90
на
ру
ж
но
е
ос
ве
щ
ен
ие
наружное освещение
Современные аспекты
эксплуатации системы
наружного освещения
города
Лавров
А
.
В
.,
заместитель технического директора по наружному
освещению и архитектурно-художественной подсветке АО «ОЭК»
Зажигин
В
.
В
.,
главный специалист Службы архитектурно-художественной
подсветки АО «ОЭК»
Васильченко
М
.
А
.,
заместитель руководителя Департамента наружного
освещения и архитектурно-художественной подсветки — начальник
управления по строительству и реконструкции НО и АХП АО «ОЭК»
С
истема наружного осве-
щения (НО) г. Москвы
является неотъемлемой
частью энергетического
хозяйства и урбанизации города.
Она занимает место ответствен-
ного кластера социально-тех-
нологической
инфраструктуры
специального назначения и содей-
ствует обеспечению обществен-
ной безопасности, повышению
уровня комфортного проживания
жителей города, снижению чис-
ла дорожно-транспортных про-
исшествий, несчастных случаев,
улучшению криминогенной обста-
новки на улицах в темное время
суток. В городской среде основ-
ными пользователями наружного
освещения являются пешеходы
и водители автотранспорта [1, 2].
Обеспечение надежной работы
системы наружного освещения
является одной из приоритетных
задач АО «ОЭК».
Эксплуатация системы НО —
это непрерывный процесс, кото-
рый включает в себя ряд меро-
приятий по поддержанию системы
в регламентном состоянии функ-
ционирования, требующий плано-
вого-предупредительного воздей-
ствия, ремонта светотехнического
оборудования, диагностики тех-
нического состояния, ремонта
автоматизированной
системы
управления и восстановление по-
врежденных участков питающий
сети. Таким образом, техническая
система должна обеспечивать на-
дежность функционирования по
заданному графику 4100 часов
горения в год и электробезопас-
ность для всех жителей мегапо-
лиса.
В нормативной терминологии
«надежность» — это свойство
сис темы сохранять во времени
способность выполнять требуе-
мые функции в заданных режимах
и условиях применения, техниче-
ского обслуживания, хранения
и транспортирования [3].
В настоящее время сформу-
лированы основные требования
к искусственному освещению в ча-
сти требований пользователей НО
и в части требований к производи-
телям светотехнического оборудо-
вания, которые должны соответ-
ствовать стандартам ГОСТ Р МЭК
60598-1-2011, ГОСТ Р IEC 60598-
2-3-2012, ГОСТ Р 54350-2015,
ГОСТ Р 55705-2013 и комплекту
конструкторской
документации
производителя на конкретный тип
светильника.
В своем составе система НО
(рисунок 1) имеет пункт питания
системы НО, который получает
электроснабжение от трансфор-
маторной подстанции классом на-
пряжения 10(20)/0,4 кВ системы
электроснабжения города по двум
или одному питающему кабелю
в зависимости от категории на-
дежности потребителя. В пункте
питания НО располагается авто-
91
Рис
. 1.
Основные
элементы
системы
электроснабжения
наружного
освещения
города
:
а
)
способ
прокладки
—
кабель
в
земле
;
б
)
способ
прокладки
—
изолированный
питающий
провод
в
воздухе
б)
а)
№
5 (68) 2021
92
матизированная система управ-
ления НО. Электрическая распре-
делительная сеть НО выполнена
в виде кабельных и воздушных
линий напряжением 220 В и 380 В,
протяженность которых в черте
города составляет 500–800 ме-
тров от пункта питания до конеч-
ного потребителя (осветительного
прибора).
Светотехническое оборудова-
ние установлено в верхней части
опоры посредством кронштейнов,
которые позволяют под разным
углом наклона освещать город-
ское пространство. Светильники
оснащены контроллером индиви-
дуального управления, позволя-
ющим включать/выключать осве-
щение, производить димирова-
ние светового потока как по гра-
фику включения наружного осве-
щения, так и в ручном дистанци-
онном режиме. Модули индивиду-
ального управления (контроллер)
монтируются на корпус светиль-
ника с использованием NEMA-
разъема. Контроллер поддер-
живает различные технологии
передачи данных от контролле-
ра светильника до системы дис-
петчерского управления (GSM-
технологию, Nb-IoT-технологию)
на базе сети операторов связи
и сети LoRaWAN (свободные
радиочастоты 868 МГц) [4–8]. Се-
годня активно внедряются тех-
нологии беспроводной системы
управления и мониторинга на-
ружным освещением. Новые воз-
можности в этом направлении
открывает технология LoRa, ко-
торая относится к семейству тех-
нологий беспроводной связи под
общим названием LPWAN (Low
Power Wireless Access Network).
В это семейство входят протоко-
лы, отличающиеся низким уров-
нем энергопотребления оборудо-
вания связи.
До настоящего времени пред-
ставление о концепции смарт-
сети в наружном освещении
было относительно абстрактным
с разрозненными решениями, не
связанными между собой. Прове-
дена большая работа с компани-
ями-разработчиками светотехни-
ческого оборудования и систем
управления, которые совершен-
ствовали продукцию каждый
в своем направлении. В резуль-
тате удалось создать сис тему,
обладающую новыми эксплуата-
ционными показателями, кото-
рые повышают эффективность
управляемости и функциониро-
вания.
