Дослідження засобів автоматизації керування електропостачанням підприємств

Расулов, Владислав Сергійович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6438
Title:	Дослідження засобів автоматизації керування електропостачанням підприємств
Authors:	Зубко, Ігор Анатолійович Расулов, Владислав Сергійович
Issue Date:	Jan-2024
Abstract:	При дослідженні засобів автоматизації керування електропостачанням підприємств було розглянуто та досліджено: огляд і аналіз існуючих систем автоматизації, ефективність енергоспоживання, стійкість та надійність систем, інтеграція з іншими технологіями, моделювання та прогнозування, аналіз вартості та економічна вигідність, аспекти кібербезпеки, соціальний та регулятивний аспекти, та було повністю виконано всі поставлені завдання.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6438
Appears in Collections:	123 Комп’ютерна інженерія (Спеціалізовані комп’ютерні системи)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
М_123_2023_Расулов+.pdf Restricted Access		1.87 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ 
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ 
СИСТЕМ 
 
 
 
 
 
 
 
Пояснювальна записка 
до кваліфікаційної роботи 
освітнього ступеню «магістр» 
 
на тему: Дослідження засобів автоматизації керування електропостачанням 
підприємств 
  
  
 
 
 
 
 
 
 
Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу, групи 
МСКС-2207 
спеціальності 123 Комп’ютерна 
інженерія, освітня програма 
«Спеціалізовані комп’ютерні системи» 
             Владислав Расулов   
(ім’я, ПРІЗВИЩЕ) 
 
Керівник               Ігор Зубко     
 
( ім’я, ПРІЗВИЩЕ)   
 
Рецензент   Людмила Пономар 
 
   ( ім’я, ПРІЗВИЩЕ) 
 
 
 
 
Черкаси 2023 року 
  
2 
 
ЗМІСТ 
 
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ......................................... 3 
ВСТУП ......................................................................................................................... 4 
1 АВТОМАТИЗАЦІЯ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ ПІДПРИЄМСТВ ................. 7 
1.1 Аналіз систем постачання електричної енергії на підприємства ....... 7 
1.2 Об’єкти автоматизації та види забезпечення системи 
автоматизованого керування ........................................................................... 10 
1.3 Промислові контролери ............................................................................ 14 
1.4 Контролери на базі персонального комп’ютера .................................. 16 
1.5 Локальний контролер ................................................................................ 18 
1.6 Мережевий комплекс контролерів ......................................................... 22 
2 АВТОМАТИЗАЦІЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ТА СИСТЕМИ ОБЛІКУ 
ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ ......................................................................................... 25 
2.1 Автоматизація обліку електричної енергії ............................................ 25 
2.2 Мікропроцесорні пристрої релейного захисту та автоматики .......... 29 
2.3 Засоби телемеханіки в електричних мережах ...................................... 34 
2.4 Об’єкти автоматизації в енергосистемі та керування енергетичними 
режимами .............................................................................................................. 38 
2.5 Автоматичне повторне ввімкнення ........................................................ 44 
2.6 Автоматичне ввімкнення резерву ........................................................... 47 
2.7 Автоматична частотна розгрузка ........................................................... 51 
2.8 Автоматичне регулювання напруги ....................................................... 54 
2.9 Автоматизація систем компенсації реактивної потужності .............. 57 
3 ПРОГРАМОВАНІ ЛОГІЧНІ КОНТРОЛЕРИ, SIEMENS, HITACHI ............. 61 
3.1 Програмовані логічні контролери .......................................................... 61 
3.2 Програмовані логічні контролери Siemens ........................................... 64 
3.3 Програмовані логічні контролери Hitachi ............................................ 74 
ВИСНОВКИ ............................................................................................................... 84 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................................. 86 
 
3 
 
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 
 
АСК – автоматизована система керування 
АСКТП – автоматизована система керування технологічним процесом  
КТЗ – комплекс технічних засобів 
ЗПЗ – загальне програмне забезпечення  
СПЗ – спеціальне програмне забезпечення  
ЕОМ – електронно-обчислювальна машина  
КОК – керуючі обчислювальні комплекси  
ПЗО – пристроїв зв'язку з об'єктом 
ПЗОП – прилади зв'язку з оперативним персоналом  
ПТК – програмно-технічні комплекси 
ПК – персональний комп’ютер 
ПЗПД – пристрої збору та передачі даних  
АЧР – автоматичне частотне розвантаження 
АЧПВ – автоматика частотного повторного ввімкнення  
АПВ – автоматичне повторне ввімкнення 
ЛЕП – лінія електропередачі 
ПУЕ – правила улаштування електроустановок  
АВР – автоматичне ввімкнення резерву 
РРП – реле різного призначення 
АЧР – автоматична частотна розгрузка  
АРН – автоматичне регулювання напруги 
УКРП – установка компенсації реактивної потужності  
АКУ –автоматизовані конденсаторні установки 
РЗА – релейний захист та електроавтоматика  
ОЗП – оперативний запам’ятовуючий пристрій  
ПЗП – постійний запам’ятовуючий пристрій 
АЦП – аналогово-цифровий перетворювач  
ПВВ – порти вводу-виводу 
АЛП – арифметико-логічний пристрій  
КВР – комплект вихідних реле  
СЕС – сонячні електростанції  
4 
 
ВСТУП 
 
В сучасному світі стало очевидним, що ми стикаємося з новою проблемою, 
яку необхідно вирішити - проблемою управління енергією. Відомо, що в кожній 
квартирі та будинку є принаймні мінімальна кількість споживачів 
електроенергії. Сюди входять невеликі пристрої, такі як холодильники та 
освітлення, а також різноманітні розважальні пристрої, такі як комп'ютери, 
телевізори та аудіообладнання. 
Багато нових квартир вже обладнані системою "розумного будинку", яка є 
інтелектуальною системою управління енергією для пристроїв всередині 
квартири. Ця система включає в себе регулювання рівня освітлення, 
температури, чистоти та вологості повітря. 
Незважаючи на важливість контролю споживання енергії вдома, більшість 
електроенергії споживають підприємства. Вони стикаються з викликами у 
моніторингу споживання, розподілі навантаження та передбаченні можливих 
проблем з електропостачанням. Наприклад, у промисловості, де процеси не 
можуть бути зупинені, такі як хімічні заводи, існують основні та аварійні лінії 
електропередачі, а також резервні джерела енергії у вигляді батарей або 
генераторів. 
Тема дослідження "Засоби автоматизації керування електропостачанням 
підприємств" є вкрай актуальною в сучасних умовах технологічного розвитку та 
поглиблення інтеграції електроніки в управління підприємствами.  
Ця тема пропонує великий потенціал для розвитку нових технологій та 
рішень, спрямованих на підвищення продуктивності, зниження витрат та 
забезпечення сталості електропостачання підприємств. 
Метою дослідження є підвищення надійності, ефективності та безпеки 
електропостачання, що важливо для розвитку сучасних технологій та 
підтримання високої продуктивності в енергетичному секторі. Автоматизація 
електрообладнання підприємств є ключовим аспектом сучасного 
5 
 
індустріального управління, спрямованим на оптимізацію виробничих процесів 
та підвищення ефективності енергоспоживання. 
Завдання  
 дослідити засоби автоматизації керування електропостачанням, що 
дозволяє охопити технічні, економічні, соціальні та екологічні 
аспекти цієї важливої теми. 
 провести аналіз та оцінку засобів автоматизації керування 
електропостачанням підприємств з метою виявлення можливостей 
оптимізації. 
Об'єктом дослідження є процеси автоматизації керування 
електропостачанням на підприємствах. Це включає в себе технічні системи, 
програмні рішення та апаратні компоненти, призначені для оптимізації, 
контролю та управління енергетичними процесами з метою підвищення 
ефективності, стійкості та енергоефективності. 
Предметом дослідження є функції, характеристики та вплив засобів 
автоматизації на процеси керування електропостачанням підприємств, зокрема 
їх технічні можливості, вартість впровадження, ефективність енергоспоживання, 
аспекти кібербезпеки та соціальні взаємодії. 
Методи дослідження основані на теорії аналізу , синтезу, та оптимізації; 
теорії надійності, теорії інформації, теорії проектування, схемотехніки. 
Наукова новизна  
Досліджено системи автоматичного повторного ввімкнення, 
автоматичного ввімкнення резерву, автоматичної частотної розгрузки, 
автоматичного регулювання напруги, автоматизації систем компенсації 
реактивної потужності. Проведено аналіз систем та модернізація існуючих схем  
Практична цінність  
Результати дослідження застосовуються для автоматизованих систем 
управління електропостачанням, що вирішує проблеми ефективності, надійності 
та енергоефективності, які є критичними для успішної експлуатації підприємств. 
6 
 
Апробація результатів дослідження.  
 На студентській науковопрактичній конференції ЧДТУ:19–22 квітня 2022 р. 
 На студентській науковопрактичній конференції ЧДТУ:18–20 квітня 2023 р. 
 
