PL180160B1 - Układ sterowania zasilaniem odbiorników elektrycznych, zwłaszcza oświetlenia ulicznego - Google Patents

Abstract

Układ sterowania zasilaniem odbiorników elektrycznych, zwłaszcza oświetlenia ulicznego, zawierający urządzenie regulacji napięcia włączone między zasilanie a odbiorniki, przy pomocy wyłączników na wejściu i wyjściu, oraz w połączeniu bocznikującym, które są sterowane z zespołu mikroprocesorowego z pamięcią stałą i programowalną klawiaturą i monitorem LCD, oraz zegar przełączeń automatycznych i doprowadzenia sygnału zewnętrznego, znamienny tym, że wejścia sterownicze (9) urządzenia regulacji napięcia (RAT) i obwody sterownicze wyłączników na jego wejściu (S1), wyjściu (S3) i połączeniu bocznikującym (S2) są połączone z wyjściem bloku wyboru sygnałów zadanych (WSZ), o trzech wejściach sterujących (10,11,12), z których pierwsze wejście (10) jest połączone z wyjściem bloku wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania (WA2), umieszczonym w kasecie elektronicznej (KE), drugie wejście (11) tego bloku wyboru sygnałów zadanych (WSZ) jest połączone z blokiem zegara przełączeń automatycznych (ZPA), zaś trzecie wejście (12) jest połączone z przewodem (13) doprowadzającym sygnały z centralnego punktu dyspozytorskiego, przy czym wejście bloku wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania (Wa2) jest połączone z wyjściem mikroprocesora (pP), natomiast wejścia mikroprocesora (pP) są połączone z wyjściem bloku sygnałów licznikowych i taryfowych (WA1), na którego wejściu są doprowadzone impulsy z licznika energii (LE) i sygnał taryfy z zegara przełącznika taryfy (ZT), wyjściem bloku napięć wyjściowych (W3), którego wejścia są połączone z szynami napięcia wyjściowego (4), oraz wyjście bloku kontroli napięć odbiorników i sieci zasilającej (BN), którego wejścia są połączone z fazami linii (5, 6, 7, 8) zasilających poszczególne odbiorniki i szyn napięcia wejściowego (3), przy czym zasilanie obwodów sterujących bloku wyboru sygnałów zadanych (WSZ), bloku zegara przełączeń automatycznych (ZPA), zegara taryfy (ZT), regulatora temperatury (RT) z grzejnikiem (G) połączone są z wyjściem bloku automatycznego przełącznika faz (PF), gdzie również dołączone jest zasilanie zasilacza (Z12) współpracującego z akumulatorem (Ak) dla zasilania bloku sygnałów licznikowych i taryfowych (WA1) i napędu silnikowego urządzenia regulacji napięcia (RAT), oraz przetwornika (P5), z ktorego zasilany jest układ mikroprocesorowy, a ponadto układ zasilania ma doprowadzenie z dwóch linii zasilających (1), (2) z różnych stacji transformatorowych

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania zasilaniem odbiorników elektrycznych, zwłaszcza oświetlenia ulicznego, pozwalający na programowane załączanie i wyłączanie zasilania odbiorników, oraz w określonych warunkach obniżanie i podwyższanie napięcia zasilającego. Program załączania i wyłączania obejmuje całoroczny cykl sterowania zasilaniem, natomiast program obniżania i podwyższania napięcia podaje wartość zadaną do urządzenia regulatora napięcia, zawierającego zespół wykonawczy transformatora z przełącznikiem zaczepów, bądź autotransformatora z silnikowym napędem suwaka, lub regulacyjnego zespołu tyrystorowego. Układ sterowania dokonuje analizy warunków pracy odbiorników i odpowiednio koryguje wartość zadaną dla regulatora napięcia.

