Нормативный анализ многовариантного исполнения источников бесперебойного электропитания

Умение определять режимы работы, работоспособность комплексов, систем обеспечения безопасности (СОБ) и отдельных блоков по световой и звуковой сигнализации характеризует уровень профессиональной подготовки специалиста. Всегда ли техническая реализация агрегатов и блоков предоставляет им такую возможность?

Данный вопрос будет рассмотрен в статье на примере источников бесперебойного электропитания (ИБЭ), обеспечивающих работу ответственных электроприемников (ЭП).

О единичных световых индикаторах

Предлагаю исследовать вопрос путем сравнения требований основных ГОСТов [2], [3] и [4], предъявляемых к индикации ИБЭ, с конструктивным исполнением индикации в трех типовых ИБЭ. На начальном этапе в табл. 1, сопоставив выдержки из ГОСТов, мы определим, какие единичные световые индикаторы (далее – СИ) должны быть на лицевой панели источников бесперебойного электропитания.

Таблица 1. Требования к световой индикации ИБЭ

При детальном рассмотрении требований ГОСТов и для понимания диспетчером (дежурным персоналом) режимов работы системы электроснабжения (СЭС), СОБ и ИБЭ, необходимо при подаче питания на источники бесперебойного электропитания различать (определять) по световым индикаторам следующие режимы и ситуации:

• дежурный режим (нормальный режим работы СЭС и ИБЭ);
• отсутствие батареи (батарея не подключена);
• автономный режим работы АКБ (подключение на сеть заряженной АКБ);
• разряд АКБ в автономном режиме;
• отсутствие напряжения на выходе ИБЭ;
• сеть в норме, АКБ разряжена;
• авария по питанию (одновременное отсутствие (снижение) основного питания, разряд АКБ и отказ ИБЭ по выходу);
• отказ по питанию (отсутствие (снижение) основного питания и разряд АКБ).

Для технической реализации этих восьми состояний достаточно иметь восемь комбинаций свечения индикаторов. Такое число комбинаций могут дать три световых индикатора (2³ = 8). Поэтому основная масса разработчиков ИБЭ пытается эти восемь состояний реализовать с помощью трех световых индикаторов (как правило, это СИ "СЕТЬ", "АКБ", "ВЫХОД") в комбинации со звуковой сигнализацией.

Напомним, что это методы и приемы наблюдения, фиксации, контроля характеристик технологического процесса в целях оценки его состояния и отдельных этапов.

Исходя их этого, все рассматриваемые ГОСТы в неявном виде позволяют для идентификации ситуации применять световые, звуковые, речевые индикаторы и их комбинации. Так как эргономика отвергает определение нескольких событий (ситуаций) только с помощью звукового индикатора, то, по моему мнению, во все ГОСТы целесообразно внести требования, которые должны быть конструктивно выполнены в ИБЭ:

• с помощью световых индикаторов "СЕТЬ", "АКБ", "ВЫХОД" контролировать (фиксировать) наличие основного и выходного напряжения ИБЭ, а также разряд АКБ;
• последовательность при горизонтальном или вертикальном размещении световых индикаторов должна быть следующей: "СЕТЬ", "АКБ", "ВЫХОД";
• отсутствие основного и выходного напряжения ИБЭ, разряд АКБ необходимо сопровождать не только погасанием соответствующего СИ, но и свечением дополнительного светового индикатора желтого цвета;
• дополнительные СИ, отображающие отсутствие (снижение) основного напряжения, разряд АКБ, неисправность выхода, должны размещаться, соответственно, под световыми индикаторами "СЕТЬ", "АКБ", "ВЫХОД" при их горизонтальном и справа при их вертикальном расположении;
• если в технической системе отсутствует техническая реализация пунктов 7.2.8, 7.6.1.13 ГОСТа [4], то во всех ГОСТах для ИБЭ должны присутствовать требования п. 5.2.2 ГОСТа [2] и ГОСТ 51341–99: отсутствие основного питания и или снижение его ниже допустимого уровня, отсутствие выходного напряжения ИБЭ, разряд АКБ должны сопровождаться звуковой сигнализацией. При этом оператор после обнаружения информации должен иметь возможность ручного отключения сигнализации при сохранении световой индикации с одновременным включением светового индикатора "Звук отключен" желтого цвета¹;
• срабатывание защит источника бесперебойного электропитания и его неисправности не должно дублироваться звуковой сигнализацией и/или речевыми сообщениями;
• срабатывание защит и неисправности источников бесперебойного электропитания не должно переводить световые индикаторы "СЕТЬ", "АКБ", "ВЫХОД" в проблесковый режим работы;
• дополнительные СИ, отображающие срабатывание защит и неисправности ИБЭ, должны располагаться вне зоны компактного размещения световых индикаторов "СЕТЬ", "АКБ", "ВЫХОД".