Публікація 
 
1. Расулов В. С. Система автоматизації керуванням електропостачанням 
підприємства / В. С. Расулов, І. А. Зубко // Збірник тез доповідей студентської 
науковопрактичної конференції ЧДТУ: 19–22 квітня 2022 р. [Електронний 
ресурс] / [упоряд. Батраченко О. В., Бєляєва С. С., Захарова О. В. та ін.]; Мво 
освіти і науки України, Черкас. держ. технол. унт. – Черкаси: ЧДТУ, 2022. – 
C. 62. 
2. Расулов В. С. ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАСОБІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ 
КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯМ ПІДПРИЄМСТВА / В. С. Расулов, 
І. А. Зубко // Збірник тез доповідей студентської науковопрактичної 
конференції ЧДТУ: 18–20 квітня 2023 р. [Електронний ресурс] / [упоряд.: 
Єгорова О. В., Захарова О. В., Кисельов В. Б. та ін.]; Мво освіти і науки 
України, Черкас. держ. технол. унт. – Черкаси: ЧДТУ, 2023. – C. 26. 
  
7 
 
1 АВТОМАТИЗАЦІЯ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ 
ПІДПРИЄМСТВ 
 
1.1 Аналіз систем постачання електричної енергії на підприємства 
 
Система електропостачання забезпечує живлення споживачів 
електричною енергією і включає генеруючі установки, лінії електропередач, 
пристрої розподілу електроенергії, а також вимірювальне і запобіжне 
обладнання. Джерелами електроенергії служать різноманітні типи 
електростанцій, такі як районні, теплові, гідро-, сонячні- атомні-, електростанції, 
розташовані на визначених відстанях одне від одного. 
З’єднання всіх електричних станцій і ліній електропередач забезпечує 
надійність подачі електроенергії споживачам і сприяє зниженню пікового 
навантаження на електростанції в різні години. 
Для виробничих об'єктів існують три основні схеми електропостачання: 
перше – від електростанцій енергосистеми, друге – від енергосистеми та власної 
генеруючої установки для забезпечення більшої надійності, і третє – від власної 
генеруючої установки, що використовується для об'єктів, розташованих у 
віддалених і важкодоступних районах. 
На сучасному етапі відбувається перехід від застарілої моделі 
функціонування енергетичного ринку до лібералізованої моделі, яка створює 
більш конкурентне середовище. Звертається увага на підвищення 
енергоефективності та використання відновлювальних джерел енергії, що сприяє 
зменшенню викидів в атмосферу. 
Для автономного електропостачання використовуються гідро-, вітро- і 
сонячні електростанції, але для забезпечення безперервності подачі енергії 
потужним споживачам додатково використовуються системи накопичення 
електричної енергії. 
8 
 
В Україні існує розвинена система централізованого електропостачання, 
але одночасно спостерігається значна потреба у децентралізованих джерелах 
енергії. Децентралізовані мережі мають численні переваги, такі як: 
 Мінімізація втрат завдяки невеликим відстаням між 
споживачами та джерелами електроенергії. 
 Підвищення надійності електропостачання через збільшення 
кількості джерел живлення. 
 Розвантаження існуючих ліній електропередач. 
Одним з основних напрямків підвищення ефективності систем 
електропостачання є децентралізоване використання відновлюваних джерел 
енергії та оптимізація робочих режимів енергетичного обладнання. 
Системи децентралізованого електропостачання, засновані на 
відновлюваних джерелах енергії, поділяються на кілька груп в залежності від 
типу використовуваної енергії: 
 Гідроелектростанції. 
 Вітрові електростанції. 
 Сонячні станції. 
 Геотермальні станції. 
 Теплові електростанції, що використовують енергію біомаси 
та викопне паливо. 
Україна, маючи розвинену систему централізованого електропостачання, 
водночас стикається з викликами, такими як нестабільність постачання, великі 
втрати енергії та потреба в модернізації інфраструктури. Децентралізовані 
джерела енергії стають важливим елементом стратегії забезпечення стійкого та 
надійного електропостачання. 
Мережі, що працюють на принципах децентралізації, сприяють 
збалансованому та стійкому функціонуванню електропостачання. Малі віддалені 
джерела, такі як сонячні панелі на покрівлях будівель чи вітрові турбіни на 
відкритих просторах, дозволяють не тільки зменшити втрати енергії через довгі 
9 
 
лінії передачі, але й забезпечити стійкість системи в разі аварій чи 
непередбачених обставин. 
У контексті використання відновлюваних джерел енергії, 
гідроелектростанції використовують енергію річок та потоків води, вітрові 
електростанції виробляють електроенергію за рахунок сили вітру, а сонячні 
станції конвертують сонячне випромінювання у електроенергію. Геотермальні 
станції використовують теплову енергію, яка виробляється в недрах Землі, а 
теплові електростанції, використовуючи енергію біомаси та викопного палива, 
сприяють диверсифікації джерел енергії та зменшенню негативного впливу на 
навколишнє середовище. 
Підвищення обсягів використання децентралізованих джерел енергії в 
Україні не лише допоможе забезпечити сталість енергопостачання, але й 
сприятиме зменшенню викидів шкідливих речовин та сприятиме переходу до 
більш сталого та екологічно чистого енергетичного майбутнього. 
Децентралізовані джерела енергії в Україні також можуть грати важливу 
роль у забезпеченні енергетичної безпеки країни. Залучення різноманітних 
джерел енергії дозволяє зменшити залежність від імпортних палив та енергії, що 
може сприяти економічній стабільності та зменшенню вразливості до коливань 
цін на енергоносії. 
Подальший розвиток систем децентралізованого електропостачання також 
відкриває нові можливості для розвитку технологій зберігання енергії. 
Технології, які дозволяють зберігати енергію, згенеровану відновлюваними 
джерелами, допомагають регулювати постачання електроенергії відповідно до 
піківного попиту та забезпечують стійкість системи в умовах непередбачуваних 
обставин. 
Україна також може стати центром для досліджень і розробок в області 
відновлювальної енергетики, привертаючи інвестиції та фахівців. Розвиток та 
впровадження інноваційних технологій у сфері децентралізованої енергетики 
може стати не лише внутрішньою потребою країни, але й експортним 
потенціалом. 
10 
 
Враховуючи рост свідомості щодо змін клімату та сталий розвиток, перехід 
до децентралізованих джерел енергії допомагає зменшити вуглецевий відбиток 
та сприяє досягненню екологічних цілей. Такий підхід віддзеркалює сучасні 
тенденції у глобальному енергетичному секторі та допомагає створювати сталі 
та інноваційні моделі енергопостачання для майбутнього. 
Якщо проаналізувати ситуацію, виявляється, що втрати електричної 
енергії в лініях електропередачі України становлять від 11,5% до 12,1% від її 
відпуску в електричну мережу. Це вище, ніж у таких країнах, як США (6,5%), 
Англія (8,6%), Франція (4,5%) і навіть Росія (8,7%). Загальновизнано, що 
розподільні мережі є найбільш проблемним та затратним фактором 
електропостачання на території країни. 
Важливим аспектом впливу на рівень втрат електроенергії у розподільних 
мережах є використання відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Очевидно, що 
параметри ВДЕ, схеми їх приєднання, обсяг та графік споживання суміжних 
навантажень мають вагомий вплив на обсяг втрат в розподільних мережах. 
Врахування цих факторів є критичним при формуванні ефективних стратегій 
управління електричними мережами. 
Дослідження та обґрунтування ефективного впровадження ВДЕ в 
електричних мережах є актуальною темою, яка розглядається в ряді наукових 
робіт. Визначення оптимальних схем підключення ВДЕ, розробка технологій 
зменшення втрат електроенергії, а також впровадження інтелектуальних систем 
управління можуть виявитися ключовими елементами стратегій по покращенню 
стану розподільних мереж та зниженню загальних втрат електроенергії в 
Україні. 
 
1.2 Об’єкти автоматизації та види забезпечення системи 
автоматизованого керування 
 
Об'єкти автоматизації - це системи чи пристрої, які призначені для 
автоматичного виконання різних завдань з мінімальною людською участю. Ці 
11 
 
об'єкти можуть бути використані у різних сферах життя і галузях промисловості 
для підвищення ефективності, точності та продуктивності. 
Деякі типи об'єктів автоматизації включають: 
1. Роботи промисловості: 
o Промислові роботи: Автоматизовані системи робототехніки, 
які використовуються для виконання завдань у виробництві. 
o Автоматизовані лінії виробництва: Системи, які об'єднують 
різні елементи виробництва для масового виробництва товарів. 
2. Інформаційні технології: 
o Системи управління базами даних (СУБД): Допомагають 
автоматизувати зберігання та обробку великих обсягів даних. 
o Системи управління віддаленими ресурсами: Дозволяють 
автоматизувати процеси управління віддаленими серверами та 
ресурсами. 
3. Домашня автоматизація: 
o Системи "розумний дім": Включають в себе автоматизовані 
системи освітлення, опалення, безпеки та інших аспектів 
домашнього життя. 
o Автоматизовані системи безпеки: Включають в себе системи 
відеоспостереження, сигналізації та доступу. 
4. Транспортні технології: 
o Автопілоти в автотранспорті: Системи, які дозволяють 
автомобілям автоматично керувати собою за допомогою 
різноманітних сенсорів та алгоритмів. 
o Системи управління транспортними потоками: 
Автоматизовані системи, що оптимізують рух транспортних засобів 
для покращення потоків руху та зменшення заторів. 
5. Медичні технології: 
o Роботизовані системи для хірургії: Використовуються для 
точних та мінімально інвазивних хірургічних втручань. 
12 
 
o Системи моніторингу та діагностики: Допомагають 
автоматизувати процеси моніторингу пацієнтів та вивчення даних з 
обладнання для діагностики. 
6. Фінансові технології: 
o Автоматизовані системи обліку та аналізу фінансів: 
Допомагають підприємствам та індивідуальним користувачам вести 
облік фінансових операцій та аналізувати їх. 
Забезпечення системи автоматизованого керування (САК) включає в себе 
різноманітні компоненти та технології, які забезпечують нормальну роботу 
системи. Основні види забезпечення САК включають: 
1. Програмне забезпечення (ПЗ): 
o Операційна система (ОС): Забезпечує основні функції 
управління ресурсами та виконання завдань. 
o Системне програмне забезпечення: Включає драйвери, 
бібліотеки та інші компоненти, які забезпечують взаємодію між 
апаратним та програмним забезпеченням. 
2. Апаратне забезпечення: 
o Контролери та промислові обчислювальні пристрої: 
Використовуються для управління та координації роботи об'єктів 
автоматизації. 
o Сенсори та датчики: Збирають інформацію з оточення для 
подальшого аналізу та управління. 
3. Мережеве забезпечення: 
o Комунікаційні пристрої: Забезпечують передачу даних між 
різними компонентами системи. 
o Мережеві протоколи: Визначають стандарти обміну даними 
між пристроями в мережі. 
4. Енергозабезпечення: 
o Живлення та джерела енергії: Забезпечують стабільне 
живлення для всіх компонентів системи. 
13 
 
