OPERAREA REȚELELOR ȘI SISTEMELOR ELECTRICE INTELIGENTE. PRINCIPII DE REALIZARE, SOLUȚII ȘI ELABORAREA UNOR MODULE FUNCȚIONALE [305322]

Universitatea Tehnică a Moldovei

OPERAREA REȚELELOR ȘI SISTEMELOR ELECTRICE INTELIGENTE. [anonimizat]: [anonimizat]: conf. univ. Pogora V.

Chișinău 2018

ADNOTARE

la proiectul de licență “Operarea rețelelor și sistemelor electrice inteligente. [anonimizat]”

a student: [anonimizat]142, specialitatea „Electroenergetica” Schițco Dorin

Teza de licență este perfectată pe 94 de pagini formatul A4, 8 de pagini formatul A3 și cuprinde 47 figuri, 16 tabele, 40 surse bibliografice și 7 anexe.

Obiectivul proiectului respectiv constă în propunerea unor soluții de eficientizare a [anonimizat].

În același timp se propun soluții de comandă la distanță a acestor sisteme și rețele pentru a spori gradul de comoditate pentru consumatori.

În cadrul proiectului au fost realizate: [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat] Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A de la producătorii ПРОМЭКС și SIEMENS și investițiile pentru construirea și întreținerea diferitor canale de transmitere a [anonimizat].

Luând în considerare faptul că consumul rezidențial de energie electrică din Republica Moldova pentru anii 2004-2011 reprezintă în jur de 45 % din consumul total de energie electrică, a fost proiectată o casă inteligentă obiectivul căreia este reducerea consumurilor și a pierderilor de energie electrică. În cadrul proiectării acestei case inteligente au fost utilizate softuri moderne de calcul: DIALux, SIMARIS design 9 și o extensie pentru Excel (pentru repartizarea optimă a grupelor pe faze din cadrul apartamentului electrificat). [anonimizat]. [anonimizat].

În cadrul proiectului mai este elaborată o machetă funcțională bazată pe trei microcontrolere ESP8266 Witty Cloud care simulează niște procese din cadrul unei case inteligente. Controlul și vizualizarea acestor procese este realizat prin sistemul de conducere pentru case inteligente MajorDoMo.

ANNOTATION

to the license project “Operation smart power grids and systems. [anonimizat]” of the student: [anonimizat]-142 group,

“Electrical Engineering” speciality Schițco Dorin

The bachelor's thesis is written on 94 pages A4 format, 8 pages A3 format and includes 47 figures, 16 tables, 40 bibliographic sources and 7 annexes.

The objective of this project is to offer solutions for the efficiency of electricity consumption through the intelligent networking and electrical systems at the consumer level.

At the same time it will be suggest solutions for these networks and systems to improve consumer convenience.

Within the project were developed: description of the basic technologies and components within the intelligent electrical networks, analysis of the functionality of different driving systems and their particularities, analysis of the types and functionality of the equipment necessary for the operation of smart electrical networks, and at the same time were established two options for investment to purchase the RTUs from PROMAX and SIEMENS by the network operator by FCC „RED Union Fenosa JSC“ and the investments for the construction and maintenance of different transmission channels of the RTU-Server data packet and vice versa.

Taking into account the fact that the domestic consumption of electricity in the Republic of Moldova is about 45% of the total electricity consumption, was designed a smart house to reduce the consumption and the loss of electricity. For the concept of this smart house was used modern computing software: DIALux, SIMARIS Design 9 and an extension for Excel (for the optimal distribution of the groups in phases within the electrified object). It has been used smart modern equipment from Xiaomi and DeviSmart companies, leaders on the international market. All decisions taken fulfil the rules, standards and regulations.

Inside the project there is also a functional model based on three ESP8266 Witty Cloud microcontrollers that simulates some processes within an intelligent house. Process control and visualization within the layout is accomplished through the MajorDoMo smart home management system.

CUPRINS

INTRODUCERE 10

1 REȚELE ELECTRICE INTELIGENTE. PRINCIPII DE REALIZARE 11

1.1 Concepte și definiții 11

1.2 Tehnologii și componente 14

1.3 Operarea rețelelor de distribuție 21

1.3.1 Sisteme de conducere cu structură distribuită 22

1.3.2 Fluxuri de date și comenzi în sisteme de conducere 23

1.4 Categorii a sistemelor de conducere în rețele electrice 24

1.4.1 Arhitectura sistemului SCADA pentru conducerea rețelelor electrice 25

1.4.2 Rețelele de transmisii de date în cadrul sistemelor SCADA 29

1.4.3 Elaborarea comenzilor și alarmarea în sistemul SCADA 31

1.5 Tehnologii de transmisii de date în sistemul SCADA 32

1.5.1 Transmisiile de date la nivelul stațiilor de transport 32

1.5.2 Transmisiile de date la distanță 33

1.5.3 Transmisia de date la nivelul centrului de comandă 33

1.6 Calculatoarele de proces în cadrul sistemului SCADA 34

1.7 Echipamente terminale de conducere și achiziții de date de tip RTU 36

2 OPERAREA REȚELELOR ȘI SISTEMELOR INTELIGENTE LA

NIVEL DE CONSUMATOR 41

2.1 Operarea rețelelor și sistemelor electrice inteligente 41

2.2 Conceptul „smart city – oraș inteligent“ 42

2.2.1 Orașe inteligente versus orașe digitale 43

2.3 Conceptul de casă inteligentă – consumator activ 44

2.4 Proiectarea unui apartament inteligent din cadrul unui bloc locativ 45

2.4.1 Descrierea blocului locativ și a apartamentului proiectat 45

2.4.2 Date inițiale și determinarea puterii de calcul a blocului locativ 48

2.4.3 Determinarea puterii de calcul a apartamentului 49

2.4.4 Calculul fototehnic, alegerea conductoarelor de alimentare al apartamentului și a

grupelor de receptoare electrice și alegerea echipamentului pentru protecție 52

2.4.5 Soluțiile tehnice și echipamentul utilizat 54

2.5 Sisteme de conducere în cadrul unei case inteligente 57

2.5.1 Sistemul de conducere MajorDoMo 57

2.5.2 Protocoale de comunicație și echipamentul ce pot fi integrate în MajorDoMo 58

2.5.3 Posibilitățile funcționale a MajorDoMo 59

3 INTEGRAREA MICROCONTROLERELOR ÎN SISTEMUL

MAJORDOMO. ELABORAREA UNEI MACHETE FUNCȚIONALE 61

3.1 Microcontrolerul ESP8266 WiFi Witty Cloud 61

3.2 Elaborarea unei machete funcționale 62

3.2.1 Elementele machetei funcționale 62

3.2.2 Descrierea funcționalităților din cadrul machetului elaborat 62

3.3 Programarea microcontrolerului ESP8266 WiFi Witty Cloud din cadrul machetei 64

3.3.1 Softurile necesare pentru integrarea microcontrolerului ESP8266 WiFi

Witty Cloud în MajorDoMo 67

3.3.2 Vizualizarea informației primite de la senzorul DHT11 în meniul

principal MajorDoMo 68

4 MANAGEMENTUL ȘI DATE TEHNICO-ECONOMICE ÎN CADRUL

Î.C.S „RED UNION FENOSA“ S.A. 73

4.1 Structura organizatorică a întreprinderii 73

4.2 Sistemul integrat de management al întreprinderii 74

4.2.1 Certificate de management 74

4.2.2 Codul de Etică a Gas Natural Fenosa 75

4.3 Indicatorii tehnico-economici a întreprinderii 77

4.3.1 Indicatorii tehnico-economici privind activitatea furnizorului de energie electrică

la tarife reglementate pentru anul 2016 – 2017 77

4.4 Planul de investiții pentru anul 2018 a Î.C.S „RED Union Fenosa“ S.A. 79

4.5 Date tehnico-economice privind instalarea dispozitivelor RTU și construirea canalelor de

telecomunicare în cadrul Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A. 80

4.5.1 Investiția pentru construirea canalului de telecomunicare 80

4.5.2 Compararea investiției pentru dispozitivele RTU "Гранит Микро GPRS" și

"SPlUS S7-300" 81

5 SECURITATEA ACTIVITĂȚII VITALE 83

5.1 Generalități 83

5.2 Analiza factorilor de risc la locul de muncă 83

5.3 Igiena muncii 85

5.4 Măsuri de securitate și sănătate în muncă 86

5.5 Măsuri privind securitatea la incendiu 88

5.6 Calculul de confirmare a curentului nominal de scurgere a aparatului de

protecție diferențial 90

CONCLUZII 91

BIBLIOGRAFIE 93

ANEXE 95

INTRODUCERE

Sistemele electroenergetice sunt supuse astăzi unor provocări ca urmare a progreselor tehnologice în domeniul surselor de energie regenerabilă, sistemelor de telecomunicație, electronicii de putere etc. Dezvoltarea unor surse noi de energie curată se produce pe fondul crizei energetice, a schimbărilor climatice și a stimulentelor de preț de pe piața de energie electrică. Conform Agenției Internaționale a Energiei, consumul de energie electrică în Europa va crește până în 2030 cu o rată anuală de 1,4%, iar puterea instalată în surse de energie regenerabilă se va dubla, de la 13% în prezent la 26% în 2030 [1]. Se constată, de asemenea, un ritm de creștere a consumului de energie electrică care solicită o disponibilitate crescută de putere în sursele de producție.

În același timp una din probleme de importanță majoră la moment este problema eficientizării consumatorilor de energie electrică. Pentru a rezolva problema în cauză sunt necesare soluții revoluționare la care se referă și inteligentizarea rețelelor și sistemelor electrice.

Rețelele electrice inteligente semnifică utilizarea profundă a tehnologiilor informaționale și a telecomunicațiilor în modelul energetic pentru a controla mai bine, a garanta furnizarea, a îmbunătăți rapiditatea serviciului, a redistribui consumul, a organiza depozitarea, a economisi energia electrică și a face posibilă integrarea energiilor renovabile și cogenerarea.

O importanță deosebită o are efecientizarea consumatorului rezedențial de energie electrică în Republica Moldova, care constituie aproximativ 46 % din consumul total al acestei [2].

O soluție în acest sens ar fi inteligentizarea sectorului rezedențial, ceea ce ar conduce la reducerea substanțială a consumului și a pierderilor de energie electrică electrică și ar contribui la atingerea obiectivelor propuse în strategia 20/20/20.

1 REȚELE ELECTRICE INTELIGENTE. PRINCIPII DE REALIZARE

Rețelele electrice inteligente vor contribui la obținerea modelului energetic durabil pe care societatea secolului XXI o necesită. Acest model se va caracteriza printr-o pătrundere înaltă a energiei renovabile pentru a reduce emisiile cu efect de seră, o cerere energetică eficientă și flexibilă cu capacitate să răspundă la prețuri satisfăcând necesitățile consumatorilor și niște niveluri ridicate ale calității serviciului în concordanță cu societatea digitală în care locuim.

1.1 Concepte și definiții

Platforma Europeană „Smart Grids“ le definește ca rețele electrice care vor putea integra participarea tuturor agenților conectați la ele – surse, consumatori și acei care realizează ambele funcții astfel încât să realizeze o furnizare durabilă, eficientă și sigură.

Rețelele actuale au fost proiectate pentru a controla în mod activ marile instalații de generare și stațiile electrice integrate în rețelele de transport prin intermediul unor puține centrale de control.

Rețelele de distribuție alimentează milioane de consumatori în mod pasiv cu niveluri scăzute de automatizare. De exemplu, dacă un consumator are o întrerupere de furnizare din cauza unei avarii în transformatorul rețelei de medie sau joasă tensiune, compania poate afla despre problemă atunci când primește un apel telefonic de la client sau clienții afectați, deoarece o mare parte dintre aceste rețele de distribuție nu sunt monitorizate în timp real. Integrarea inteligentă a surselor și consumatorilor înseamnă că atât generatoarele mici distribuite, precum și milioanele de clienți conectați la rețelele de distribuție vor fi legați prin sistemele de informație și comunicare, mărind în diferite ordine de magnitudine gradul de automatizare și control al acestor rețele. Toate acestea vor presupune noi tehnologii și soluții pentru a opera și planifica rețele, controla generarea, fiind inclusă cea de tip renovabil, și implementarea noilor servicii energetice la nivel de consumator final obținând o eficiență energetică mai mare.

În Europa, rețelele inteligente vor contribui la atingerea obiectivelor politicii energetice și schimbările climatice stabilite pentru anul 2020. Aceste obiective cunoscute ca 20/20/20 includ reducerea cu 20% în emisiile de gaze cu efect de seră în legătură cu nivelele anilor 1990, furnizarea a 20% de energie de uz final prin surse de origine renovabilă și reducerea cu 20% în consumul energetic total prin înbunătățiri în eficiență energetică.

În Statele Unite de asemenea s-a dezvoltat conceptul și viziunea rețelelor electrice inteligente. De exemplu, Legea despre Independența și Securitatea Energetică din 2007 se referă la modernizarea sistemelor de transport și distribuție a electricității naționale pentru a furniza viitoarele creșteri de cerere menționând o rețea sigură. Sistemul actual se bazează pe marile instalații generatoare și pe sistemele de transport controlate centralizat de la puținele centre de control. Viitoarea rețea va fi total automatizată cu fluxuri de energie și informație bidirecționale printre toți consumatorii și sitemul electric.

Inițiativa Grid Modern Initiative în Statele Unite identifică următoarele proprietăți caracteristice ale rețelelor inteligente:

Auto generative: rețelele vor avea elemente de verificare, analiză și autodiagnostic pentru a identifica și repara acele componente care sunt deteriorate sau în condiții operative rele. Acesta va influența îmbunătățirea nivelului de calitate a serviciilor de furnizare a energiei electrice;

Gestionate și centralizate asupra consumatorilor: clienții bine informați despre consumurile lor și prețuri, vor putea modifica patronii săi de consum conform necesităților și preferințelor. Se vor introduce noi produse și servicii pentru a economisi energia. Programele de răspuns la cerere vor ușura reducerea consumului în orele de maximă cerere, când sistemul se află în dificultăți și prețurile furnizării sunt mai ridicate;

Protecții la evenimente sau atacuri: rețeua va fi sigură în fața vulnerabilităților fizice sau atacuri cibernetice. În caz dacă se produc întreruperi de furnizare, recuperare serviciului va avea loc în mod rapid. Se vor stabili protocoale de securitate pentru prevenirea, depistarea și atenuarea evenimentelor sau atacurilor micșorând impactul său asupra rețelei și, prin urmare, asupra economiei;

Vor oferi o calitate sporită a serviciului: consumatorii care o solicită vor putea obține niște niveluri mai mari ai calității serviciului sub diferite meniuri și prețuri. Astfel, se vor generaliza aparatele de semnalizare bazate pe electronica de putere pentru a preveni crearea perturbațiilor în sistem, provocate de instalațiile și utilajele speciale;

Vor integra generarea și depozitarea cu caracter distribuit: numărul și tipul de generatoare care se vor conecta la rețea se va mări în mod semnificativ, astfel încât procedurile și cerințele de conectare se vor simplifica și normaliza. Va fi mai ușor și avantajos pentru consumatori să instaleze echipamentele lor de generare, bazate pe energia renovabilă sau cogenerare, și depozitare împreună cu consumul lor. De asemenea rețelele de transport vor trebui să se extindă și să se îmbunătățească pentru a integra centralele de puteri mari amplasate în locuri îndepărtate, unde s-ar beneficia de resurse naturale precum eoliană, marină sau centrale solare de înaltă concentrare;

Vor facilita participarea agenților pe piețele de electricitate printr-o rețea sigură care permite îmbinarea răspunsului multor consumatori și a surselor distribuite, facilitând agregarea și comunicarea lor. Interacțiunea între ofertă și cerere este cheia pentru a obține eficiența resurselor, și astfel se va obține participarea ambilor în gestionarea capacității și a energiei disponibile în fiecare moment. Răspunsul la cererea de prețuri orare a electricității va oferi un sistem mai eficient;

Vor optimiza folosirea instalațiilor și operarea lor: nivelul de utilizare a instalațiilor va îmbunătăți obținerea unei divizări mai bune a cererii pe parcursul zilei; de asemenea se vor reduce pierderile în rețea datorită unei monitorizări mai bune și controlul fluxurilor în ea. Această informație importantă se va folosi pentru o proiectare mai bună și dimensionare a instalațiilor, investițiilor în rețea, precum și a costurilor sale operative.

În referință se propune tabelul 1.1 unde se descriu îmbunătățirile și schimbările care se vor încorpora în rețelele de distribuție existente pentru a le transforma în viitor în rețele inteligente. La nivel de rețele de distribuție existente pentru a le transforma în viitor în rețele inteligente. La nivel de rețele de distribuție, în prezent practic nu există comunicații între furnizări și centre de control; în viitor aceste comunicații vor fi bidirecționale, facilitând o interacțiune generalizată în timp real cu consumatorii care vor dispune de contoare digitale de energie.

Nivelul ridicat al automatizării va permite o diagnosticare a stării diferitor componente din rețea, permițând îmbunătățirea practicilor de operare și întreținerea. Penetrarea masivă a noilor surse de generare electrică distribuită va face necesară controlarea fluxurilor de putere în timp real, care va duce la îmbunătățirea nivelelor de utilizare ale componentelor rețelei. În final, noile sisteme de protecție, împreună cu structurile ramificate ale rețelelor de distribuție vor spori fiabilitatea furnizării și vor reduce timpul de indisponibilitate în caz de eroare sau avarie.

Tabelul 1.1 – Transformarea rețelelor existente în rețele inteligente

În momentul definirii termenului de „rețea electrică inteligentă“, de asemenea, este necesar să specificăm că este ceea ce nu se înțelege ca atare (ERGEG, 2010):

Nu este vorba de o revoluție, se consideră o evoluție sau transformare unde îmbunătățirile se introduc în mod progresiv. Se ține cont de faptul că înlocuirea instalațiilor ale căror durată de exploatare depășește 40 de ani, în mod necesar va dura câteva decenii;

Rețelele electrice inteligente nu vor fi „super rețele“ după aparență foarte diferite de cele actuale, vor fi utilizate în continuare cuprul și aluminiul în calitate de conductoare, și instalațiile vor fi similare dar cu niveluri de eficiență superioară și o relație mai bună cost-calitate;

Acoperirea acestei transformări nu va fi totală dar treptată, rețelele de transport între țări se vor integra odată cu dezvoltarea piețelor, în special în Europa, și rețelele de distribuție vor evolua progresiv în diferite regiuni în fiecare țară;

Conceptul de rețele electrice inteligente nu este echivalent cu cel al aparatelor de măsurat sau contoarelor inteligente. Uneori ambele concepte se utilizează fără diferențiere. Totuși, sub rețele inteligente se încadrează o serie de tehnologii și produse în care aparatele de măsurat sunt doar o parte dintre acestea (figura 1.1). Deși contoarele inteligente vor avea un rol important pentru a influența asupra comportamentului consumatorilor, în sine ele nu fac rețeua mai inteligentă, se necesită tehnologii de comunicare și control împreună cu alte echipamente pentru ca rețeua să poată poseda toate caracteristicile descrise anterior care o vor transforma în una inteligentă.

Figura 1.1 – Rețele electrice inteligente versus contoare inteligente

În concluzie, deși nu există o definiție unică despre faptul ce sunt rețele electrice inteligente, în acest compartiment au fost identificate caracteristicile comune diferitor viziuni, atât în Europa precum și în Statele Unite.

1.2 Tehnologii și componente

Atât documentele de viziune în Europa precum și în Statele Unite coincid cu indicarea unei serii de domenii tehnologice drept cheie pentru dezvoltarea rețelelor electrice inteligente:

Sistemul integral de comunicații pentru a conecta cu arhitectura deschisă toate componentele rețelei permițând fluxul biderecțional în timp real al informației și acțiunilor de control. În prezent doar instalațiile mari de generare și stațiile sunt monitorizate de la centrele de control;

Tehnologiile de monitorizare și măsurare care oferă un răspuns rapid și precis despre componentele și consumatorii conectați la rețea, implimentând, de exemplu, telecontrolul, prețurile pentru energie pe intervalele de timp sau răspunsul la cerere în timp real. Astfel se va putea realiza un diagnostic al elementelor din rețea, implementa contoare inteligente de energie care facilitează facturarea și evită frauda sau promovarea reacției consumatorilor pentru a diminua consumul în orele de vârf, când sistemul este la limita capacității sale;

Componente avansate ale rețelei care incorporează ultemele dezvoltări în electronica de putere, super conductivitate, noi material și microelectronica. FACTS (Flexibile alternating current transmission system) sunt un exemplu al acestui tip de componente utilizate în present în aplicații, precum controlul tensiunilor în cazul sarcinilor fluctuante, îmbunătățirea calității serviciului pentru consumuri industrial de înaltă sensibilitate sau pentru transportul energiei electrice la distanță mari sau prin cabluri submarine;

Metode de control avansat pentru a monitoriza componentele esențiale, piermițând un diagnostic rapid și luând măsuri autonome corective în fața oricărui incident. Astfel se va reduce numărul și durata întreruperilor de serviciu și efectele perturbărilor care afectează calitatea acestuia;

Sistemele de interfață și sistemele de ajutor pentru luarea deciziilor pentru operatorii care le permit dezvoltarea activităților în mod mai efficient și sigur. Se vor dezvolta instrumente de simulare și antrenament care vor ajuta operatorii să se familiarizeze cu funcționarea sistemului și să transforme sistemele complexe de date și informație vizuală care va putea fi înțeleasă ușor.

Instrumentele de animație, grafice în culori, realitate virtuală și alte tehnici de vizualizare ale datelor vor fi foarte utile pentru a ghida operatorii la luarea deciziilor în fața situațiilor de urgență, unde o decizie rapidă și sigură poate fi de o importanță fundamentală.

În afară de tehnologiile anterioare, mai există o serie de componente care vor fi o realitate în viitoarele rețele inteligente.

Industria trebuie să stabilească și să repartizeze standarte, precum și protocoale pentru a asigura un sistem de arhitectură deschisă, unde diferiți producători pot desfășura echipamentele lor de comunicație, măsurare, control și gestionare a rețelelor, și utilizatorii, adică companiile electrice și consumatorii, vor putea repartiza informație și datele în același format.

Industria trebuie să se dezvolte un set de soluții tehnice ce s-ar putea implementa în mod masiv și la costuri competitive, pentru ca puterile injectate de generarea distribuită să nu provoace probleme operative în aceste rețele, respectând limitele de funcționare ale acestora (controlul tensiunilor, limitele liniilor de transport și capacitatea elementelor de deconectare și secționare). Generarea distribuită va aduce eficiență. În prezent întreprinderile convențional termice au randamente între 30 și 40 %, noile cicluri combinate pot ajunge până la 55%. Cogenerarea are randamente ce pot depăși 80%. În afară de acesta, generarea distribuită poate îmbunătăți fiabilitatea furnizării, fapt pentru care noile sisteme de control vor permite funcționarea sa în cartier, în caz de incidente în rețea.

De asemenea se mai dezvoltă echipamente bazate pe electronica de putere pentru a oferi niveluri ridicate de calitate a serviciului pentru acei cosumatori care au nevoie. Sursele de alimentare neîntreruptă, filtre active, regulatoare de tensiune și putere sau aparatele de protecție contra supratensiunilor, sunt exemple ale acestor componente.

Contoarele inteligente permit măsurarea energiei consumate practic în timp real. Contoarele vechi electromecanice (de inducție) măsurau doar energia acumulată și era nevoie ca să se deplaseze personalul tehnic pentru citirea lor. Contoarele inteligente digitale, în afară de faptul că măsoară energia, mai pot măsura paramentri care caracterizează calitatea furnizării. Cu aceste comunicații adecvate se poate permite citirea lor la distanță, controlul la distanță a puterii maxime pe care o poate solicita consumatorul sau să primească mesaje trimise de la compania utilizatorului.

