Техническим заданием на проектирование (создание) комплексной системы безопасности (КСБ) и ее элементов, как правило, предусмотрены требования по электроснабжению оборудования. Они формируются на основе требований нормативных документов с учетом специфики условий функционирования комплексной системы безопасности и входящих в нее подсистем на конкретном объекте.
Требования к системам электропитания комплексной системы безопасности и ее элементов представлены в следующих нормативных документах:
1. ГОСТ 53704-2009. Системы безопасности комплексные и интегрированные. Общие технические требования. Раздел 13. Требования к электропитанию КСБ и ИСБ.
2. ГОСТ Р 51558-2008. Средства и системы охранные телевизионные. Классификация. Общие технические требования. Методы испытаний. Раздел 5.8. Требования к электропитанию.
3. ГОСТ Р 52435-2005. Технические средства охранной сигнализации. Классификация. Общие технические требования и методы испытаний. Раздел 5.10. Требования к параметрам электропитания ТСОС и раздел 5.2.6. Требования к электропитанию извещателей.
4. ГОСТ 52436-2005. Приборы приемно-контрольные охранной и охранно-пожарной сигнализации. Классификация. Общие технические требования и методы испытаний. Раздел 5.6. Требования к электропитанию.
5. РД 78. 36.003-2002. Инженерно-техническая укрепленность. Технические средства охраны. Требования и нормы проектирования по защите объектов от преступных посягательств. Раздел 11. Электроснабжение технических средств охраны.
Каковы же общие технические требования к системе электропитания, изложенные в перечисленных нормативных документах?
Электропитание технических средств подсистем КСБ может осуществляться от сети переменного тока или от вторичных источников электропитания. В сети переменного тока допустимы изменения частоты тока в пределах (50 ± 1) Гц и изменения напряжения от 187 до 242 В (220 В плюс 10% минус 15%).
Вторичные источники электропитания должны иметь номинальное выходное напряжение 12 и/или 24 В.
Переход технических средств подсистем с основного источника электропитания на резервный и наоборот должен осуществляться автоматически.
При использовании в качестве резервного источника электропитания встроенной аккумуляторной батареи должна быть обеспечена ее автоматическая подзарядка.
Резервное электропитание должно обеспечивать работоспособность технических средств подсистем в течение значений времени, выбираемых из ряда: 0,25; 0,5; 1; 2; 4;8; 12; 24 ч. Конкретное значение времени, на которое должен быть рассчитан резервный источник питания, определяется техническим заданием на систему.
Для систем охранных телевизионных (СОТ) время определено ГОСТ Р 51558-2008. Резервный источник питания должен обеспечивать выполнение основных функций СОТ при пропадании напряжений в сети на время не менее 0,5 ч при условии устранения неисправности основного электропитания в течение этого времени.
Для остальных подсистем техническим заданием, как правило, определяется, что блоки бесперебойного питания должны обеспечивать питание в дежурном режиме в течение 24 часов плюс 3 часа работы в тревожном режиме.
Допускается уменьшать время работы от резервного источника при наличии автоматического или иного оповещения подразделения вневедомственной охраны о моменте отключения основного электропитания:
- в городах и поселках городского типа – до 4 часов в дежурном режиме и до 1 часа в режиме тревоги;
- в сельских районах – до 12 часов в дежурном режиме и до 2 часов в режиме тревоги. Если объект подлежит сдаче под охрану подразделениям вневедомственной охраны и не может быть обеспечен электроснабжением согласно этим требованиям, вопросы электроснабжения в каждом конкретном случае решаются и согласовываются с подразделением вневедомственной охраны.
Для обеспечения бесперебойного электропитания технических средств охраны в качестве резервных источников используются источники бесперебойного питания.
Источники бесперебойного питания (ИБП) выполняют следующие функции:
- обеспечение pезеpвного электропитания нагрузки в течение заданного времени после пропадания напряжения в сети;
- сглаживание кpатковpеменных скачков напряжения;
- фильтрация питающего напряжения, снижение уровня шумов;
-
защита от пеpегpузки и короткого замыкания.
Дополнительно к этому модели ИБП под управлением специализированного пpогpаммного обеспечения могут выполнять следующие функции:
- автоматическое завершение работы обслуживаемого оборудования при продолжительном отсутствии напряжения в сети, а также перезапуск оборудования при восстановлении сетевого питания;
- мониторинг и запись в специальный log-файл состояния источника питания (уровень заряда батарей, темпеpатуpа и другие паpаметpы);
- отображение уровня напряжения и частоты переменного тока в питающей электросети, выходного питающего напряжения и мощности, потребляемой нагрузкой;
- отслеживание аварийных ситуаций и выдачу пpедупpеждающих сигналов дежурному персоналу объекта (звуковые сигналы, световые сигналы, запуск внешних пpогpамм и т. п.);
- включение и выключение нагрузки по внутреннему таймеру в заданное время.
Применяемые ИБП по функциональным возможностям можно разделить на три группы: резервные, линейно-интерактивные, ИБП с двойным преобразованием.
Резервные ИБП предназначены для резервирования источника основного электроснабжения на случай аварии (отключения или понижения/повышения напряжения относительно установленной величины). Если это происходит, срабатывает переключатель – и нагрузка переходит на резервное питание от инвертора, питающегося от батарей. В штатном режиме питание нагрузки осуществляется напрямую от электросети, как правило, через помехоподавляющий фильтр. Другие названия резервных ИБП: off-line, stand-by, backup.