5. Системи безпеки: 
o Системи аутентифікації та авторизації: Захищають доступ до 
системи від несанкціонованих користувачів. 
o Антивірусні програми та заходи забезпечення безпеки даних: 
Захищають систему від вірусів, зловмисних програм та 
несанкціонованого доступу. 
6. Системи моніторингу та діагностики: 
o Системи відслідковування та журналювання: Забезпечують 
можливість реєстрації подій та стану системи для подальшого 
аналізу. 
o Системи віддаленого моніторингу: Дозволяють віддалено 
контролювати та управляти системою. 
7. Засоби програмування та розробки: 
o Інтегровані середовища розробки (IDE): Допомагають 
розробникам створювати та тестувати програмний код. 
o Мови програмування та бібліотеки: Використовуються для 
розробки програмного забезпечення для систем автоматизованого 
керування. 
Виділяються різні типи забезпечення, які характеризуються нижче. 
Технічне забезпечення включає в себе комплекс технічних засобів (КТЗ), що 
використовуються для операцій автоматизованої системи керування. Згідно з 
визначенням стандарту для КТЗ АСКТП, вони охоплюють всі апаратні засоби 
від електронно-обчислювальних машин (ЕОМ) до датчиків та виконавчих 
органів. 
Математичне забезпечення представляє собою набір математичних 
методів, моделей і алгоритмів обробки інформації, використаних при створенні 
автоматизованої системи управління. 
Програмне забезпечення - це комплекс програм, які реалізують алгоритми 
обробки інформації. Його розділяють на загальне (ЗПЗ) для широкого кола 
14 
 
користувачів і спеціальне (СПЗ), яке розробляється під час створення конкретної 
АСКТП для виконання її функцій. 
Апаратне забезпечення сучасних АСКТП можна розділити на дві основні 
групи: 1) керуючі обчислювальні комплекси (КОК); 2) датчики та виконавчі 
органи. КОК широко застосовуються і випускаються як готові конструкції, 
вимагаючи відведення певної виробничої площі. Датчики та виконавчі органи 
часто є конструктивними елементами технологічного обладнання, з'єднаними з 
КОК за допомогою ліній передачі сигналів. 
Завдяки розвитку мікропроцесорної техніки все частіше використовуються 
мікро КОК або мікроконтролери на нижньому рівні, які можуть вбудовуватися в 
технічне обладнання. Розподіл на мікро КОК та мікроконтролери є умовним, і 
вони можуть використовуватися для вбудованих функцій. У склад КОК входять 
ЕОМ, різні пристрої зв'язку з об'єктом, та пристрої зв'язку з оперативним 
персоналом. 
 
1.3 Промислові контролери 
 
Контролери та промислові обчислювальні пристрої є важливою частиною 
сучасних промислових систем і автоматизаційних процесів. Давайте розглянемо 
кожну з цих категорій окремо: 
1. Контролери: 
o Опис: Контролери використовуються для управління різними 
промисловими процесами, механізмами та системами. Вони 
зазвичай вбудовані мікроконтролери або програмовані логічні 
контролери (ПЛК). Контролери призначені для виконання 
визначених завдань у реальному часі. 
o Застосування: Контролери використовуються в промисловості 
для автоматизації процесів у виробництві, енергетиці, транспорті, 
хімічних заводах та інших галузях. 
2. Промислові обчислювальні пристрої (Industrial Computing Devices): 
15 
 
o Опис: Промислові обчислювальні пристрої включають в себе 
різноманітні комп'ютери та сервери, спеціально призначені для 
використання в промислових умовах. Вони можуть бути встановлені 
на місці виробництва, де є високі рівні вологості, пилу, вібрацій 
тощо. 
o Застосування: Промислові обчислювальні пристрої 
використовуються для збору, обробки та аналізу даних у 
промислових системах. Їх використовують у виробничому 
обладнанні, системах моніторингу, системах управління 
виробництвом тощо. 
Контролери: 
1. Мікроконтролери: 
o Це вбудовані пристрої, які мають процесор, пам'ять та 
периферійні пристрої на одному чіпі. Вони використовуються для 
керування конкретними завданнями, такими як керування роботами, 
автоматизація виробництва, вбудовані системи автомобілів тощо. 
2. Програмовані логічні контролери (ПЛК): 
o Вони спеціально розроблені для автоматизації промислових 
процесів. ПЛК мають велику кількість входів та виходів для 
підключення до датчиків та вимикачів, а також можливість взаємодії 
з іншими ПЛК та комп'ютерами. 
 
3. Реальний час: 
o Багато контролерів працюють у режимі реального часу, що 
означає, що вони обробляють дані та видають відповіді в строго 
визначений проміжок часу. Це важливо для додатків, де затримки 
можуть призвести до серйозних проблем. 
 
 
 
16 
 
Промислові обчислювальні пристрої: 
1. Стійкість до умов промисловості: 
o Промислові обчислювальні пристрої спроектовані для роботи 
в умовах, які можуть бути важкими для звичайних офісних 
комп'ютерів. Це може включати високу або низьку температуру, 
вологість, вібрації, пил і т. д. 
2. Широкий температурний діапазон: 
o Деякі пристрої призначені для роботи в екстремальних 
температурних умовах, що робить їх відмінними для використання в 
промислових процесах у різних галузях. 
3. Висока надійність та довгий термін служби: 
o Промислові обчислювальні пристрої повинні мати високу 
надійність, оскільки вони використовуються у виробничих процесах, 
де невірна робота обладнання може призвести до серйозних 
проблем. 
4. Спеціальні інтерфейси: 
o Деякі пристрої мають спеціальні входи/виходи та інтерфейси 
для взаємодії з промисловими пристроями, такими як датчики, 
мотори, аналогові та цифрові сигнали. 
 
1.4 Контролери на базі персонального комп’ютера 
 
Контролери на базі персонального комп'ютера (ПК) використовують 
можливості звичайних комп'ютерів для керування та моніторингу промислових 
процесів. Це можуть бути спеціалізовані комп'ютери або сервери, які 
використовуються в промислових умовах. Давайте розглянемо деякі аспекти 
контролерів на базі ПК: 
 
 
17 
 
 
1. Операційні системи: 
o Контролери на базі ПК зазвичай працюють під управлінням 
операційних систем, таких як Windows, Linux або спеціалізовані 
операційні системи для вбудованих систем. Це надає можливість 
використання різноманітних програм і додатків для керування та 
моніторингу процесів. 
2. Характеристики ПК: 
o Використання персональних комп'ютерів дозволяє 
використовувати потужність сучасних процесорів, великий обсяг 
оперативної пам'яті і зручний інтерфейс. Це важливо для обробки 
великої кількості даних та виконання складних обчислень. 
3. Вбудовані ПК: 
o В деяких випадках використовуються спеціалізовані вбудовані 
комп'ютери, які спеціально розроблені для промислових умов. Вони 
можуть мати додаткові функції, такі як захист від вологості, пилу, 
вібрацій, інші механічні ушкодження. 
4. Введення/виведення: 
o Контролери на базі ПК зазвичай мають різноманітні 
введення/виведення для підключення до різних пристроїв і сенсорів. 
Це може включати USB-порти, Ethernet, COM-порти, а також 
можливість підключення до мережі. 
5. Програмне забезпечення: 
o Для контролерів на базі ПК використовуються різноманітні 
програми та програмне забезпечення для керування промисловими 
процесами. Це можуть бути SCADA-системи (системи збору та 
аналізу даних для контролю за технологічними процесами), 
програми для автоматизації виробництва тощо. 
18 
 
 
Рисунок 1.1 - Контролер на базі ПК. 
Контролери на базі ПК використовуються в різних галузях, таких як 
виробництво, енергетика, транспорт, лікувальна справа та інші. Вони 
дозволяють впроваджувати сучасні технології та забезпечують високий рівень 
гнучкості та функціональності управління промисловими процесами. 
 