Znany z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej Nr 4189664 układ automatycznej regulacji zasilania odbiorników oświetleniowych zawiera czterofunkcyjny układ regulatora ze stykowym członem wykonawczym, który steruje zespołem przełączników wyłączających zasilanie odbiorników na napięcia z poszczególnych odczepów autotransformatora. Regulator zawiera człon kontrolujący napięcie wejściowe człon czaso180 160 wy - wyznaczający okresy trwania napięcia obniżonego lub podwyższonego, człon zegarowy - decydujący o czasie włączanie i wyłączanie oświetlenia, oraz człon sterowania zewnętrznego połączony ze zewnętrznymi urządzeniami sterowniczymi, takimi jak fotodetektor mierzący poziom oświetlenia, lub centralny komputer nadzorujący obiekt. Kombinacja wyjść tych członów, realizowana w stykowym zespole wykonawczym, steruje zespołem przełączników łączących poszczególne odczepy autotransformatora na wyjście. W rozwiązaniu tym regulator urządzenia jest zasilany z tego samego źródła co i odbiorniki przez co przerwy w zasilaniu mogą zakłócić jego pracę, co nie zawsze może być w pełni zastąpione sterowaniem zewnętrznym. Kombinacja połączeń zestykowych w stykowym członie wykonawczym jest rozwiązaniem o niskiej niezawodności.

Przedstawiony w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej Nr 5357170 programowalny układ sterowania lamp zawiera system mikroprocesorowy, na którego wejście podawane są sygnały z różnych czujników oświetlanego pomieszczenia którymi są: ściemniacz ścienny, czujnik używalności pomieszczenia obserwujący zmiany temperatury przy pomocy elementu piroelektronicznego reagującego na podczerwień, lub mikrofalowy, albo też ultradźwiękowy, czujnik fotodetektor reagujący na promieniowanie słoneczne, wyjście zegara czujnika zabezpieczenia pożarowego, czujnik strat mocy oraz wyjście zegara. Na podstawie tych sygnałów według zaprogramowanych algorytmów zawartych w pamięci, programowalny układ sterowania steruje za pomocą wyjść mikroprocesora, sterującym układem przekaźnikowym, oraz za pomocą sprzężenia optoelektrycznego triakiem, przy pomocy których są regulowane napięcia podawane na regulatory, w postaci fluorescencyjnych ściemniaczy oporowych. Układ ten utrzymuje zadane parametry oświetlenia pomieszczenia i pozwala na zmiany nastawów tych parametrów-. Układ ten mimo, że zawiera mikroprocesor nie obejmuje funkcji wymaganych dla sterowania oświetleniem ulicznym i nie posiada odpowiedniej rezerwy dla sterowania w przypadku awarii układu mikroprocesorowego.

Według wynalazku układ sterowania zasilaniem odbiorników elektrycznych, zwłaszcza oświetlenia ulicznego, charakteryzuje się tym, że wejście sterownicze urządzenia regulacji napięcia i obwody sterownicze wyłączników na jego wejściu i wyjściu, oraz połączeniu bocznikującym są połączone z wyjściem bloku wyboru sygnałów zadanych o trzech wejściach sterujących. Pierwsze wejście sterujące bloku wyboru sygnałów jest połączone z wyjściem bloku wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania, umieszczonym w kasecie elektronicznej. Drugie wejście tego bloku jest połączone z blokiem zegara przełączeń automatycznych, natomiast jego trzecie wejście jest połączone z przewodem doprowadzającym sygnały z centralnego punktu dyspozytorskiego. Wejście bloku wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania jest połączone z wyjściem mikroprocesora, którego wejścia są połączone z wyjściem bloku sygnałów licznikowych i taryfowych, i na którego wejście są doprowadzone impulsy z licznika energii i sygnał taryfy z zegara przełącznika taryfy. Do wejść mikroprocesora dołączone jest również wyjście bloku napięć wyjściowych, którego wejścia są połączone z szynami napięcia wyjściowego, oraz wyjście bloku kontroli napięć odbiorników i sieci zasilającej, którego wejścia są połączone z fazami linii zasilających poszczególne odbiorniki i szyn napięcia wejściowego. Zasilania obwodów sterujących bloku wyboru sygnałów zadanych, bloku zegara przełączeń automatycznych, zegara taryfy, regulatora temperatury z grzejnikiem połączone są z wyjściem bloku automatycznego przełącznika faz . Do wyjścia tego dołączony jest również zasilacz współpracujący z akumulatorem, dla zasilania bloku sygnałów licznikowych i taryfowych, i napędu silnikowego urządzenia regulacji napięcia, oraz przetwornika, z którego zasilany jest system mikroprocesorowy. Układ zasilania ma doprowadzone zasilanie z dwóch stacji transformatorowych liniami wyposażonymi w styczniki z zabezpieczeniem zwarciowym.