În final, vor exista echipamente pentru a monitoriza și automatiza diferite consumuri în cadrul edificiilor și caselor (automatizate) care sunt comunicate prin cutia de energie (energy box) cu furnizorul, care va putea trimite semnale pentru controlul său conform preferințelor utilizatorului.

Toate acestea vor permite companiei să reducă consumul în orele de vârf, sau în condiții de urgență, dacă va fi necesar, și, pe de altă parte, de asemenea va ajuta consumatorilor finali să gestioneze mai bine consumul lor energetic și, prin urmare, să reducă costurile lor și impactul ambiental asociat.

Un exemplu de rețea inteligentă este prezentat în figura 1.2 și care corespunde unui proiect desfășurat de Southern California Edison împreună cu EPRI. În acest proiect se integrează aparate casnice inteligente în locuințe, monitorizarea în timp real a componentelor rețelei de distribuție inclusiv generarea distribuită și depozitarea, gestionarea integrată a sistemelor de protecție și tehnice de operare și întreținere pentru a îmbunătăți fiabilitatea furnizării.

Figura 1.2 – Irvine Smart Grid Demonstration

Drept exemplu, în figura 1.3 se schematizează operarea viitoarelor rețele, în care se va combina controlul clasic al centralelor de generare convențională, conectate la rețeaua de trasnport, cu micile instalații de generare distribuită și echipamentele de depozitare în rețeaua de distribuție.

Aceste generatoare distribuite se vor putea grupa pentru gestionare lor comună în sistemul electric și pe piața de electricitate, formând ceea ce se cunoaște sub denumire de Instalație Virtuală (Virtual Power Plant, VPP). Acest concept, în legătură cu gestionarea pe piață, este similar cu cel desfășurat mai jos ca agregat virtual.

Figura 1.3 – Virtual Power Plant (VPP)

Microrețelele și agregatele virtuale sunt două concepte noi care au sens în contextul rețelelor intelegente de distribuție.

O microrețea (micro-grid) se compune dintr-un set de generatoare împreună cu echipamente de depozitare și sarcini controlabile (de exemplu încălzitoare de apă, aparate de aer condiționat, sau în viitor vechicule elctrice cu conectare) conectate la o rețea de joasă tensiune cu o mărime ce nu vă depăși în general megawattul. Principala sa caracteristica este că, deși în mod normal funcționează conectată la sistemul interconectat, va putea, de asemenea, funcționa în modul cartier. În caz de un eșec în amonte se presupune deconectarea cartierului microrețea din sistemul principal, generatoarele și echipamentele de depozitare vor alimenta în continuare sarcinile din cadrul microrețelei. Odată reparat elementul și restabilit serviciul în rețeaua din amonte, microrețeaua se va putea sincroniza în mod automat, ceea ce va presupune o îmbunătațire a calitații furnizării și o robustețe mai mare a sistemului electric în total.

Agregatele virtuale ar integra un ansamblu de resurse distribuite, generatoare, sarcini și echipamente de depozitare pentru gestionarea lor pe piața energiei electrice, sau pentru a furniza servicii opertorului sistemului de transport, de exemplu reglarea frecvenței, sau pentru a ajuta operatorului sistemului de distribuție să soluționeze probleme de tensiune sau congestionare în rețea. În figura 1.4 se demonstrează ambele tipuri de configurații: o micro rețea și un agregat de resurse distribuite.

În figura 1.4a din [3] se observă cum un ansamblu de consumatori rezidențiali sunt uniți din punct de vedere electric între ei, și dispun de depozitare și generare distribuită, formând o microrețea conectată la restul sistemului prin două puncte cu secționare inteligentă, notate cu litera “i’’. În figura din dreapta, este reprezentată o centrală virtuală compusă din case, edificii industriale și comerciale cu generare proprie, centrale eoliene și cogenerare, toate gestionate în mod coordonat de un agent. Acest agent trimite ofertele sale de gestionare a energiei, cumpărare și vînzare pieței electrice și, în afara de aceasta, prestează servicii de rețea operatorului de sistem și operatorului rețelei de distribuție.

Microrețelele vor permite de a spori fiabilitatea pentru anumiți consumatori sau, inclusiv de a oferi o calitate mai personalizată, în așa fel ca sarcinilor cu diferite necesități să li se asigure calități diferite de furnizare. Totodată, în multe cazuri microrețelele aparțin consumatorilor particulari, cum ar fi aeroporturile, universitățile sau centrele comerciale. Din acest motiv această creștere a fiabilității nu este legată de serviciul oferit de rețeaua de distribuție, dar de propria microrețea. Prin urmare, la momentul aprecierii indicilor de continuitate a furnizării, trebuie să se țină cont de aceasta, pentru a evita o fiabilitate a rețelei de distribuție mai înaltă decît cea pe care ar avea-o de fapt.

b)

Figura 1.4 – a) microrețea; b) agregador/entitate virtuală de resurse distribuite

O microrețea (figura 1.5) este un sistem de distribuție activ la joasă sau medie tensiune, cu surse de generare distribuită și sarcini electrice și termice. Poate fi conectată la rețeaua principală sau poate funcționa independent, la fel ca un sistem energetic izolat: în acest caz, dacă apare un defect, siguranța și restabilirea alimentării pot fi rezolvate datorită posibilei operări în modul izolat (autonom). Contrar funcționării rețelelor clasice pasive, care permit, în general, fluxuri de energie unidirecționale, rețelele de distribuție active oferă două avantaje majore: ele permit integrarea GD (Generării Distribuite) la nivelul rețelelor de distribuție și un control activ al fluxurilor de energie. Așadar, microrețeaua face parte din conceptul de smart grid, încorporând la scară mică toate caracteristicile acesteia [6].

Figura 1.5 – Structura fizică a unei microrețele

Analizând caracteristicile microrețelelor, aici se pot specifica o serie de avantaje ale acestui tip de smart grid:

Autonomie: microrețelele permit generarea și stocarea energiei, sarcini care se pot realiza independent, fără probleme de echilibrare a tensiunilor sau a frecvenței;

Stabilitate: dispozitivele de control a căderilor de tensiune, montate la terminalele fiecărui echipament din microrețea, permit funcționarea în regim stabilizat, indiferent de starea rețelei principale de energie electrică;

Compatibiltate: microrețelele sunt complet compatibile cu rețeaua de distribuție existentă, servind ca o unitate funcțională, care ajută la dezvoltarea sistemului;

Flexibilitate: microrețelele sunt tehnologic neutre, adică permit utilizarea unei tehnologii în completarea alteia și funcționează la fel de eficient folosind combustibili fosili, resurse regenerabile sau o combinație a acestora;

Scalabilitate: microrețelele facilitează utilizarea mai multor unități modulare de generare, stocare și consum de energie, conectate în paralel, cu scopul de a crește producerea de energie. Aceste rețele sunt scalabile pentru că la creșterea sarcinii se pot instala generatoare suplimentare, fără nici un efect negativ asupra stabilității și operării microrețelei existente;

Eficiență: Obiectivele economice și cele de mediu pot fi optimizate sistematic prin intermediul acestui tip de structură de rețea. Tehnicile de control ale căderilor de tensiune și frecvență permit luarea deciziilor economice pe baza protocoalelor standard de operare;

Bidirecționalitate: microrețelele sunt construite pe modelul peer-to-peer, deoarece fiecare nod este capabil să realizeze funcții specifice ale rețelei și vizează partajarea resurselor prin interschimb direct de informații între oricare două noduri de rețea active. Topologia acestei rețele este adaptivă și, teoretic, tolerantă la defecte, nodurile auto-organizându-se în vederea menținerii conectivității și performanței rețelei. În funcție de scopul operării și de tipul consumatorilor, există mai multe tipuri de microrețele: integrate, insularizate, instituționale și critice.

Microrețelele pentru consumatorii critici (figura 1.6) sunt un caz particular al celor instituționale și se caracterizează prin existența obligatorie a cel puțin unei rezerve active de energie. O astfel de microrețea este integrată în rețeaua publică și trebuie să aibă obligatoriu o linie de rezervă în alimentare în paralel cu linia principală. Cele mai răspândite rețele de acest tip sunt cele care alimentează centrele de date, cu o extindere la fel de rapidă ca dezvoltarea sistemelor și tehnologiilor IT.

Figura 1.6 – Microrețea pentru consumatori critici – data center

Toate tehnologiile descrise mai sus fac parte din arhitectura unei rețele de distribuție inteligente astfel în punctul 1.3 va fi analizată operarea acesteia.

1.3 Operarea rețelelor de distribuție

În conformitate cu [5] funcția întreprinderilor de distribuție este aceea de a construi, opera și a întreține rețelele de distribuție, care sunt menite de a transporta energia electrică de la rețelele de transport până la nodurile de consum, asigurând în același timp o calitate cerută a acesteia. Pentru a putea ilustra schimbarea asociată rețelelor de distribuție inteligente, este necesar mai întâi de a cunoaște particularitățile mai importante ale operării rețelelor de distribuție și cum a fost realizată această operare în mod tradițional.

Activitățile principale, necesare pentru operarea corectă a rețelelor de distribuție, sunt următoarele:

A planifica și a realiza sarcini de mentenanță a elementelor constitutive ale rețelelor;

A realiza studii ale rețelei în scopul de a opera mai apoi cu rețeua în mod eficient;

A asigura ca valorile mărimilor electrice, în mod special ale tensiunilor și a curenților, să fie în orice moment în limitele admisibile;

A localiza avariile care se produc și a înlătura consecințele acestora, la fel și a relua furnizarea energiei electrice odată ce au fost înlăturate consecințele.

Datorită progresului tehnico-științific monitorizarea și operarea rețelelor de distribuție se efectuează în timp real în centrele de control. Operatorii ce lucrează în centrele de control, de regulă, controlează doar o zonă determinată a rețelei prin intermediul a mai multor monitoare care permit a obține informația actualizată a stării rețelei, la fel și diferite semnale de alarmă ce avizează despre posibilele funcționări anormale ale acesteia. Acest lucru este posibil prin intermediul sistemelor de conducere acționând și primind informația de la puncetele controlate prin dispozitivele electronice numite RTU (Remote Total Units).

1.3.1 Sisteme de conducere cu structură distribuită

Satisfacerea într-o măsură mai mare a cerințelor față de sistemele de conducere a rețelei electrice inteligente impune ca organizarea de principiu a unor atare sisteme, destinate obiectivelor energetice de dimensiuni relativ mari, să conțină două nivele ierarhice de conducere: un nivel de conducere inferior, denumit și Sistem de conducere subordonat (SCS); și unul superior, denumit Sistem de conducere coordonator (SCC). Un astfel de sistem de conducere, constituit din mai multe subsisteme informatice, (figura 1.7), organizate pe două sau mai multe nivele ierarhice, este cunoscut sub denumirea de Sistem de conducere distribuit, ca alternativă la sistemul concentrat (centralizat), adoptat în primele faze ale introducerii calculatoarelor de proces în monitorizarea stațiilor și centralelor electrice.

SCS -ul este constituit, în general, din mai multe subsisteme informatice de proces, atașate cîte unei părți distincte din procesul condus, e.g. o celulă dintr-o stație electrică. Funcțiile acestuia constau în achiziția și teletransmisia de date, și eventual, îndeplinirea unor funcții de protecție sau/și rezolvarea unor sarcini de conducere automată clasică (prin conducere numerică directă (CND), sau prin fixare de mărimi referință la regulatoarele automate clasice).

Figura 1.7 – Structura de principiu a unui sistem de conducere distribuit

SCC-ul este conceput astfel, încît pe baza prelucrării informațiilor primite din teren prin intermediul SCS-urilor, să poată intervini în process fie direct, prin intermediul unor componente de la nivelul inferior, fie să asiste (să ajute) operatorul (dispecerul) în luarea deciziilor privind intervențiile care se impun. La acest nivel se stabilesc configurațiile considerate optime (în cazul rețelelor electrice), se determină valorile pentru mărimile de referință ale regulatoarelor automate, etc.

Conform structurii de principiu a SC cu structură distribuită, în figura 1.8 este prezentată arhitectura unui astfel de SC, destinat monitorizării unei stații electrice de distribuție de către punctul de comandă al unui dispecer energetic de distribuție.

Un astfel de SC constă dintr-o rețea de transmisie de date la nivelul stației electrice, la care sunt conectate, pe de o parte echipamentele de achiziții și comandă de tip RTU, care deservesc, în mod uzual, cîte una sau două celule fiecare, și pe de altă parte, calculatorul de comandă și supraveghere locală a stației. Acesta este conectat prin intermediul unei legături de date, (linie telefonică și modem-uri) cu server-ul de comunicații de la punctul de control al dispecerului de distribuție. Acest server asigură controlul transferului de date între rețeaua locală de la nivelul dispecerului și calculatoarele de control din stații [6].

Figura 1.8 – Exemplu de arhitectură pentru SC-ul unei stații electrice

1.3.2 Fluxuri de date și comenzi în sistemele de conducere

Considerînd SC-ul prin cele două nivele de conducere ierarhice, fluxurile de informații și comenzi ale acestuia pot fi reprezentate conform schemei de principiu din figura 1.8. Aceasta evidențiază două bucle de date – comenzi. Prima buclă conține sistemele de achiziții și prelucrări primare de date și elaborarea comenzilor de intervenție imediată, comenzi aferente sistemelor de protecții și de automatizare existente în procesul condus. Sistemele informatice de la acest nivel trebuie sa conțină interfețele cu procesul, formate din sistemele de achiziții de date și transmitere de comenzi ca și sistemele de calcul destinate efectuării prelucrărilor primare a informației, cum ar fi filtrări software, teste de plauzibilitate, conversii de date în mărimi inginerești și calcule (simple) pentru elaborarea de comenzi imediate. Aceste funcții sunt implimentate în echipamentele de achiziții și comandă de tip RTU, a căror structură este astfel concepută încît să integreze toate aceste funcții. Tendința actuală de integrare a funcțiilor de supraveghere și comandă cu cele de protecții și automatizări este justificată de faptul că toafe aceste funcții au surse comune de informații dinspre instalațiile primare conduse. Cum într-un sistem informatic de proces, colectarea și transferul datelor reprezintă componentele cele mai costisitoare, acest gen de abordare, alături de conceptul de sistem distribuit, s-a impus tot mai mult în ultimii ani, devenind cvasi-unanim acceptat.

Figura 1.9 – Fluxuri de informații și comenzi în cadrul SC

Cea de a doua buclă cuprinde sistemul de conducere coordonator și realizează o prelucrare superioară a datelor primite, pe baza căreia se pot lua decizii referitoare la stabilirea regimului de funcționare a procesului condus. Aceste decizii pot fi generate automat de către SC, (regim on – line cu buclă închisă) în care operatorul (dispecerul) este doar informat despre starea procesului și intervențiile în proces, sau pot fi elaborate de către operator pe baza informațiilor curente transmise de SC (regim on – line cu buclă deschisă). În acest ultim caz, sistemul devine un ghid -operator destinat să asiste dispecerul în luarea celor mai bune decizii privind intervențiile operative în procesul condus.

1.4 Categorii a sistemelor de conducere în rețele electrice

Avînd în vedere funcțiile pentru care sunt concepute, sistemele informatice pentru conducerea operativă a rețelelor electrice sunt reprezentate de două categorii de sisteme:

Sisteme de Supraveghere, Conducere și Achiziții de Date (tip SCADA);

Sisteme de conducere ghid operator (decizionale, tip DMS).

Sistemele de Conducere, Supraveghere și Achiziții de Date, apărute încă din anii ’70, cunoscute în literatură sub denumirea de sisteme SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), constau în ansamblul de echipamente și programe destinate, în principiu, culegerii datelor din proces și transmiterii comenzilor către acesta, ca și informarea curentă a dispecerului privind starea și regimurile de funcționare ale instalațiilor supravegheate. Cu alte cuvinte, sistemele SCADA creează baza de date (infrastructura informațională) pentru SC, asigură dialogul dispecer-instalații primare, alarmarea acestuia în cazul producerii unor evenimente care trebuiesc luate în considerare, etc.

Sistemele de conducere ghid operator de tip DMS (Distribution Management Systems) sunt destinate dispecerilor din sistemul de distribuție a energiei electrice și reprezintă sisteme de conducere evoluate, construite pe structura unor sisteme SCADA care însă conțin în plus echipamente și programe (funcții) specifice. Aceste funcții specifice DMS vizează asistarea dispecerului în luarea celor mai bune decizii privind conducerea operativă a instalațiilor din competența sa. În acest sens menționăm funcții on – line de estimare a stării, reconfigurare a rețelei, reglaj al tensiunii și puterii reactive, etc.

În afara DMS-urilor, destinate dispecerilor energiei electrice, pot fi menționate și alte SC -uri similare, cum ar fi: EMS (Energy Management Systems), destinate dispecerilor energetici ai sistemelor electrice de putere, LMS (Load Management Systems) destinate dispecerilor energetici ai marilor consumatori industriali, etc.

Diferențele între cele două categorii de sisteme de conducere, menționate mai sus, nu sunt foarte evidente, deoarece un sistem de tip decizional LMS are ca infrastructură informatică un sistem SCADA, de aici și denumirile uzuale de DMS/SCADA, EMS/SCADA, etc. folosite în mod current pentru a desemna un sistem informatic pentru conducere operativă în cadrul unui dispecer de distribuție, teritorial sau central. Totuși diferențele se pot evidenția la nivele superioare de conducere, prin interfețele “om-mașină” (MMI-Man Machine Interface), denumite și interfețe utilizator (UI-User Interface) și prin funcțiile pe care le îndeplinesc.

Dacă partea de echipamente (hardware), aferentă sistemelor moderne de conducere, are o pondere tot mai mica în prețul de cost al acestora, ca urmare a progreselor tehnologice în domeniu, partea de programe (software) este esențială și practic determină performanțele SC. Dintre direcțiile, pe care se îndreaptă, cu prioritate, eforturile specialiștilor în domeniul elaborării de programe pentru aceste sisteme decizionale, amplasate în centrele de conducere ale dispecerilor energetici menționăm:

Informarea dispecerilor privind starea sistemului, la cerere sau în mod imediat, în cazul unor evenimente ce impun acest lucru;

Asistarea dispecerilor în luarea unor decizii privind efectuarea unor manevre, în cazul unor operațiuni planificate ( transferuri de sarcini, izolări de elemente de rețea, conectarea/deconectarea unor elemente, etc.) sau al unor regimuri postavarie;

Analiza, pe baza estimării evoluției sistemului, a regimurilor de funcționare viitoare în vederea stabilirii măsurilor operative care se impun și a momentelor cînd trebuie aplicate;

Indicarea măsurilor pentru optimizarea regimului actual de funcționare;

Evoluțiile în acest domeniu din ultimul timp indică o creștere considerabilă a ponderii preocupărilor și eforturilor pentru dotarea cu pachete de programe (software) adecvate în raport cu cele pentru partea de echipamente (hardware). Spre deosebire de sistemele de tip SCADA, sistemele de conducere EMS, DMS, pun accentul pe partea de programe, care reprezintă o pondere considerabilă în efortul de implementare al acestor sisteme.

1.4.1 Arhitectura sistemului SCADA pentru conducerea rețelelor electrice

Obiectivul principal al celor mai multe sisteme inteligente de monitorizare și conducere a RED, este de a oferi utilizatorului suficiente informații și facilități de comandă pentru a exploata rețeaua electrică din subordine în condiții de siguranță, securitate și economicitate. Denumirea uzuală pentru astfel de sisteme este sistem de supraveghere, comandă și achiziții de date, SCADA. Practic un sistem SCADA oferă operatorului posibilitatea de a supraveghea, de a interveni în funcționarea rețelei electrice și de a i se confirma executarea comenzilor asupra unor echipamente specifice. Îndeplinirea acestui scop face ca un sistem SCADA să fie constituit, conform definiției date de ANSI (American National Standards Institute), din toate dispozitivele de comandă, semnalizare și telemăsurare de la centrul de comandă și toate echipamentele corespunzătoare situate în stațiile electrice.

Cel mai simplu sistem SCADA este sistemul master – slave (denumit și sistem unu la unu, figura 1.12) care constă dintr-un singur calculator coordonator, master, prevăzut cu interfețe de dialog cu utilizatorul și de transmisii de date și un calculator de proces, slave, tip RTU, dotat cu interfețe de proces (pentru intrări și ieșiri analogice și numerice) și desigur o interfață de comunicații. Astfel de sisteme sunt considerate sisteme mici, fiind rar utilizate în conducerea rețelelor electrice.

Următorul sistem SCADA, în ordinea complexității, este sistemul: un master, mai multe RTU —uri, figura 1.13. Acest tip de sistem, deși poate conține doar un număr limitat de RTU-uri și deci poate prelucra un număr limitat de semnale, este adecvat monitorizării unor stații electrice de dimensiuni medii. Creșterea dimensiunilor sistemelor de supraveghere se reflectă prin majorarea numărului de RTU-uri componente, a numărului de programe de aplicații sau de funcții speciale și prin interfețe între utilizator și sistem mai personalizate și mai eficiente. Se ajunge astfel la sisteme cu multi-master, care permit controlul unui număr mare (de ordinul sutelor) de RTU-uri. Aceste sisteme sunt concepute pentru monitorizarea unor RED extinse, cu un număr mare de stații electrice, distribuite într-o anumită arie geografică.

Cei mai importanți utilizatori ai sistemelor SCADA, aferente RED, sunt dispecerii energetici de distribuție. De asemenea, utilizează informații și date furnizate de către acesta și personalul care se ocupă de sistemul de protecții și întreținere a stațiilor, de facturarea consumurilor, de arhivarea datelor, precum și de conducerea administrativă a filialelor de distribuție a energiei electrice.

Este important ca arhitectura sistemului de monitorizare să nu limiteze volumul și tipurile de date pe care acesta le achiziționează din teren. În proiectarea unui astfel de sistem se are întotdeauna în vedere eventualitatea extinderilor viitoare, atît ca urmare a dezvoltării instalațiilor monitorizate, cît și prin creșterea volumului de date prelucrate și prin implementarea de noi funcții de sistem. În mod obișnuit concepția și implementarea oricărui sistem SCADA vizează să satisfacă în primul rînd cerințele dispecerilor energetici. După ce s-a realizat acest lucru, prin dezvoltări ulterioare se are în vedere și satisfacerea cerințelor altor utilizatori [6].

La un moment sau altul dispecerii ar putea avea nevoie de toate datele achiziționate. Totuși la un moment dat, un dispecer are nevoie numai de anumite date, ce se referă la problema sa din acel moment. În plus, este necesară o filtrare a informației pentru ca datele efectiv utile să nu fie “îngropate” într-un morman de informații de relevanță redusă. De exemplu, simpla declanșare a unui întreruptor, generează atît de multe semnalizări și alarme încît cauza reală care a inițiat efectiv declanșarea cu greu poate fi identificată din acest hățiș de date. În prezent se pot remarca intense preocupări pentru elaborarea de tehnici, bazate în principal, pe inteligență artificială, ce realizează filtrarea datelor în vederea eliminării informațiilor nerelevante.

Proiectarea interfețelor utilizator, în special în cazul sistemelor de mari dimensiuni, reclamă o atenție deosebită, datorită, pe de o parte volumului mare de informație existent și pe de altă parte capacității limitate a dispecerului de a le recepționa. Dispecerii solicită organizarea prezentării datelor în secvențe cît mai logice și cu acces rapid la datele considerate necesare. Satisfacerea în acest sens a cerințelor interfețelor utilizator, determină practic performanțele necesare (în sensul puterii de calcul) ale sistemelor de calcul de la nivelele centrelor de conducere ale dispecerilor energetici.

