ENERGIE ELECTRIC Ă ÎN ILUMINATUL PUBLIC 2/10 Introducere – probleme întâlnite în iluminatul public Calitatea puterii constituie o preocupare… [611448]

1/10

MONITORIZAREA CONSUMULUI DE
ENERGIE ELECTRIC Ă ÎN ILUMINATUL
PUBLIC

2/10

Introducere – probleme întâlnite în iluminatul public
Calitatea puterii constituie o preocupare permanent ă atât pentru furnizorul de energie cât și
pentru consumator, îndeosebi prin prisma beneficiilor aduse de men ținerea parametrilor în limitele
specificate de standardele în vigoare. În cazul sistemelor de iluminat stradal, o putere „curat ă” se
traduce prin economii impor tante la facturile c ătre furnizorul de energie, precum și reducerea
costurilor cu între ținerea echipamentelor de iluminat. Implementarea unui sistem modular
performant, precum și modernizarea surselor luminoase în cuno ștință de cauză are o importan ță
majoră pentru sc ăderea consumului și reducerea pierderilor de energie electric ă într-o re țea de
iluminat.
Consumul de energie electric ă al sistemului de iluminat public al unui oras din Romania
este în medie de 20% din consumul total de ener gie al acelui oras. La nivel european se pune din
ce în ce mai mult problema reducerii polu ării. La momentul actual, iluminatul public din Romania
este în primul rând o surs ă de poluare cu emisii de CO 2, dar și de poluare luminoas ă, mai puțin
luată în calcul, dar de importan ță majoră pentru anumite sectoare, precum observatoarele
astronomice. Prin urmare, se impune integrarea de solu ții de eficientizare a iluminatului cu
investiții pe termen lung. Un proiect de asemenea anvergur ă poate fi ini țiat însă numai în urma
unor măsurători adaptate la specificul situa ției. În plus, este necesar ă o verificare ulterioar ă a
rezultatelor ob ținute în urma moderniz ărilor. În aceste condi ții și cu sprijinul oferit de uniunea
europeană prin obiectivul asumat referitor la cre șterea eficien ței energetice cu 20% pân ă în anul
2020, s-au demarat ac țiunile pentru implementarea unui sistem de monitorizare a calit ății
parametrilor în re țeaua de alimentare a iluminatului public.
Gama de solu ții de eficientizare es te destul de variat ă, mai multe echipe de cercet ători
ocupându-se cu aceast ă problem ă. În alegerea solu ției trebuie avut în vedere c ă o soluție
considerat ă cea mai eficient ă pentru un caz nu este neap ărat cea mai eficient ă soluție pentru toate
cazurile. Spre exemplu, telemanagementul implementat într-o localitate mic ă iși amortizeaz ă
costurile într-o perioad ă foarte lung ă, iar tehnologia avanseaz ă suficient de repede încât s ă putem
prognoza c ă până la sfarșitul perioadei de amortizare, solu ții noi, cel pu țin la fel de performante
vor avea un cost mult redus.

3/10 Prezentarea sistemului de monitorizare propus
În conformitate cu practica mondial ă în domeniu, Sistemul de monitorizare și control al
iluminatului public pentru eficientizarea co nsumurilor, reducerea costurilor de mentenan ță
și imbunătățirea parametrilor de calitate a energiei are următoarea structur ă de ansamblu:
– Sistemul de Achizi ție și Monitorizare locală a datelor din proces cu prinde un analizor de
calitatea puterii cu transformatoare de m ăsură pentru curent, un sist em neîntreruptibil de
putere și cabluri de conexiune;
– Sistemul de Comunica ție cu procesul se realizeaza cu modemuri GSM (câte unul pentru
fiecare echipament ce urmeaz ă a fi conectat în sistem) echipate cu cartele SIM de
abonament tip Fax&Data;
– Sistemul de Procesare și Stocare are ca suport un sistem de calcul tip laptop sau desktop
pentru software-ul de transfer, analiz ă și prelucrare date de analiz ă a calitatii energiei;
– Interfața cu Utilizatorul permite vizualizarea și prelucrarea datelor și imprimarea de
rapoarte personalizate.
PT PAR
NTSR
NTS
COMUNICATIE
GSM
ACHIZITIE SI
MONITORIZARE
PROCESARE
SI STOCAREINTERFATA

Fig. 1 Structura sistemului de monitorizare cu punct de m ăsură la ieșirea din postul de
transformare pentru iluminatul stradal

Utilizarea sistemului de monitorizare va permite înregistrarea evenimentelor din re țeaua
publică de iluminat, în vedere a unor analize care vizeaz ă calitatea energiei electrice și luarea de
decizii privind efic ientizarea energetic ă. De asemenea, permite analiza unor evenimente nedorite
post avarie pentru identificarea cauzelor anumitor evenimente sau anomalii în retelele electrice,