Соответствие конструктивного исполнения типовых ИБЭ требованиям ГОСТов

На лицевых панелях типовых ИБЭ размещены следующие световые индикаторы:

• ИБЭ 1 – СЕТЬ, АКБ. Отсутствие ЕИ "ВЫХОД" является нарушением требований всех трех ГОСТов. Название ЕИ "Неисправность ОП" противоречит требованиям всех трех ГОСТов, так как сокращение ОП не дает однозначного понимания отсутствия основного питания;
• ИБЭ 2 – СЕТЬ, АБ, 12В, АВАРИЯ. Название ЕИ "12В" противоречит требованиям ГОСТов, так как не определяет однозначную принадлежность к выходному напряжению ИБЭ. Наличие СИ "АВАРИЯ" не противоречит п. 5.2.5 [2];
• ИБЭ 3 – СЕТЬ, БАТ, 12В. Название СИ "БАТ" противоречит требованиям свода правил СП 6.13130–2021, который с 2009 г. установил для аккумуляторных батарей сокращение АКБ. Недостаток названия СИ "12В" разобран выше.

Поэтому разработчикам ИБЭ можно рекомендовать исключение таких нестыковок с ГОСТами, а в эксплуатации не применять ИБЭ, затрудняющие процесс контроля работы СОБ.

Алгоритм срабатывания СИ

Рассмотрим вопрос технической реализации срабатывания СИ "СЕТЬ", "АКБ", "ВЫХОД". Подробный алгоритм их работы изложен в п. 5.2.6, 5.2.7, 5.2.8 ГОСТа [2], однако ГОСТ [3] требований по срабатыванию СИ не предъявляет. Это приводит к тому, что одни разработчики применяют (условно) прямую логику срабатывания СИ, а другие разработчики применяют (условно) обратную логику их работы. На рис. 1 показаны два из восьми возможных вариантов срабатывания трех световых индикаторов на лицевой панели источников бесперебойного электропитания, которые не нарушают положений ГОСТов [3] и [4].

Рис. 1. Два варианта срабатывания ЕИ "АКБ"

У ИБЭ 3 при разряженной батарее световой индикатор "БАТ" светится, а у ИБЭ 2, наоборот, при разряженной батарее световой индикатор "АБ" не светится. Представим, что в организации в помещении дежурного поста оказались оба варианта ИБЭ. Для большей наглядности с помощью одной таблицы истинности алгебры логики (табл. 2) по срабатыванию трех световых индикаторов определим состояния СЭС СОБ (питающей сети, АКБ, ИБЭ 2 или ИБЭ 3) при включенном выключателе "СЕТЬ" и исправности всех СИ. При этом сигнал логического "0" означает, что световой индикатор не светится, а сигнал логической "1" означает его свечение.

Таблица 2. Определение состояний системы электроснабжения (СЭС) по ЕИ

• СИ "СЕТЬ" = 0. Напряжение сети ниже допустимого или отсутствует.
• СИ "СЕТЬ" = 1. Напряжение сети в норме.
• СИ "АКБ" = 0. АКБ ИБЭ 3 заряжена (АКБ ИБЭ 2 разряжена).
• СИ "АКБ" = 1. АКБ ИБЭ 3 разряжена (АКБ ИБЭ 2 заряжена).
• СИ "ВЫХОД" = 0. Выходная цепь (цепь нагрузки) неисправна.
• СИ "ВЫХОД" = 1. Выходная цепь (цепь нагрузки) исправна.

Отличие ситуаций "Авария по питанию" и "Отказ по питанию" заключается в том, что в случае восстановления основного питания (сети) в ситуации "Отказ по питанию" на выходе ИБЭ напряжение будет присутствовать, а в ситуации "Авария по питанию" – маловероятно.

Анализ данных табл. 2 показывает:

• одной и той же световой комбинации СИ соответствуют разные состояния СЭС;
• наличие в помещении дежурного поста для каждого ИБЭ таблиц определения состояний СЭС может в равной степени способствовать как улучшению определения состояний СЭС, так и ухудшению их определения, особенно в нештатных и аварийных ситуациях;
• в организации эксплуатацию ИБЭ с разной логикой срабатывания СИ необходимо исключить.

Интересным остается выбор логики срабатывания СИ. Какая логика лучше: прямая или обратная? Так как ГОСТ [3] дает лазейку для такого вопроса, то, по моему мнению, фиксирование нештатной ситуации срабатывания СИ (в комбинации со звуковой сигнализацией или речевым оповещением) гораздо предпочтительнее фиксирования той же ситуации за счет погасания СИ. Применительно к ситуации с логикой уместны как введение дополнительных световых индикаторов, так и их тест-контроль.

На основании требований п. 5.13 СП 484.1311500.2020 – "Размещение… ИБЭ в помещении пожарного поста следует предусматривать в местах, позволяющих осуществлять наблюдение и управление ими, а также техническое обслуживание" перейду к необходимости реализации в ИБЭ требований п. 7.6.1.14 ГОСТа [4]: "…приборы должны иметь функцию тестирования элементов световой индикации… и звуковой сигнализации".

С помощью табл. 3 рассмотрим случай влияния перегорания СИ "СЕТЬ" на определение состояний СЭС при включенном одноименном выключателе.