Cele mai obișnuite dispozitive aferente interfeței utilizator sunt astăzi monitoarele video color, ce admit reprezentări grafice complete. Dacă pînă nu demult mai existau discuții în privința alegerii de monitoare grafice sau alfa-numerice, color sau alb negru, astăzi datorită accesibilității monitoarelor color, grafice, opțiunea generală este categorică pentru acest tip de monitoare. Aceste dispozitive vizuale ale interfeței utilizator de la centrele de dispecer sunt panourile sinoptice, cu afișaj dinamic în care diode luminescente (LED -uri) și afișaje șapte segmente (ASS -uri) indică în mod curent starea și regimul actual al instalațiilor monitorizate. Progresele considerabile realizate în ultimii ani în tehnica proiectării pe ecrane mari, ar putea conduce în viitor la înlocuirea panourilor sinoptice fizice actuale cu proiecții pe ecrane electronice de mari dimensiuni.

Pentru introducerea datelor și comenzilor de către operatori desigur rămîn în uz dispozitivele clasice, cum ar fi tastaturi, mouse-uri, taste cu funcții speciale, creioane luminoase (light-pens), etc. În același context trebuie remarcate și preocupările pentru implementarea tehnicilor de recunoaștere a vocii (voice recognition), fară a fi raportate deocamdată aplicații concrete în conducerea operativă a rețelelor electrice.

Figura 1.10 – Monitoarele video pentru vizualizarea momentană a rețelei

Sistemele informatice de tip SCADA, aferente conducerii rețelelor și sistemelor electrice de putere, sunt sisteme de conducere distribuite pe cel puțin două nivele ierarhice, realizate astăzi pe baza conceptului de Sistem deschis (Open System). Un Sistem deschis, conform definiției date de către comitetul IEEE1003.0, în anul 1989, reprezintă sistemul informatic care dispune de posibilități care permit, printre altele:

Extinderea cu aplicații software și echipamente, provenite de la diverși furnizori, dacă interfețele acestora cu sistemul respectă anumite specificații tehnice menținute prin consens;

Conlucrarea cu aplicații realizate pe alte sisteme deschise (inclusiv de la distanță).

Aceste catacteristici de bază ale unui Sistem deschis, aplicate sistemelor SCADA din electroenergetică conferă acestora avantaje considerabile privind, pe de o parte, posibilitățile de dezvoltare ulterioară, ca efect al progreselor tehnologice în sistemele informatice și de comunicații, cît și ca răspuns la dezvoltările și restructurările obiectivelor conduse, iar pe de altă parte, reducerea investițiilor în software-ul de aplicație și în resursele umane.

În baza conceptului de Sistem deschis, arhitectura sistemelor SCADA este gîndită ca o rețea informațională cu noduri de prelucrare, cărora li se conferă o anumită independență funcțională și structurală (ca resurse hardware). Constructiv, se urmărește asigurarea unei independențe cît mai mari acestor noduri, creîndu-se astfel posibilități mai mari de înlocuire sau de extindere. Totodată, o independență mărită a nodurilor de prelucrare conduce și la reducerea volumului de date care se transmit prin rețeaua de telecomunicații aferentă.

Nodurile de prelucrare ale unui sistem SCADA sunt constituite din sisteme informatice cu hard și soft specific poziției acestora în cadrul sistemului și funcțiilor pe care trebuie să le execute, (figura 1.11). Astfel, la nivelul inferior al SCS -urilor avem noduri funcționale destinate achiziției de date și transmiterii de comenzi de la/către instalațiile primare (conduse). Aceste noduri conțin echipamente inteligente, denumite uzual, Remote Terminal Unit (RTU), care realizează, practic, interfațarea cu elementele procesului condus, asigurînd transferul de date și comenzi de la/la proces. În sistemele moderne, aceste RTU-uri efectuează prelucrarea informației într-un grad tot mai mare, asigurînd funcții de automatizare, protecții, măsură, etc., descărcînd de astfel de sarcini sistemele de calcul de la nivele superioare.

Interconectarea RTU-urilor, la nivelul stațiilor electrice de distribuție se realizează prin intermediul unor rețele locale de transmisii de date de tip multipunct.

La nivelul imediat superior se găsesc nodurile de comandă locală, cum ar fi cele destinate supravegherii și conducerii stațiilor electrice, a grupurilor electrogene, a unor amenajări hidroelectrice, etc. În aceste noduri se prevăd sisteme de calcul dotate cu periferice adecvate conducerii și supravegherii locale a procesului. Calculatoarele din aceste noduri îndeplinesc și funcțiile specifice Concentratoarelor de date, (FEP- Front End Processor), adică de preluare a informațiilor transmise de RTU-uri, de verificare și de stocare temporară a acestora ca și funcțiile de transmisii seriale de date. Legătura cu sistemul de conducere superior se realizează prin intermediul rețelelor de comunicații pe scară largă (chiar națională) cum sunt rețelele de telefonie, rețelele de cabluri cu fibre optice, etc.

Figura 1.11 – Structura de principiu a unui sistem SCADA

La nivelele superioare de conducere, în cadrul SCC -urilor, nodurile funcționale sunt reprezentate, pe de o parte de servere de telecomunicații cu funcțiuni de transmisii de date și autosupraveghere și pe de altă parte de Stațiile de lucru (Work Stations), prevăzute cu interfețe “om-mașină” (MMI – Man – Machine Interface) specifice poziției și rolului pe care îl au în cadrul sistemului SCADA. Calculatoarele de la acest nivel sunt prevăzute cu periferice și software adecvate conducerii operative a procesului din subordine, cum ar fi sisteme expert, interfețe grafice, etc.. În funcție de categoria procesului condus, acestea îndeplinesc funcții specifice EMS (Energy Management System), dacă procesul este reprezentat de un sistem electric de putere, este cazul SCC de la nivelele dispecerilor energetici, central, teritoriale, etc., funcții DMS (Distribution Management System), în cazul Dispecerilor energetici de distribuție, sau funcții LMS (Load Management System), în cazul Dispecerilor energetici de la marii consumatori industriali.

1.4.2 Rețelele de transmisii de date în cadrul sistemelor SCADA

Nodurile de prelucrare ale unui sistem SCADA sunt interconectate prin magistrale de comunicații, constituite în rețele de transmisii de date, care în funcție de suprafața pe care o acoperă, procedurile și interfețele standard utilizate, sunt denumite Rețele locale (LAN – Local Area NetWork), sau Rețele extinse (WAN – Wide Area NetWork). Astfel, echipamentele de calcul aferente unui anumit proces tehnologic, sau unui centru de conducere, care ocupă o suprafață relativ mică, (de exemplu o clădire, sau un grup de clădiri) se interconectează prin LAN – uri ce utilizează ca suport de transmisie a datelor, cabluri ecranate cu fire torsadate, cabluri coaxiale sau cabluri cu fibră optică. Rețelele locale LAN se utilizează și pentru transferul de date către stațiile de lucru din cadrul centrului de conducere de la nivelul superior (dispecer). În aceste cazuri suportul de comunicație este reprezentat de cablurile coaxiale, sau cu fibră optică, adecvate unor standarde de comunicații seriale de mare viteză (de ordinul zecilor sau chiar al sutelor de MegaBytes/secundă).

Ca sisteme de comunicații de date în cadrul LAN-urilor, în funcție de modul de acces la rețea, s-au impus sistemele Ethernet și Token Ring, sisteme care în final au fost standardizate.

Interconectarea echipamentelor de calcul cu rețeaua de transmisii de date se realizează prin interfețe standardizate, pentru a se asigura astfel o compatibilitate între diversele echipamente informatice produse de diferite firme. Dintre cele mai uzuale standarde de interfațare folosite în comunicația serială, menționăm standardele: RS 2S2C, RS 485, RS 422, buclă de curent, field bus, etc. Legătura între diverse Rețele locale (LAN-uri) se realizează, în general, prin intermediul Rețelelor de comunicație extinse (WAN), rețele care utilizează ca suport de transmisie a datelor, fie liniile telefonice (închiriate sau comutate) fie liniile electrice aeriene (curenți de înaltă frecvență), fie undele radio sau rețelele de cabluri cu fibră optică.

Rețelele locale de transmisii de date (LAN)

O rețea locală (LAN) este o rețea de comunicații folosită pentru interconectarea a două sau mai multe calculatoare, sau echipamente bazate pe calculatoare, amplasate la distanțe de pînă la câțiva kilometrii unul de altul .Topologia rețelelor locale este relativ simplă. Cele mai uzuale topologii sunt de tipul magistrală, buclă sau stea.

Viteza de transmisie a datelor într-un LAN este în mod obișnuit de 1 bit/s, dar o serie de echipamente mai noi permit transmisii de date cu viteze de ordinul zecilor de Mbit/s (chiar pînă la 100 Mbit/s).

Principalele caracteristici ale rețelelor locale sunt reprezentate de următoarele aspecte:

Acoperă suprafețe geografice limitate;

Prezintă o topologie relativ simplă;

Aparțin unui anumit proprietar.

Spre deosebire de rețelele extinse (WAN) care sunt de obicei, rețele naționale, acoperind suprafețe deosebit de mari, LAN-urile aparțin unei anumite instituții, centru de comandă sau companie.

Avînd în vedere diversitatea proprietarilor, dar mai ales a producătorilor de rețele de comunicație, se impune o standardizare a interfețelor echipamentelor care urmează a fi conectate în rețea. Rețeaua fiind un element comun, toate echipamentele atașate trebuie să fie prevăzute cu interfețe standard, pentru a se asigura, astfel, compatibilitatea componentelor sale.

Rețelele extinse de transmisii de date (WAN – Wide Area Network)

În ultimii ani rețelele de calculatoare, destinate transferului de date între sisteme de calcul îndepărtate au cunoscut o dezvoltare considerabilă. Deoarece, în perioada respectivă nu existau rețele speciale de transmisii de date, iar economic nu se justifica construirea lor, a fost utilizată rețeaua telefonică publică, în regim comutat, pentru transmisiile de date. Totodată s-au construit modem-urile pentru conversia semnalelor numerice binare, folosite de sistemele de calcul electronic, în semnale analogice adecvate acestei rețele. Ulterior, pe măsura extinderii volumului de date transferate, au fost utilizate și linii telefonice închiriate, care asigurau astfel, o legătură stabilă între două sisteme de calcul îndepărtate, fară a mai trece prin comutatoarele centralei telefonice. Rețeaua telefonică cu modemurile aferente au constituit infrastructura rețelelor extinse inițiale, cunoscute astăzi sub denumirea de WAN.

Deoarece liniile telefonice au fost proiectate doar pentru transmisia vocii, eficiența lor în transmisia de date este redusă, (debit binar relativ mic, rata ridicată a erorilor, etc.). începînd cu anii ’70 continuîndu-se și în prezent, se fac eforturi considerabile pentru a dezvolta alternative la vechile sisteme analogice, aflate și astăzi în exploatare. Astfel, cercetătorii din Anglia, au introdus o nouă formă de comunicație- ceea a pachetelor comutabile (packet switching). Principial, această tehnică constă în divizarea blocului de date în unități (pachete) mici, care sunt transmise separat prin rețea, pe diferite rute și la diferite momente și reasamblarea lor apoi la capătul de destinație. Aceasta conduce la o utilizare mult mai eficientă a capacității rețelei. În consecință, s-au dezvoltat Rețele Publice de Date (PDNs Public Data Networks) bazate pe tehnica pachetelor, ca o alternativă la sistemul analogic de transmisii de date [6].

1.4.3 Elaborarea comenzilor și alarmarea în sistemul SCADA

Sistemul SCADA permite dispecerilor, ca prin intermediul RTU- urilor sale, amplasate în stații și centrale electrice, să transmită comenzi către diverse echipamente cum ar fi:

Întreruptoare (închis/deschis);

Separatoare acționate cu motor electric (închis/deschis);

Contactoare de alimentare a motoarelor electrice;

Baterii de condensatoare (conectat/deconectat);

Comutatoare de ploturi la transformatoare(crește/descrește);

Valori de consemn pentru echipamente de automatizare, reglare și protecții;

Reglajul bobinelor de stingere.

Comenzile destinate dispozitivelor cu două stări (închis/deschis) sunt comenzi de tipul SBO (Select-Before-Operate, selectează înainte de a acționa), pentru a evita acționările greșite.

Funcția de prelucrare și gestiune a alarmelor, denumită pe scurt alarmare, este destinată avertizării operatorilor de producerea unor evenimente care trebuie tratate în mod imediat.

Alarmele, detectate de sistem, sunt prelucrate astfel încît să fie prezentate dispecerului într-o manieră concisă, clară, în timp util și numai la consolele (operatorii) care au nevoie de aceste informații. Modul în care o alarmă este anunțată depinde atît de aria sa de interes, cît și de nivelul său de prioritate. Unele alarme pot fi anunțate și prin intermediul unor dispositive sesizabile de la distanță ( sonerii, hupe, becuri intermitente, etc.).

Sistemele moderne conțin funcții de alarmare performante, realizate cu elemente de inteligență artificială, capabile să identifice cauza primară a unui set de evenimente și să prezinte astfel, dispecerului o situație cît mai clară a avariei. Funcția de alarmare presupune și reținerea (memorarea) tuturor evenimentelor aferente alarmelor, inclusiv momentele de timp ale producerii acestora, în fișiere de date pe discuri magnetice, pentru a putea fi analizate ulterior, [6].

1.5 Tehnologii de transmisii de date în sistemul SCADA

1.5.1 Transmisiile de date la nivelul stațiilor de transport

Distribuirea fizică a echipamentelor de achiziții de date și comenzi (RTU-uri) în cadrul unei stații electrice de transformare impune utilizarea exclusivă a transmisiei seriale de date, prin rețele locale. Nivelul fizic al acestor rețele consideră, în mod uzual, următoarele standarde de comunicație serială: RS-232; RS-485; buclă de curent, și buclă cu fibre optice, ale căror caracteristici de bază sunt prezentate pe scurt, în continuare:

Rețea de tip RS-232 C sau EIA-232- folosită pentru conexiuni punct la punct (între un RTU și un calculator portabil, de exemplu), sau în cazul rețelelor de tip stea, în care un concentrator de date comunică cu mai multe RTU-uri prin intermediul unui multiplexor RS-232. Acest tip de rețea oferă imunitate mică la perturbații ca urmare a conexiunii sale unipolare (single ended). Vitezele practice de transmisie se situează în gama 1200-56.000 biți/sec pe distanțe de ordinul a 30 m.

Rețea de tip RS-485 – folosită pentru conexiuni multipunct cu pînă la 32 de dispozitive atașabile, permit transmisii de date în modul semi-duplex sau duplex pe două fire (plus firul de masă), sau respectiv pe patru fire, pe distanțe de până la 1200 m, fără repetoare. Semnalele pe aceste magistrale sunt de tip diferențial DE (double ended), ceea ce conferă o bună imunitate la viteze de transmisie în gama 1200 – 62400 biți/sec. În modul duplex un dispozitiv are statutul de Master, iar celelalte-de Slave. Portul de emisie al masterului este conectat la fiecare port de recepție a dispozitivelor slave, iar portul de recepție al master-ului este conectat, pe cealaltă pereche de fire, la porturile de emisie de la dispozitivele slave.

Rețea de tip buclă de curent – asigură, de asemenea conexiuni multipunct, cu o bună imunitate la zgomote. Viteze practice de transmisie în gama 1200 – 4800 biți/sec. Se utilizează pe scară largă bucla de curent de 4 – 20 mA.

Rețea bucla cu fibră optică – asigură conexiuni multipunct, cu o imunitate excepțională la zgomote și viteze de transmisie foarte ridicate (până la cîteva zeci Mbiți/sec). Necesită însă procesoare de comunicație specializate, au costuri ridicate ceea ce se justifică doar în rețelele cu un volum foarte mare de date. Accesarea magistralei de comunicație în cazul rețelelor multipunct poate fie realizată fie conform sistemelor Token ring și Ethernet, fie prin metoda interogării în cazul în care rețeaua de calculatoare este prevăzută cu un Concentrator de Date (CD) sau un SCC, cu funcții de master, sau de arbitru de trafic.

Cerințele concrete pe care trebuie să le satisfacă rețeaua de comunicație în interiorul unei stații de transformare sunt foarte variate și depind, în cea mai mare măsură, de nivelul de integrare al echipamentelor de calcul locale. Astfel dacă sunt concepute numai pentru funcțiuni SCADA, atunci mediile de transmisie clasice, cu cabluri coaxiale sau cu fire torsadate, sunt considerate acceptabile. Dacă însă, acestea realizează și funcții de protecții și de automatizări se impune un suport de transmisie mai performant, și anume cablu cu fibră optică.

Avînd în vedere faptul că schemele uzuale de conectare a echipamentelor inteligente din stațiile de transformare sunt scheme de tip multipunct, cu concentrator de date (Front End Processor) transferul informațiilor între acestea se face conform metodei master/slave.

1.5.2 Transmisiile de date la distanță

Legătura de date între stațiile electrice de transformare, prevăzute cu echipamente de achiziții și comandă, și centrele de comandă de la dispeceri este o componentă a sistemelor SCADA relativ scumpă și pretențioasă, fiind dependentă de infrastructura de telecomunicații existentă în zona respectivă. De regulă, se utilizează in acest scop rețele închiriate de la companiile de telecomunicații, rețele care permit însă viteze de transmisie limitate la maximum 1200 -28800 bps. Din acest motiv se impune o considerare atentă a informațiilor care se transmit și prioritățile acestora.

În afara legăturii prin linii telefonice dedicate, pentru tamsmisiile de date la distanță, se mai utilizează, legătura prin radio și legătura prin fibră optică.

Transmisiile de date prin unde radio între stațiile de transformare și centrele de comandă se utilizează de regulă în situațiile cînd acestea sunt foarte dispersate geografic , cînd soluțiile cablate nu sunt posibile și nu se impun viteze de transfer foarte mari. Legătura radio poate constitui și o rezervă pentru legăturile prin linii telefonice.

Transmisia de date prin fibră optică este o soluție modernă, care asigură performanțe deosebite, atît ca viteză de transfer, cît și ca siguranță și fiabilitate. Datorită costurilor relativ ridicate, deși într-o continuă descreștere în ultimii ani, se impune o analiză atentă a raportului performanțe- cost pentru a decide asupra soluției care satisface cel mai bine atît cerințele tehnice cît și cele economice ale sistemului SCADA avut în vedere.

1.5.3 Transmisia de date la nivelul centrului de comandă

Transmisia de date la nivelul centrului de comandă se realizează prin intermediul unor rețele de comunicații de mare viteză, care interconectează calculatoarele ce aparțin acestuia. Se formează astfel rețele locale de calculatoare ( LAN-Local Area Networks) ce asigură viteze de transfer de ordinul zecilor sau chiar al sutelor de Mbs/sec. Mediile fizice de transmisie utilizate sunt cablul coaxial și fibra optică, iar sistemul de acces la mediul de transmisie este, de regulă sistemul Ethernet.

Datorită noilor sisteme de operare, care conferă proiectanților de programe aplicative un important suport pentru prelucrarea distribuită a datelor, aceștia nu mai trebuie să fie preocupați de aspectele de transfer al datelor. Ca urmare, la nivelul centrului de comandă, în cadrul LAN se poate vorbi mai de grabă de comunicația între componentele diferitelor aplicații, decît de comunicația între calculatoare.

1.6 Calculatoarele de proces în cadrul sistemului SCADA

Diversele nivele de conducere, din cadrul unui sistem SCADA destinat unui obiectiv (proces) energetic, sunt prevăzute cu diferite echipamente și programe (hardware și software), adecvate sarcinilor proprii. Astfel, la nivelul de conducere coordonator (central), pentru prelucrarea în timp real a informației primite se impune prezența sistemelor de calcul performante atît ca viteză de lucru, capacitate de memorare, cît mai ales ca fiabilitate. Aceste sisteme de calcul au atașate periferice specifice ce formează Consola Operatorului de Proces (COP), prin care dispecerul trebuie să poată interveni comod și eficient în conducerea procesului.

La nivelul inferior de conducere, în contact direct cu instalațiile primare se găsesc Sistemele de conducere locale (SCL) ce au ca elemente de bază echipamente inteligente de tipul automatelor programabile, denumite, în mod uzual, Remote Terminal Units (RTUs), sau Echipamente de Culegere si Transmitere Date (ECTD). Aceste echipamente pot realiza, pe lângă funcțiile de achiziții și transferuri de date și funcții de conducere automată (reglaje, protecții etc), justihcându-se astfel, termenul de SCL. Toate RTU – urile aferente SCL-ului. sunt prevăzute cu SIP (Sistem de Interfață cu Procesul) formate din module de Intrări Analogice și Numerice, și eventual, module de Ieșiri Numerice și Analogice [6].

Figura 1.12 – Sistem SCADA unu – la – unu

Interconectarea între componentele sistemului SCADA se realizează prin sistemul de telecomunicații, constituit dintr-o parte de echipamente, reprezentate de Unități de Control al Transmisiei (UCT, interfețe seriale), Linii de conexiune, Modem-uri, etc. și din protocoale și pachete de programe de comunicație, ca parte de programe (software).

Cel mai simplu sistem SCADA constă dintr-un singur calculator de proces, CP master, situat la nivelul de coordonare, SCC (Sistem de Conducere Coordonator) și un RTU, aflat la nivelul subordonat, SCL (Sistem de Conducere Local), cunoscut sub denumirea de sistem unu-la-unu. Un astfel de sistem poate fi destinat unor obiective energetice de dimensiuni relativ reduse și concentrate geografic, cum ar fi, grupuri electrogene mici, acționări electrice, etc. Pentru obiectivele energetice mai extinse, cazul obișnuit în conducerea rețelelor electroenergetice, sistemele SCADA conțin mai multe RTU-uri, interconectate prin rețele de comunicații. Fizic aceste rețele pot fi realizate cu scheme radiale (stea), scheme în buclă deschisă sau în buclă închisă.

Pentru a degreva SCC de sarcina unui dialog permanent cu RTU-urile monitorizate, și pentru a reduce volumul de linii de transmisie, între acestea se poate intercala un microcontroler cu rol de Concentrator de Date (CD), denumit și FEP (Front End Processor), figura 1.13 ce va monitoriza un anumit grup de RTU-uri, interconectate în rețeaua de date. Se realizează astfel, un nod de prelucrare intermediar al rețelei.

Figura 1.13 – Concentrarea RTU-rilor în buclă deschisă

Concentratoarele de date sunt reprezentate de calculatoare cu performanțe intermediare, similare cu cele ale RTU-urilor, dar prevăzute cu interfețe de control a transmisiei de date (UCT) către WAN, făcînd astfel, legătura între cele două rețele de comunicații. Schemele de conectare în buclă, sunt cele mai uzuale în instalațiile energetice de dimensiuni mari, datorită costurilor mai mici pentru cablurile de comunicații și a fiabilității lor mărite. Aceste scheme necesită însă, rețele de comunicații multipunct, cum ar fi RS-485, RS 422 sau buclă de curent. Schemele buclă închisă, reprezintă soluția recomandată și din punct de vedere al fiabilității subsistemului, deoarece conferă două căi de transmisie a datelor accesibile prin două porturi seriale ale calculatorului master (concentrator de date).

Figura 1.14 – Concentrarea RTU-urilor în buclă închisă cu concentrator de date

Accesibilitatea în ultimii ani a unor module de multiplexare ale porturilor de comunicații seriale cu interfețe RS232, comune la toate microcalculatoarele IBM-PC compatibile, au condus la extinderea folosirii unor rețele de date de tip monopunct, conectate în schema stea. O astfel de schema este agreată în cazul stațiilor de distribuție sau a punctelor de alimentare de dimensiuni relative mici, și care permit o amplasare centrală pentru concentratorul de date.