1.5 Локальний контролер 
 
Термін "локальний контролер" може вказувати на різні пристрої або 
системи в залежності від контексту. Давайте розглянемо кілька можливих 
визначень: 
1. Локальний мікроконтролер: 
o Це може бути вбудований мікроконтролер, який 
використовується для керування конкретним об'єктом або процесом 
в межах обмеженої локальної системи. Наприклад, локальний 
мікроконтролер може керувати певним обладнанням в локальному 
приміщенні або пристроєм. 
19 
 
2. Локальний програмований логічний контролер (ПЛК): 
o ПЛК є контролерами, які використовуються для автоматизації 
промислових процесів. Локальний ПЛК може бути встановлений на 
місці виробництва або в окремому приміщенні для управління 
конкретними процесами в обмеженій області. 
3. Локальний контролер на базі ПК: 
o Це може бути персональний комп'ютер або сервер, який 
використовується для керування та моніторингу промислових 
процесів в конкретній локальній системі. Такий контролер може 
використовувати різноманітні програми та операційні системи для 
виконання завдань автоматизації. 
4. Локальний контролер для мережевого обладнання: 
o В інформаційних технологіях та мережевому управлінні 
термін "локальний контролер" може також вказувати на пристрій, 
що використовується для керування та моніторингу мережевого 
обладнання (наприклад, маршрутизатор або комутатор) в 
конкретному місці або області. 
У кожному з цих випадків, "локальний контролер" означає, що пристрій чи 
система використовується в обмеженому локальному контексті для управління 
конкретними завданнями чи процесами. 
 
 
Рисунок 1.2 - Локальний контролер. 
20 
 
У сучасній промисловості використовується різноманіття локальних 
контролерів, що забезпечують ефективне управління та контроль. Зокрема, 
можна виділити кілька типів: 
1. Вбудований контролер:  
Цей тип контролера вбудований як невід'ємна частина агрегатів, машин чи 
приладів. Здатний керувати різними об'єктами, такими як верстати із числовим 
програмним управлінням (ЧПУ), сучасні інтелектуальні аналітичні прилади та 
автомашиністи. Його конструкція дозволяє монтаж без спеціального кожуха, 
оскільки він інтегрується у загальний корпус обладнання. 
 
Рисунок 1.3 –  Вбудований контролер. 
 
2. Автономний модуль:  
Цей контролер відповідає за управління та контроль невеликими 
ізольованими технологічними вузлами, такими як районні котельні, електричні 
підстанції та резервуарні парки. Вбудовані в захисні корпуси, призначені для 
роботи в різних погодних умовах, ці контролери мають порти для з'єднання з 
21 
 
іншою апаратурою через мережу засобів автоматизації. Найчастіше вони 
оснащені спеціальною панеллю інтерфейсу для оператора, включаючи 
алфавітно-цифровий дисплей та функціональні клавіші. 
 
Рисунок 1.4 –  Автономний модуль. 
 
3. Контролери для систем протиаварійного захисту:  
Цей клас контролерів відзначається високою надійністю, живучістю та 
швидкодією. Призначені для використання в системах протиаварійного захисту, 
вони надають різні опції повної діагностики несправностей, включаючи 
глибокий аналіз на рівні окремих плат. Забезпечують захист інформації від 
спотворень під час передачі та зберігання, а також використовують різні методи 
резервування, такі як гарячий резерв, голосування та принцип "пара та резерв". 
Контролери цього типу часто отримують спеціальний сертифікат, 
підтверджуючи їхню високу якість та відповідність вимогам систем 
протиаварійного захисту 
 
22 
 
1.6 Мережевий комплекс контролерів  
 
Мережеві ПТК найбільше широко застосовуються для управління 
виробничими процесами у всіх галузях промисловості. Мінімальний склад 
даного класу ПТК передбачає наявність наступних компонентів: 
• набір контролерів; 
• кілька дисплейних робочих станцій операторів 
• системну (промислову) мережу, що з'єднує контролери між собою та 
контролери з робітниками станціями. 
Контролери в мережевих комплексах зазвичай варіюються за швидкодією, 
обсягом пам'яті, можливістю резервування та кількістю каналів вводу/виводу. Це 
дозволяє підібрати контролер, враховуючи особливості і функції конкретного 
об'єкта, і використовувати один комплекс для керування різними виробничими 
об'єктами. 
Структура системної мережі може бути різною, такою як шина, кільце або 
зірка. Її часто розділяють на сегменти, з'єднані повторювачами і 
маршрутизаторами. Інформація, яка передається через мережу, може бути як 
періодичною, так і випадковою у часі короткими повідомленнями. 
Передача повідомлень ставить жорсткі вимоги: вони повинні гарантовано 
досягати адресата, особливо для повідомлень вищого пріоритету, таких як 
аварійні повідомлення, які повинні бути передані в зазначений термін. 
Телемеханічний тип мережевого комплексу контролерів використовується 
для автоматизації об'єктів, розташованих на великій території. 
Системна мережа з характерною структурою та фізичними каналами 
зв'язку, такими як радіоканали, виділені телефонні лінії і оптоволоконні кабелі, 
дозволяє інтегрувати вузли об'єкта, віддалені на великі відстані. Розглянуті 
мережеві комплекси контролерів мають свої обмеження як за складністю 
функцій, так і за обсягом автоматизованого об'єкта. 
Мережеві комплекси найчастіше застосовуються на рівні цехів 
машинобудівних заводів, агрегатів нафтопереробних, нафтохімічних та хімічних 
23 
 
виробництв, особливо на тих, які не є найпотужнішими. Також вони широко 
використовуються у цехах підприємств харчової промисловості. Телемеханічні 
мережеві комплекси контролерів знаходять своє застосування для ефективного 
управління газо- та нафтопроводами, електричними мережами і транспортними 
системами. 
Висновок до 1 розділу  
Автоматизація електрообладнання підприємств є ключовим аспектом 
сучасного індустріального управління, спрямованим на оптимізацію виробничих 
процесів та підвищення ефективності енергоспоживання. У рамках аналізу 
систем постачання електричної енергії на підприємства виявлено різноманітні 
можливості оптимізації та удосконалення. 
1. Системи Постачання Електричної Енергії: Аналіз показав, що 
існують різні системи постачання електроенергії для підприємств. 
Раціональний вибір системи дозволяє забезпечити стабільне та ефективне 
електрозабезпечення, що є критичним для безперебійної роботи 
виробничих ліній. 
2. Об’єкти Автоматизації та Забезпечення Системи Автоматизованого 
Керування: Розглянуті об’єкти автоматизації та різноманітні види 
забезпечення систем автоматизованого керування, такі як промислові 
контролери, контролери на базі ПК, локальні контролери та мережеві 
комплекси контролерів. Це відкриває можливості для вибору 
оптимального підходу залежно від конкретних вимог та потреб 
підприємства. 
3. Промислові Контролери: Використання промислових контролерів 
стає важливим кроком у сторону автоматизації виробничих процесів. Ці 
контролери дозволяють ефективно керувати обладнанням, забезпечуючи 
точність та надійність управління. 
4. Контролери на Базі Персонального Комп’ютера: Використання 
контролерів на базі ПК відкриває можливості інтеграції з сучасними 
24 
 
технологіями та обчислювальними системами, що сприяє покращенню 
якості та швидкості автоматизації. 
5. Локальний та Мережевий Контролери: Розрізняючи локальні та 
мережеві контролери, підприємства можуть адаптувати свої системи 
автоматизації до конкретних умов роботи, враховуючи географічний 
розподіл об’єктів та потреби централізованого чи децентралізованого 
управління. 
Узагальнюючи, впровадження автоматизації електрообладнання на 
підприємствах є стратегічно важливим кроком для досягнення оптимальної 
продуктивності, ефективного використання ресурсів та забезпечення стійкості 
виробничих процесів. Це відкриває перспективи для подальшого розвитку та 
вдосконалення в сфері індустріальної автоматизації. 
 
  
25 
 
2 АВТОМАТИЗАЦІЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ТА СИСТЕМИ 
ОБЛІКУ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ 
 
2.1 Автоматизація обліку електричної енергії 
 
Слід зауважити, що при розрахунку потужності електропостачання 
установки рекомендується розпочинати від аналізу споживача. Оскільки ми 
розглядаємо можливі покращення існуючої системи, наші основні зміни 
спрямовані на оптимізацію електричного щита. 
Згідно з положенням 4.5 розділу Кодексу комерційного обліку електричної 
енергії, встановлення вузлів обліку електроенергії для виробників за зеленим 
тарифом передбачається на наступних об'єктах: 
 Кожній окремій генеруючій установці. 
 Групі генеруючих установок у випадку, якщо на кожній з них не 
встановлені окремі лічильники комерційного обліку. 
 Кожній установці виробника за "зеленим" тарифом, для якої 
застосовується окремий коефіцієнт "зеленого" тарифу. 
 У кожній точці приєднання електроустановок власних потреб 
сонячних електростанцій (СЕС), які приєднані до зовнішніх електричних 
мереж і не з'єднані з технологічними електричними мережами СЕС. 
Зокрема для комерційного обліку електроенергії виробників з 
відновлювальних джерел енергії (юридичних осіб), вимагається використання 
лічильників з модулем резервного живлення при відсутності напруги. Для обліку 
електроенергії, що споживаються приватними домогосподарствами з 
генеруючими установками, рекомендовано використовувати електронні 
інтервальні лічильники, оснащені інтерфейсом RS-485 та функцією вимірювання 
реактивної складової. 
Щодо виробників енергії з відновлювальних джерел (юридичних осіб), 
пристосованих для комерційного обліку, рекомендується використовувати 
електронні лічильники із двома незалежними інтерфейсами RS-485 та системою 
26 
 