Считаем, уровень развития сис –
темы НО в значительной мере за-
висит от качества производства
светотехнического оборудования,
систем управления, систем диа-
гностирования технического со-
стояния и квалификации электро-
технического персонала обслужи-
вания.
Эксплуатационная
надеж-
ность системы НО определяется
техническим состоянием свето-
технического оборудования, пи-
тающий сети, пунктов питания
и организацией технического
обслуживания. Как показывает
практика, существенного сни-
жения затрат на обеспечение
работоспособности можно до-
биться переходом на обслужи-
вание и ремонт по фактическому
состоянию. Такой переход воз-
можен при построении системы
эффективного мониторинга тех-
нического состояния оборудова-
ния. Глубокая диагностика уста-
новленного оборудования дает
возможность своевременно под-
готовиться к его обслуживанию
и ремонту. Очевидно, что для
глубокой диагностики необходи-
мо привлекать и косвенные при-
знаки дефектов, проявляющиеся
при контроле вторичных процес-
сов, протекающих в диагностиру-
емом оборудовании. Для долго-
срочного прогноза состояния
оборудования необходимо не
только обнаружить дефект, но
и идентифицировать его (опре-
делить вид и величину), так как
разные дефекты имеют разные
скорости развития [9–12].
Техническое
обслуживание
и ремонт системы наружного
осве щения могут проводить-
ся по результатам технического
диагностирования. Перечень не-
обходимой документации и по-
рядок проведения технического
диагностирования регулируется
регламентом функционирования
и Правилами технической эксплу-
атации электроустановок потре-
бителей. Наружное освещение
в общей системе коммунального
хозяйства города рассматрива-
ется как потребитель электриче-
ской энергии.
Необходимыми условиями для
перехода к системе обслуживания
по фактическому состоянию явля-
ется наличие персонала, подго-
товленного к диагностированию
и осуществляющего его по прави-
лам, установленным соответству-
ющей документацией, а также со-
здание диагностической системы
контроля фактического состояния
установленного электротехниче-
ского оборудования, регистрации
и анализа электрофизических
процессов, протекающих в сети
НО. При этом современный ин-
женер-электрик должен не только
знать устройство установочного
оборудования, методы его обслу-
живания и ремонта, но и хорошо
знать методы технической диа-
гностики посредством специаль-
ных диагностических комплексов
и технических средств [12, 13].
В настоящее время важным
показателем надежности функци-
онирования системы наружного
освещения (НО) является отсут-
ствие отказов во время работы.
Техническая диагностика системы
НО, благодаря раннему обнаруже-
нию дефектов и неисправностей,
позволяет устранить возможные
отказы в процессе эксплуатации,
что значительно снижает затраты
на эксплуатацию системы НО, по-
вышает культуру производства,
организацию безопасного произ-
водства работ и планирование
проведения капитального ремон-
та и реконструкции системы НО,
не доводя ее до предельного тех-
нического состояния. На практике
техническая диагностика пред-
ставляет собой многокритериаль-
ную задачу [14, 15, 16].
Успех организации в значи-
тельной степени зависит от ее
способности эффективно исполь-
зовать имеющиеся данные, полу-
ченные от диагностических ком-
плексов в процессе эксплуатации.
Уровень надежности систе-
мы НО с применением LED-
светильников, в целом, определя-
ется в процессе проектирования
путем расчета количественных
НАРУЖНОЕ
ОСВЕЩЕНИЕ
93
показателей надежности элемен-
тов подсистем, а именно систе-
мы диспетчерского управления,
системы
автоматизированного
управления АСУНО, системы дис-
петчерского управления АСДУ
и надежности конечных элемен-
тов (LED-светильников).
Такой подход позволяет про-
водить статистический анализ
надежности. Как правило, на-
дежность системы взаимосвя-
зана с качеством применяемых
материалов и соблюдением тех-
нологии при изготовлении. За-
явленные расчетные показатели
надежности
LED-светильников
притянуты и на деле не отвечают
заявленным характеристикам.
Существенным
элементом
LED-светильника, влияющим на
ресурсные характеристики изде-
лия, является источник питания —
драйвер. Его показатели надеж-
ности, в целом, гораздо ниже, чем
у светодиодной матрицы, даже
с учетом правильной термоста-
билизации, охлаждения и вла-
гозащиты. Основным бедствием
нормального режима работы LED
является грозовые и коммутацион-
ные перенапряжения в сети. Защи-
та источников питания (драйверов)
от импульсных перенапряжений
в сети у разных производителей
различна в своих типовых реше-
ниях, что в целом сказывается на
их надежности и, как следствие, на
эксплуатационном ресурсе [17].
Одним из технических вариан-
тов обеспечения необходимой на-
дежности изделия является при-
менение резервирования драйве-
ров замещением (дублирование).