1.7 Echipamente terminale de conducere și achiziții de date de tip RTU

În cadrul sistemelor SCADA, la nivelul inferior, în contact direct cu instlațiile primare conduse, se găsesc calculatoare de proces, prevăzute cu module de intrări-ieșiri numerice și analogice, interfețe de comunicații de date care îndeplinesc funcții specifice achiziției și transferului de date, eventual, elaborării unor comenzi imediate, etc. Aceste calculatoare sunt denumite Echipamente Terminale de Conducere și Achiziții de Date (ETCAD), sau Remote Terminal Units (RTUs). Deoarece acest ultim termen, introdus de literatura anglo-americană, este folosit în mod uzual (inclusiv în literatura de specialitate română) pentru a desemna aceste echipamente de proces, vom utiliza în continuare, termenul de RTU, fară a-1 mai traduce.

RTU-urile sunt echipamente inteligente, realizate cu sisteme bazate pe microprocesoare, microcontrolere sau DSP-uri (procesoare digitale de semnal), în diverse concepții constructive și funcționale, dependente de aplicațiile pentru care sunt destinate și desigur, de firma producătoare. Fiind conectate direct cu elemente ale instalațiilor primare conduse, surse de semnale și elemente de execuție (contacte electrice de semnalizare, traductoare, relee de comandă, etc.), RTU — urile, pot fi considerate ochii, urechile și mâinile sistemului teleinformatic pentru conducerea operativă a acestora. Funcțiile echipamentelor de tip RTU, care vor fi detaliate în paragrafele următoare, constau în principal în: prelevarea informațiilor din proces; elaborarea și transmiterea comenzilor către elementele de execuție, transferul serial de informații cu sistemul de conducere imediat superior sau cu alte echipamente inteligente de la nivelul său, autotestarea componentelor hard și soft și a sistemului de transmisii de date [6].

Figura 1.15 – Componentele și funcțiile de bază ale unui RTU

În prezent există un număr extrem de mare de oferte de RTU-uri, determinat de extinderea aplicațiilor sistemelor SCADA nu numai în electroenergetică ci și în multe alte domenii industriale. Astfel, dintre echipamentele de tip RTU, utilizate frecvent astăzi în stațiile electrice de transport și distribuție ale SEE, menționăm calculatoarele de proces:

ECAROM 881. si SPOT 83, prezente și astăzi în multe stații de înaltă și medie tensiune, alături de sistemele MADS ale firmei Microelectronica;

ABB S.P.I.D.E.R 200, ale firmei ABB (în curs de introducere în majoritatea stațiilor de înaltă tensiune);

SAS ZZ, construite de firma Siemens pentru sistemele informatice aferente dispecerilor teritoriali și DEN, din perioada respectivă;

ACE 28S, realizat de firma TELECOMM, București după 1994, destinat conducerii modulare și distribuite a stațiilor electrice de transport și distribuție;

SMAZ -C – sistem de protecții digital pentru stații de medie tensiune, al firmei REFA S.A. din Polonia;

Гранит-Микро, realizat de firma Промэкс, Ucraina.

Figura 1.16 – RTU „Гранит-Микро” instalat și deservit de Î.C.S „RED Union Fenosa“ S.A.

Cerințele impuse RTU-urilor din stațiile electrice, din cadrul sistemelor de conducere distribuite sunt, în principal, următoarele:

Să aibă o construcție modulară, astfel încît dezvoltarea ulterioară a instalațiilor sau amplificarea volumului de informații necesar să nu implice înlocuirea RTU-ului;

Să permită achiziția unui volum suficient de mare de informații care, pe de o parte să descrie complet starea instalației primare conduse și, pe de alta parte, să permită detectarea anomaliilor în informațiile transmise (estimarea stării);

Să fie prevăzut cu echipamente și programe de autotestare și de semnalizare a stărilor anormale de funcționare;

Să conțină o interfață cu utilizatorul care să-i permită acestuia verificarea facilă a stării modulelor componente, setării parametrilor, actualizării programelor de aplicații etc.

Satisfacerea acestor cerințe implică realizarea RTU-urilor în formă modulară cu așezarea modulelor într-un sistem de sertare prevăzut cu posibilități de extensie. Componentele de bază ale unui RTU sunt organizate în jurul unei magistrale de date, adrese și comenzi comune tuturor componentelor de sistem, denumită magistrală de sistem (system bus). Magistrala de sistem este formată din magistralele tipice sistemelor cu microprocesor: magistrala de date, (MD), de adresare (MA) și de comenzi (MC). Această concepție permite extinderea capabilităților sistemului, prin atașare de noi plăci cu circuite imprimate, cît și testarea și depanarea facilă a acestora.

În general structura RTU-urilor nu este standardizată. În funcție de situațiile concrete și sarcinile impuse, se asamblează elementele de bază ale acestora, prin conectarea lor la magistrala de sistem, comună a tuturor modulelor componente, considerate necesare.

Avînd în vedere funcțiile de bază și cerințele pe care trebuie să le îndeplinească un RTU, aflat de obicei în poziția sistemului de conducere, acesta trebuie să conțină următoarele componente de bază, (figura 1.15 [6]):

Unitatea centrală de calcul (UC), reprezentată de un sistem cu microprocesor;

Interfața dc comunicații seriale, pentru schimbul de informații cu sistemul de calcul master, sau cu alte echipamente inteligente locale;

Interfața cu utilizatorul, pentru supraveghere și configurare locală;

Sistemul dc interfață cu procesul (SIP), constituit din ansamblul de intrări și ieșiri pentru semnale analogice și numerice din / spre echipamente primare, cum ar fi: modulul de Intrări Analogice (IA), modulul de Intrări Numerice (IN), modulul dc Ieșiri Analogice (CA) sau modulul dc Ieșiri Numerice (EN). Prin intermediul acestor module, care constituie sistemul său de interfață cu procesul (SIP-ul), RTU-ul se conectează cu diversele surse dc semnale și elemente de execuție, aferente instalațiilor primare conduse, exemplificate în figura de mai jos.

Datorită diversității extrem de mari din punct de vedere al concepției și RTU-urilor utilizate în supravegherea obiectivelor cncrgetice, este dificil să se facă o prezentare generalizată a acestora, motiv pentru care în continuare se vor trata aspectele generale pentru modulele de bază ale unui RTU, și anume: unitatea centrală, interfața de comunicații, modulele de intrări/ieșiri analogice și numerice, interfața utilizator.

Practic, un RTU este constituit dintr-o carcasă, prevăzută cu sursa de alimentare, în care se amplasează mai multe plăci cu circuite imprimate (PCB – Circuit Boards) conectate prin intermediul unor sloturi la magistrala de sistem. Fără a putea face o delimitare categorică a componentelor amplasate pe o anumită placă, se disting totuși următoarele categorii de plăci aferente unui RTU:

Placa controler, care conține Unitatea Centrală de Prelucrare (Microprocesor, DSP, etc.), memoria internă (sau locală), interfețele I/O (Input/Output) locale, circuite de comandă, sincronizare și de tact, etc.;

Placa cu memorie extinsă, externă, destinată extensiei volumului de memorie aferent RTU-ului;

Placa de intrări/ieșiri I/O (Input/Output) pentru transferuri de date în mod paralel (porturi paralele) și în mod serial (porturi pentru comunicații seriale);

Plăci aferente sistemului de achiziții de date, ce formează modulele specifice sistemului de interfață cu procesul, module de intrări analogice, module de intrări/ieșiri numerice (binare), etc.

2 OPERAREA REȚELELOR ȘI SISTEMELOR INTELIGENTE LA NIVEL

DE CONSUMATOR

Denumirea „Smart Grid” se referǎ la rețelele de distribuție, deci la acea parte a rețelelor care alimenteazǎ consumatorul final (la tensiuni medii și joasǎ).

2.1 Operarea rețelelor și sistemelor electrice inteligente

Rețelele electrice prezintă obiective energetice de dimensiuni mari cu o structură foarte complexă. Procesele ce au loc în aceste rețele de asemenea sunt complicate, și este evident faptul că operarea acestor rețele necesită sisteme de comandă (SC) care ar satisface cerințelor față de atare obiecte energetice.

Mai mult ca atât, operarea rețelelor și sitemelor electrice inteligente, spre deosebire de cele clasice, trebuie să fie marcată de o serie de schimbări profunde, fiind cele mai importante următoarele:

O monitorizare mai mare și controlul diferitor elemente constituitive a rețelelor, precum și a agenților, conectați la acestea;

Utilizarea masivă a TIC (Tehnologii Informaționale și Control) ceea ce permite fluxul bidirecțional al informației și realizarea acțiunilor într-un mod mai rapid și eficient;

Controlul distribuit și autonom al rețelei datorită unei mai mari inteligențe locale, care la rîndul său ar fi integrată într-un centru de control centralizat;

Utilizarea modelelor matematice pentru optimizarea configuției rețelei electrice pentru minimizarea pierderilor de energie electrică datoriă utilizării TIC.

Pentru realizarea sarcinilor menționate, rețelele electrice inteligente includ structuri cu un număr relativ mare de calculatoare de proces, cu funcții distincte distribuite atît geografic ( pe orizontală) cît și funcțional ( pe verticală, ierarhic).

În acest caz și sistemele de conducere cu aceste rețele trebuie să fie adaptate la condițiile și cerințele noi față de acestea.

Datorită tendinței de utilizare pe scară largă a resurselor regenerabile de energie electrică o mare importanță este operarea orașelor, astfel, Smart Grid reprezintă componenta de bază pentru conceptul de “oraș digital”, aplicațiile sale practice vizînd consumatorul final, care poate deveni el însuși un furnizor plătit care injectează în rețea energia produsă pe timpul zilei de surse alternative (eoliană, solară, etc.). De asemenea, poate încărca eficient acumulatoarele autoturismelor electrice și gestiona, în funcție de necesități, consumul de energie al aparatajului electronic și electrocasnic din locuințe. Schematic o rețea inteligentă și componentele acesteia sunt prezentate în figura 2.1.

Figura 2.1 – Prezentarea schemei și elementelor unei rețele electrice inteligente

2.2 Conceptul „smart city – oraș inteligent”

Este cunoscut faptul că există o tendință de creștere a numărului de locuitori în zonele urbane, estimându-se că, până în 2050, în țările dezvoltate, procentul populației din zona urbană va depăși 70%. Orașele mari tind să se extindă înglobând localitățile din vecinătate, iar numărul orașelor cu o populație ce depășește 10 milioane este în continuă creștere.

Pentru a satisface necesitățile din ce în ce mai complexe ale orașelor în expansiune și pentru a îmbunătăți calitatea vieții, mari companii precum IBM, SIEMENS, Xcel Energy ș.a. au considerat că este timpul de a regândi sistemul de administrare al serviciilor precum și calitatea acestora prin retehnologizare. Astfel, odată cu dezvoltarea conceptului de “smart grid(s)” a apărut și conceptul de “smart city – oraș inteligent”. IBM a dezvoltat acest concept definind trei axe principale, respectiv oamenii, infrastructura și administrația, după cum se poate vedea în figura 2.1 [11].

Un alt punct de vedere se regăsește în cadrul proiectului “Smart cityes – Ranking of European medium-sized cities” , unde mai multe orașe din Europa au fost evaluate după următoarele caracteristici: economie, oameni, administrare/guvernare, mobilitate, mediu și nivel de trai. Trebuie remarcat faptul că orașele monitorizate din România au obținut în mare parte punctaje negative. Compania SIEMENS a sponsorizat un program intitulat “European Green City Index”, realizat de Economist Intelligence Unit, prin care au fost evaluate 30 de capitale din Europa din punct de vedere al următorilor factori: emisii de CO2, energie, clădiri transport, apă, deșeuri și teren utilizat, calitatea aerului și administrație. Dacă la domeniul energie orașul București s-a situat pe locul 23 datorită adoptării programelor de eficiență energetică impuse de UE și a energiei electrice care provine și din surse hidroelectrice, la total orașul s-a situat pe locul 28.

Dacă inițiativele menționate mai sus au avut în vedere influența tehnologiei asupra calității vieții și utilizarea optimă a resurselor, Consorțiul Xcel Energy’s Smart Grid se concentrează pe definirea acelor elemente din rețeaua electrică a unui oraș care îl definesc ca Smart Grid City. Componente cheie ale Smart Grid City:

Sistem dinamic bazat pe tehnologii informaționale;

Comunicații de mare viteză, în timp real, bidirecționale;

Senzori, care să permită diagnoza și corecția rapidă după anumite defecte;

Suport de date pentru eficiența consumului la vârf;

Generarea distribuită și stocarea energiei electrice;

Stații electrice inteligente / automatizate;

Dispozitive de control și automatizare în casa inteligentă.

Institutul Național de Standardizare și Tehnologie (NIST) din SUA abordează sub-conceptele din cadrul smart grids segmentat și definește termeni precum vehicle-to-grid (V2G), home-to-grid (H2G), building-to-grid (B2G) sau industry-to-grid (I2G). Astfel, ideea generală în rețeaua orașului inteligent este integrarea. Progresul tehnologic trebuie orientat către o direcție care să permită managementul resurselor și serviciilor [12].

2.2.1 Orașe inteligente versus orașe digitale

Un aspect important în înțelegerea conceptului de oraș inteligent este necesitatea de a descrie ce îl diferențiază de așa-numitul „oraș digital“.

Toate orașele inteligente sunt orașe digitale, dar nu toate orașele digitale sunt inteligente [40].

Diferența constă în capacitatea orașelor inteligente de rezolvare a problemelor, în timp ce capacitatea orașelor digitale constă în furnizarea de servicii prin intermediul comunicării digitale. Sunt semnificative:

Administrația unui oraș sau o comunitate locală oferă on-line (prin intermediul portalului sau de internet), servicii care au fost deja oferite offline. Acesta este un caz tipic de oraș digital, care oferă servicii online pentru cetățeni;

Un grup de persoane/organizații creează noi produse/servicii folosind spațiile digitale de consultare și de colaborare on-line în rândul cetățenilor. Acesta este un caz tipic de oraș intelligent oferind crearea de servicii cu implicarea cetățenilor (de către cetățeni). În al doilea caz, spațiul digital devine un instrument care contribuie la capacitatea comunității de a utiliza inteligența colectivă pentru a gasi noi soluții la nevoile oamenilor.

Orașele digitale sunt spațiile în care interacțiunea digitală iese din calculator și devine încorporată în clădiri și infrastructurile orașului. Orașele digitale pot fi combinate cu orașele inteligente, automatizând colectarea și procesarea de informații pentru noi produse/servicii de dezvoltare.

2.3 Conceptul de casă inteligentă – consumator activ

Conform Siemens, clădirile sunt „responsabile” pentru 40% din consumul de energie la nivel mondial, respectiv pentru 21% din emisiile cu efect de seră. În consecință, clădirile sunt elementele cheie pentru reducerea consumului de energie și pentru dezvoltarea sustenabilă a orașelor. Utilizarea tehnologiei clădirilor inteligente poate conduce la reducerea emisiilor până la 40%, fără a afecta confortul. Conceptul de casă inteligentă apare ca răspuns la progresul tehnologic al surselor mici de energie și la progresul din domeniului tehnologiei informației și telecomunicațiilor, astfel încât, printr-un management eficient, consumatorii pot contribui la eficientizarea utilizării energiei electrice.

Utilizarea unor sisteme de management al energiei în casa inteligentă va permite consumatorului (clientului) să folosească eficient energia electrică sau termică la cost redus. În figura 2.2 [13] se prezintă imaginea de ansamblu a unei case inteligente, a cărei inteligență este data de posibilitățile de comunicare și control.

Figura 2.2 – Conceptul de casă inteligentă

Existența unei infrastructuri de comunicare în interiorul casei permite implementarea unui sistem de management al energiei. Astfel, se pot defini mai multe aplicații prin care consumatorul poate deveni activ, respectiv:

Automobilele electrice ale căror baterii pot fi programate pentru încărcare pe perioadele când există excedent de putere de la sursele regenerabile și pot să injecteze energie în rețeaua electrică de distribuție în cazuri de urgență ca serviciu de sistem, la cererea furnizorului de energie electrică sau a operatorului de sistem;

Măsurarea inteligentă va permite consumatorului să își stabilească o strategie de consum de energie electrică în funcție de preț și să fie informat despre calitatea energiei electrice; totodată, consumatorul poate comunica în timp real cu furnizorul de energie electrică și poate reduce consumul la cererea furnizorului;

Aparate electrocasnice inteligente – acestea pot conține micro-chipuri care comunică cu controlerul local astfel încât se pot deconecta automat în caz de urgență dacă primesc semnal de la controlerul casei;

Controlul prin internet poate face posibil de a controla de la distanță consumul de energie electrică;

Termostat inteligent – consumul de energie electrică pentru încălzirea casei poate reprezenta un procent semnificativ din consumul total al casei. Controlerul casei poate modifica temperatura de referință la cererea furnizorului;

Senzorii – comunicarea cu fiecare consumator de energie electrică din casă este posibilă doar prin dotarea cu senzori a fiecărui aparat electrocasnic.

În continuare va fi proiectat un apartament inteligent (coala A.1, vezi Anexa A) în care vor fi utilizate dispozitive inteligente care transmit informația privind starea lor spre serverul central prin Wifi.

Starea tuturor echipamentelor inteligente instalate în cadrul apartamentului electrificat va fi controlată prin intermediul unui soft specializat.

2.4 Proiectarea unui apartament inteligent din cadrul unui bloc locativ

2.4.1 Descrierea blocului locativ și a apartamentului proiectat

Conform [14] categoria de siguranță în alimentare cu energie electrică a blocului locativ este prezentat în tabelul 2.1.

Tabelul 2.1 – Categoria de siguranță în alimentare cu energie electrică a blocului locativ

Deoarece categoria de siguranță în alimentare cu energie electrică a blocului locativ descrisă în tabelul 2.1, blocul locativ va fi alimentat prin 2 fidere 2xПвВГ 4×120 și în cadrul blocului va fi montată o instalație de distribuție de tip ВРУ – 1 – 11 (figura 2.3).

Figura 2.3 – Schema instalației de distribuție de tip ВРУ – 1 – 11

Deoarece în cadrul blocului sunt instalate receptoare electrice de categoria I privind siguranța în alimentare cu energie electrică, de la instalația de distribuție de tip ВРУ – 1 – 11 va fi racordată instalația de distribuție cu AAR de tip АВР – 100 – 40 (figura 2.4).

Figura 2.4 – Schema instalației de distribuție cu AAR de tip АВР – 100 – 40

În corespundere cu [15] apartamentul se referă la categoria I conform condițiilor de confort și la tipul 6B conform suprafeței acestuia și categoria I după nivelul de electrificare.

Conform condițiilor mediului înconjurător încăperile din apartament se caracterizează în modul următor (tabelul 2.2):

Tabelul 2.2 – Caracteristica mediului inconjurator a incaperilor din apartament

Continuarea tabelului 2.2

În corespundere cu [16] în baie lângă lavuar este zona 2 după nivelul de electrosecuritate în locuri umede, de aceea nu este posibilă instalarea prizelor la tensiunea 220 V, doar la 12 V. În proiectul respectiv în baie nu prevedem prize la 220V, deoarece așa receptoare electrice ca mașină de berberit se alimenteză de la baterii de acumulatoare.

În baie va fi amplasată o mașină de spălat haine cu puterea instalată 2,2 kW. În locul respectiv se permite de instalat priză cu IP minim X5, cu aparat diferențial de protecție cu curentul maxim de scurgere 30 mA.

2.4.2 Date inițiale și determinarea puterii de calcul a blocului locativ

Date inițiale de calcul

Blocul locativ cu 9 etaje cu 2 scări, cu 4 apartamente pe fiecare etaj;

Distanța până la postul de transformare cu două transformatoare КТПН – 2×160/10/0,4, 50 m;

Puterea instalată a receptoarelor dintr-un apartament, 19,7 kW;

Numărul mediu de prize în fiecare apartament, 30;

Suprafața a iluminatului comun, 152,15 m2;

În fiecare scară este prevăzut un ascensor cu puterea instalată 5 kW.

Determinarea puterii de calcul a blocului locativ

Calculu se efectuează conform metodologiei descrise în [17].

Puterea de calcul a blocului se determină cu relația:

(2.1)

unde este puterea de calcul a receptoarelor electrice,

– puterea de calcul a prizelor,

– puterea de calcul a iluminatului comun,

– puterea de calcul a ascensoarelor,

Puterea de calcul a receptoarelor electrice se determină cu relația:

(2.2)

unde este puterea instalată a receptoarelor electrice,

– numărul de apartamente, ;

– coeficientul de simultaneitate, [17].

Puterea de calcul a prizelor se determină prin relația:

(2.3)

unde este puterea de consum specific a unei prize, [17];

– numărul total de prize în blocul locativ,

– coeficientul de simultaneitate, [17].

Puterea de calcul a iluminatului comun se determină cu relația:

(2.4)

unde este suprafața de iluminat comun, 152,15 m2;

– sarcina specifică pentru iluminatul electric, W/m2 [18];

– coeficientul de cerere, [17].

Puterea de calcul a ascensoarelor se determină cu relația:

(2.5)

unde este puterea instalată a unui ascensor, [19];

– numărul de ascensoare, ;

– coeficientul de cerere, [17].

2.4.3 Determinarea puterii de calcul a apartamentului

Toate calculele prezentate mai jos se efectuează conform [17] și recomandărilor din [20]. În tabelul 2.3 sunt prezentate RE instalate în încăperile apartamentului.

Tabelul 2.3 – Receptoarele electrice instalate în încăperile apartamentului

Continuarea tabelului 2.3

Pentru determinarea puterii de calcul a apartamentului sunt necesare datele de calcul pentru tipurile de receptoare conform [20].

Tabelul 2.4 – Datele de calcul pentru tipurile de receptoare

Continuarea tabelului 2.4

Repartizare receptoarelor electrice pe grupe și determinarea puterii de calcul al acestora

În tabelul 2.5 este prezentată repartizarea receptoarelor electrice pe grupe conform recomandărilor [23].

Tabelul 2.5 – Repartizarea receptoarelor electrice pe grupe

Puterea de calcul a grupului 1 se determină conform relației:

(2.6)

(2.7)

unde este puterea instalată a grupului de receptoare 1,

– coeficientul de cerere a grupului de receptoare 1, [20].

Toate rezultatele calcului privind determinarea puterii de calcul pe grupe sunt prezentate în tabelul 2.6.

Tabelul 2.6 – Puterea de calcul pe fiecare grupă

2.4.4 Calculul fototehnic, alegerea conductoarelor de alimentare a apartamentului și a

grupelor de receptoare electrice și alegerea echipamentului pentru protecție

Calculul fototehnic

Conform [17] nivelurile recomandate ale iluminării pulsații în apartament sunt prezentate în tabelul 2.7.

Tabelul 2.7 – Indicii al iluminatului artificial în case de locuit

Continuarea tabelului 2.7

Calculul fototehnic a fost efectuat în programul de calcul DIALux și toți indicii, prezentați în tabelul 2.7, au fost înlocuiți cu indicii din standardele europene, deoarece indicii din tabelul 3.7 nu sunt obligatorii, dar recomandați.

În figurile B.1 – B.11 (vezi anexa B) sunt prezentate liniile izolux din cadrul apartamentului și vizualizarea încăperilor apartamentului cu repartizarea nivelului de iluminare în acestea.

În tabelul 2.8 sunt prezentate nivelele medii de iluminare în încăperi, calculate de programul de DIALux.