збору даних для передачі інформації про облік виробнику та енергетичній 
компанії, якій електроенергія продається. 
Мета впровадження автоматичної системи комерційного обліку 
електроенергії полягає в зниженні загальних втрат електроенергії. Автоматична 
система дозволяє операторам в режимі реального часу відстежувати стан 
системи електропостачання, контролювати параметри мережі та аналізувати 
споживання електроенергії. Система складається з трьох рівнів: вимірювального, 
комунікаційного і рівня обробки даних та управління, що забезпечує швидке та 
ефективне управління електромережею. 
У умовах розвитку електроенергетичного ринку зростає значущість 
вирішення проблеми прогнозування навантаження систем енергоспоживання. 
Ефективне управління використанням електроенергії вимагає комплексного 
підходу до розв'язання фундаментальних питань: створення та впровадження 
ефективного регуляторного каркасу для управління електроенергією; розробка 
та впровадження прогресивної системи тарифів на електроенергію, спрямованої 
на стимулювання створення та використання відведених електричних 
навантажень у споживачів (споживачів-регуляторів електроенергії); розробка 
моделей, методів та програмного забезпечення для управління режимами 
електричних мереж промислових підприємств, електричних навантажень 
споживачів та збалансування їхнього споживання електроенергії. 
Це можна узагальнити наступним чином: 
 короткостроковий прогноз, що використовується для передбачення 
щоденного споживання електроенергії та годинного визначення 
навантаження із тижневим відхиленням; 
 місячний прогноз, призначений для щоденного споживання 
електроенергії до кінця поточного місяця; 
 годинний прогноз, який передбачає електричне навантаження 
протягом однієї години; 
 оперативний прогноз, використовуваний для передбачення 
годинного електричного навантаження протягом дня; 
27 
 
 середньостроковий прогноз, призначений для дослідження прогнозів 
щомісячного, щотижневого та щомісячного споживання електроенергії у 
крайніх точках (максимуми та мінімуми) електричних навантажень 
протягом 1-12 місяців; 
 довгостроковий прогноз, який використовується для передбачення 
на період від 1 до 5 років. 
На вході будь-якого підприємства буде встановлено лічильник, і 
рекомендується замінити звичайний лічильник на розумний та підключити його 
до автоматизованої системи контролю та управління енергоспоживанням. 
Мікропроцесорні пристрої релейного захисту та автоматики також 
враховуються. 
Впровадження автоматизованої системи контролю та управління 
енергоспоживанням (АСКУЕ), що вже застосовується в енергетичних 
підрозділах, дозволяє підвищити ефективність контролю та регулювання 
електроспоживання через підвищення точності та оперативності обліку 
електроенергії. Покращення роботи енергосистеми в цілому при впровадженні 
АСКУЕ можливе завдяки раціональному використанню та економії енергії 
споживачами, підвищенню якості короткострокового прогнозування 
електроспоживання енергоємного підприємства, вдосконаленню системи 
розрахунків з абонентами та вирівнюванню сумарного графіка електричних 
навантажень. 
Функції, які виконує комплекс програмного забезпечення АСКУЕ, 
включають: 
1. Автоматизація оперативного централізованого збору інформації 
щодо витрат енергоресурсів. 
2. Отримання достовірних облікових та звітних даних за показниками 
енергоспоживання, технічний облік електроенергії за підстанціями, 
лініями, споживачами або групами споживачів, районами електричних 
мереж, підприємствам електричних мереж, виробничим об'єднанням 
28 
 
енергосистеми та енергосистеми в цілому, а також мережам кожного 
ступеня номінальної напруги. 
3. Оперативна обробка інформації. 
4. Скорочення часу збору та обробки інформації. 
5. Зменшення трудомісткості збору та обробки інформації. 
6. Скорочення кількості проміжних ланок при обробці інформації та 
складання документації про витрати та споживання енергоресурсів. 
7. Регулювання витратної складової балансу потужності в 
енергосистемі під час максимального навантаження. 
8. Раціональне електропостачання споживачів для виконання 
промислових виробничих планів при обмеженні енергоспоживання. 
9. Контроль правильності роботи приладів обліку та боротьба із 
розкраданнями електричної енергії. 
Автоматизація обліку електроенергії на електростанціях, підстанціях та 
промислових підприємствах має наступні цілі: 
1. Підвищення достовірності балансу електроенергії на шинах 
електростанцій та підстанцій. 
2. Зменшення комерційних втрат електроенергії шляхом своєчасного 
зняття показань електролічильників. 
3. Підвищення швидкості обробки інформації. 
4. Оперативний контроль за виконанням диспетчерського графіка 
навантажень електростанції; підвищення точності обліку та оперативності 
контролю максимальної активної потужності підприємства під час 
пікового навантаження енергосистеми. 
5. Контроль витрати активної енергії на підприємстві для цехів, ділянок 
та енергоємних споживачів протягом розрахункового періоду. 
Всі рівні автоматизованої системи комерційного обліку електричної 
енергії взаємодіють за допомогою каналів зв'язку. Процес збору та передачі 
даних з лічильників електроенергії дотримується наступного алгоритму: щодня 
на об'єкті, де встановлений пристрій збору та передачі даних (ПЗПД), 
29 
 
автоматично в заданий оператором час, збирається інформація щодо спожитої 
електроенергії та надсилається по каналах зв'язку на сервер автоматизованої 
робочої місця (АРМ). 
Крім того, цей процес має ключове значення для забезпечення ефективної 
взаємодії між різними складовими системи. Завдяки цьому алгоритму обліку та 
передачі даних, оператори можуть миттєво моніторити та аналізувати 
енергетичні показники, що надає можливість швидкого реагування на будь-які 
аномалії чи несправності в роботі мережі. Це не лише сприяє оптимізації 
енергетичних процесів, але й забезпечує максимальну точність обліку 
електроенергії та контроль за її використанням. Такий підхід також дозволяє 
операторам отримувати систематичні дані про споживання електроенергії, що є 
корисним для розробки стратегій ефективного управління ресурсами та 
зменшення загальних втрат енергії. 
 
2.2 Мікропроцесорні пристрої релейного захисту та автоматики 
 
Отже, щодо обліку електричної енергії вже прийнято рішення, і тепер після 
лічильника, як правило, встановлюють різноманітний релейний захист. Зокрема, 
для більшості підприємств, таких як АПВ, АЧР, АЧПВ, АВР, АЧР, АРН, АКУ, 
УКРП, це необхідність, а не просто рутинні модернізації. Таким чином, ми 
говоримо не про встановлення нового обладнання, а про заміну його 
електромеханічної версії на електронну, яку можна інтегрувати у нашу 
автоматизовану систему. 
На сьогоднішній день більшість виробників пристроїв релейного захисту 
та електроавтоматики переходять на мікропроцесорну основу. Це пояснюється 
перевагами мікропроцесорних пристроїв: 
1. Елементна база більшості пристроїв РЗА майже однакова (проміжні 
трансформатори, електронні компоненти, вихідні пристрої), відмінність 
полягає у програмному забезпеченні. 
30 
 
2. Ідентичні комплекти різного призначення забезпечують високий 
рівень автоматизації виробництва з мінімальною ручною працею. 
3. Мікропроцесорні пристрої органічно вписуються в автоматизовану 
систему управління технологічним процесом (АСУ ТП) електричних 
мереж та систем, забезпечуючи високий рівень інформатизації 
електроенергетичних процесів і, врешті-решт, підвищуючи надійність 
електроенергетичних мереж та систем. 
Мікропроцесорні пристрої представляють собою інтелектуальні системи, 
які можуть бути вдосконалені шляхом зміни програмного забезпечення та 
використання передових принципів виконання алгоритмів захисту. Зміну 
алгоритмів та програм можна впроваджувати під час експлуатації. Крім того, ці 
пристрої не потребують використання потужних трансформаторів струму та 
напруги, оскільки їх споживання дуже низьке (одиниці вольт та міліампери). 
Основним елементом таких пристроїв є мікропроцесор - однокристальна 
електронно-обчислювальна машина (ЕОМ) з оперативною (ОЗП) та постійною 
(ПЗП) пам'яттю, таймером, пристроями введення та виведення. Пристрій 
складається з аналогової та цифрової частин. Аналогова частина включає 
перетворювачі "струм - напруга" та "напруга - напруга", а цифрова частина 
використовує аналого-цифровий перетворювач (АЦП). Завдяки мультиплексору 
можливо ефективно перетворювати кілька аналогових сигналів у цифрову форму 
за допомогою одного дорогого АЦП. 
Арифметико-логічний пристрій мікропроцесора, програмований в ПЗП та 
використовуючи ОЗП, здійснює обробку інформації та приймає рішення про 
відключення захищеної лінії. Якщо така необхідність виникає, спрацьовують 
вихідні реле комплекту (КВР), які подають сигнал для відключення вимикача Q. 
 