Układ sterowania według wynalazku zapewnia sterowanie zasilaniem odbiorników w przypadku awarii kasety elektronicznej z mikroprocesorowym systemem sterowania, poprzez automatyczne przełączenie sterowania na blok zegara przełączeń automatycznych, który dokonuje załączania i wyłączania odbiorników w zaprogramowanych okresach czasu, podobnie jak program mikroprocesorowy. W przypadku awarii również i tego bloku, moż4

180 160 liwe jest sterowanie włączania i wyłączania odbiorników z centralnego punktu dyspozytorskiego, poprzez blok wyboru sygnałów zadanych. Zapewnienie takiej pewności sterowania załączaniem i wyłączaniem odbiorników jest niezbędne, gdy tymi odbiornikami są ciągi oświetlenia ulicznego. System mikroprocesorowy zapewnia ponadto przekazywanie do punktu dyspozytorskiego szybkiej informacji o wyłączeniach na poszczególnych liniach oświetlenia ulicznego.

Wynalazek w przykładzie wykonania przedstawiony jest na rysunku oznaczonym Fig. 1, zawierającym schemat blokowy układu sterowania zasilaniem oświetlenia ulicznego. Zasilanie układu stanowią dwie linie zasilające dopływowe, pierwsza 1 i druga 2 z dwu różnych stacji transformatorowych. Przy pomocy styczników z zabezpieczeniem zwarciowym Q1, Q2 włączana jest wybrana linia zasilająca, zaś druga linia stanowi rezerwę awaryjną.

Wejście zasilające jest wyposażone w baterie kondensatorów kompensujących BK. Zasilanie jest doprowadzone poprzez licznik energii elektrycznej LE, bezpieczniki 3B1 na szyny napięcia wejściowego 3. Szyny napięcia wejściowego 3 są połączone z szynami napięcia wyjściowego 4 poprzez połączenie bocznikujące z wyłącznikiem S2, oraz równolegle poprzez urządzenie regulacji napięcia RAT, włączane wyłącznikami na wejściu S1 i wyjściu S3. Z szyn napięcia wyjściowego 4 odprowadzone są, poprzez bezpieczniki 12B2, trójfazowe linie 5, 6, 7, 8, zasilające poszczególne odbiorniki, stanowiące ciągi oświetlenia ulicznego. Wejście sterownicze 9 urządzenia regulacji napięcia RAT jest połączone z wyjściem bloku wyboru sygnału zadanego WSZ. Do wyjścia tego bloku dołączone są również obwody sterowania wyłączników S1, S2, S3. Do pierwszego wejścia 10 bloku wyboru sygnału zadanego WSZ jest doprowadzone wyjście bloku wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania WA2 kasety elektronicznej KE, którego wejście jest połączone z wyjściem mikroprocesora pP. Drugie wejście 11 bloku wyboru sygnałów zadanych WSZ jest połączone z wyjściem bloku zegara przełączeń automatycznych ZPA. Trzecie wejście 12 tego bloku WSZ jest połączone z przewodem 13 doprowadzającym sygnały z centralnego punktu dyspozytorskiego. Blok wyboru sygnałów zadanych WSZ dokonuje wyboru pierwszego sygnału sterującego, którym powinien być sygnał z kasety elektronicznej KE, pochodzący z mikroprocesora pP poprzez blok wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania WA2 doprowadzony na pierwsze wejście 10 bloku.

W przypadku braku tego sygnału, z opóźnieniem powinien pojawić się sygnał wyłączająco załączający na wejściu drugim 11, pochodzący z bloku zegarowego przełączeń automatycznych ZPA. W przypadku braku obu tych sygnałów, w bloku WSZ wybierany jest sygnał sterujący doprowadzony na trzecie wyjście 12, pochodzący z centralnego punktu dyspozytorskiego i doprowadzony przewodem 13.