Tabelul 2.8 – Nivelu mediu de iluminare în încăperi

Alegerea conductoarelor de alimentare a apartamentului și a grupelor de receptoare electrice. Alegerea echipamentului pentru protecție

Alegerea conductoarelor de alimentare a apartamentului și a grupelor de receptoare electrice, precum și alegerea echipamentului pentru protecție, a fost efectuat în programul Simaris design 9, elaborat de producătorul de echipamente electrice Siemens.

Acest soft nu doar alege și calculă toate conductoarele și protecția respectivă a acestora în mod automat, dar oferă și un set de date precum: curenții de scurtcircuit și căderile de tensiune pe sectoare, fluxurile de puteri, curenții nominali pe sectoare etc.

Pentru a începe lucrul cu programul sunt necesare puterile de calcul din tabelul 2.6 și curenții de scurtcircuit trifazat și monofazat la bornele transformatorului 10/0,4 kV, de alimentare a blocului locativ.

Calculul curentul de scurtcircuit la bornele de joasă tensiune a transformatorului 10/0,4-630:

(2.8)

(2.9)

unde este curentul de s.c. trifazat la bornele transformatorului 10/0,4 kV;

– curentul de s.c. monofazat trifazat la bornele transformatorului 10/0,4 kV;

– rezistența de secvență pozitivă a transformatorului 10/0,4-630, [25];

– reactanța de secvență pozitivă a transformatorului 10/0,4-630, [25];

– rezistența transformatorului 10/0,4-630 la scurtcircuit monofazat, [25];

– reactanța transformatorului 10/0,4-630 la scurtcircuit monofazat, [25].

2.4.5 Soluțiile tehnice și echipamentul utilizat

Corpurile de iluminat

În calitate de corpuri de iluminat au fost utilizate Downlight-uri încorporabile și benzi elastice LED cu următoarele caracteristici (tabelul 2.9). Repartizarea și alimentarea cu energie electrică a acestora în apartament este prezentată pe colile C.1 și C.2 (vezi Anexa C) .

Tabelul 2.9 – Caracteristicile corpurilor de iluminat

a) b)

Figura 2.5 – Curbele fotometrice:

a – ale corpurilor de iluminat de la producătorul Halla; b – ale benzii elastice de la producătorul Tridonic.

Cabluri și întreruptoare automate

În proiectul respectiv se vor utiliza cabluri de tip ПвВГнг-LS. Aceste cabluri nu ard și nu răspândesc arderea. Instalarea lor se va efectua în gofră, conform recomandării producătorului, și poate fi realizată și după perete din gipscarton cu gradul de imflamare Г-1.

Întreruptoarele automate, utilizate în apartament, sunt de la compania Siemens, deoarece aceasta este un lider pe piață și produce echipamente cu grad înalt de fiabilitate (coala C.4, Anexa C).

Module și senzori

Pe piață sunt o serie largă de produse inteligente ce pot fi integrate cu ușurință în sisteme de conduce din cadrul unui apartament. Astfel de echipamente inteligente sunt de seriile: Synco living (Siemens), producătorului Domintell, nooLite (Ноотехника), Aqara (Xiomi) etc.

În cadrul proiectului s-a optat pentru seria de produse inteligente Aqara, elaborate de compania Xiaomi, deoarece aceasta în ultimii 3 ani a venit pe piață cu aceleași soluții ca și ceilalți producători, însă datorită managementului eficient sunt capabili să propună prețuri mai mici la calitate înaltă.

Xiaomi Inc. este o companie producătoare de electronice, în special telefoane mobile, din China. În octombrie 2014, Xiaomi a devenit al treilea mare producător de smartphone-uri la nivel mondial cu o cotă pe piață de 5,6 %, după Samsung Electronics și Apple.

Seria de produse Aqara a acestui producător este destinată pentru integrarea în sisteme de conducere din cadrul unei case inteligente precum: senzori de iluminare și mișcare, temperatură și umiditate, senzori de prezență a apei, senzori de deschidere a ușii, bazați pe comutatorul Reed, jaluzele inteligente, camere pentru supraveghere, întreruptoare, prize comandate prin Wifi ș.a.m.d..

Figura 2.6 – Senzori și module funcționale Xiaomi Aqara

Figura 2.7 – Jaluzele Xiaomi Aqara comandate prin Wifi

În cadrul proiectului au fost utilizate module și senzori Xiaomi seria Aqara, tehnică de uz casnic Xiaomi, telecomanda Broadlink și echipament pentru podea inteligentă DeviSmart. Astfel se va realiza un nivel de automatizare ce va face viața a mebrilor de familie din cadrul apartamentului proiectat mai comodă (colile C.5 și C.6, Anexa C).

2.5 Sisteme de conduce în cadrul unei case inteligente

Starea tuturor echipamentelor inteligente instalate în cadrul unei case inteligente poate fi controlată

utilizând următoarele sisteme de conducere:

Home Sapiens;

Умный дом 1.0;

DIVISION Constructor;

MajorDoMo;

etc.

Toate modulele și echipamentele inteligente utilizate în cadrul apartamentului inteligent proiectat, vor fi integrate și comandate prin sistemul de conducere MajorDoMo.

2.5.1 Sistemul de conducere MajorDoMo

MajorDoMo este un sistem de conducere a modulelor și echipamentelor inteligente produse de diverși producători. Acest soft a fost elaborat de către Сергей Джейгало, născut în orașul Minsk.

Acest sistem de conducere are următoarele avantaje:

Proiect open-source;

Sistem de conducere decizional;

Sistem flexibil, cu posibilități de integrare a produselor cu noi protocoale de telecomunicare;

Necesită caracteristici tehnice minimale a serverului unde va rula;

Poate fi instlat pe sistemul de operare Windows sau Linux;

Control la distanță nu doar prin click-distanță, dar și cu ajutorul vocii.

Figura 2.8 – Una din posibilile interfețe MajorDoMo

2.5.2 Protocoale de comunicație și echipamentul ce pot fi integrate în MajorDoMo

În informatică și telecomunicație, un protocol de comunicații este un set de reguli și norme care permite ca două sau mai multe entități dintr-un sistem de comunicații să comunice între ele prin transmiterea de informație printr-un mediu de orice tip prin variația unei mărimi fizice.

Protocoale de comunicație suținute:

Protocolul EIB (șina KNX prin TCP gateway);

Protocolul ModBus TCP;

Protocolul MQTT;

Protocolul Z-Wawe;

ONVIF (protocol pentru camere de supraveghere);

Protocolul ZigBee.

Echipamente ce pot fi integrate:

Dispozitive Xiaomi seria Aqara;

Bluetooth devices;

Dispozitive a producătorului „Ноотехника“ seria nooLite;

Orvibo devices;

Echipament de la producătorul Denkovi;

Produse MiLight;

SonyTV;

Uniel Controllers;

Broadlink (telecomandă IR cu 2 canale).

Dispozitive de la producătorul Z-Wave;

controlerul Uniel (pentru automatizarea luminii);

etc.

Deoarece în cadrul proiectului s-a optat pentru produse inteligente a producătorului Xiaomi seria Aqara ce utilizează protocolul de telecomunicare ZigBee, mai jost vor fi analizați pașii de transmitere a pachetului de date spre serverul, pe care rulează MajorDoMo.

Pașii de transmitere a pachetului de date de la senzorul de temperatură și umiditate Mi Smart Temperature and Humidity Sensor spre serverul, pe care rulează MajorDoMo:

1) Pachetul de informație este transmis prin WiFi către dispozitivul Master (Xiaomi Gateway);

2) Dispozitivul Master (Xiaomi Gateway) transmite pachetul de date către Serverul Central Xiaomi și cel local unde ruliază MajorDoMo.

Pachetul de date transmis de MajorDoMo spre Xiaomi Gateway se face în mod analogic, doar invers.

În figura 2.9 este prezentată topologia transmiterii pachetului de date de la dispozitivele Xiaomi seria Aqara spre serverul unde rulează MajorDoMo și invers.

Figura 2.9 – Topologia transmiterii pachetului de date de la dispozitivele Xiaomi seria Aqara spre server

2.5.3 Posibilitățile funcționale a MajorDoMo

MajorDoMo este un sistem de conducere decizional cu un funcțional foarte bogat și diversitificat. Datorită faptului că este un proiect open-source, oricine poate veni cu idei și inovații în construirea arhitecturii MajorDoMo.

MajorDoMo are următoarele posibilități funcționale:

Integrarea diferitor extensii de pe alte servere precum : radio online, informații despre prognoza meteo, știri, cursuri valutare etc.;

Securitate pasivă și activă;

Automatizarea proceselor (lumină inteligentă, ventilare automată etc.);

Climat control;

Control Multimedia;

Integrarea tehnicii de uz casnic;

Control la distanță a sistemului MajorDoMo prin intermediul Telegram;

Controlul proceselor prin click-distanță și cu ajutorul vocii;

GPS tracker.

Aici sunt prezentate posibilitățile actuale ale MajorDoMo, însă datorită faptului că acesta este un sistem flexibil se poate de lărgit orizontul posibilităților lui funcționale, ca limite fiind imaginația și cunoștințele în domeniul programării.

În următorul compartiment al proiectului va fi elaborată o machetă funcțională care va permite demonstrarea posibilităților sistemului MajorDoMo cu privire la comanda apartamentului inteligent proiectat.

3 INTEGRAREA MICROCONTROLERELOR ÎN SISTEMUL

MAJORDOMO. ELABORAREA UNEI MACHETE FUNCȚIONALE

În cadrul acestui compartiment va fi analizată modalitatea integrarării microcontrolerului ESP8266 WiFi Witty Cloud în sistemul de conducere MajorDoMo și elaborată o machetă funcțională bazată pe microcontrolerul respectiv. Macheta va permite de a demonstra posibilitățile sistemului MajorDoMo pentru comanda echipamentelor inteligente din cadrul unui apartament inteligent.

3.1 Microcontrolerul ESP8266 WiFi Witty Cloud

Microcontrolerul ESP8266 WiFi Witty Cloud (figura 3.1) este soluția perfectă pentru proiecte de automatizare și aplicații IoT. Acesta poate să comunice direct cu routerul Wireless prin UART MCU (Rx, Tx). Microcontrolerul respectiv poate fi programat în Arduino IDE, sau Lua.

Date tehnice:

procesor Tensilica 32-bit, 80 MHZ;

IEEE 802.11 b/g/n Wi-Fi. Susține WEP și WPA/WPA2;

14 porturi (dintre care se poate de utilizat doar 9 digitale și unul analogic), SPI, I2C, I2S, UART, 10-bit ADC;

Alimentare 2,2..3,6 V DC. Consumul de 215 mA în regim de transmitere, 100 mA în regim de recepționare, 70 mA în regim de așteptare;

Senzor de lumina LDR pe placă;

LED WS2812 pe placă;

3 butoane tactile (1x pe placa Witty si 2x pe placa CH340).

Figura 3.1 – Microcontrolerul ESP8266 WiFi Witty Cloud

3.2 Elaborarea unei machete funcționale care demonstrează posibilitățile MajorDoMo

3.2.1 Elementele machetei funcționale

În cadrul acestei lucrări a fost elaborată o machetă funcțională care demonstrează posibilitățile sistemului de conducere MajorDoMo. Macheta cuprinde următoarele posibilități:

Controlul la distanță a luminii, jaluzelelor, robinetului central de apă, RGB bandă și ventilator instalat în baie ;

Procese automatizate precum închiderea robinetului de apă dacă senzorul de prezență a apei a acționat, aprinderea luminii dacă a senzorul de mișcare a acționat cu condiția că nivelul iluminării este insuficient;

Unele scenarii descrise în punctul 3.2.2.

Macheta funcțională include următoarele componente (figura D.1, Anexa D):

1 – bloc de alimentare 5V DC;

2 – foterezistor;

3,4,5 – microcontrolere ESP8266 WiFi Witty Cloud;

6 – releu static OMRON (intrare – 5V DC, ieșire – 220 V AC, 2A, 50/60 Hz);

7 – lampă LED (pentru iluminare);

8,9 – fotodiode (simulează acționarea mecanismului robinetului central pentru apă, roșu – închis, verde – deschis);

10,11 – fotodiode (simulează acționarea mecanismului jaluzelelor, roșu – închis, verde – deschis);

12 – bandă RGB WS1228B (pentru iluminare);

13 – ventilator 5V DC;

14 – senzor de umiditate și temperatură DHT11;

15 – senzor de mișcare HC-SR501;

16 – buton fără reținere (schimbă starea lămpii LED);

17 – buton fără reținere (schimbă starea robinetului central pentru apă);

18 – buton cu fixare (simulează acționarea senzorului de prezență a apei);

19 – buton cu fixare (simulează acționarea senzorului de deschidere a ușilor și ferestrelor).

3.2.2 Descrierea funcționalităților din cadrul machetului elaborat

Machetul proiectat (figura D.1, Anexa D) asigură următoarele funcții:

Discuții interactive în formă de dialog:

Admin: „Алиса включи радио“

MajorDoMo: „Какую радиостанцию поставить ?“

Admin: „Радио музыка“ sau „Радио поцелуй“;

Pentru a reduce monotonia unor procese sunt posibilile rezultate finale variate la aceeași solicitare, spre exemplu, răspunsuri variate precum „Привет“, „Приветствую“, „Хеллоу”, „Хай” la comanda „Алиса привет“;

Trei Posibiliăți de control a stării elementelor (lampă LED, mecanismul de acționare a robinetului pentru apă, mecanismul de acționare a jaluzelelor, ventilatorul):

1) prin buton (elementele 16, 17);

2) prin click-distanță;

3) cu ajutorul vocii.

Control al benzii RGB (elementul 12) prin intermediul blocului color picker (figura 3.12) din cadrul meniului principal MajorDoMo;

Figura 3.12 – Elementul color picker din cadrul meniului pincipal MajorDoMo

Construirea curbelor de variație a temperaturii și umiditatății (figura 3.11) prin datele primite de la senzorii de temperatură și umiditate DHT11 (elementul 14);

Posibilități de automatizare a proceselor precum:

1) lumină inteligentă când lampa LED (elementul 7) se află în regim automat de funcționare. Aceasta se aprinde doar atunci când acționează senzorul de mișcare HC – SR501 (elementul 15) și nivelul de iluminare transmis de fotorezistor (elementul 2) este insuficient;

2) Ventilatorul (elementul 13) este acționat atunci când umiditatea relativă a aerului transmisă de către senzorul de temperatură și umiditate DHT11 (elementul 14) este mai mare decât 75 % ;

3) Simularea acționării la închidere a mecanismul robinetului de apă central prin aprinderea fotodiodei roșii (elementul 9) când butonul cu fixare (elementul 18) se află în poziția 1, astfel simulându-se scurgerea apei pe senzorul prezenței de apă.

Sunt prevăzute următoare scenarii:

1) la comanda „Алиса дискотека“ se include radioul și banda RGB (elementul 12) funcționează în regim automat (se aprind led-urile de pe bandă aleatoriu);

2) la comanda „Алиса поставь будильник на X часов Y минут“ sitemul MajorDoMo răspunde „Постарайтесь не проспать !“ și, când deșteptătorul acționează, este simulat procesul de deschidere a jaluzelelor prin aprinderea pe durata a 10 s a fotodiodei verzi (elementul 10);

3) când apartamentul se află în regim de securitate și la simularea procesului de întrare neautorizată în apartament prin schimbarea butonului (elementul 19) în poziția 1 (simulân acționarea senzorilor de deschidere a ușilor și ferestrelor), MajorDoMo anunță „Проникновение в дом“ și se aprinde alarma sonoră.

3.3 Programarea microcontrolerului ESP8266 WiFi Witty Cloud din cadrul machetei

Microcontrolerul ESP8266 WiFi Witty Cloud poate fi programat cu Arduino IDE sau Lua. În cadrul proiectului s-a optat pentru programarea în mediul Arduino IDE.

Arduino este o companie open-source care produce atât plăcuțe de dezvoltare, bazate pe microcontrolere, cât și partea de software destinată funcționării și programării acestora. Pe lângă aceastea compania include și o comunitate uriașă care se ocupă cu elaborarea și distribuirea de proiecte care au ca scop crearea de dispozitive care pot seziza și controla diverse activități sau procese în lumea reală.

Microcontrolerul analizat va transmite și primi informația de la serverul unde rulează MajorDoMo prin protocolul MQTT și brokerul Mosquitto.

Brokerul Mosquitto este o parte componentă a protocolului MQTT care are funcția de sortare a informației pe clase și subclase și transmiterea pachetului de informație de la un client spre alt client.

În continuare va fi analizat un algoritm care permite înregistrarea și transmiterea valorilor umidității în unități relative și a temperaturii în grade celsius de la senzorul DHT11 (elementul nr. 14, figura D.1, Anexa D), conectat la microcontrolerul ESP8266 WiFi Witty Cloud (elementul nr. 5, figura D.1, Anexa D) spre sistemul MajorDoMo, în continuare numit client.

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <PubSubClient.h>

#include <WiFiClient.h>

#include <ESP8266WebServer.h>

#include <ESP8266mDNS.h>

#include <SimpleDHT.h>

Ca și în toate programele, la început se vor include bibliotecile, necesare pentru toată funcționalitatea dorită. Va fi necesară biblioteca ESP8266WiFi, pentru ca clientul să se conecteze la o rețea WiFi și biblioteca PubSubClient, pentru conectarea la brokerul Mosquitto, pentru publicarea și primirea mesajelor din subiecte. În codul analizat clientul doar transmite informații.

const char* ssid = "****"; // numele rețelei WiFi

const char* password = "****"; // parola WiFi

const char* mqtt_server = "192.168.100.3"; // adresa IPV4 unde este instalat brokerul Mosquitto

const char* host = "esp8266-webupdate";

const char* serverIndex = "<form method='POST' action='/update' enctype='multipart/form-data'><input type='file' name='update'><input type='submit' value='Update'></form>";

Apoi, se declară variabilele globale pentru conexiunile preconizate. Se cer următoarele date: denumirea rețelei WiFi, parola și adresa IP unde este instalat brokerul Mosquitto.

ESP8266WebServer server(80);

WiFiClient espClient;

PubSubClient client(espClient);

Urmează inițializarea Web Serverului pe portul 80 și înregistrarea în calitate de client a brokerului Mosquitto.

#define ESPClient "ESP8266_DH11"

long last_mls = millis();

Se atribuie un nume clientului, acesta trebuie să fie unical în rețeua unde rulează brokerul Mosquitto.

#define temp "temp/dh11"

#define hum "hum/dh11"

int pinDHT11 = 15;

SimpleDHT11 dht11;

Variabile necesare pentru funcționarea senzorului DHT11.

void setup() {

Serial.begin(115200);

client.setServer(mqtt_server, 1883);

delay(100);

WiFi.begin(ssid, password);

delay(5000);

Serial.println("WiFi");

client.connect(ESPClient);

}

Acestă parte a codului se îndeplinește o singură dată, ea asigură conectarea microcontrolerului la rețeua WiFi și sincronizarea acestuia cu serverul unde rulează MajorDoMo prin intermediul brokerului Mosquitto, parte componentă a protocolului MQTT.

void reconnect_server() {

if (WiFi.status() != WL_CONNECTED)

{

WiFi.begin(ssid, password);

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connect…");

} else {

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connected");

Serial.println("IP address: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

}

if (!client.connected() && WiFi.status() == WL_CONNECTED) {

if (client.connect(ESPClient)) {

Serial.println("Mosquitto connect…");

} else{

Serial.print("failed connect Mosquitto, rc=");

Serial.print(client.state());

Serial.println("");

}

}

}

Aici se îndeplinește verificarea conectării clientului la rețea și, în cazul, cînd acesta nu e conectat, se încearcă reconectarea până la obținerea rezultatului pozitiv.

void loop() {

byte temperature = 0;

byte humidity = 0;

int err = SimpleDHTErrSuccess;

if ((err = dht11.read(pinDHT11, &temperature, &humidity, NULL)) != SimpleDHTErrSuccess) {

delay(1000);

return;

}

client.publish(temp, String(temperature).c_str());

client.publish(hum, String(humidity).c_str());

delay(50);

client.loop();

delay(50);

if (millis() – last_mls > 15000)

{

last_mls = millis();

reconnect_server();

}

server.handleClient();

delay(5000);

}

Ciclul loop se îndeplinește în mod repetat de sus în jos. În cadrul acestuia are loc înregistrarea datelor de la senzorul DHT11 în registrul și transmitere la fiecare 6 secunde a pachetului de informație către serverul pe care rulează MajorDoMo. La fiecare 15 secunde se efectuează reconectarea cu serverul în caz de necesitate

Codurile pentru toate microcontrolerele din cadrul machetei pot fi vizualizate în întregime în Anexele E, F și G.

3.3.1 Softurile necesare pentru integrarea microcontrolerului ESP8266 WiFi Witty Cloud în

MajorDoMo

Pentru a integra controlerul ESP8266 WiFi Witty Cloud în platforma MajorDoMo se instalează următoarele softuri și exstensii:

Platforma MajorDoMo;

Extensia ChromeGateMJD pentru Google Chrome (pentru a fi posibil de a comanda platforma MajorDoMo cu ajutorul vocii);

Exstensia MQTT din biblioteca MajorDoMo;

Brokerul Mosquitto conform recomandărilor [31];

Extensia MQTTBox pentru Google Chrome.

3.3.2 Vizualizarea informației primite de la senzorul DHT11 în meniul principal MajorDoMo

Pentru vizualizarea pachetului de date trimis de client este necesar de accesat Control Panel→DEVICES →MQTT și vor fi prezentate 2 mesaje cu denumirile temp/dht11 și hum/dht11 (figura 3.2).

Figura 3.2 – Vizualizarea pachetului de date transmis de DHT11

Pentru a face o interfață mai placută pentru citirea acestor date în meniul principal (figura 3.3) este necesar de executat următorii pași:

Figura 3.3 – Vizualizarea pachetului de date transmis de client în meniul principal MajorDoMo

Control Panel→OBJECTS→Objects→Add new class, creăm un nou class cu denumirea DHT11 (figura 3.4);

Figura 3.4 – Class cu denumirea DHT11

Control Panel→OBJECTS→Objects→ DHT11→Properties, creăm o proprietate cu denumirea Value în care datele trimise de client se vor salva și păstra timp de 30 zile (figura 3.5);

Figura 3.5 – Proprietatea Value din cadrul obiectului DHT11

Control Panel→OBJECTS→Objects→ DHT11→Objects, creăm 2 obiecte Temp1 și Hum1, care reprezintă niște variabile globale (figura 3.6);

Figura 3.6 – Variabila globală Temp1.Value

Control Panel→DEVICES →MQTT, pachetul de date primit de la client temp/dht11 și hum/dht11 le atribuim variabilelor globale Temp1.Value și Hum1.Value (figura 3.7);

Figura 3.7 – Sincronizarea mesajului primit de la client cu variabila globală Temp1.Value

Control Panel→OBJECTS→Control Menu→Add new section, creăm o zonă în meniul principal cu denumirea Climate DHT11 unde vor fi vizualizate temperatura și umiditatea (figura 3.8);

Figura 3.8 – Crearea unui nou câmp în meniul principal

Control Panel→OBJECTS→Control Menu→Child items, în cadrul Climate DHT11 creăm subpunctul cu denumirea Temperature de tipul Custom HTML-code și în fereastra Data scrim Temperature %Temp.Value% °C. În mod analogic creăm subpunctul Humidity (figura 3.9);

Figura 3.9 – Crearea subpunctului Temperature în cadrul câmpului din meniul principal Climate DHT11

Rezultatul final este prezentat în figura 3.3.