31 
 
 
Рисунок 2.1 - Спрощена структура мікропроцесорного пристрою 
релейного захисту лінії 6-10 кВ 
 
Інформацію про активацію вихідних реле, параметри роботи захисного 
пристрою тощо можна відображати на рідкокристалічному індикаторі (РКІ) для 
персоналу. Необхідна інформація може бути передаватися до АСКТП за 
допомогою інтерфейсу RS232 або RS485. Коригування програм, вбудованих в 
постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), і налаштування пристрою можна 
виконувати за допомогою клавіатури (КЛ). Живлення пристрою забезпечується 
блоком живлення (БП). 
 
Основна плата універсального мікропроцесорного реле містить 
стандартний "комп'ютерний" мікропроцесор (1) та постійний запам'ятовуючий 
пристрій (2) з програмою, яка визначає тип реле (див. Рисунок 2.2). 
 
32 
 
 
Рисунок 2.2 - Плата мікропроцесорного реле 
 
 
Рисунок 2.3 – Мікропроцесорне реле 
Недоліки мікропроцесорних реле пов'язані з впливом електромагнітних 
збурень від мережі живлення на їх роботу. Різкі втрати оперативного живлення, 
викликані перевантаженням чи коротким замиканням в мережі, 
спрацьовуванням автоматичних вимикачів у ланцюгу живлення, ударами 
33 
 
блискавки в лініях передачі електроенергії, розривами проводів тощо, можуть 
призвести до перерви в поточній роботі оперативної пам'яті та кешу, а також до 
заморожування мікропроцесора. Іноді ці проблеми можуть призвести до повної 
втрати даних, якщо не вжито спеціальних заходів щодо організації 
безперебійного живлення реле. 
Електромагнітні перешкоди в ланцюгах живлення та вхідних ланцюгах 
реле можуть виникати внаслідок різних факторів, таких як електричні 
перенапруги, випромінювання від передавачів або потужного промислового 
обладнання, а також несинусоїдальність напруги. Практика експлуатації 
мікропроцесорних реле вказує на випадки, коли звичайний мобільний телефон 
став джерелом випромінювання, яке порушило нормальну роботу 
мікропроцесорних реле. 
Несиметричні режими в мережі, а також режими, пов'язані з провалами 
напруги та тривалим (протягом кількох секунд і більше) зниженням рівня 
напруги, можуть виникати при включенні потужного однофазного 
навантаження, пусках потужних електродвигунів, а також при дефіциті 
потужності в енергосистемі у години пік. Складні мікропроцесорні реле, як 
правило, оснащені дорогими джерелами живлення, що забезпечують необхідний 
рівень напруги, навіть при глибоких провалах напруги. Проте, у більш простих 
реле ці режими можуть викликати порушення їхньої правильної роботи, а іноді 
призводити до серйозних аварій в мережі, оскільки робота мікропроцесора при 
зниженні рівня напруги стає непередбачуваною. 
Хоча мікропроцесорні реле не принесли нових функцій у релейний захист, 
а лише об'єднали окремі функції та додали ті, які виконувались раніше 
реєструючими приладами, вони стали популярними у виробництві. Навіть 
існуючі недоліки, такі як нестабільність роботи під час електромагнітних 
збурень та вплив несиметричних режимів, не заважають їхньому широкому 
використанню. Такий попит пояснюється можливістю повної автоматизації 
технологічних процесів виробництва та контролю параметрів мікропроцесорних 
34 
 
реле. Великі міжнародні компанії, такі як ABB, General Electric, Siemens, Alstom, 
визначають основні тенденції розвитку у галузі електроенергетики. 
Незважаючи на існуючі проблеми та недоліки, використання 
мікропроцесорних реле залишається невід'ємною частиною розвитку релейного 
захисту. Енергетичні компанії повинні детально розглядати труднощі та 
проблеми, з якими вони можуть стикнутися, та вчасно вживати всі необхідні 
заходи. 
 
2.3 Засоби телемеханіки в електричних мережах 
 
Телемеханіка - це галузь, що вивчає засоби та системи для збору, передачі 
та обробки інформації про стан об'єктів віддаленого виміру. В контексті 
електричних мереж телемеханіка використовується для віддаленого моніторингу 
та управління елементами системи. 
Мета використання телемеханіки в електричних мережах полягає в 
підвищенні ефективності, надійності та безпеки управління 
електропостачанням. Засоби телемеханіки забезпечують можливість 
віддаленого спостереження за станом обладнання, дозволяють оперативно 
реагувати на відхилення та автоматизують процеси управління. 
Основні пристрої та технології телемеханіки в електричних мережах: 
 1. Телеметричні системи: 
 Опис: 
o Телеметричні системи забезпечують збір та передачу 
вимірювальних даних в режимі реального часу з використанням 
бездротових або дротових засобів зв'язку. 
 Застосування: 
o Вони використовуються для вимірювання параметрів, таких як 
напруга, струм, температура, інші фізичні величини у різних точках 
електричної мережі. 
 2. Системи збору даних: 
35 
 
 Опис: 
o Ці системи включають сенсори та пристрої, що забезпечують 
збір інформації про різні параметри роботи електричної мережі. 
 Застосування: 
o Вони дозволяють вимірювати, фіксувати та передавати дані 
про енергопотребу різних об'єктів. 
 3. Віддалені керуючі пристрої: 
 Опис: 
o Це пристрої, що дозволяють віддалено керувати елементами 
електричної мережі, такими як вимикачі, перетворювачі, регулятори. 
 Застосування: 
o Забезпечують можливість оперативно втручатися у роботу 
системи для управління навантаженням, підтримки стабільності і 
забезпечення безпеки. 
 4. Системи моніторингу та діагностики: 
 Опис: 
o Включають сучасні системи, що забезпечують постійний 
моніторинг та діагностику стану обладнання. 
 Застосування: 
o Автоматизовані системи аналізують дані та виявляють 
можливі відхилення або проблеми, дозволяючи вчасно реагувати на 
них. 
 5. Системи віддаленого доступу: 
 Опис: 
o Дозволяють віддалено отримувати доступ до обладнання та 
інформації електричної мережі. 
 Застосування: 
o Забезпечують можливість віддалено встановлювати 
параметри, проводити налаштування та моніторинг роботи системи. 
 6. Інтеграція з Інтернетом речей (IoT): 
36 
 
 Опис: 
o Засоби телемеханіки можуть бути інтегровані з системами 
Інтернету речей для збільшення обсягу зібраної інформації та її 
аналізу. 
 Застосування: 
o Забезпечують розширені можливості моніторингу та 
управління, також дозволяють використовувати аналіз даних для 
прогнозування. 
 7. Інновації в енергоефективності: 
 Опис: 
o Нові технології спрямовані на забезпечення більшої 
енергоефективності шляхом оптимізації роботи обладнання. 
 Застосування: 
o Впровадження енергозберігаючих технологій на основі даних, 
зібраних системами телемеханіки. 
Ці пристрої та технології грають ключову роль у забезпеченні стабільності 
та оптимізації електричних мереж, а їхнє поєднання дозволяє досягти високого 
рівня автоматизації та контролю в енергетичній сфері. 
 
Телемеханічні засоби є необхідною частиною систем диспетчерського 
управління енергетичними системами, забезпечуючи постійний моніторинг та 
оперативне керівництво роботою енергетичних об'єктів. Вони включають в себе 
телеуправління, телесигналізацію, телевимірювання та телерегулювання, які 
використовуються для управління розподіленими електроустановками, що 
мають спільний режим роботи, та їх контролю. Впровадження телемеханічних 
засобів підвищує ефективність диспетчерського управління, поліпшуючи 
управління електричними мережами, прискорюючи врегулювання порушень та 
аварій, збільшуючи економічність та надійність електроустановок і зменшуючи 
потребу в виробничому персоналі (включаючи можливість відмови від 
постійного чергування персоналу) та знижуючи вимоги до приміщень. 
37 
 
Переважно телемеханічні засоби використовуються для збору інформації 
про режими роботи, стан комутаційного обладнання, зміни в аварійних або 
особливих станах, а також для моніторингу виконання розпоряджень щодо 
перемикань (планових, ремонтних, оперативних) або експлуатаційних режимів 
обслуговуючим персоналом. 
Телеуправління застосовується на об'єктах без постійного чергування 
персоналу, і відповідно до ПУЕ, воно має бути розглянуте у межах, необхідних 
для централізованого вирішення завдань з встановлення ефективних та 
економічно вигідних режимів роботи електроустановок, особливо тих, що 
працюють у складних мережах, де автоматика не може забезпечити ефективний 
контроль. 
Як приклад такого об’єкту може бути трансформаторна підстанція. 
 
Рисунок 2.4 – структурна схема телемеханізації підстанції 
 
 
38 
 
2.4 Об’єкти автоматизації в енергосистемі та керування 
енергетичними режимами 
 
Об'єктами, що піддаються автоматизації, є теплові, атомні та 
гідроелектростанції, підстанції, електричні мережі, промислові підприємства, 
підприємства залізниць та метрополітену, а також об'єкти нафто- та 
газовидобутку. У цьому контексті можуть бути створені автоматизовані системи 
будь-якої складності, такі як керуючі, інформаційні, диспетчерські, системи 
сигналізації та інші. Метою таких систем є інтеграція окремих пристроїв в єдину 
взаємозалежну систему для забезпечення оптимального функціонування об'єкта. 
Основу цих рішень складають комплекси пристроїв телемеханіки та 
автоматики, такі як "ProField", а також блоки релейного захисту та автоматики 
під назвами OmegaProt, SigmaProt та EuroProt. Основні переваги 
автоматизованих систем полягають у тому, що використання спеціалізованих 
пристроїв дозволяє ефективно вирішувати завдання, такі як захист, реєстрація 
аварій, контроль параметрів нормального режиму, керування та автоматика. 
 