4/10 precum și localizarea acestora. Sistemul va m ăsura parametri de calitatea puterii în conformitate cu
standardul EN 50160.
În fiecare post de transformare se poate in stala un sistem de monitorizare avand în
componen ța câte un analizor de re țea, un modul de transmisie de date, o sursa neîntreruptibil ă
pentru alimentare și protectie, alte sisteme de siguran ță și protecție. Datele înregistrate în fiecare
punct de m ăsură vor fi transmise c ătre un centralizator pentru prelucrare, vizualizare și raportare.
Se propune monitorizarea continu ă a rețelei de iluminat cu un analizor de re țea tip
MAVOLOG 10, cu posibilit ăți de transmisie la distan ță prin conexiune GSM (este necasar ă o bună
acoperire a zonei în ceea ce priveste semnalul GSM), și transfer local de date prin cablu RS 232
sau RS 485.
Pentru instalarea și funcționarea corespunz ătoare a soft-ului este necesar ă o memorie RAM
minimă de 32 MB și un procesor de 200 MHz Pentium sau superior. Instalarea aplica ției necesit ă
20 MB spatiu pe hard disk. Monitorul utilizat pentru vizualizare trebuie s ă fie de tip SVGA sau
mai bun, cu o rezolu ție minimă de 800×600. Calculatorul folosit trebuie s ă aibă cel puțin un port
serial RS 232 disponibil.
Soft-ul de prelucrare și vizualizare, METRAwin10 func ționează pe platforme Microsoft
Windows 95, 98, ME, 2000, XP, Vist a. Pentru vizualizarea și afișarea documentelor integrate
necesită existența Adobe Acrobat Reader pe cal culator. Modemul GSM necesit ă comenzi AT
pentru ini țializare și setare. Prin urmare, este necesar un soft din familia HyperTerminal.
Rapoartele de transformare de tensiune și respectiv curent trebuies c definite în softul de
prelucrare și vizualizare a datelor. S-au ales transformatoare pentru m ăsura curentului, cu raportul
de transformare de 100/5. Pentru tensiune su nt necesare transfor matoare doar pentru m ăsură în
retele de medie și înalta tensiune.
Partea de m ăsură și calcul a parametrilor de calitatea puterii este asigurat ă în totalitate de
analizorul de re țea, MAVOLOG10. Dispozi tivul poate achizi ționa și procesa datele online,
permițând utilizatorului s ă vizualizeze înregistr ările ca valori metrice (în format analogic, digital
sau combinat) a maxim 4 canale pe display, evolu ție grafică în timp pentru valorile a cel mult 6
canale sau în format tabelar cu pân ă la 10 canale de m ăsură selectate de utilizator. Durata
intrevalului de monitorizare poate varia între câteva minute și câteva săptămâni, sau chiar mai mult,
în funcție de configurarea memori ei pentru înregistrare.
Odată realizate configura țiile de comunica ție și măsură se poate trece la procesul de m ăsură
propriu-zis ă. Analizorul de re țea, MAVOLOG 10, permite atât monitorizare online cât și offline

5/10 continuă sau cu declan șarea înregistrarii în mome ntul în care anumite condi ții de declan șare
impuse de utilizator sunt permise.
Monitorizarea online
În bara de instrumente, în sec țiunea a doua sunt grupate butoa nele inteligente necesare
procesului de înregistrare. Pentru înregist rarea online, odata realizate toate configur ările anterioare,
se face click pe butonul Start Online Recording. În fereastra de lucru vor ap ărea valorile
înregistrate ale canalelor selectate pentru vizualizare în format contor, a șa cum este prezentat în
figura urm ătoare.

Fig. 2 În vizualizar ea on-line este posibil ă afișarea valorilor a 4 canale de m ăsură sub form ă de multimetru (analog,
digital sau combinat) cu posibilitate de modificare a limitelor de afi șare și a unității de măsură

6/10

Fig. 3 Reprezentarea grafic ă a evoluției în timp a pân ă la 6 mărimi electrice cu posibilitate de editare, precum și
copiere par țială sau integral ă a reprezent ării pentru importare în diverse tipuri de documente

Fig. 4 Reprezentarea tabelar ă a evoluției în timp a m ărimilor electrice cu posibilitate de editare a reprezent ării, precum
și copiere par țială sau integral ă pentru importare în diverse tipuri de documente

7/10 Monitorizarea offline
Datele achizi ționate online și salvate pot fi vizualizate și offline în forma tabelar ă sau ca
evoluție grafică în timp. Datele pot fi ulterior procesate cu func ția FFT (transformata Fourier
rapidă) pentru vizualizarea ca bar-gra ph a armonicilor de curent și tensiune pentru fiecare faz ă.
Armonicile înregistrate de analiz orul echipat cu metoda de analiz ă FFT sunt reprezentate ca un
spectru de frecven ță cu bare verticale. În jum ătatea superioar ă (reprezentate cu albastru pe figur ă)
sunt armonicile de curent iar în jum ătatea inferioar ă (cu rosu) sunt cele de tensiune. Comutarea
între valorile pe cele 3 faze se real izeaza din butonul din dreapta – jos.