Cu ajutorul variabilelor globale Temp.Value și Hum.Value este posibilă construirea graficelor care se actualizează în timp real (figura 3.10).

Figura 3.10 – Curbele de variație a temperaturii și umidității transmise de client

4 MANAGEMENTUL ȘI DATE TEHNICO-ECONOMICE ÎN CADRUL Î.C.S.

„RED UNION FENOSA” S.A.

Gas Natural Fenosa în Moldova, reprezentată de întreprinderea privată de distribuție a energiei electrice la tarife reglementate Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A. și Î.C.S. Gas Natural Fenosa în Moldova Furnizare Energie S.R.L., întreprindere ce prestează servicii de comercializare a energiei electrice la tarife reglementate pe teritoriul Republicii Moldova, face parte din grupul Gas Natural Fenosa – companie multinațională, lider în sectorul de gaz și electricitate.

4.1 Structura organizatorică a întreprinderii

În figura 4.1 este prezentată structura organizatorică a Gas Natural Fenosa în Moldova.

Figura 4.1 – Structura organizatorică Gas Natural Fenosa în Moldova

4.2 Sistemul integrat de management al întreprinderii

4.2.1 Certificate de management

Pentru îmbunătățirea continuă a serviciilor prestate întreprinderile Gas Natural Fenosa în Moldova implementează cele mai performante sisteme de gestiune și realizează anual investiții semnificative, cu impact major asupra fiabilității livrărilor de energie electrică și a indicatorilor de calitate.

În anul 2008 în cadrul întreprinderii Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A., a demarat procesul de implementare a Sistemului de Management al Calității conform standardelor ISO. Mai întâi acestea sunt implementate în direcția Comercială, iar apoi în întreaga întreprindere și finalizează în 2010 cu certificarea Sistemului de Management al calității al Sistemului de Mediu, conform standardelor ISO 9001:2008 și ISO 14001:2004.

În anul 2011, în cadrul Gas Natural Fenosa este adoptată decizia, ca toate întreprinderile, ce fac parte din Grup să se alinieze Sistemului Integrat de Management Corporativ, iar în urma unui tender internațional s-a decis ca organismul de certificare și monitorizare a conformării la standardele internaționale să fie efectuată de către AENOR, Spania – organism internațional de certificare. Pentru Î.C.S. “RED UNION FENOSA” S.A. această acțiune rezultă prin recertificarea integrată a ambelor sisteme de către organismul de certificare AENOR în luna mai a anului 2011.

În anul 2012 se lansează implementarea standardului pentru Sistemul de Management pentru Sănătate și Securitate Ocupațională, și în 2013, adițional la recertificarea Sistemului Integrat de Management de Calitate și Mediu, este obținut Certificatul pentru Sistemul de Sănătate și Securitate Ocupațională, în conformitate cu standardul OHSAS 18001:2007.

În mai 2013, Gas Natural Fenosa Moldova obține certificatul pentru Sistemul Integrat de Management al Calității, Mediului, Sănătății și Securității Ocupaționale.

În anul 2017, întreprinderile Gas Naturala Fenosa în Moldova se aliniază schimbărilor internaționale, implementează cu succes noile cerințe și obțin certificarea Sistemului de Management Integrat în conformitate cu standardele ISO 9001:2015 și ISO 14001:2015.

Sistemul Integrat de Management este un instrument eficient, care permite unei companii să-și îmbunătățească continuu performanțele, să identifice și să controleze impactul activităților, produselor și serviciilor sale asupra mediului, să gestioneze sistematic procesele identificate, să stabilească obiectivele si sarcinile respective pentru a le îndeplini și a demonstra realizarea lor.

Administrația întreprinderilor Gas Naturala Fenosa în Moldova califică certificările respective drept o dovadă a faptului, că sistemul și politica întreprinderii îndeplinesc cerințele standardelor internaționale spre care este orientat în mod constant grupul energetic integrat din Spania, Gas Natural Fenosa.

4.2.2 Codul de Etică a Gas Natural Fenosa

Obiectivul Codului de Etică

Obiectivul Codului de Etică al Gas Natural Fenosa are drept scop stabilirea normelor ce vor dicta comportamentul etic al tuturor administratorilor și angajaților în cadrul îndeplinirii atribuțiilor zilnice, privitor la relațiile și interacțiunile acestora cu toate grupurile de interes. Aceste grupuri sunt angajații proprii, clienții, furnizorii și colaboratorii externi, acționarii, instituțiile de stat și private și societatea în general. Prezentul Cod de Etică derivă din definiția noțiunilor de Misiune, Viziune, Valori și Principii ale Gas Natural Fenosa, pe care le completează, și constituie un ghid de lucru în scopul asigurării unui comportament adecvat pentru angajați în timpul îndeplinirii funcțiilor profesionale, în conformitate atât cu legislația fiecărei țări unde Gas Natural Fenosa își desfășoară activitățile, cât și cu Sistemul de Norme stabilit, respectând valorile culturale ale acestora. Codul de Etică al Gas Natural Fenosa reflectă principiul diligenței adecvate aplicat de către Gas Natural Fenosa în vederea prevenirii, descoperirii și eradicării neregulilor asociate nerespectării Codului și Normelor interne stabilite, inclusiv pe acelea care fac trimitere la activitățile ilicite de natură penală. Compania înțelege că diligența în aceste domenii presupune, între altele, elaborarea și implementarea unor modele de control care să analizeze riscurile în aspectele abordate în acest Cod, să asigure cunoașterea normelor în cadrul organizației, să definească responsabilitățile și să stabilească proceduri care să permită comunicarea în condiții de confidențialitate a neregulilor precum și soluționarea acestora. Compania înțelege că procedurile pe care le-a implementat, inclusiv Modelul de Prevenire a Activităților Penale, îi permit să dea răspuns aspectelor anterior menționate.

Domeniul de aplicare a Codului de Etică

Codul de Etică al Gas Natural Fenosa se adresează membrilor consiliului de administrație, directorilor și în general întregului personal al Gas Natural Fenosa (în continuare, Codul se referă la toate categoriile menționate ca angajați), indiferent de funcția ocupată sau de locul unde își desfășoară activitatea. Normele de conduită conținute în acest Cod trebuie respectate în mod obligatoriu și se răsfrâng asupra tuturor întreprinderilor controlate, pe care Gas Natural Fenosa le administrează. Pe de altă parte, grupul va promova și stimula, în rândul furnizorilor și al întreprinderilor cu care colaborează, adoptarea unor norme de comportament compatibile cu cele definite în prezentul Cod de Etică. Atunci când circumstanțele o cer, compania va putea solicita furnizorilor, societăților colaboratoare și contrapărților sale să încheie cu aceasta un angajament de respectare a Codului sau a altor norme ce urmează a fi stabilite. În același mod, aplicarea Codului poate fi impusă oricărei persoane sau organizații aflate în relație cu Gas Natural Fenosa atunci când compania o consideră necesar și natura relației face posibil acest lucru. Consiliul de Administrație și Primul eșalon de Conducere al Gas Natural Fenosa vor pune în aplicare toate mijloacele ce sunt disponibile pentru a difuza Misiunea, Viziunea, Valorile și Principiile Gas Natural Fenosa, și vor impune îndeplinirea normelor de conduită conținute de prezentul Cod. De asemenea, vor fi un model de referință prin comportament și modul de respectare a Codului. Criteriile de conduită conținute în prezentul Cod nu aspiră să reflecte totalitatea situațiilor sau circumstanțelor întâlnite de către angajații Gas Natural Fenosa, ci să stabilească niște norme generale de conduită, care să-i orienteze în modul lor de acțiune în timpul desfășurării activității lor profesionale.

Principiile călăuzitoare de conduită în cadrul Gas Natural Fenosa

Gas Natural Fenosa consideră că încrederea acționarilor, clienților, furnizorilor și colaboratorilor săi externi, precum și încrederea mediului social unde își desfășoară activitatea, se bazează pe integritatea și responsabilitatea fiecărui angajat în parte în timpul îndeplinirii atribuțiilor sale profesionale. Integritatea este înțeleasă ca o acțiune etică, onestă și de bună credință. Noțiunea de Responsabilitate profesională se înțelege ca o acțiune proactivă, eficientă și concentrată pe excelență, calitate și dorința de a lucra. Gas Natural Fenosa se așteaptă la un comportament integru și responsabil din partea tuturor angajaților săi în timpul îndeplinirii funcțiilor acestora. De asemenea, Gas Natural Fenosa se așteaptă ca furnizorii și colaboratorii săi externi să dea dovadă de un comportament compatibil cu principiile menționate. Orice angajat al Gas Natural Fenosa poate adresa superiorului său ierarhic sau Comisiei Codului de Etică orice întrebare cu privire la modul de interpretare a normelor de conduită conținute în prezentul Cod și va trebui, cu bună credință și fără să se teamă de consecințe negative, să aducă la cunoștința superiorului său ierarhic sau a Comisiei Codului de Etică prin e-mail codigoetico@gasnaturalfenosa.com, sau prin corespondența internă, orice nerespectare a normelor Codului pe care le observă în timpul desfășurării activității sale profesionale. Notificările transmise către Comisia Codului de Etică vor fi prelucrate în mod confidențial și în conformitate cu prevederile Legii Organice pentru Protecția Datelor.

Norme de conduită

Codul de Etică stabilește normele specifice de acțiune în următoarele direcții:

Respectarea legalității, a drepturilor omului și a valorilor etice;

Respect față de persoane;

Dezvoltare profesională și egalitatea șanselor;

Cooperare și dedicare;

Siguranță și sănătate la locul de muncă;

Utilizarea și protejarea activelor.;

Corupție și mită.;

Plăți ilegale și spălare de bani;

Imagine și reputație corporativă;

Loialitatea față de întreprindere și conflictul de interese;

Tratarea informațiilor și a cunoștințelor;

Relațiile cu clienții;

Relațiile cu acționarii;

Relațiile cu întreprinderile colaboratoare și furnizorii;

Respectarea mediului înconjurător.

4.3 Indicatorii tehnico-economici a întreprinderii

4.3.1 Indicatorii tehnico-economici privind activitatea furnizorului de energie electrică la tarife

reglementate pentru anul 2016 – 2017

Activitatea întreprinderii Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A. pentru anul 2016 – 2017 este prezentat în tabelul 4.1.

Tabelul 4.1 – Indicatorii tehnico-economici privind activitatea furnizorului de energie electrică la tarife reglementate pentru anul 2016 – 2017

Continuarea tabelului 4.1

Continuarea tabelului 4.1

4.4 Planul de investiții pentru anul 2018 a Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A.

În temeiul art.45 din „Legea nr.107 cu privire la energia electrică“ și art.36 din „Hotărârea nr. 283/2016 din 15.11.2016 cu privire la aprobarea Regulamentului privind planificarea, aprobarea și efectuarea investițiilor“, Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A. publică Planul de Investiție pentru anul 2018 aprobat de ANRE prin hotărârea nr.29/2018 din 30.01.2018.

Astfel, Agenția a aprobat Planul de investiții în valoare de 379074 mii lei (tabelul 4.2) față de 394831 mii lei solicitate de către companie,ceea ce reprezintă 96 % din valoare înaintată.

Tabelul 4.2 – Planul de investiții pentru anul 2018 a Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A

4.5 Date tehnico-economice privind instalarea dispozitivelor RTU și construirea canalelor de

telecomunicare în cadrul Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A.

4.5.1 Investiția pentru construirea canalului de telecomunicare

Rețelele electrice inteligente semnifică utilizarea profundă a tehnologiilor informaționale și a telecomunicațiilor în modelul energetic pentru a controla mai bine, a garanta furnizarea, a îmbunătăți rapiditatea serviciului, a redistribui consumul, a organiza depozitarea, a economisi energia electrică și a face posibilă integrarea energiilor renovabile și cogenerarea.

Astefel din cele spuse mai sus este necesar de a primi informația despre starea rețelelor de distribuție rapid și sigur prin canale de informare care să fie nu doar sigure, dar și avantajoase din punct de vedere economic.

La momentul actual sunt următoarele canale de informare :

Cablu telefonic;

Fibră optică;

Condensatorul de telecomunicare instalat pe LEA;

Radio;

GSM;

GPRS.

În tabelul 4.3 sunt prezentate date privind investiția pentru construirea în anul 2006 a canalului de informare pentru un punct de control aflat la o distanță de 15 km.

Tabelul 4.3 – Investiția pentru construirea în anul 2006 a canalului de informare pentru un punct de control aflat la o distanță de 15 km.

La momentul actual Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A utilizează 2 canale de informare fibră optică și GPRS care funcționează în paralel.

4.5.2 Compararea investiției pentru dispozitivele RTU "Гранит Микро GPRS" și "SPlUS

S7-300"

Î.C.S „RED Union Fenosa“ S.A a analizat 2 variante de procurare a echipamentului pentru telecontrol și telemăsurare de la companiile producătoare ПРОМЭКС și SIEMENS pentru 20 substații (tabelele 4.4, 4.5)

Tabelul 4.4 – Investiția pentru RTU "Гранит Микро GPRS"

Tabelul 4.5 – Investiția pentru RTU „SPlUS S7-300”

Continuarea tabelului 4.5

Investiția totală pentru procurarea echipamentului RTU, necesar pentru 20 posturi de transformare din cadrul RED UF, constituie 51370 EU . A fost acceptat ecipament produs de compania ПРОМЭКС, deoarece aceasta vine cu o ofertă de 4 ori mai avantajoasă, decât cea propusă de compania SIEMENS.

În calitate de canale de comunicare a RTU – urilor cu serverul central au fost alese fibra optică și GPRS. Este important de menționat, că Î.C.S. „RED Union Fenosa” S.A. nu a investit pentru construirea canalului de comunicare prin fibră optică, deoarece utilizează serviciile unui provider, iar canalul de comunicare GPRS este utilizat ca canal de rezervă.

5 SECURITATEA ACTIVITĂȚII VITALE

5.1 Generalități

Securitatea și sănătatea în muncă (S.S.M.) reprezintă un ansamblu de activități de ordin social-economic, organizatoric, tehnologic, igienic și profilactic-curativ având ca scop crearea și asigurarea celor mai bune condiții pentru o muncă înalt productivă, apărarea vieții, sănătății, integrității fizice și psihice a lucrătorilor.

Procese de producție sau lucrări, care să nu fie însoțite de anumiți factori de risc profesional, nu există. Sarcina fundamentală a activităților de S.S.M. este de a reduce la minimum probabilitatea afectării sau îmbolnăvirii lucrătorilor și, concomitent, crearea confortului în activitatea de muncă. Condițiile reale de muncă sunt caracterizate, de regulă, de prezența anumitor factori de risc care prezintă pericol de accidentare sau de îmbolnăvire a lucrătorilor.

În cadrul proiectului vor fi analizați factorii de risc și măsurile de ameliorare a acestora la efectuarea lucrürilor de montare a rețelei și echipamentului electric de către montori cu grupa de electrosecuritate respectivă.

Unul din motivele pentru care montorii se întorc cu bine acasă constă în aceia că activitatea de protecția muncii este executată cu simț de răspundere, nu formal (adică să ai fișa semnată, în rest nu contează). Scopul este de a asigura angajatului sănătatea și prevenirea oricărei situații de urgență și de expunere la riscurile profesionale. Ținta pe care securitatea și sănătatea muncii trebuie să o atingă este de a se asigura că angajatul este în afara oricărui pericol. Protecția muncii prevede și creearea unui ambient plăcut la locul de muncă.

Consecințele respectării cu strictețe a normelor de protecție a muncii sunt încurajatoare. Productivitatea companiei crește în momentul în care angajatul este privit ca o valoare umană importantă, când i se asigură un loc de muncă securizat și plăcut. Protecția muncii oferă satisfacție de ambele părți, atât pentru angajat cât și pentru angajator.

Este foarte important de menționat, că cel mai important factor de risc este căderea sub tensiune, deoarece aceast factor de risc nu emite semnale sonore (doar în unele cazuri, efectul corona), vizuale și senzații olfactive de aceea este foarte important de respectat regulele prevăzute de normele protecției muncii, deoarece acestea au fost scrise cu sângele tovarășilor și nimic nu e mai scump pe lumea aceasta decât viața omenească.

5.2 Analiza factorilor de risc la locul de muncă

În timpul procesului de montare a rețelelor și echipamentului electric, montorii-electricieni sunt supuși următorilor factori de risc descriși în tabelul 5.1.

Tabelul 5.1 – Tabloul factorilor de risc orientat pe elementele sistemului de muncă

Continuarea tabelului 5.1

5.3 Igiena muncii

Condițiile sănătoase de muncă pentru personalul antrenat în activitățile de montar a rețelelor și echipamentului electric sunt determinate de caracterul procesului de muncă și factorii mediului extern, ce-i înconjoară pe lucrători care execută lucrările corespunzătoare.

În timpul activităților de montare a rețelelor și echipamentului electric corespunzător are loc interacțiunea dispozitivelor, mediului de producție și a factorului uman. Omul transformă, acomodează mediul de producție la necesitățile sale, iar mediul de producție acționează într-un mod sau altul asupra personalului. Acțiunea mediului de producție asupra organismului omului este condiționată de acțiunea factorilor mediului de muncă. Factorii se împart în factori fizici, termici, electrici, psihofiziologici.

Asupra personalului antrenat în lucrările de montar e a rețelelor și echipamentului electric influențează complex unii din acești factori.

Factorii fizici includ umiditatea relativă și temperatura aerului ambiamt, circulația și presiunea barometrică a aerului, iluminatul, zgomotul, vibrațiile care sunt posibile în procesul de realizare a sarcinii de lucru. Această categorie de factori predomină la efectuarea lucrărilor de montare a rețelelor și echipamentului electric. Acțiunea factorilor enumerați asupra omului este condiționată de caracterul activității de muncă, alimentație, condițiile mediului de producere, corectitudinea organizării locurilor de muncă etc.

Zgomotul și vibrațiile produse la unele lucrări de montare a rețelelor și echipamentului electric (reieșind din succesiunea lucrărilor indicate în proiectul de execuție a lucrărilor) persistă la un nivel moderat. Nivelul este sub limita admisibilă, și nu necesită din partea angajaților mijloace de protecție sau alte măsuri suplimentare de adoptat. Zgomotul fiind sub limită putem considera că nu influențează negativ asupra personalului antrenat în astfel de activitate.

Un alt component din seria factorilor fizici este iluminatul. Iluminatul la un nivel scăzut și necorespunzător poate duce la pierderea orientării în spațiu, a reacției, conduce la dezvoltarea bolilor de ochi (miopa falsă și reală, prezbitismul etc.). De aceea, cînd se proiectează un spațiu, un edificiu este foarte important să se asigure nivelul de iluminare în corespundere cu categoria zonei de lucru. Lucrările de montare a rețelelor și echipamentului electric în mare parte se realizează în partea luminoasă a zilei, de aceea de energie electrică este necessar numai în cazul funcționării unor aparate, dispozitive etc., iar dacă este o iluminare insufiecientă se face o iluminare provizorie utilizînd prelungitoare.

Este important ca personalul antrenat în aceste activități de montare a rețelelor și echipamentului electric să fie dotat cu încăperi sanitaro-igienice așa ca garderoba, closete, lavoare, dușuri pe perioada realizării sarcinii de muncă, toate destinate pentru asigurarea confortului cotidian al personalului antrenat în aceste activități. Aceste măsuri sunt obligatorii conform actelor normativ legislative în vigoare, de aceea din partea antreprenorului se cere ca să respecte aceste cerințe.

Este important de accentuat momentul și efectele factorilor psihofiziologici. În realizarea lucrărilor de montare a rețelelor și echipamentului electric trebuie de luat în considerație relațiile între colegi, și între colegi și conducătorul locurilor de muncă, precum și aspectul fizic și psihic al mediului. Acest aspect foarte mult contează la efectuarea sarcinii de muncă. De aceea este necesar ca administratorul să acorde o atenție deosebită acestui subiect.

Este necesar de abordat și influența factorilor de microclimă în încăpere, inclusiv în exterior. Menținerea lor la parametrii de confort sporește productivitatea muncii, reduce nivelul îmbolnăvirilor profesionale, reduce riscurile profesionale etc. Menținerea parametrilor de confort se asigură prin aerisirea încăperilor folosind sistemele de ventilare naturale organizate și neorganizate, și în cazul efectuării lucrărilor date în perioada rece a anului și celei de încălzire.

Factorii electrici au și ei o deosebită influență, de aceea descrierea lor este prevăzută în măsurile de securitate și sănătate în muncă.

În timpul efectuării lucrărilor de montare a rețelelor și echipamentului electric, specialiștii în domeniul dat și responsabilii de aceste lucrări se găsesc permanent într-o interacțiune reciprocă cu factorii mediul înconjurător, care în mod direct sau indirect acționează asupra organismului uman.

Menținerea parametrilor de confort la nivelul admisibil se realizează prin utilizarea unor măsuri organizatorice, tehnico-profilactice, economice, aspecte ce conduc la preîntâmpinarea apariției bolilor profesionale, cât și la ridicărea productivității muncii. Aceste măsuri trebuie să fie permanent în vizorul administrației unității și al conducătorilor de muncă. Corespunzător, conform unui plan de protecție și prevenire anual în domeniu sunt aprobate și coordonate unele din aceste măsuri.

5.4 Măsuri de securitate și sănătate în muncă

Reieșind din nomenclatura lucrărilor prescrise în proiectul de execuție a lucrărilor și fișa tehnologică, în activitatea dată sunt lucrări principale și auxiliare/suplimentare, asupra cărora este necesar de realizat o abordare din punct de vedere al securității și sănătății în muncă.

Activitățile abordate sunt realizate de către personal instruit și atestat în domeniul respectiv. La aceste lucrări se admite personal cu grupa III de electrosecuritate. Este necesar de menționat, că pentru a admite personalul la efectuarea acestor lucrări de montare a rețelelor și echipamentului electric este necesar să fie realizată procedura de instruire în domeniul electrosecurității și securității și sănătății în muncă. De aceea, instruirea se efectuează ințial, adică întroductiv generală, când personalul este angajat în câmpul muncii și admis la o astfel de activitate prin familiarizarea acestuia cu actele normativ-legislative în domeniul dat, cu riscurile specifice, cu consecințele posibile, cu măsurile de protecție contra incendiului conform unei programe speciale, iar mai apoi urmează instruirea la locul de muncă și periodică, care este realizată de către conducătorul la locul de muncă conform instrucțiunii în domeniul S.S.M. pentru funcția sau profesia dată. Această instrucțiune în domeniul S.S.M. în mod obligatoriu conține partea generală, adică dispoziții generale, unde sunt descrise cerințele generale față de personal care poate fi admis la lucrările date, cerințe de securitate la începutul efectuării lucrărilor, cerințe de securitate în procesul de realizare a lucrărilor, cerințe de securitate la sfârșitul lucrărilor și cerințe de securitate în caz de situații de accidentare. Inclusiv angajații trebuie să fie instruiți și cu alte instrucțiuni de funcționare a unor aparate, instalații utilizate la lucrările generale. Aceste forme de instruire sunt fixate în fișa personală în domeniul S.S.M. pentru fiecare lucrător și într-un registru de formă specială, care, de regulă, se păstrează la conducătorul locurilor de muncă. Așa cum personalul operează cu diferite aparate, obiecte, inclusiv efectuează lucrări de conectare și deconectare a sistemului, este oportun de menționat cerințele de electrosecuritate la aceste lucrări, acțiunea curentului electric și a cîmpurilor electromagnetice asupra personalului antrenat în aceste activități și consecințele ce urmează.