Рисунок 2.5 – Блок мікропроцесорного релейного 
захисту. 
39 
 
 
Систему можна умовно розділити на чотири рівні: 
 Рівень 0: пристрої локальної автоматики; 
 Рівень 1: пристрої збору та передачі даних (ПЗПД); 
 Рівень 2: контролери АСК та концентратори даних; 
 Рівень 3: керуючі ЕОМ та програмний комплекс Xgram. 
 
Види режимів та станів енергосистеми розподіляються на кілька категорій: 
Допустимі режими: 
1. Нормальний режим, 
2. Вимушений режим, 
3. Післяаварійний режим. 
Аварійні режими із неприпустимими відхиленнями параметрів: 
1. Синхронний режим із неприпустимою частотою, 
2. Синхронний режим із неприпустимим значенням напруги, 
3. Синхронний режим з неприпустимим завантаженням обладнання 
або перерізів електричної мережі, 
4. Асинхронний режим, 
5. Режим синхронних коливань, 
6. Режим неконтрольованого самозбудження синхронних машин. 
Аварійні режими із порушеною структурою системи: 
1. Режим із ослабленою структурою, 
2. Режим із поділом енергосистеми на ізольовано працюючі частини, 
3. Режим із відділенням від енергосистеми непрацездатних елементів. 
Стани енергосистеми: 
1. Нормальний стан, 
2. Аварійний стан, що контролюється, 
3. Надзвичайний стан. 
Нормальний стан енергосистеми: це стан, при якому умови 
функціонування енергосистеми відповідають нормативам, не відбувається 
40 
 
порушень у роботі основних пристроїв та обладнання, параметри режиму 
відповідають усім вимогам безпеки, надійності функціонування та якості 
електроенергії. 
Контрольований аварійний стан енергосистеми: це стан, при якому 
енергосистема перебуває під впливом обурення або після нього з відхиленнями 
параметрів функціонування від нормальних значень, але зберігає необхідні 
запаси енергоресурсів, пропускну здатність мережі, резерви генеруючих 
потужностей і піддається керуванню. 
Надзвичайний стан енергосистеми: це стан, що високо ймовірно може 
призвести до порушення нормальних умов життя і діяльності людей. 
Резерв потужності поділяється на кілька видів, зокрема: 
1. Включений резерв: введення його в дію вимагає менше 20 хвилин, 
при цьому забезпеченість первинними енергоресурсами становить понад 3 
години. 
2. Первинний резерв: автоматично активується протягом 30 секунд. 
3. Вторинний резерв: може бути активований автоматично чи вручну 
протягом 15 хвилин (як при завантаженні, так і при розвантаженні). Цей 
резерв поділяється на оперативний і холодний, його забезпечують 
енергоресурси і персонал. 
У нормальних та розрахункових аварійних умовах частоту в енергосистемі 
підтримує система регулювання частоти, що включає в себе підсистеми 
первинного, вторинного та третинного регулювання. 
 Первинне регулювання частоти (час мобілізації до 30 с): це 
основний механізм обмеження відхилень частоти. Воно реалізується 
регуляторами швидкості генеруючих установок, які швидко змінюють 
моменти турбін енергоблоків відповідно до відхилення швидкості 
обертання турбін. 
 Вторинне регулювання частоти (час мобілізації до 15 хв): 
коригує вплив регуляторів швидкості на електростанціях, що призначені 
для астатичного регулювання частоти та зовнішніх перетоків у зоні 
41 
 
регулювання. Воно забезпечує відновлення частоти в енергосистемі після 
певного часу від втручання первинного регулювання. 
 Третинне регулювання частоти: відновлює можливості 
вторинного регулювання, оптимізує розподіл небалансу в зоні 
регулювання між електростанціями на основі розрахунків, здійснюваних в 
режимі реального часу. 
 
При раптовому виникненні значних небалансів потужності, які, як 
правило, пов'язані з розділенням енергосистеми на незбалансовані частини, для 
підтримки частоти використовується та передбачається застосування 
протиаварійної автоматики. Ця автоматика, зокрема частотного розвантаження 
та запобігання неприпустимому підвищенню частоти, обмежує відхилення 
частоти в аварійних ситуаціях, зберігає працездатність електростанцій та 
запобігає розвитку порушень балансу потужності. 
Для найшвидшого відновлення електропостачання споживачів, у яких 
енергоприймаючі установки були відключені внаслідок дії автоматики 
частотного розвантаження (АЧР), передбачено автоматику частотного 
повторного ввімкнення (АЧПВ). Ця автоматика підключає споживачів по мірі 
відновлення частоти за рахунок введення резервів генеруючих потужностей. 
Глибоке зниження або значне підвищення частоти є неприпустимими за 
режимами роботи електричних станцій. Зокрема, для теплових електростанцій 
зниження частоти нижче 49.0 Гц є неприпустимим з урахуванням режиму роботи 
котлів із живлячими електронасосами. Продовжена робота при зниженні частоти 
нижче 48 Гц може викликати виходження із строю живильних насосів і зупинку 
енергоблоків через технологічні захисти. Атомні електростанції можуть 
працювати в енергосистемі при частоті від 49.0 до 50.4 Гц без обмежень за часом. 
Робота при частоті нижче 49.0 допускається з певними обмеженнями: 
 при частоті 49.0 – 48.0 Гц до 2-х хвилин, але не більше 20 хвилин на 
рік, 
42 
 
 при частоті 48.0 – 47.0 Гц до однієї хвилини, але не більше 20 хвилин 
на рік, 
 при частоті 47.0 – 46.0 Гц — не більше 10 секунд. Обмеження 
електропостачання споживачів, включаючи відключення їх 
енергоприймаючих установок, може бути застосоване в аварійних 
ситуаціях. 
Запобігання та усунення неприпустимого зниження частоти електричного 
струму включає у себе участь всіх регулюючих областей, що виконують 
заздалегідь визначений графік балансу потужності протягом доби з корекцією за 
частотою. 
Запобігання та виправлення неприпустимих відхилень напруги в 
електричній мережі визначається залежно від навантаження, виробничих 
програм, що реалізуються на даний момент, інструкцій оператора зони зміни 
режиму, а також аварійних порушень в мережі в даний час (відключення 
генераторів, трансформаторів, ЛЕП). 
Довгі лінії електропередачі напругою 330 кВ і вище потребують 
компенсації виробленої ними реактивної потужності під час включення та у 
режимах малого завантаження. Однак передача реактивної потужності на великі 
відстані є недоцільною через значні втрати потужності та напруги. Тому 
регулювання напруги, щоб утримувати її в межах заздалегідь визначених 
значень, проводиться локально. 
Забезпечення резервів реактивної потужності при плануванні режимів 
роботи енергосистеми включає в себе достатню кількість генераторів та/або 
синхронних компенсаторів, батарей конденсаторів та/або реакторів, пов'язаних з 
мережею напругою 220 кВ і вище. Вони можуть брати участь у виробленні або 
споживанні реактивної потужності для забезпечення необхідного рівня напруги 
в мережі. 
Забезпечення резервів реактивної потужності в енергосистемі при 
плануванні режимів роботи включає в себе наявність достатньої кількості 
генераторів та/або синхронних компенсаторів, батарей конденсаторів та/або 
43 
 
реакторів, пов'язаних із мережею напругою 220 кВ і вище. Ці об'єкти можуть 
брати участь у виробленні або споживанні реактивної потужності для 
забезпечення потрібного рівня напруги в мережі. 
На всіх електростанціях повинна бути впроваджена автоматика 
регулювання напруги та реактивної потужності. Пристрої, які використовуються 
для регулювання напруги в мережі та потоків реактивної потужності для 
забезпечення допустимості режиму в зоні регулювання, повинні бути 
розташовані в диспетчерському управлінні або у відділі оператора операційної 
зони. 
Система регулювання напруги включає в себе тріє рівні: 
1. Первинне регулювання напруги, яке виконується 
автоматичними регуляторами збудження (генераторів, синхронних 
компенсаторів, синхронних двигунів) та пристроями управління 
режимами статичних компенсаторів реактивної потужності при зміні 
напруги на виводі генератора трансформатора або інших контрольованих 
пунктах. 
2. Вторинне регулювання напруги, яке координує роботу 
пристроїв регулювання напруги та реактивної потужності в межах даної 
зони для підтримання необхідного рівня напруги в «контрольних пунктах» 
мережі за діями персоналу або автоматично. 
3. Третинне регулювання напруги відновлює можливості 
вторинного регулювання, оптимізує рівень напруги в «контрольних 
пунктах» системи з використанням розрахунків, заснованих на вимірах, що 
проводяться в режимі реального часу, для налаштування пристроїв, що 
впливають на розподіл реактивної потужності (регулятори генеруючих 
установок, трансформаторів, пристрої компенсації реактивної потужності, 
реактори та батареї конденсаторів). 
 