Wejścia mikroprocesora pP są połączone z wyjściem bloku sygnałów licznikowych i taryfowych WA1, na którego wejście doprowadzone są impulsy z licznika energii LE i sygnał taryfy z zegara przełącznika taryfy ZT, co pozwala na kontrolę zużycia energii przez odbiorniki. Do wejść mikroprocesora pP doprowadzone są także sygnały z wyjścia bloku napięć wyjściowych W3, którego wejścia są połączone z szynami napięcia wyjściowego 4. Pozwala to na kontrolę i regulację napięcia wyjściowego poprzez oddziaływanie na urządzenie regulacji napięcia RAT, w przypadku stwierdzenia rozbieżności między wartością zadaną, a pomierzoną. Do wejść mikroprocesora pP doprowadzone są także sygnały z bloku kontroli napięć odbiorników i sieci zasilającej BN, którego wejścia są połączone z fazami linii 5, 6, 7, 8, zasilających poszczególne odbiorniki, w postaci ciągów oświetleniowych, oraz szyn napięcia wejściowego 3. Pozwala to na kontrolę i wskazywanie na monitorze MLCD aktualnego stanu zasilania poszczególnych odbiorników i rejestrację czasów przerw i powrotów napięcia na poszczególnych fazach linii odbiorczych.

Zasilanie obwodów sterujących połączone jest z wyjściem bloku automatycznego przełącznika faz PF, gdzie jest wybierana faza zasilająca będąca pod napięciem, w przypadku zaniku napięcia zasilania obwodów sterowniczych. Układ zasilania sterowania zasila również zespół zasilacza Z12 i akumulatora Ak, dla podtrzymania gotowości działania układów w przypadku awarii zasilania, zwłaszcza układów systemu mikroprocesorowego, zasilanych poprzez przetwornik P5 12V DC/5Y DC. Z zasilacza Z12 jest również zasilany

180 160 napęd silnikowy M suwaka urządzenia regulacji napięcia RAT. Z wyjścia bloku automatycznego przełącznika faz PF zasilany jest blok wyboru sygnałów zadanych WSZ, blok zegara przełączeń automatycznych ZPA, zegar taryfy ZT i regulator temperatury RT z grzejnikiem G. Mikroprocesor pP jest połączony z klawiaturą K, przy pomocy której można sterować załączeniami i natężeniem oświetlenia w dowolnym czasie. Do mikroprocesora pP jest dołączony monitor MLCD typu LCD 2x16 znaków, na którym można odczytać czasy zaniku i powrotu napięcia na poszczególnych fazach odbiorników oraz sieci zasilającej. Mikroprocesor pP współpracuje z układami pamięci PSD, złożonymi z pamięci stałej ROM programowanej fabrycznie, zawierającej cyfry, litery i inne znaki, oraz pamięci programowalnej RAM zawierającej dane zaprogramowane przez użytkownika. Układ działa w ten sposób, że funkcje sterowania wyłącznikami S1, S2, S3 i regulacji napięcia przy pomocy urządzenia regulacji napięcia rAt, realizowane są automatycznie z kasety elektronicznej KE, poprzez sygnał podawany z wyjścia mikroprocesora pP na wejście bloku wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania WA2. Z wyjścia tego bloku WA2 odpowiednio przekształcony sygnał jest podawany na pierwsze wejście 10 bloku wyboru sygnałów zadanych WSZ i pojawia się na wyjściu tego bloku, skąd jest doprowadzany do obwodów sterowniczych wyłączników S1, S2, S3 i na wejście sterownicze 9 urządzenia regulacji napięcia RAT.