Pericolul electrocutării la efectuarea lucrărilor de montare a rețelelor și echipamentului electric este determinat prin faptul că unele părți conductoare ale aparatelor sau corpurile lor ce au nimerit sub tensiune, în rezultatul unor defecte de izolație, nu emit semnale, care ar preîntâmpina omul despre pericol. Curentul electric nu are culoare, gust și miros. Reacția omului la curentul electric apare doar după trecerea lui prin corpul uman.

Cunoscând pericolul acțiunii curentului electric asupra organismului uman la lucrările de montare a rețelelor și echipamentului electric este necesar să se prevadă și utilizeze un șir de măsuri și mijloace de protecție cu caracter organizatoric și tehnic. Personalul, antrenat în astfel de activități, trebuie să respecte strict cerințele regulilor de securitate și electrosecuritate conform fișei cu indicarea sarcinii de muncă. Lucrările de montare (lucrări de trasare a cablurilor, de instalare a diferitor elemente a sistemului, de iluminare etc., a lucrărilor la înălțime în unele cazuri) vor fi realizate numai de către personal special instruit, care este admis la astfel de lucrări.

La categoria măsurilor organizatorice realizate se raportă elaborarea instrucțiunilor în domeniul dat, organizarea instruirii în domeniul S.S.M., dotarea cu echipament de lucru și protecție dacă este cazul, și alte aspecte. Aceste măsuri odată realizate sporesc gradul de responsabilitate din partea personalului angajat în astfel de activități. Dacă să ne referim la alte măsuri, cum ar fi măsurile tehnice, putem menționa următoarele:

Folosirea tensiunilor reduse;

Separarea electrică a rețelelor în sectoare scurte cu l = 2…6 m cu ajutorul transformatoarelor de separare (în unele cazuri);

Folosirea sistemelor de blocare, de semnalizare, a placardelor avertizatoare;

Folosirea mijloacelor individuale de protecție.

Izolarea părților conductoare (ordinară, dublă, sporită, suplimentară);

Protecția prin legare la pământ – unirea în mod voit cu priza de pământ a părților metalice ale instalațiilor electrice, care în mod normal nu se află sub tensiune, dar care pot nimeri sub tensiune din cauza unor defecte de izolație;

Protecția prin legare la conductorul de nul – unirea în mod voit a părților metalice ale instalației electrice, care în mod normal nu se află sub tensiune, cu firul nul de protecție direct legat la pământ.

Este foarte important de menționat și care sunt factorii care pot provoca electrocutarea. La categooria factorilor se înscrie starea personalului, dispoziția, durata de acțiune, mediul de producere, calitatea pileii, tensiunea în rețea, frecvența, intensitatea curentului etc. Electrotrauma, cauzată de influența curentului electric sau arcului electric poate, fi rezultatul:

Atingerii de una din faze sub tensiune a omului neizolat de pământ;

Atingerii simultane de două faze sau borne a instalației electrice ce se află sub tensiune;

Eliberării persoanei ce se află sub acțiunea curentului electric.

Nu doar curentul electric prezină pericol pentru viața și sănătatea umană și de aceea la efectuarea unor lucrări generale prin utilizarea aparatelor de mînă electrice (de tăire, perforare etc.) personalul trebuie să dispună de cunoștințele și abilitățile necesare privind folosirea acestora.

Nu trebuie de uitat și de măsuri de protecție a ochilor în timpul executării unor lucrări, spre exemplu, la tăierea construcțiilor din metal, proces în rezultatul căruia se produc scântei. În timpul tăierii canalelor pentru amplasare cablurilor în pereți se produce colb și este necesar de protejat căile respiratorii în modul corespunzător, se poate de utilizat aparate moderne de tăiere a canalelor pentru cabluri ce injectează apă în locul tăierii astfel se rezolvă problema colbului produs în încăpere.

5.5 Măsuri privind securitatea la incendiu

Incendiul este arderea necontrolată care se dezvoltă în timp și spațiu, provoacă pagube materiale și prezintă pericol pentru oameni. Apariția incendiilor la modul general, cît și în cazul efectuării lucrărilor de alimentare cu energie electrică a apartamentului este legată de încălcarea regimului de protecție împotriva incendiilor, nerespectarea normelor și regulilor în domeniul securității la incendiu, insuficiența dotării cu mijloace și sisteme de protecție contra incendiilor a locurilor de muncă, lipsa instrucțiunilor în domeniul dat la locurile de muncă, lipsa instruirii personalului în domeniul securității la incendiu etc. Incendiile, de regulă, apar într-un loc apoi se extind prin intermediul materialelor sau pe suprafața elementelor combustibile (liniar sau volumic). Pentru a preveni incendiile posibile în proceul de realizare a lucrărilor de montare a rețelelor și echipamentului electric este necesar de a realiza lucrările de prevenire în domeniul dat.

Prevenirea incendiilor reprezintă un complex de măsuri tehnico-ingineresti și organizatorice, îndreptate spre asigurarea protecției împotriva incendiilor a obiectivelor, locurilor de muncă și a oamenilor.

Scopul activitătii de prevenire a incendiilor constă în menținerea unui nivel înalt de securitate împotriva incendiilor la toate locurile de muncă, mai ales în locurile unde se realizează lucrările de montare a sistemului cu toate elementele componente. În proiect se acordă atenție încăperilor și locurilor de muncă unde se realizează aceste activități, precum și asupra personalului antrenat în aceste activități responsabile.

Securitatea împotriva incendiilor la montare a rețelelor și echipamentului electric trebuie să se asigure:

Printr-un sistem de preîntîmpinare a incendiului;

Printr-un sistem de protecție împotriva incendiilor;

Prin măsuri tehnico-organizatorice.

Cerințele față de sistemul de preîntîmpinare a incendiului sunt manifestate prin prevenirea formării mediului combustibil.

La rîndul său cerințele față de sistemul de protecție a incendiilor se manifestă prin:

Folosirea mijloacelor de stingere a incendiilor și tipurilor de tehnică împotriva incendiilor respective;

Folosirea instalațiilor automate de semnalizare și stingere a incendiilor;

Organizarea evacuării la timp a peronalului prin cunoașterea regulilor principale de evacuare (elaborarea schemei de evacuare și atârnarea ei în locurile accesibile);

Folosirea mijloacelor colective și individuale de protecție împotriva factorilor periculoși ai incendiului.

Măsurile tehnico-organizatorice de protecție împotriva incendiilor trebuie să includă:

Organizarea protecției impotriva incendiilor de tip corespunzător, efectiv anumit instruit și dotare tehnică corespunzătoare;

Organizarea instruirii personalului referitor la regulile de securitate împotriva incendiilor.

Pentru a prevedea toate măsurile de asigurare a securității la incendiu, există mijloace de stingere a incendiilor și sînt stabilite procedee de întrerupere a arderii.

Locurile de muncă trebuie să fie dotate, în mod obligatoriu, cu instrucțiuni privind regulile de protecție contra incendiilor, stingătoare de incendiu de tipul respectiv în funcție de sarcinile termice la incendiu, și alte măsuri constructive strict necesare confor normelor în construcții. Personalul, implicat în activitățile de montare a rețelelor și echipamentului electric, înainte de efectuarea lucrărilor trebuie să fie instruit privind cerințele de securitate la incendiu.

5.6 Calculul de confirmare a curentului nominal de scurgere a aparatului de protecție

diferențial

Conform proiectului, în baia din apartamentul proiectat se prevede instalarea unei mașini de spălat haine cu puterea nominală 2,2 kW. Acest receptor electric este alimentat aparte de la dulapul de distribuție (coala C.4, Anexa C).

În corespundere cu [16] este necesar de instalat o priză cu IP minim X5, cu protejarea acesteia prin intermediul unui aparat diferențial cu curentul maxim de scurgere 30 mA.

Curentul nominal de scurgere a aparatului diferențial conform [27] se determină cu relația:

(5.1)

(5.2)

(5.3)

(5.4)

(5.5)

(5.6)

unde este curentul nominal de scurgere a aparatului diferențial;

– curentul total de scurgere ;

– curentul de scurgere a receptorului electric;

– curentul de scurgere a rețelei electrice;

– lungimea rețelei electrice, m.

În cadrul acestui proiect a fost utilizat softul de alegere a conductoarelor și a aparatelor de protecție Simaris design 9. Pentru grupa nr. 2 a fost ales aparatul de protecție diferențial de tipul 5SV33116 elaborat de producătorul de echipamente electrice Siemens (coala C.4, Anexa C).

Curentul nominal de scurgere al aparatului diferențial de tipul 5SV33116 corespunde condiției (5.2). În așa fel protecția la scurgeri de curent în circuitul de alimentare a mașinii de spălat este asigurată.

CONCLUZII

Sistemul electroenergetic integral include, în linii mari, sisteme de producere, de transport și distribuție și de consum a energiei electrice. Procesele din aceste sisteme urmează a fi optimizate pentru a spori eficiența lor. Este evident, că pentru atingerea acestui scop este necesară o inteligentizare, dar și o operare nu mai puțin inteligentă, realizată la diferite trepte ale acestui sistem, ținând cont de specificul acesteia. Lucrarea dată prezintă o încercare de inteligentizare a sistemelor de consum a energiei electrice, care, pe lîngă faptul că va spori gradul de comoditate pentru consumatori, va contribui la reducerea substanțială a pierderilor și la majorarea eficienței consumurilor.

În cadrul primului capitol a lucrării a fost definită noțiunea de rețea electrică inteligentă. Este specificat faptul că aceasta nu este o „super rețea“ după aparență, foarte diferită de cele actuale, deoarece va fi utilizat în continuare cuprul și aluminiul în calitate de conductoare, și instalațiile vor fi similare, dar cu niveluri de eficiență superioare și o relație mai bună „cost-calitate”. Se menționează, că echipamentul utilizat pentru transmiterea datelor de la punctele controlate și operarea cu echipamentele electrice din cadrul acestora, este o verigă destul de importantă în cadrul rețelelor electrice inteligente, totodată, cea mai importantă verigă fiind sistemul de conducere. Se analizează diferența dintre sistemele de conducere tip SCADA și DMS și se specifică că această diferență este considerabilă, deoarece sistemul SCADA permite doar vizualizarea datelor primite de la senzorii, instalați în punctele controlate, și, în general, controlul și vizualizarea stării echipamentului din cadrul SEE, ceea ce nu face rețeua într-atât de inteligentă, precum sistemele de conducere decizionale de tip DMS, care permit optimizarea, în baza unor modele matematice, a acestor rețele fără implicarea omului.

În al doilea capitol au fost specificate părțile componente ale rețelelor de distribuție inteligente și realizată proiectarea complexă a unui apartament inteligent. Automatizarea unor procese din cadrul apartamentului proiectat conduce la diminuarea substanțială a consumului și a pierderilor de energie, ceea ce este deosebit de important pentru Republica Moldova, țară, în care consumul rezidențial de energie electrică constituie în jur de 45 % din consumul total al acesteia. La proiectare au fost utilizate echipamente inteligente de la producătorii cu renume mondial Xiaomi și DeviSmart, deoarece aceștia vin pe piață cu soluții deja existente, însă datorită managementului bine pus la punct, cu prețuri atractive la calitate înaltă. În calitate de sistem de conducere a fost aleasă platforma MajorDoMo, care prezintă un sistem de conducere decizional și este un proiect open-source, în care inginerii IT din toată lumea pot veni cu soluții de optimizare a arhitecturii existente. Acești doi factori au fost decizionali în alegerea sistemului de conducere pentru apartamentul proiectat.

În al treilea capitol au fost descrise toate etapele pentru integrarea microcontrolerului ESP8266 WiFi Witty Cloud în MajorDoMo și elaborată o machetă funcțională care include 3 microcontrolere. Macheta permite a demonstra funcționalitățile unui sistem de comandă la distanță cu echipamentele unui apartament inteligent și poate fi ușor integrată într-un apartament real, dotat cu echipamente inteligente.

În capitolul patru sunt analizate aspecte de management și economice privind procurarea RTU-urilor și construirea canalelor de telecomunicare în cadrul Î.C.S „RED Union Fenosa” S.A. Din analiza realizată rezultă propunerea de a utiliza echipamentul RTU, necesar pentru 20 de posturi de transformare din cadrul întreprinderii, produs de compania ПРОМЭКС, acesta fiind de aproximativ 4 ori mai ieftin decât echipamentul similar, produs de compania SIEMENS. Este necesar de menționat, de asemenea, că parametrii tehnici și de fiabilitate ai echipamentului produs de ПРОМЭКС, satisfac cerințelor. În calitate de canale de comunicare a RTU – urilor cu serverul central au fost alese fibra optică și GPRS, ultimul fiind utilizat în calitate de canal de rezervă.

În capitolul cinci au fost determinate patru categorii de factori de risc și elaborate măsuri organizatorice și tehnice, necesare pentru prevenirea acestor riscuri, la realizarea lucrărilor de montare a rețelelor și echipamentelor electrice în clădiri.

Bibliografie

R.Belhomme, C.Naslin, G. Beslin, N. Albrieux, „Wind farms and networks – Main technical issues”, Proccedings of International Conference on Power Generation and Sustainable Development, Liege, Belgia, 8-9 Octomber 2001.

http://www.statistica.md/public/files/publicatii_electronice/balanta_energetica/BE_2012_rom.pdf

http://jmacism3004.blogspot.com/2011/04/smart-grid-network.html

Institutul de Cercetare Tehnologică (IIT), pe lîngă Școala Tehnică Superioară de Inginerie (ICAI) a Universității Pontificale Comillas. Rețele electrice inteligente. Editia: 2011.

RD 1955/2000

Mihai Moga. Sisteme inteligente pentru conducerea rețelelor electrice de distribuție., București: 2000.

http://www.smartgrid.ru/tochka-zreniya/avtorskie-kolonki/smart-grid-sozdaet-energetiku-novogo-obrazca/

Current Grid vs. Smart Grid

http://www.grid4eu.eu/dissemination/grid4eu-attends-european-smart-grids-standardization-conference.aspx (9)

http://www.grid4eu.eu/dissemination/grid4eu-attends-european-smart-grids-standardization-conference.aspx

http://compass.co.md/ro/categorii-servicii/integrarea-sistemelor-casa-inteligenta/integrarea-sistemelor-casa-inteligenta.html

http://jmacism3004.blogspot.com/2011/04/smart-grid-network.html

http://www.worldchanging.com/archives/007897.html

СП 31-110-2003

МГСН 3.01 – 01

ГОСТ Р 50571.11 – 96

СП 31 – 110 – 2003

Romanciuc I. Alimentarea cu energie electrică a întrprinderilor. Îndrumar de proiectare. U.T.M. Chișinău, 2000.

http://alfalift.ru/dannye_dlya_proektirovan

Schneider Electric – Выпуск 11 – Проектирование электроустановок квартир с улучшенной планировкой и коттеджей

https://powercoup.by/stati-po-elektromontazhu/kak-rasschitat-teplyiy-pol.html

http://longsword.ru/2012/03/moshhnost-vjelotrjenazhjera-i-bjegovoj-dorozhki-vybirajem-optimalnuju/

http://elektrik-sam.info/

СНиП 23-05

Pogora V. Procese tranzitorii în sistemele de alimentare cu energie electrică.

Indicații metodice. U.T.M. Chișinau 2013

https://ro.wikipedia.org/wiki/Xiaomi

Правила устройства электроустановок. Издание седьмое. 2002

http://casamea.ro/casa/constructii/solutii-constructive/casa-inteligenta-4588

https://kb.smartliving.ru/kakoy-funkcional-populyaren-v-umnom-dome/

https://majordomo.smartliving.ru/ustroystva/

Step by step installing and configuring Mosquitto with Windows 7

http://www.gasnaturalfenosa.md/page/despre-noi

http://www.gasnaturalfenosa.md/resurse_umane

http://www.gasnaturalfenosa.md/rsc/sistem_integrat_de_management/certificate-iso

http://www.gasnaturalfenosa.md/sites/default/files/Codul_etic_RO.pdf

http://www.gasnaturalfenosa.md/sites/default/files/ro/Indicatorii_tehnico_economici/Indicatorii_tehnico-economici_privind_activitatea_operatorilor_2017.pdf

http://www.gasnaturalfenosa.md/sites/default/files/ro/Planul_de_investitii/2018/REDUF_PI_2018.pdf

Presentation GSM_GPRS (A. Marenciuc, Responsabil Protectii, Telecontrol, Gas Natural Fenosa, Moldova )

Analisis RTU Siemens y Granit Micro (A. Marenciuc, Responsabil Protectii, Telecontrol, Gas Natural Fenosa, Moldova)

Komninos 2002, 195-201

ANEXA A

Coala A.1 – Planul și dimensiunile apartamentului

ANEXA B

Figura B.1 – Liniile izolux din cadrul apartamentului

Figura B.2 – Vederea de sus a apartamentului

Figura B.3 – Vizualizarea nivelulului de iluminare a apartamentului

Figura B.4 – Vizualizarea bucătăriei și a sălii de odihnă

Figura B.5 – Vizualizarea nivelulului de iluminare în bucătărie și sala de odihnă

Figura B.6 – Vizualizarea sălii de baie

Figura B.7 – Vizualizarea nivelulului de iluminare în sala de baie

Figura B.8 – Vizualizarea camerei nr.1

Figura B.9 – Vizualizarea nivelulului de iluminare în camera nr.1

Figura B.10 – Vizualizarea sălii de sport

Figura B.11 – Vizualizarea nivelulului de iluminare în sala de sport

ANEXA C

Coala C.1 – Modul de amplasare a corpurilor de iluminat

Coala C.2 – Schema de alimentare a corpurilor de iluminat și a echipamentului din baie

Coala C.3 – Schema de amplasare și alimentare a prizelor electrice

Coala C.4 – Rețeua electrică a apartamentului

Coala C.5 – Repartizarea senzorilor de la producătorul de echipamente inteligente Xiaomi

Coala C.6 – Schema electrică de alimentare a elementelor de încălzire pentru podea

ANEXA D

Figura D.1 – Machetă funcțională care demonstrează posibilitățile sistemului de conducere MajorDoMo

ANEXA E

Codul pentru microcontrolerul nr.1 (elementul 3, figura D.1, Anexa D)

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <PubSubClient.h>

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <WiFiClient.h>

#include <ESP8266WebServer.h>

#include <ESP8266mDNS.h>

const char* ssid = "****";

const char* password = "****";

const char* mqtt_server = "****";

const char* host = "esp8266-webupdate";

const char* serverIndex = "<form method='POST' action='/update' enctype='multipart/form-

data'><input type='file' name='update'><input type='submit' value='Update'></form>";

ESP8266WebServer server(80);

WiFiClient espClient;

PubSubClient client(espClient);

#define ESPClient "ESP8266_kuhnya"

long last_mls = millis();

long last_mls2 = millis();

#define RELAY_1 4

#define BUTTON_1 14

#define pirPin 13

boolean Status_1 = true;

boolean btnPress_1 = false;

boolean lastbtnStat_1 = false;

int var = 0;

int var1 = 0;

int regim_1 = 0;

long unsigned int lowIn;

long unsigned int pause = 5000;

boolean lockLow = true;

boolean takeLowTime;

boolean flag = false;

int ligtsvet = 0;

int val = 0;

int ligt;

int minligt = 350;

const unsigned long minPeriod = 100;

const int minligtThreshold = 10;

#define relays_topic_1 "kuhnya/relay_1"

#define relaysauto_topic "kuhnya/relay_1auto"

#define svet_topic "kuhnya/svet"

#define pir_topic "kuhnya/pir"

#define Green 12

#define Red 15

#define BUTTON_2 5

#define BUTTON_auto 2

boolean btnPress_2 = false;

boolean lastbtnStat_2 = false;

int regim_diode = 1;

boolean btnPress_auto = false;

boolean lastbtnStat_auto = true;

int regim_block = 0;

boolean flag_block = false;

boolean flag_timeg = false;

boolean flag_timer = false;

boolean flag_green = false;

boolean flag_red = false;

boolean flag_green1 = false;

boolean flag_red1 = false;

long last_mls_diode = millis();

#define water_topic "water/green_red"

#define alert_topic "water/red"

#define water_control "water/control"

long on_millis = millis();

long off_millis = millis();

boolean flag_onoff = false;

boolean flag_in = false;

#define onhouse "house/on"

void setup() {

pinMode(pirPin, INPUT);

pinMode(RELAY_1, OUTPUT);

pinMode(BUTTON_1, INPUT);

digitalWrite(RELAY_1, Status_1);

pinMode(BUTTON_2, INPUT);

pinMode(BUTTON_auto, INPUT);

pinMode(Green, OUTPUT);

digitalWrite(Green, false);

pinMode(Red, OUTPUT);

digitalWrite(Red, false);

Serial.begin(115200);

client.setServer(mqtt_server, 1883);

client.setCallback(callback);

delay(100);

WiFi.begin(ssid, password);

delay(5000);

Serial.println("WiFi");

client.connect(ESPClient);

client.subscribe(relays_topic_1);

client.subscribe(water_control);

client.subscribe(onhouse);

if (WiFi.waitForConnectResult() == WL_CONNECTED) {

MDNS.begin(host);

Serial.println("WiFi start");

server.on("/", HTTP_GET, []() {

server.sendHeader("Connection", "close");

server.sendHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");

server.send(200, "text/html", serverIndex);

});

server.on("/update", HTTP_POST, []() {

server.sendHeader("Connection", "close");

server.sendHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");

server.send(200, "text/plain", (Update.hasError()) ? "FAIL" : "OK");

ESP.restart();

}, []() {

HTTPUpload& upload = server.upload();

if (upload.status == UPLOAD_FILE_START) {

Serial.setDebugOutput(true);

WiFiUDP::stopAll();

Serial.printf("Update: %s\n", upload.filename.c_str());

uint32_t maxSketchSpace = (ESP.getFreeSketchSpace() – 0x1000) & 0xFFFFF000;

if (!Update.begin(maxSketchSpace)) { //start with max available size

Update.printError(Serial);

}

} else if (upload.status == UPLOAD_FILE_WRITE) {

if (Update.write(upload.buf, upload.currentSize) != upload.currentSize) {

Update.printError(Serial);

}

} else if (upload.status == UPLOAD_FILE_END) {

if (Update.end(true)) { //true to set the size to the current progress

Serial.printf("Update Success: %u\nRebooting…\n", upload.totalSize);

} else {

Update.printError(Serial);

}

Serial.setDebugOutput(false);

}

yield();

});

server.begin();

MDNS.addService("http", "tcp", 80);

Serial.printf("Ready! Open http://%s.local in your browser\n", host);

} else {

Serial.println("WiFi Failed");

}

}

void pir(){

if (regim_1 == 2 && flag) {

var = 0;

flag = false;

Status_1 = true;

digitalWrite(RELAY_1, Status_1);

} else{

if (digitalRead(pirPin) == HIGH){

lockLow = false;

if (regim_1 == 2 && ligtsvet == 0) {

var = 1;

Status_1 = false;

digitalWrite(RELAY_1, Status_1);

}

takeLowTime = true;

}

if (digitalRead(pirPin) == LOW){

if (takeLowTime) {

lowIn = millis();

takeLowTime = false;

}

if (!lockLow && millis() – lowIn > pause ) {

lockLow = true; //ca miscarea e finisata

if (regim_1 == 2) {

var = 0;

Status_1 = true;

digitalWrite(RELAY_1, Status_1);

}

}

}

}

}

void svet(){

static unsigned long lastTime = 0;

static int lastligt;

if (millis() – lastTime >= minPeriod){

int ligt = analogRead(A0);

if (ligt < minligt) {

ligtsvet = 0;

} else {

ligtsvet = 1;

}

if ((abs(ligt – lastligt) >= minligtThreshold) || (! lastTime)) {

client.publish(svet_topic, String(ligt).c_str());

lastligt = ligt;

}

lastTime = millis();