Таблица 3. Определение состояний СЭС при отказе СИ "СЕТЬ"

Данные табл. 3 показывают, что число различимых состояний сократилось в два раза, при этом дежурный режим (режим нормальной работы) не определяется. Если звуковая сигнализация привязана к СИ "СЕТЬ", то по ее отсутствию можно догадаться об отказе СИ. Но в данном случае тест-контроль СИ гораздо предпочтительнее догадок об его отказе. Ситуации с перегоранием двух других СИ по своей сути будут аналогичными.

Различимость состояний СЭС СОБ

Если следовать требованиям п. 7.6.1 ГОСТа [3] – "ИБЭ должны быть оснащены встроенными СИ, конструкция и размещение которых должны обеспечивать однозначное визуальное определение их режимов работы (наличие/отсутствие свечения) со стороны лицевой панели ИБЭ", то наличие 2–3 состояний (режимов работы) для одной комбинации СИ в табл. 2 является нарушением. Разработчики ИБЭ это требование стараются выполнить путем введения:

• проблескового режима СИ;
• одновременного срабатывания СИ и звуковой сигнализации;
• одновременного срабатывания проблескового режима СИ и звуковой сигнализации;
• дополнительных СИ.

Не всегда их технические решения задуманного приводят к желаемому результату. На рис. 2 представлены две комбинации одновременного срабатывания индикаторов, с помощью которых диспетчер (дежурный персонал) обязан определить характерные неисправности ИБЭ.
Остается представить ситуацию, когда отказ ЗУ совпал с приходом сообщения "Пожар" на приемно-контрольный пожарный прибор. Но можно и не представлять, так как выбор разработчиков нельзя назвать удачным.

Рис. 2. Вид лицевой панели ИБЭ 2 для определения характерных неисправностей

В некоторых случаях введение дополнительного СИ улучшает способность различить одни состояния, но ухудшает в целом анализ состояний СЭС. В табл. 4 представлены результаты определения состояний (режимов работы) ИБЭ 2 при наличии четырех СИ только по комбинации СИ (СИ RS-485 не рассматривается как не имеющий отношения к бесперебойности питания).

Таблица 4. Определение состояний системы электроснабжения (СЭС) по ЕИ

В идеальном случае по комбинации четырех СИ можно определить 16 (24 = 16) отличных друг от друга состояний СЭС СОБ и, собственно, ИБЭ, однако фактически получен следующий результат: четыре невозможные комбинации, две комбинации – КЗ на выходе, две комбинации – неисправность выхода, две комбинации – отказ по питанию. Можно заметить, что из 16 возможных состояний (комбинаций СИ) непосредственно к СЭС относится пять состояний и только два состояния – непосредственно к ИБЭ. Полученный результат, менее 50% от желаемого и возможного, – более чем спорный.

Безусловно, результат дифференциации ситуаций будет более высоким, если принять во внимание весь комплекс режимов работы и срабатывания СИ и звуковых индикаторов. Однако здесь надо иметь в виду следующее. Параметрами звука являются звуковое давление (громкость), высота звука (тональность), частота, продолжительность чередования интервалов звука и пауз. Не факт, что разработчики ИБЭ согласуют единые подходы к идентификации того или иного состояния СЭС и/или ИБЭ с использованием всех перечисленных параметров звуковой сигнализации. На данный момент потребителю обеспечена какофония звуков и палитра световых оттенков до момента исключения на нормативном уровне всех перечисленных недостатков с учетом требований эргономики.

Выводы

1. Требования ГОСТов должны исключать многовариантность конструктивного исполнения источников бесперебойного электропитания.
2. Требования ГОСТов должны исключать многовариантность алгоритмов срабатывания основных световых индикаторов ИБЭ.
3. В настоящий момент для ИБЭ актуальна разработка требований по применению конкретных параметров звуковых сигнализаторов для определения (различения) конкретной штатной или нештатной ситуации, привязка конкретного параметра звукового сигнализатора к конкретному СИ, возможность отключения звука при наличии регламентированной надписи на световом индикаторе (пульте).
4. В конструкции ИБЭ необходимо шире применять двухцветные (зеленый-желтый) светодиодные индикаторы.

Список литературы

1. Мамулин А.В. Вторичные источники электропитания в системах безопасности объекта // Системы безопасности. 2023. № 3.
2. ГОСТ Р 34700–2020 "Источники бесперебойного электропитания технических средств пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний".
3. ГОСТ Р 53560–2022 "Системы тревожной сигнализации. Источники электропитания. Классификация. Общие технические требования. Методы испытаний".
4. ГОСТ Р 53325–2012 "Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний".

¹ Ситуации снижения или отсутствия напряжения резервного питания не рассматриваются по следующим причинам:

• автор – сторонник полного разряда АКБ в аварийной или нештатной ситуации для обеспечения бесперебойности питания ответственного ЭП;
• разряд АКБ автоматически приводит к снижению и последующему отсутствию напряжения резервного питания.

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" № 3/2024

Все статьи журнала "Системы безопасности"
доступны для скачивания в iMag >>

Изображение от freepik