Przy sterowaniu z kasety elektronicznej KE załączane są wyłączniki S1 i S3 i rozłączany wyłącznik S2 dzięki czemu urządzenie regulacji napięcia RAT włączone jest w obwód zasilania odbiorników. Mikroprocesor pP porównuje doprowadzony na jego wejściu sygnał z wyjścia bloku napięć wyjściowych W3, kontrolującego poziom napięcia na szynach wyjściowych 4, z wartością zadaną i w przypadku wystąpienia rozbieżności wysyła sygnał korekcyjny do bloku napięć regulacyjnych i sterowania WA2, doprowadzany z wyjścia tego bloku poprzez blok wyboru sygnałów zadanych WSZ, na wejście sterujące 9 urządzenia regulacji napięcia RAT. W ten sposób napięcie wyjściowe zasilania odbiorników zostaje odpowiednio wyregulowane.

Mikroprocesor pP zawierający kalendarz, zegar czasu rzeczywistego, pamięć wewnętrzną i zewnętrzną, dokonuje pomiaru zużycia energii i pobieranej mocy chwilowej przez odbiorniki przy pomocy bloku WA1, posiada roczną pamięć czasów włączania i wyłączania zasilania odbiorników oświetleniowych i sterowania ściemnień przez obniżanie napięcia za pomocą urządzenia regulacyjnego napięcia RAT. Ponadto mikroprocesor pP prowadzi kontrolę i rejestrację zaników i powrotów napięć zasilających na poszczególnych fazach linii odbiorczych 5, 6, 7, 8 i szyn napięcia wejściowego 3 przy pomocy bloku kontroli napięć odbiorników i sieci zasilającej BN.

Mikroprocesor pP pobiera z pamięci dane dyspozycyjne zaprogramowane do wykonania przez urządzenia wykonawcze i prowadzi do ich realizacji poprzez sygnał wyjściowy podawany do bloku wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania WA2.

Sterowanie ręczne załączania i wyłączania zasilania odbiorników, jak i ustalanie poziomu napięć zasilających, dokonywane jest przy pomocy klawiatury K systemu mikroprocesorowego kasety elektronicznej KE.

Dodatkowe wyjścia mikroprocesora pP mogą być wykorzystane do przesyłania drogą radiową do punktu dyspozytorskiego sygnałów stanu awaryjnego wyłączeń poszczególnych linii oświetlenia ulicznego, bądź ich faz, co pozwala na szybką naprawę.

W przypadku awarii kasety elektronicznej KE i braku sygnału sterującego z systemu mikroprocesorowego, układ wyboru sygnału zadanego WSZ przyjmuje sygnał sterujący z zegara automatycznych przełączeń ZPA, podawany na drugie wejście 11, który spełnia wtedy wszystkie funkcje systemu mikroprocesorowego jednakże bez ciągłej regulacji napięcia.

W związku z tym otwierane są wyłączniki S1 i S3, a zamykany wyłącznik S2.

W przypadku braku sygnału, także i z zegara automatycznych przełączeń, układ wyboru sygnału zadanego WSZ przyjmuje sygnał sterujący podawany przewodem 13 z centralnego punktu dyspozytorskiego.

180 160

Układ sterowania zasilaniem odbiorników elektrycznych, zwłaszcza oświetlenia ulicznego.

Wykaz oznaczeń

Pierwsza linia zasilająca dopływowa, druga linia zasilająca dopływowa, szyny napięcia wejściowego, szyny napięcia wyjściowego, linia zasilająca odbiornik pierwszy, linia zasilająca odbiornik drugi, linia zasilająca odbiornik trzeci, linia zasilająca odbiornik czwarty, wyjście sterownicze urządzenia regulacji napięcia, pierwsze wejście sterujące bloku wyboru sygnału zadanego, drugie wejście sterujące bloku wyboru sygnału zadanego, trzecie wejście sterujące bloku wyboru sygnału zadanego, przewód doprowadzający sygnały z centralnego punktu dyspozytorskiego, akumulator, bateria kondensatorów kompensacyjnych, blok kontroli napięć odbiorników i sieci zasilającej, grzejnik, klawiatura, kaseta elektroniczna, licznik energii elektrycznej,