Fig. 5 Reprezentarea grafic ă a armonicilor de curent și tensiune pentru fiecare faz ă calculate cu Transformata Fourier
rapidă (FFT) și analizată în conformitate cu standardul de calitate EN 50160

Odată terminată comunica ția cu dispozitivul (prin click pe icon-ul comunica ției de pe bara
de stare și confirmarea ac țiunii) analizorul continu ă să monitorizeze re țeaua în care este instalat iar
la o nouă conectare se pot vizualiza statistici de evenimente, un centra lizator cu maximele și
minimele zilnice, contorii de energie și reprezentarea grafic ă a armonicilor.
Pentru citirea datelor din memoria analizorului, se realizeaz ă conectarea la dispozitiv și se
citește memoria analizorului.
Pentru a preveni pierderea datelor din cauza s uprascrierii sau umplerii memoriei interne se
poate folosi calea de comunica ție permanent ă pentru desc ărcarea continu ă a datelor spre un
echipament de calcul aflat la nivelul central.

8/10 Sistemul de monitorizare propus poate fi utilizat pentru di verse tipuri de consumatori,
nefiind specific iluminatului public:
– permite analiza conform cu EN 50160 a evenimentelor înregistrate cu afi șare de
rapoarte și statistici;
– contorizeaz ă consumul de energie pe o anumit ă perioadă definită de utilizator;
– permite vizualizarea online a pân ă la 10 parametri electrici simultan în diferite moduri
de vizualizare;
– realizează măsura de tensiune și curent direct sau prin transformatoare de m ăsură, în
funcție de rețea;
– permite transferul local (prin RS 232) sau la distan ță (GSM) pentru datele înregistrate;
– informația înregistrat ă poate fi copiat ă și stocată pe o unitate de cal cul într-un format
consacrat utilizatorilor de calculatoare pentru analiz ă si compara ție ulterioar ă
proceselor de modernizare, a auditurilor energetice, etc.
Avantajele sistemului de monitorizare ob ținute prin aplicarea m ăsurilor rezultate din
analiza calit ății energiei au în vedere:
– reducerea costului facturilor la energie electric ă;
– reducerea emisiilor poluante de CO 2;
– reducerea costurilor cu între ținerea;
– creșterea duratei de func ționare a instala ției;
– creșterea confortului vizual.
Monitorizarea continu ă a consumurilor re țelei de iluminat public permite:
– luarea celor mai bune m ăsuri de eficientizare și îmbunătățire a calității puterii;
– dezvoltarea și controlul studiilor și proiectelor de modernizare;
– dezvoltarea managementului predic tiv bazat pe statistici de evolu ție continu ă;
– îmbunătățirea condi țiilor contractuale;
– îmbunătățirea relației dintre furnizor și consumatori.
Costuri și cheltuieli
În urma masuratorilor efectuate, s-a concluzionat c ă lampile cu vapori de mercur sunt mari
consumatoare de energie și slabe surse de lumin ă – factorul de putere este mic (0,5). În plus,
prezența condensatorului accentueaz ă distorsiunile armonice în ti mp ce lipsa acestuia determin ă
creșterea consumului de energie reactiv ă (apar pierderi de 5W/lampa).

