Современные аспекты эксплуатации системы наружного освещения города

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