180 160

M -	napęd silnikowy' suwaka urządzenia regulacji napięcia,
MLCD-	monitor typu LCD (ciekłokrystaliczny),
P5 -	przetwornik 12 V DC/5 V DC,
PF -	blok automatycznego przełącznika,
PSO -	układ pamięci,
Q1 -	stycznik z zabezpieczeniem zwarciowym pieiwszeej linii i^sil^jjąąeej dopływowej,
Q2 -	stycznik z sabezpiieczeeniem zwariowym. dmgiej imii zasiającej dopływowej
RAM -	pamięć programowania,
RAT -	urządzenie reguikeji napięda,
RT -	igsuilator iempraatuyy.
ROM -	pamięć stała do odczyta,
S1 -	wyłącznik na wyjściu urządzenia regulaeji la^pii^ciiii.
S2 -	wyłącznik w połączeniu bocznikującym,
S3 -	wyłącznik na wyjściu wzukrena regulacji napięcat,
WA1 -	blok sygnałów licznikowych i taryfowych,
WA2 -	blok wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania.
WSZ -	blok wyboni sygnału zadanego,
W3 -	blok napięć wyjściowych,
ZPA -	blok zegara połączeń automatycznych,
ZT -	zegar przełącznika taryfy,
Z12 -	zasilacz,
μΡ -	mikroprocesor,
3B1 -	bezpieczniki szyn napięcia wejściowego,
12B2 -	bezpieczniki linii zasilających poszczególne odbiorniki

180 160

-M-w-

BK ~7~^

-W-ΜΛφ*Γ”

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ sterowania zasilaniem odbiorników elektrycznych, zwłaszcza oświetlenia ulicznego, zawierający urządzenie regulacji napięcia włączone między zasilanie a odbiorniki, przy pomocy wyłączników na wejściu i wyjściu, oraz w połączeniu bocznikującym, które są sterowane z zespołu mikroprocesorowego z pamięcią stałą i programowalną klawiaturą i monitorem LCD, oraz zegar przełączeń automatycznych i doprowadzenia sygnału zewnętrznego, znamienny tym, że wejścia sterownicze (9) urządzenia regulacji napięcia (RAT) i obwody sterownicze wyłączników na jego wejściu (S1), wyjściu (S3) i połączeniu bocznikującym (S2) są połączone z wyjściem bloku wyboru sygnałów zadanych (WSZ), o trzech wejściach sterujących (10,11,12), z których pierwsze wejście (10) jest połączone z wyjściem bloku wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania (WA2), umieszczonym w kasecie elektronicznej (KE), drugie wejście (11) tego bloku wyboru sygnałów zadanych (WSZ) jest połączone z blokiem zegara przełączeń automatycznych (ZPA), zaś trzecie wejście (12) jest połączone z przewodem (13) doprowadzającym sygnały z centralnego punktu dyspozytorskiego, przy czym wejście bloku wyjściowych napięć regulacyjnych i sterowania (WA2) jest połączone z wyjściem mikroprocesora (μΡ), natomiast wejścia mikroprocesora (μΡ) są połączone z wyjściem bloku sygnałów licznikowych i taryfowych (WA1), na którego wejściu są doprowadzone impulsy z licznika energii (LE) i sygnał taryfy z zegara przełącznika taryfy (ZT), wyjściem bloku napięć wyjściowych (W3), którego wejścia są połączone z szynami napięcia wyjściowego (4), oraz wyjście bloku kontroli napięć odbiorników i sieci zasilającej (BN), którego wejścia są połączone z fazami linii (5, 6, 7, 8) zasilających poszczególne odbiorniki i szyn napięcia wejściowego (3), przy czym zasilanie obwodów sterujących bloku wyboru sygnałów zadanych (WSZ), bloku zegara przełączeń automatycznych (ZPA), zegara taryfy (ZT), regulatora temperatury (RT) z grzejnikiem (G) połączone są z wyjściem bloku automatycznego przełącznika faz (PF), gdzie również dołączone jest zasilanie zasilacza (Z12) współpracującego z akumulatorem (Ak) dla zasilania bloku sygnałów licznikowych i taryfowych (WA1) i napędu silnikowego urządzenia regulacji napięcia (RAT), oraz przetwornika (P5), z którego zasilany jest układ mikroprocesorowy, a ponadto układ zasilania ma doprowadzenie z dwóch linii zasilających (1), (2) z różnych stacji transformatorowych.