При резервировании замеще-
нием схема изделия проектиру-
ется так, чтобы при появлении
отказа элемента (драйвера) она
перестраивалась и восстанав-
ливала свою работоспособность
путем замещения отказавшего
элемента резервным. В этом слу-
чае в схеме должны быть пред-
усмотрены
переключательные
элементы. Такой способ включе-
ния резерва обладает рядом до-
стоинств:
– в момент отказа основного
и включения резервного эле-
ментов регулировка входных
и выходных параметров, как
правило, не требуется;
– резервные элементы могут
находиться до момента вклю-
чения их в работу в ненагру-
женном состоянии, что спо-
собствует сохранению ресурса
аппаратуры и поддержанию ее
надежности;
– один или несколько резервных
элементов могут быть исполь-
зованы для замены любого из
однотипных элементов.
Предварительная оценка на-
дежности изделий при дублирова-
нии драйверов LED-светильника
(если известна потенциальная
надежность его элементов) может
быть определена на стадии про-
ектирования.
Цифровая городская электри-
ческая сеть наружного освеще-
ния — это электротехнический
комплекс
для
искусственного
осве щения городской территории
с использованием централизован-
ной автоматизированной системы
управления ее техническим со-
стоянием на основе цифровых
технологий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лавров А.В., Зажигин В.В., Васильченко М.А. Эксплу-
атация системы наружного освещения // ЭЛЕКТРО-
ЭНЕРГИЯ. Передача и распределение, 2019, № 5(56).
С. 78–80.
2. Справочная книга по светотехнике. Под ред. Ю.Б. Ай-
зенберга. 3-е изд. перераб. и доп. М.: Знак, 2006. 952 с.
3. ГОСТ 27.002-2015. Межгосударственный стандарт.
Надежность в технике. Термины и определения. URL:
https://docs.cntd.ru/document/1200136419.
4. Лавров А.В., Ключникова Г.А., Зажигин В.В. Москва —
смарт-сити. Перспективные технологии развития на-
ружного освещения // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача
и распределение, 2019, № 2(53). С. 42–44.
5. Болотова Л.С. Системы искусственного интеллекта: мо-
дели и технологии, основанные на знаниях. М.: Финан-
сы и статистика, 2012. 664 с.
6. Варшавский П.Р., Куриленко И.Е., Михайлов И.С. Со-
временные компьютерные технологии и средства ана-
лиза данных. М.: Издательство МЭИ, 2019. 92 с.
7. Климова Т.Г., Колобродов Е.Н., Серев Д.М. Вычисли-
тельные комплексы реального времени в электроэнер-
гетике. М.: Издательство МЭИ, 2017. 40 с.
8. Голов С.С., Теплышев В.Ю., Сорокин А.Е., Шинелев
А.А. Комплексная автоматизация в энергосбережении.
М.: ИНФРА-М, 2017. 312 с.
9. АО «ОЭК» модернизирует диспетчерское управление
энергосистемой Москвы // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Пере-
дача и распределение, 2021, № 1(64). С. 42–43.
10. Надежность электроснабжения — наша приоритетная
задача. Интервью с заместителем Министра энергети-
ки РФ А.В. Черезовым // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача
и распределение, 2019, № 3(54). С. 6–13.
11. Шабанов В.А., Баширов М.Г., Хлюпин П.А. и др. Диа-
гностика технического состояния электрооборудования
систем электроснабжения. В 2-х ч. Ч. I. Общие вопросы
и физические основы методов диагностики. М.: Изда-
тельство МЭИ, 2018. 288 с.
12. На пути в будущее. Интервью с заместителем генераль-
ного директора — главным инженером Группы компа-
ний «Россети» А.В. Майоровым // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ.
Передача и распределение, 2019, № 2(53). С. 6–11.
13. Современные цифровые технологии для контроля
и оценки технического состояния электроэнергетиче-
ских объектов // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и рас-
пределение, 2020, № 1(58). С. 18–26.
14. Гук Ю.Б. Основы надежности электроэнергетических
установок. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1976. 192 с.
15. ГОСТ 18322-2016. Система технического обслужива-
ния и ремонта техники. Термины и определения. URL:
https://docs.cntd.ru/document/1200144954.
16. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математи-
ческие методы в теории надежности: основные харак-
теристики надежности и их статистический анализ. М.:
ЛИБРОКОМ, 2019. 582 с.
17. Прохоров Е.С. Влияние коммутационных и грозовых
перенапряжений на надежность работы объектов на-
ружного освещения // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача
и распределение, 2017, № 3(42). С. 62–65.
№
5 (68) 2021
Оригинал статьи: Современные аспекты эксплуатации системы наружного освещения города
Система наружного освещения (НО) г. Москвы является неотъемлемой частью энергетического хозяйства и урбанизации города. Она занимает место ответственного кластера социально-технологической инфраструктуры специального назначения и содействует обеспечению общественной безопасности, повышению уровня комфортного проживания жителей города, снижению числа дорожно-транспортных происшествий, несчастных случаев, улучшению криминогенной обстановки на улицах в темное время суток. В городской среде основными пользователями наружного освещения являются пешеходы и водители автотранспорта. Обеспечение надежной работы системы наружного освещения является одной из приоритетных задач АО «ОЭК».