}

}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length){

Serial.print("Message arrived [");

Serial.print(topic);

Serial.print(" ");

String strTopic = String(topic);

String strPayload = String((char*)payload);

for (int i = 0; i < length; i++) {

Serial.print((char)payload[i]);

}

Serial.println();

if (strTopic == relays_topic_1) {

if ((char)payload[0] == '0') {

var = 0;

Status_1 = true;

regim_1 = 0;

} else if ((char)payload[0] == '1') {

var = 1;

flag = true;

Status_1 = false;

regim_1 = 1;

} else {

regim_1 = 2;

}

}

if (regim_block == 1){

} else {

if (strTopic == water_control) {

if ((char)payload[0] == '1') {

regim_diode = 1;

flag_green = true;

}

else if ((char)payload[0] == '0') {

regim_diode = 0;

flag_red = true;

} else {

regim_diode = 1;

flag_green = true;

}

}

}

if (strTopic == onhouse) {

if ((char)payload[0] == '0') {

flag_in = false;

flag_onoff = false;

Serial.println("primit 0");

} else {

flag_in = true;

flag_onoff = false;

Serial.println("primit 1");

}

}

}

void button1() {

btnPress_1 = digitalRead(BUTTON_1);

Status_1 = digitalRead(RELAY_1);

if (btnPress_1 == LOW && lastbtnStat_1 == false) {

delay(30);

regim_1++;

lastbtnStat_1 = true;

if (regim_1 > 2) {

regim_1 = 0;

}

}

if (btnPress_1 == HIGH && lastbtnStat_1 == true) { была нажата

lastbtnStat_1 = false;

client.publish(relays_topic_1, String(regim_1).c_str());

}

if (regim_1 == 0) {

var = 0;

Status_1 = true;

digitalWrite(RELAY_1, Status_1);

}

if (regim_1 == 1) {

var = 1;

flag = true;

Status_1 = false;

digitalWrite(RELAY_1, Status_1);

}

}

void reconnect_server() {

if (WiFi.status() != WL_CONNECTED){

WiFi.begin(ssid, password);

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connect…");

} else {

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connected");

Serial.println("IP address: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

}

if (!client.connected() && WiFi.status() == WL_CONNECTED) {

if (client.connect(ESPClient)) {

client.subscribe(relays_topic_1);

client.subscribe(water_control);

client.subscribe(onhouse);

Serial.println("Mosquitto connect…");

} else{

Serial.print("failed connect Mosquitto, rc=");

Serial.print(client.state());

Serial.println("");

}

}

}

void MQTT() {

if ( var != var1)

{client.publish(relaysauto_topic, String(var).c_str());

var1 = var;

}

if (millis() – last_mls2 > 2000)

{ val = digitalRead(pirPin);

last_mls2 = millis();

client.publish(pir_topic, String(val).c_str());

}

}

void button_auto() {

btnPress_auto = digitalRead(BUTTON_auto);

if (btnPress_auto == LOW && lastbtnStat_auto == true) {

delay(30);

lastbtnStat_auto = false;

regim_block = 1;

flag_block =true;

Serial.println("regim block");

client.publish(alert_topic, String(1).c_str());

}

if (btnPress_auto == HIGH && lastbtnStat_auto == false) {

delay(30);

lastbtnStat_auto = true;

regim_block = 0;

regim_diode = 0;

Serial.println("regim block finis");

client.publish(alert_topic, String(0).c_str());

}

}

void button2() {

if ( regim_block == 1 ){

} else {

btnPress_2 = digitalRead(BUTTON_2);

if (btnPress_2 == LOW && lastbtnStat_2 == false) {

delay(30);

lastbtnStat_2 = true;

regim_diode++;

Serial.println("knopka off");

if (regim_diode > 1) {

regim_diode = 0;

flag_red = true;

client.publish(water_topic, String(0).c_str());

}

if (regim_diode == 1) {

flag_green = true;

client.publish(water_topic, String(0).c_str());

}

}

if (btnPress_2 == HIGH && lastbtnStat_2 == true) {

lastbtnStat_2 = false;

Serial.println("knopka on");

Serial.println("regim_diode");

}

}

}

void filtru() {

if ( flag_green1 == true || flag_red1 == true || ( flag_block == true && regim_block == 1 ) ) {

if ( regim_block == 1 && flag_block == true && flag_green1 == true ){

flag_block = false;

} else {

if (regim_diode == 1 && flag_green == true ){

regim_diode = 0;

flag_green = false;

Serial.println("rosu se afla in ciclu de inchidere");

}

if (regim_diode == 0 && flag_red == true ){

regim_diode = 1;

flag_red = false;

Serial.println("verde se afla in regim de inchidere");

}

}

}

}

void regim() {

if (regim_diode == 1 && flag_green == true){

flag_green = false;

flag_green1 = true;

flag_timeg = true;

last_mls_diode = millis();

digitalWrite(Green, true);

Serial.println("aprins verde");

client.publish(water_topic, String(1).c_str());

}

if ( millis() – last_mls_diode > 10000 && flag_timeg == true ){

flag_timeg = false;

flag_green1 = false;

flag_block = true;

Serial.println("Stins verde");

digitalWrite(Green, false);

}

if ( ( regim_diode == 0 && flag_red == true ) || ( regim_block == 1 && flag_block == true ) ){

flag_red = false;

flag_red1 = true;

flag_timer = true;

flag_block = false;

last_mls_diode = millis();

Serial.println("Aprins rosu");

digitalWrite(Red, true);

client.publish(water_topic, String(0).c_str());

}

if ( millis() – last_mls_diode > 10000 && flag_timer == true ){

flag_timer = false;

flag_red1 = false;

Serial.println("Stins rosu");

digitalWrite(Red, false);

}

}

void inhouse() {

if ( flag_in == true ) {

if( millis() – off_millis > 10000 && flag_onoff == false ) {

Serial.println("on");

flag_onoff = true;

client.publish(relays_topic_1, String(1).c_str());

}

if( millis() – off_millis > 20000 && flag_onoff == true ){

Serial.println("off");

on_millis = millis();

off_millis = millis();

flag_onoff = false;

client.publish(relays_topic_1, String(0).c_str());

}

}

}

void loop() {

client.loop();

pir();

MQTT();

button1();

svet();

button_auto();

button2();

filtru();

regim();

inhouse();

delay(50);

if (millis() – last_mls > 15000)

{

last_mls = millis();

reconnect_server();

}

server.handleClient();

delay(50);

}

ANEXA F

Codul pentru microcontrolerul nr.2 (elementul 4, figura D.1, Anexa D)

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <PubSubClient.h>

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <WiFiClient.h>

#include <ESP8266WebServer.h>

#include <ESP8266mDNS.h>

#include <FastLED.h>

const char* ssid = "****";

const char* password = "****";

const char* mqtt_server = "****";

const char* host = "esp8266-webupdate";

const char* serverIndex = "<form method='POST' action='/update' enctype='multipart/form-data'><input type='file' name='update'><input type='submit' value='Update'></form>";

#define ESPClient "ESP8266_jaluzele"

ESP8266WebServer server(80);

WiFiClient espClient;

PubSubClient client(espClient);

long last_mls = millis();

#define Water_Green 14

#define Water_Red 16

int regim_diode = 1;

int regim_block = 0;

boolean flag_block = false;

boolean flag_timeg = false;

boolean flag_timer = false;

boolean flag_green = false;

boolean flag_red = false;

boolean flag_green1 = false;

boolean flag_red1 = false;

long last_mls_diode = millis();

#define Ventilator 13 // pin conectare ventilator

boolean flag_ventilator = false;

int ValueDH;

boolean flag_vent = true;

#define jaluzele_topic "jaluzele/green_red"

#define jaluzele_control "jaluzele/control"

#define ventilator_status "ventilator/status"

#define ventilator_control "ventilator/control"

#define hum "hum/dh11"

#define RGB_Red "RGB/Red"

#define RGB_Green "RGB/Green"

#define RGB_Blue "RGB/Blue"

#define RGB_Control "RGB/Control"

#define LED_PIN 12

#define NUM_LEDS 30

#define BRIGHTNESS 500

#define LED_TYPE WS2812B

#define COLOR_ORDER GRB

CRGB leds[NUM_LEDS];

#define UPDATES_PER_SECOND 500

CRGBPalette16 currentPalette;

TBlendType currentBlending;

extern CRGBPalette16 myRedWhiteBluePalette;

extern const TProgmemPalette16 myRedWhiteBluePalette_p PROGMEM;

int RGBRed = 0;

int RGBGreen = 0;

int RGBBlue = 0;

boolean RGB_Status = 0;

# define BUTTON_auto 5

boolean lastbtnStat_auto = true;

boolean btnPress_auto = true;

#define sensor_butt "house/sensor"

void setup() {

delay(2000);

FastLED.addLeds<LED_TYPE, LED_PIN, COLOR_ORDER>(leds, NUM_LEDS).setCorrection( TypicalLEDStrip );

FastLED.setBrightness( BRIGHTNESS );

currentPalette = RainbowColors_p;

currentBlending = LINEARBLEND;

pinMode(Water_Green, OUTPUT);

digitalWrite(Water_Green, false);

pinMode(Water_Red, OUTPUT);

digitalWrite(Water_Red, false);

pinMode(Ventilator, OUTPUT);

digitalWrite(Ventilator, false);

pinMode(btnPress_auto,INPUT);

Serial.begin(115200);

client.setServer(mqtt_server, 1883);

client.setCallback(callback);

delay(100);

WiFi.begin(ssid, password);

delay(5000);

Serial.println("WiFi");

client.connect(ESPClient);

client.subscribe(jaluzele_control);

client.subscribe(ventilator_control);

client.subscribe(hum);

client.subscribe(RGB_Red);

client.subscribe(RGB_Green);

client.subscribe(RGB_Blue);

client.subscribe(RGB_Control);

if (WiFi.waitForConnectResult() == WL_CONNECTED) {

MDNS.begin(host);

Serial.println("WiFi start");

server.on("/", HTTP_GET, []() {

server.sendHeader("Connection", "close");

server.sendHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");

server.send(200, "text/html", serverIndex);

});

server.on("/update", HTTP_POST, []() {

server.sendHeader("Connection", "close");

server.sendHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");

server.send(200, "text/plain", (Update.hasError()) ? "FAIL" : "OK");

ESP.restart();

}, []() {

HTTPUpload& upload = server.upload();

if (upload.status == UPLOAD_FILE_START) {

Serial.setDebugOutput(true);

WiFiUDP::stopAll();

Serial.printf("Update: %s\n", upload.filename.c_str());

uint32_t maxSketchSpace = (ESP.getFreeSketchSpace() – 0x1000) & 0xFFFFF000;

if (!Update.begin(maxSketchSpace)) { //start with max available size

Update.printError(Serial);

}

} else if (upload.status == UPLOAD_FILE_WRITE) {

if (Update.write(upload.buf, upload.currentSize) != upload.currentSize) {

Update.printError(Serial);

}

} else if (upload.status == UPLOAD_FILE_END) {

if (Update.end(true)) { //true to set the size to the current progress

Serial.printf("Update Success: %u\nRebooting…\n", upload.totalSize);

} else {

Update.printError(Serial);

}

Serial.setDebugOutput(false);

}

yield();

});

server.begin();

MDNS.addService("http", "tcp", 80);

Serial.printf("Ready! Open http://%s.local in your browser\n", host);

} else {

Serial.println("WiFi Failed");

}

}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {

Serial.print("Message arrived [");

Serial.print(topic);

Serial.print(" ");

String strTopic = String(topic);

String strPayload="";

for (int i = 0; i < length; i++) strPayload+=(char)payload[i];

Serial.println(strPayload);

Serial.println();

if (strTopic == jaluzele_control) {

if ((char)payload[0] == '1'){

regim_diode = 1;

flag_green = true;

}

else if ((char)payload[0] == '0'){

regim_diode = 0;

flag_red = true;

} else {

regim_diode = 1;

flag_green = true;

}

}

if (strTopic == ventilator_control) {

if ((char)payload[0] == '0'){

digitalWrite(Ventilator, false);

flag_ventilator = false;

client.publish(ventilator_status, String(0).c_str());

Serial.println("Ventilator stins");

}

else if ((char)payload[0] == '1') {

digitalWrite(Ventilator, true);

flag_ventilator = false;

client.publish(ventilator_status, String(1).c_str());

Serial.println("Ventilator aprins");

} else {

flag_ventilator = true;

flag_vent = true;

client.publish(ventilator_status, String(0).c_str());

digitalWrite(Ventilator, false);

Serial.println("Ventilator auto");

}

}

if (strTopic == hum) {

ValueDH = strPayload.toInt();

Serial.println(ValueDH);

}

if (strTopic == RGB_Control){

if ((char)payload[0] == '0') {

RGB_Status = 0;

}

if ((char)payload[0] == '1') {

RGB_Status = 1;

}

}

if (strTopic == RGB_Red || strTopic == RGB_Green || strTopic == RGB_Blue ) {

if (strTopic == RGB_Red) {

RGBRed = strPayload.toInt();

}

if (strTopic == RGB_Green) {

RGBGreen = strPayload.toInt();

}

if (strTopic == RGB_Blue) {

RGBBlue = strPayload.toInt();

}

}

}

void reconnect_server(){

if (WiFi.status() != WL_CONNECTED){

WiFi.begin(ssid, password);

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connect…");

} else {

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connected");

Serial.println("IP address: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

}

if (!client.connected() && WiFi.status() == WL_CONNECTED) {

if (client.connect(ESPClient)) {

client.subscribe(jaluzele_control);

client.subscribe(ventilator_control);

client.subscribe(hum);

client.subscribe(RGB_Red);

client.subscribe(RGB_Green);

client.subscribe(RGB_Blue);

client.subscribe(RGB_Control);

Serial.println("Mosquitto connect…");

} else {

Serial.print("failed connect Mosquitto, rc=");

Serial.print(client.state());

Serial.println("");

}

}

}

void filtru() {

if ( flag_green1 == true || flag_red1 == true ){

if (regim_diode == 1 && flag_green == true ){

regim_diode = 0;

flag_green = false;

Serial.println("rosu se afla in ciclu de inchidere");

}

if (regim_diode == 0 && flag_red == true ){

regim_diode = 1;

flag_red = false;

Serial.println("verde se afla in regim de inchidere");

}

}

}

void regim() {

if (regim_diode == 1 && flag_green == true){

flag_green = false;

flag_green1 = true;

flag_timeg = true;

last_mls_diode = millis();

digitalWrite(Water_Green, true);

Serial.println("aprins verde");

client.publish(jaluzele_topic, String(1).c_str());

}

if ( millis() – last_mls_diode > 10000 && flag_timeg == true ){

flag_timeg = false;

flag_green1 = false;

Serial.println("Stins verde");

digitalWrite(Water_Green, false);

}

if ( regim_diode == 0 && flag_red == true ){

flag_red = false;

flag_red1 = true;

flag_timer = true;

last_mls_diode = millis();

Serial.println("Aprins rosu");

digitalWrite(Water_Red, true);

client.publish(jaluzele_topic, String(0).c_str());

}

if ( millis() – last_mls_diode > 10000 && flag_timer == true ){

flag_timer = false;

flag_red1 = false;

Serial.println("Stins rosu");

digitalWrite(Water_Red, false);

}

}

void ventilator() {

if(flag_ventilator == true){

if (ValueDH > 75 && flag_vent == true){

digitalWrite(Ventilator, true);

client.publish(ventilator_status, String(1).c_str());

Serial.println("In regim automat on");

flag_vent = false;

}

if (ValueDH < 75 && flag_vent == false) {

digitalWrite(Ventilator, false);

client.publish(ventilator_status, String(0).c_str());

Serial.println("In regim automat off");

flag_vent = true;

}

}

}

void senzor_butn(){

btnPress_auto = digitalRead(BUTTON_auto);

if (btnPress_auto == LOW && lastbtnStat_auto == true) {

delay(30);

lastbtnStat_auto = false;

Serial.println("regim block");

client.publish(sensor_butt, String(1).c_str());

}

if (btnPress_auto == HIGH && lastbtnStat_auto == false) {

delay(30);

lastbtnStat_auto = true;

Serial.println("regim block finis");

client.publish(sensor_butt, String(0).c_str());

}

}

void loop() {

client.loop();

filtru();

regim();

ventilator();

senzor_butn();

if (RGB_Status == 0){

LEDS.showColor(CRGB(RGBRed, RGBGreen, RGBBlue));

Serial.println("Status 1");

}

if (RGB_Status == 1) {

ChangePalettePeriodically();

static uint8_t startIndex = 0;

startIndex = startIndex + 230; /* motion speed */

FillLEDsFromPaletteColors( startIndex);

FastLED.show();

FastLED.delay(200 / UPDATES_PER_SECOND);

}

delay(50);

if (millis() – last_mls > 15000){

last_mls = millis();

reconnect_server();

}

server.handleClient();

delay(50);

}

void FillLEDsFromPaletteColors( uint8_t colorIndex){

uint8_t brightness = 255;

for( int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {

leds[i] = ColorFromPalette( currentPalette, colorIndex, brightness, currentBlending);

colorIndex += 3;

}

}

void ChangePalettePeriodically(){

uint8_t secondHand = (millis() / 1000) % 60;

static uint8_t lastSecond = 99;

if( lastSecond != secondHand) {

lastSecond = secondHand;

if( secondHand == 0) { currentPalette = RainbowColors_p; currentBlending = LINEARBLEND; }

if( secondHand == 10) { currentPalette = RainbowStripeColors_p; currentBlending = NOBLEND; }

if( secondHand == 15) { currentPalette = RainbowStripeColors_p; currentBlending = LINEARBLEND; }

if( secondHand == 20) { SetupPurpleAndGreenPalette(); currentBlending = LINEARBLEND; }

if( secondHand == 25) { SetupTotallyRandomPalette(); currentBlending = LINEARBLEND; }

if( secondHand == 30) { SetupBlackAndWhiteStripedPalette(); currentBlending = NOBLEND; }

if( secondHand == 35) { SetupBlackAndWhiteStripedPalette(); currentBlending = LINEARBLEND; }

if( secondHand == 40) { currentPalette = CloudColors_p; currentBlending = LINEARBLEND; }

if( secondHand == 45) { currentPalette = PartyColors_p; currentBlending = LINEARBLEND; }

if( secondHand == 50) { currentPalette = myRedWhiteBluePalette_p; currentBlending = NOBLEND; }

if( secondHand == 55) { currentPalette = myRedWhiteBluePalette_p; currentBlending = LINEARBLEND; }

}

}

void SetupTotallyRandomPalette(){

for( int i = 0; i < 16; i++) {

currentPalette[i] = CHSV( random8(), 255, random8());

}

}

void SetupBlackAndWhiteStripedPalette(){

// 'black out' all 16 palette entries…

fill_solid( currentPalette, 16, CRGB::Black);

// and set every fourth one to white.

currentPalette[0] = CRGB::White;

currentPalette[4] = CRGB::White;

currentPalette[8] = CRGB::White;

currentPalette[12] = CRGB::White;

}

void SetupPurpleAndGreenPalette(){

CRGB purple = CHSV( HUE_PURPLE, 255, 255);

CRGB green = CHSV( HUE_GREEN, 255, 255);

CRGB black = CRGB::Black;

currentPalette = CRGBPalette16(

green, green, black, black,

purple, purple, black, black,

green, green, black, black,

purple, purple, black, black );

}

const TProgmemPalette16 myRedWhiteBluePalette_p PROGMEM ={

CRGB::Red,

CRGB::Gray, // 'white' is too bright compared to red and blue

CRGB::Blue,

CRGB::Black,

CRGB::Red,

CRGB::Gray,

CRGB::Blue,

CRGB::Black,

CRGB::Red,

CRGB::Red,

CRGB::Gray,

CRGB::Gray,

CRGB::Blue,

CRGB::Blue,

CRGB::Black,

CRGB::Black

};

ANEXA G

Codul pentru microcontrolerul nr.3 (elementul 5, figura D.1, Anexa D)

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <PubSubClient.h>

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <WiFiClient.h>

#include <ESP8266WebServer.h>

#include <ESP8266mDNS.h>

#include <SimpleDHT.h>

const char* ssid = "Lilia";

const char* password = "123danini123";

const char* mqtt_server = "192.168.43.146";

const char* host = "esp8266-webupdate";

const char* serverIndex = "<form method='POST' action='/update' enctype='multipart/form-data'><input type='file' name='update'><input type='submit' value='Update'></form>";

ESP8266WebServer server(80);

WiFiClient espClient;

PubSubClient client(espClient);

#define ESPClient "ESP8266_DH11"

long last_mls = millis();

#define temp "temp/dh11"

#define hum "hum/dh11"

int pinDHT11 = 4;

SimpleDHT11 dht11;

void setup() {

Serial.begin(115200);

client.setServer(mqtt_server, 1883);

delay(100);

WiFi.begin(ssid, password);

delay(5000);

Serial.println("WiFi");

client.connect(ESPClient);

if (WiFi.waitForConnectResult() == WL_CONNECTED) {

MDNS.begin(host);

Serial.println("WiFi start");

server.on("/", HTTP_GET, []() {

server.sendHeader("Connection", "close");

server.sendHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");

server.send(200, "text/html", serverIndex);

});

server.on("/update", HTTP_POST, []() {

server.sendHeader("Connection", "close");

server.sendHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");

server.send(200, "text/plain", (Update.hasError()) ? "FAIL" : "OK");

ESP.restart();

}, []() {

HTTPUpload& upload = server.upload();

if (upload.status == UPLOAD_FILE_START) {

Serial.setDebugOutput(true);

WiFiUDP::stopAll();

Serial.printf("Update: %s\n", upload.filename.c_str());

uint32_t maxSketchSpace = (ESP.getFreeSketchSpace() – 0x1000) & 0xFFFFF000;

if (!Update.begin(maxSketchSpace)) {

Update.printError(Serial);

}

} else if (upload.status == UPLOAD_FILE_WRITE) {

if (Update.write(upload.buf, upload.currentSize) != upload.currentSize) {

Update.printError(Serial);

}

} else if (upload.status == UPLOAD_FILE_END) {

if (Update.end(true)) { //true to set the size to the current progress

Serial.printf("Update Success: %u\nRebooting…\n", upload.totalSize);

} else {

Update.printError(Serial);

}

Serial.setDebugOutput(false);

}

yield();

});

server.begin();

MDNS.addService("http", "tcp", 80);

Serial.printf("Ready! Open http://%s.local in your browser\n", host);

} else {

Serial.println("WiFi Failed");

}

}

void reconnect_server() {

if (WiFi.status() != WL_CONNECTED){

WiFi.begin(ssid, password);

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connect…");

} else {

Serial.println("");

Serial.println("WiFi connected");

Serial.println("IP address: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

}

if (!client.connected() && WiFi.status() == WL_CONNECTED) {

if (client.connect(ESPClient)) {

Serial.println("Mosquitto connect…");

} else {

Serial.print("failed connect Mosquitto, rc=");

Serial.print(client.state());

Serial.println("");

}

}

}

void loop() {

byte temperature = 0;

byte humidity = 0;

int err = SimpleDHTErrSuccess;

if ((err = dht11.read(pinDHT11, &temperature, &humidity, NULL)) != SimpleDHTErrSuccess) {

Serial.print("Read DHT11 failed, err="); Serial.print(err);

return;

}

client.publish(temp, String(temperature).c_str());

client.publish(hum, String(humidity).c_str());

Serial.print((int)temperature); Serial.print(" *C, ");

Serial.print((int)humidity); Serial.println(" H");

delay(50);

client.loop();

delay(50);

if (millis() – last_mls > 15000){

last_mls = millis();

reconnect_server();

}

server.handleClient();

delay(4000);

}