Достоинства резервных ИБП: простота и, следовательно, низкая стоимость; высокий КПД и низкие эксплуатационные расходы. Недостатки резервных ИБП: отсутствие стабилизации напряжения и частоты в штатном режиме; большое время переключения на питание от батарей (несколько м/сек) и, следовательно, кратковременное пропадание или выброс напряжения на нагрузке; потеря фазы при переключении.
Линейно-интерактивные ИБП (или line-interactive) в штатном режиме снабжают нагрузку напряжением от основной электросети, регулируя напряжение в небольших пределах. При аварии в основной электросети нагрузка синхронно переключается на инвертор. По принципу работы линейно-интерактивные ИБП схожи с резервными – они также служат для резервирования основного источника электроснабжения, сглаживая небольшие всплески напряжения и фильтруя помехи. Вместе с тем они обладают рядом существенных различий. Так инвертор ИБП включен параллельно электросети и работает в двустороннем режиме: осуществляет мониторинг линии электропитания и в определенных пределах обеспечивает регулирование и стабилизацию выходного напряжения ИБП, а также производит заряд батарей. Многие производители устанавливают в ИБП этого класса дополнительные узлы (феррорезонансные трансформаторы или автотрансформаторы), позволяющие расширить диапазон входного напряжения, при котором напряжение на выходе поддерживается на допустимом уровне без перехода на питание от батарей. Достоинства линейно-интерактивных ИБП: достаточно высокий КПД, более надежная по сравнению с резервными ИБП защита электропитания подключенной нагрузки. Недостатки: нестабильность выходного напряжения в штатном режиме, зависящая от диапазона входного напряжения; отсутствие стабилизации частоты в штатном режиме; неэффективность при работе на нагрузку с высокой степенью нелинейности; проникновение импульсов и шумов из основной сети на нагрузку.
ИБП с двойным преобразованием или постоянно включенные ИБП (on-line, double-conversion) обеспечивают нагрузку электропитанием без потери фазы. Принцип работы ИБП данного типа заключается в следующем: входное переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем инвертором – обратно в переменное. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП продолжает питать нагрузку чистым синусоидальным стабилизированным напряжением (как правило, отклонения амплитуды выходного напряжения не превышают 5% устанавливаемого пользователем номинального значения даже при работе на нелинейную нагрузку).
Перечисленные ИБП имеют следующие основные характеристики:
- Диапазон входного напряжения, при котором ИБП работают от сети и не переключаются на работу от встроенных батарей. Как известно, больший диапазон входного напряжения уменьшает количество переходов на батарею и увеличивает срок ее эксплуатации. Кроме того, ИБП с более широким диапазоном входного напряжения продолжают работать от сети и питать нагрузку, в то время как ИБП с меньшим диапазоном уже перешли на батарею и, разрядив ее, обесточили нагрузку. Это особенно актуально для электросетей, где нередки длительные «просадки» напряжения.
- Изменение выходного напряжения при изменении входного. Назначение ИБП – обеспечить выходное напряжение, при котором может нормально функционировать защищаемое им оборудование. Пониженный вольтаж на выходе ИБП способен вызвать сбои в работе оборудования и потерю данных, значительное повышение напряжения приводит к тем же результатам плюс выход оборудования из строя. Повышения напряжения происходят реже, но их последствия более серьезны. Off-line ИБП напряжение никак не корректируют, модели line-interactive производят коррекцию напряжения на фиксированную величину.
- Параметры выходного напряжения при работе от батарей – напряжение, частота, форма сигнала. Эти параметры определяют качество генерации, обеспечиваемое ИБП, от чего зависит область применения конкретного устройства.
- Время переключения ИБП на батарею и обратно. Для нормальной работы подсоединенного к ИБП оборудования все переключения и переходные процессы не должны сказываться на работе защищаемого оборудования. Это означает, что они должны выполняться за минимальное время и проходить корректно – в частности, сопровождаться правильной синхронизацией частоты ИБП с внешней частотой питающей сети.
- Аварийные сигналы при возникновении перегрузки на выходе. Наиболее эффективным является сочетание звуковой и световой индикации об аварии, тогда как некоторые ИБП обеспечивают только световую или не имеют вообще никакой индикации.
- Возможность стабилизации частоты (для on-line ИБП). Некоторое оборудование может быть критично к частоте питающего напряжения.
Важным элементом любого ИБП являются встроенные или внешние аккумуляторные батареи (АКБ). При выборе ИБП проводится расчет необходимой емкости аккумуляторных батарей, на основе которого производится комплектация конкретного ИБП.
Расчет емкости аккумуляторных батарей производится по известной формуле:
W = t * I * K t * K c ,
где W – емкость АКБ, [A*ч];
I – ток потребления, [А];
t – время работы от АКБ, [ч];
K t – поправочный температурный коэффициент,
K c – коэффициент, учитывающий реальную отдачу емкости АКБ.
Поправочный температурный коэффициент K t c принимается равным 1,31.
Суммарная потребная емкость АКБ рассчитывается как сумма емкостей для дежурного режима и режима тревоги:
W сум = W деж + W тр ,
где Wдеж = tдеж * Iдеж * Kt * Kc , Wтр = tтр * Iтр * Kt * Kc .
Значения I деж и I тр выбираются как суммарные значения токов потребления всего оборудования, подключенного к ИБП в дежурном режиме и режиме тревоги соответственно. Расчет суммарных токов потребления для каждого ИБП, как правило, сводится в таблицу.
Александр МАЛЬЦЕВ, технический директор ООО «Интел Тектум», кандидат технических наук
Источник:
http://www.tzmagazine.ru/jpage.php?uid1=1496&uid2=1497&uid3=1500