9/10 Pentru cazul studiat s-au propus m ăsuri de eficientizare vizând înlocuirea l ămpilor cu
vapori de mercur cu cele cu vapori de sodiu și a balasturilor electroma gnetice cu unele electronice
și controller pentru diminuarea fluxului luminos.
Aplicând m ăsuri de eficientizare a consumurilor prin înlocuirea echipamentelor de iluminat
neeficiente cu unele superioare și alese în conformitate cu SR 13433 – „Standard roman pentru
iluminatul cailor de circulatie” și SR EN 13201:2004 – „Ilumi nat public” se poate ob ține o
economie de energie de aproximativ 25%.
Costurile implementarii unui sistem de monitoriza re cu un analizor de clasa inferioara sunt:
– pentru un punct de aprindere: 19842 RON;
– pentru un ora ș cu 10 puncte de aprindere: 127620 RON.
În cazul unui sistem de monitorizare cu un anal izor de clasa A, costurile sunt mai mari:
– pentru un punct de aprindere: 45013 RON;
– pentru un ora ș cu 10 puncte de aprindere: 381550 RON.
Alegerea tipului de analizor r ămâne de stabilit în func ție de cerin țele utilizatorului și
condițiile impuse de re țea.
Concluzii
De curând, Romania a adoptat standa rdul SR EN 16001:2009, care specific ă cerințele
pentru stabilirea, implementarea, men ținerea și îmbunătățirea unui sistem de management al
energiei pentru îmbun ătățire continu ă în sensul de utilizare a energiei în mod durabil și mult mai
eficient. Elaborarea și adoptarea standardului EN 16001:2009 c ontribuie la stimularea procesului
de îmbun ătățire continu ă ce conduce la utili zarea mai eficient ă a energiei. Aceasta încurajeaz ă
organizațiile să implementeze un plan de monitorizare și analiză a energiei.
În conformitate cu specifica țiile standardului EN 16001:2009, un sistem de management
eficient al consumului de en ergie are ca urmare în practic ă:
– posibilitatea lu ării unor decizii de îmbun ătățire a eficien ței energetice;
– îmbunătățirea continu ă anuală precum și îmbunătățirea performan țelor consumului de
energie;
– o analiză mai profund ă a zonelor cu poten țial pentru economisirea de energie.
Dezvoltarea managementului predic tiv prin gestionarea de date și statistici privind evolu ția
pe un termen îndelungat este asigurat cu sisteme de monitorizare online și transmisia datelor c ătre
postul dispecer pentru centralizarea și stocarea acestora într-o baza de date. Datele pot fi utilizate

10/10 pentru realizarea studiilor și proiectelor de modernizare și eficientizare, a auditurilor energetice,
pentru compararea cu datele înregistrate ulterior proceselor de modernizare.
Un argument pro – management la nivel de iluminat public îl reprezint ă gradul de confort
și siguranță în trafic pe care le ofer ă un sistem bine controlat și monitorizat.
Este esen țial ca un studiu pentru implementarea unui sistem de monitori zare a iluminatului
public într-un ora ș să fie făcut în cadrul unei organiza ții competente și neutre, pentru a se înl ătura
tentațiile comercian ților de a vinde echipamente sub orice form ă.
Informațiile obținute prin monitorizare sunt esen țiale pentru luarea de m ăsuri optime de
îmbunătățire a calității puterii și eficientizare energetic ă. În urma m ăsurătorilor efectuate în re țeaua
studiată s-au obținut valori în afara celor prev ăzute în standardele de calitate. Din analiza acestora
se obțin direcțiile pentru reducerea costurilor cu p ăstrarea sau chiar îmbun ătățirea calit ății
iluminării. Pentru cre șterea factorului de putere, de exemplu, este necesar ă înlocuirea balasturilor
electromagnetice cu unele electronice echipate cu controlere pentru diminuarea fluxului luminos.
Rezultatul în urma înlocuirii acestora, din punctul de vedere men ționat, implic ă o creștere a
factorului de putere peste unita te, devenind chiar capacitiv: -0,99.
O component ă important ă în monitorizarea eficien ței activit ății de iluminat public o
reprezintă transmisia de date; aceasta permite optimizarea func ționării sistemelor în limitele
stabilite. Monitorizarea online pentru o zi întreag ă (24 de ore, adic ă 1440 de minute) ar costa în
acest caz aproximativ 100 EUR, foarte costisitor ținând cont de beneficiile monitoriz ării în timp
real pentru aplica ția propus ă. Pentru monitorizarea offline, îns ă, prin transmisia zilnic ă a datelor
înregistrate, costurile sunt semnificativ reduse. Conform încerc ărilor din laborator, transmisia
datelor înregistrate în tipul unei zile nu dureaz ă mai mult de 5 minute (în care sunt inclu și și timpii
de setare a înregistr ării, a canalelor de m ăsură, a modului de vizualizare și a interpret ării cu
Transformata Fourier Rapida – FFT). 5 minute de conexiune cost ă 0,35 EUR, acceptabil
comparativ cu beneficiile aduse.
Soluția cea mai bun ă de transmisie a informa țiilor pentru monitorizarea re țelei de iluminat
stradal într-un ora ș este, prin urmare, comunica ția GSM cu monitorizare offline, având costuri mici,
ocupând un spa țiu fizic redus, cu o implementare u șor realizabil ă și posibilit ăți de extindere f ără
modificări ale structurii actuale a sistemului.
Economiile mari de energie realizate prin implementarea sistemului cresc gradul de
eficiență energetic ă a instala ției optimizate, cu influen țe pozitive asupra emisiilor de CO 2 în
atmosferă.