Bezprzerwowe zasilanie teletechniki i telemechaniki – jak zaprojektować układ na czas zaniku zasilania 

Współczesna stacja elektroenergetyczna musi zachować możliwość sterowania, monitorowania i komunikacji również wtedy, gdy zanika podstawowe zasilanie 230 V AC. 

Podczas awarii nadal powinny pracować między innymi sterowniki, urządzenia transmisyjne, przekaźniki zabezpieczeniowe, routery czy radiotelefony. To od nich zależy możliwość wymiany informacji z systemem nadrzędnym, monitorowania stanu obiektu i wykonywania określonych funkcji automatyki. 

Problem pojawia się wtedy, gdy urządzenia te są zasilane bezpośrednio z sieci 230 V AC. Po zaniku napięcia sieciowego tracą zasilanie dokładnie w momencie, w którym ich działanie może być najbardziej potrzebne. 

Dlatego w takich instalacjach nie wystarczy zwykły zasilacz 230 V AC/24 V DC. Potrzebny jest układ, który zapewni zasilanie odbiorników, będzie utrzymywał akumulatory w stanie gotowości i automatycznie przejmie zasilanie z baterii po zaniku napięcia podstawowego. 

Taką funkcję realizuje zasilacz buforowy. 

Najczęściej przy projektowaniu zasilania awaryjnego pierwszym pytaniem jest: 

jak długo bateria ma zasilać odbiorniki?

To ważny parametr, ale nie jedyny. 

Równie istotne jest właściwe zarządzanie akumulatorem. W przypadku akumulatorów VRLA napięcie ładowania powinno uwzględniać temperaturę pracy. Dla stosowanych w tego typu układach baterii typowa wartość kompensacji wynosi około -4 mV/°C na ogniwo względem temperatury odniesienia 25°C. 

Kolejnym problemem jest różnorodność odbiorników. 

W jednej szafie może znajdować się na przykład sterownik wymagający zasilania 24 V DC oraz urządzenie radiowe wymagające napięcia 13,2 V DC. 

Zastosowanie oddzielnego zasilacza dla każdego napięcia zwiększa liczbę urządzeń, połączeń i elementów wymagających obsługi. 

Samo podtrzymanie zasilania nie wystarczy, jeżeli operator nie wie, w jakim stanie znajduje się układ.

Awaria zasilania podstawowego, problem z baterią czy nieprawidłowe napięcie nie powinny być wykrywane dopiero podczas wizyty na obiekcie.

Dlatego w systemach telemechaniki istotna jest możliwość przekazywania informacji o stanie zasilania do nadrzędnego systemu monitoringu.

W zależności od modelu seria ZEM oferuje między innymi:

• zasilanie buforowe odbiorników DC,
• ładowanie i kontrolę akumulatora,
• kompensację temperaturową napięcia ładowania,
• ochronę przed nadmiernym rozładowaniem baterii,
• niezależne wyjścia dla różnych grup odbiorników,
• czasowe wyłączanie wybranego wyjścia,
• dodatkowe wyjście 13,2 V DC dla urządzeń radiowych,
• komunikację RS485,
• protokół DNP 3.0 w modelu ZEM200,
• wstępne doładowanie baterii akumulatorów o niskim stanie naładowania w modelu ZEM100,
• wyjścia przekaźnikowe do przekazywania sygnałów alarmowych.

Nie każdy układ wymaga wszystkich tych funkcji. Dlatego model należy dobierać na podstawie rzeczywistych wymagań instalacji.

Dla użytkownika końcowego najważniejsze jest nie to, jakie funkcje ma sam zasilacz, ale jak zachowa się cały system podczas awarii.

Prawidłowo zaprojektowany układ może zapewnić:

• ciągłość pracy telemechaniki – urządzenia automatyki mogą nadal wykonywać swoje zadania po zaniku napięcia podstawowego,
• utrzymanie łączności – urządzenia komunikacyjne mogą korzystać z tego samego układu podtrzymania,
• lepsze wykorzystanie energii baterii – mniej istotne odbiorniki mogą zostać automatycznie odłączone,
• zdalną diagnostykę – informacje o stanie zasilania i baterii mogą być przekazywane do systemu nadrzędnego,
• uproszczenie układu zasilania – jeden układ może zasilać odbiorniki wymagające różnych napięć,
• łatwiejszy serwis – funkcja zimnego startu pozwala uruchomić układ z baterii również bez napięcia sieciowego.

W przypadku farm fotowoltaicznych i innych obiektów OZE dodatkową korzyścią jest możliwość utrzymania komunikacji z systemem nadrzędnym również w sytuacji utraty zasilania pomocniczego.

W układach teletechniki i telemechaniki zasilacz buforowy odpowiada za znacznie więcej niż dostarczenie określonej mocy. 

Powinien zapewnić energię po zaniku napięcia podstawowego, prawidłowo zarządzać baterią, uwzględniać różne priorytety odbiorników i – jeżeli wymaga tego instalacja – przekazywać informacje o swoim stanie do systemu nadrzędnego. 

Dlatego najważniejszym kryterium doboru nie jest pojedynczy parametr zasilacza, ale dopasowanie całego układu do funkcji, jakie mają zostać utrzymane podczas awarii. 

Seria ZEM firmy MERAWEX łączy funkcję zasilania DC, podtrzymania bateryjnego oraz sterowania i monitorowania. Pozwala to budować układy zasilania dopasowane do wymagań automatyki, telemechaniki i łączności stosowanych w infrastrukturze elektroenergetycznej. 

Jeżeli znane są odbiorniki, ich wymagania oraz wymagany czas podtrzymania, dobór rozwiązania można rozpocząć od analizy konkretnego układu. MERAWEX może na tej podstawie pomóc określić wymagany model zasilacza oraz konfigurację baterii.