру, группе или отдельной светоточке.

Внедрение мониторинга позволяет сократить время обнаружения аварии: событие появляется в системе, а диспетчеру не приходится ждать обращения пользователя. Фактическое время устранения зависит уже от регламента эксплуатации и доступности ремонтной бригады.

Отказоустойчивость необходимо проверять по конкретным сценариям.

Для критичных объектов систему целесообразно проектировать так, чтобы потеря канала связи не приводила к отключению наружного освещения. Локальное расписание и резервные алгоритмы позволяют сохранить работоспособность даже при временной недоступности сервера или канала передачи данных.

Ручной режим управления со шкафа также целесообразно предусматривать для пусконаладки, технического обслуживания и аварийных ситуаций.

Итоговый принцип прост: систему управления выбирают не по количеству модных технологий, а по масштабу сети, требованиям к диагностике, возможностям существующего оборудования и расчётной стоимости владения. Такой подход позволяет понять, когда достаточно локального управления, а когда действительно оправдана полноценная АСУНО с адресным контролем светоточек.

При подготовке технического задания и подборе оборудования для системы можно обращаться к профильным интеграторам: например, бренд EFIR предлагает отраслевые решения для наружного освещения, а раздел услуг закрывает предпроектное обследование, проектирование и последующее сопровождение объекта.