 
44 
 
2.5 Автоматичне повторне ввімкнення 
 
Автоматичне повторне ввімкнення (АПВ) представляє собою елемент 
релейного захисту, спрямований на підвищення надійності електропостачання. 
Ця функція полягає в автоматичному включенні розділеної внаслідок аварійної 
ситуації ділянки електромережі або ділянки, що була помилково відключена. 
Застосування цього механізму може бути класифіковане за двома типами 
пошкоджень в електричній мережі: стійкі та нестійкі. Стійкі пошкодження 
вимагають втручання оперативного персоналу або аварійної бригади для 
виправлення та відновлення роботи мережі. Такі ушкодження не 
самоусуваються та неможливо експлуатувати пошкоджену ділянку. Наприклад, 
до цієї категорії відносяться обриви дротів, пошкодження ліній, опор ЛЕП та 
ушкодження електричних апаратів. Нестійкі пошкодження характеризуються 
тим, що вони самоусуваються протягом короткого часу після виникнення. 
Включення раніше відключеної ділянки мережі під напругу відоме як 
повторне ввімкнення. Це може бути успішним, якщо ділянка знову ввімкнена та 
продовжує працювати, або неуспішним, якщо пошкодження залишається 
стійким. Успішне повторне включення вказує на те, що пошкодження було 
нестійким. 
Застосування пристроїв АПВ, що автоматично виконують повторне 
ввімкнення, дозволяє автоматизувати та прискорити цей процес. Ці пристрої 
широко використовуються в електричних мережах, спільно з іншими засобами 
релейної автоматики, що дозволяє повністю автоматизувати багато підстанцій та 
уникнути необхідності тримати там постійний оперативний персонал. Також 
вони можуть захистити від наслідків помилкових дій обслуговуючого персоналу 
чи хибних спрацювань релейного захисту. 
У Правилах улаштування електроустановок (ПУЕ) чітко визначено вимоги 
до пристроїв автоматичного повторного ввімкнення (АПВ), які повинні 
забезпечувати надійність електропостачання для повітряних та кабельно-
повітряних ліній з робочою напругою 1 кВ та вище. У додаток до цього до складу 
45 
 
пристроїв АПВ включаються трансформатори, збірні шини підстанцій та 
електродвигуни, що підкреслює їхню універсальність та важливість для 
забезпечення стабільності та ефективності електричної мережі. 
Класифікація пристроїв АПВ може бути виконана з урахуванням кількості 
фаз, на які діє пристрій: 
 Однофазне АПВ охоплює одну відключену фазу, що дозволяє 
враховувати сценарії відключення через однофазне коротке замикання. 
 Трифазне АПВ включає всі три фази ділянки ланцюга, забезпечуючи 
широкий охоплення для різноманітних ситуацій. 
Крім того, існує категорія комбінованих пристроїв АПВ, які можуть 
включати одну або три фази, враховуючи конкретний характер пошкодження 
ділянки мережі. 
Трифазні АПВ можуть поділятися на різні типи враховуючи умови роботи 
мережі, такі як прості, несинхронні, швидкодіючі, з перевіркою наявності 
напруги, з перевіркою відсутності напруги, з очікуванням синхронізму, з 
уловлюванням синхронізму та у поєднанні з самосинхронізацією генераторів та 
синхронних компенсаторів. 
Крім того, пристрої АПВ поділяються з урахуванням кількості повторних 
включень, які можуть бути одноразовими, дворазовими та іншими, в залежності 
від вимог і конкретних умов експлуатації. 
Також розглядається метод впливу на вимикач, де пристрої АПВ можуть 
бути механічними, вбудованими у пружинний привід вимикача, або 
електричними, впливаючи на електромагніт увімкнення вимикача. Це визначає 
різні підходи та можливості їхнього використання в різних умовах експлуатації 
електромережі. 
 Оскільки механічні пристрої автоматичного повторного ввімкнення 
(АПВ) працюють без врахування часу, їх використання розглядалося як 
непрактичне, і в сучасних системах захисної автоматики вже використовуються 
виключно електричні пристрої АПВ. Відповідно до типу обладнання, яке 
46 
 
забезпечується АПВ, можна виділити АПВ для ліній, АПВ для шин, АПВ для 
електродвигунів та АПВ для трансформаторів. 
Принцип дії АПВ може різнитися в залежності від конкретного 
застосування, але його основа полягає в порівнянні положення керівного ключа 
вимикача та стану самого вимикача. Іншими словами, якщо сигнал подається на 
схему АПВ, що вказує на відключення вимикача, і водночас з боку керівного 
вимикача отримується сигнал, що ключ знаходиться в положенні "увімкнено", 
це свідчить про непередбачене (наприклад, аварійне) відключення вимикача. 
Цей принцип застосовується для запобігання спрацювання пристроїв АПВ у 
випадках запланованого відключення вимикача. 
У вимогах до АПВ визначено ряд необхідних умов для забезпечення 
надійності електропостачання. До цих вимог належать: 
 АПВ повинно обов'язково виходити в роботу при аварійному 
відключенні на захищеній ділянці мережі. 
 АПВ не повинно активуватися, якщо вимикач відключився негайно 
після його увімкнення через керівний ключ. Таке відключення вказує на 
наявність стійкого пошкодження в схемі, і активація пристрою АПВ може 
загострити ситуацію. Для досягнення цього пристрої АПВ мають входити 
в готовність лише через кілька секунд після увімкнення вимикача. 
 Додатково, АПВ не повинно активуватися під час оперативних 
перемикань, які виконуються персоналом. 
 У схемах АПВ повинна бути можливість відключення їх для певних 
захистів (наприклад, після спрацювання газового захисту трансформатора, 
активація АПВ є небажаною). 
 Пристрої АПВ повинні активуватися із заданою кратністю: 
одноразове - 1 раз, дворазове - 2 рази і т.д. 
 Після успішного включення вимикача схема АПВ повинна 
автоматично повертатися до режиму готовності. 
Наявність витримки часу є ще однією важливою вимогою до АПВ, 
забезпечуючи найшвидше відновлення живлення в відключеній ділянці мережі. 
47 
 
Зазвичай ця витримка дорівнює 0,3-0,5 секунди, але іноді може бути розширена 
до кількох секунд у певних ситуаціях. 
 
2.6 Автоматичне ввімкнення резерву 
 
Автоматичне ввімкнення резерву (АВР) є одним із методів релейного 
захисту, спрямованим на підвищення надійності функціонування електромережі. 
Суть його полягає в автоматичному підключенні додаткових джерел живлення 
до системи у випадку втрати основного джерела через аварійні ситуації. 
Загальні вимоги до АВР визначають, що він має спрацьовувати 
якнайшвидше після відключення основного джерела енергії та активуватися 
завжди при втраті напруги на шинах споживачів, незалежно від причин. У 
випадку роботи схеми дугового захисту може бути блокована дія АВР, щоб 
зменшити пошкодження від короткого замикання. Додатково, може бути 
необхідна затримка перемикання АВР, наприклад, при запуску потужних 
двигунів на стороні споживача, щоб схема АВР ігнорувала просідання напруги. 
Важливою вимогою є одноразове спрацювання АВР, оскільки 
багаторазове включення резервних джерел при наявності неусуненого короткого 
замикання є неприпустимим. 
Реалізацію схем АВР здійснюють за допомогою різних засобів релейно-
регулюючої апаратури, таких як реле різного призначення, цифрові блоки 
захисту (контролери АВР), перемикачі з механічною комутаційною частиною, 
мікропроцесорні блоки управління, а також панелі індикації та управління. 
Згідно з Правилами улаштування електроустановок (ПУЕ), всі споживачі 
електричної енергії класифікуються на три категорії:  
I категорія - до неї відносяться ті споживачі, порушення електропостачання 
яких може становити небезпеку для життя людей, призводити до значних 
матеріальних збитків, створювати загрозу для безпеки держави та порушувати 
складні технологічні процеси тощо.  
48 
 
II категорія - сюди включають споживачі, перерва в електропостачанні 
яких може викликати масовий недовипуск продукції, простій робітників та 
механізмів промислового транспорту.  
III категорія - всі інші споживачі електроенергії. 
 
Рисунок 2.6 - Приклад аналогової схеми АВР з міжлінійним вимикачем 
QS. 
 
Отже, крім труднощів у повсякденному житті людини, довготривала 
перерва в електроживленні може становити загрозу для безпеки та життя осіб, 
призводити до значних матеріальних збитків та інших серйозних наслідків. Хоча 
можливо реалізувати безперебійне живлення, використовуючи подачу 
електроенергії кожного споживача з двох джерел одночасно (як це роблять для 
споживачів І категорії), така схема має свої недоліки: 
1. Струми короткого замикання в цій схемі значно вищі, ніж при 
окремому живленні споживачів. 
2. Живильні трансформатори мають більші втрати електроенергії. 
3. Релейний захист стає складнішим у порівнянні з роздільним 
живленням. 
49 
 
Необхідність враховувати потужність живильного трансформатора та 
джерела енергії, які живлять паралельну систему, при проектуванні схеми АВР, 
стає важливою. Це запобігає ситуації, коли перемикання на живлення від 
паралельної системи може завдати шкоди її функціонуванню через недостатню 
потужність джерела живлення. 
АВР може підключати окреме джерело електроенергії (генератор, 
акумуляторну батарею) або вмикати вимикач, який розділяє мережу. При цьому 
перерва у живленні може бути всього 0,3–0,8 секунд. 
В схемах АВР виділяють такі типи: 
 АВР односторонньої дії: з однією робочою та однією резервною 
секцією живлення. При втраті живлення робочої секції, АВР підключає 
резервну. 
 АВР двосторонньої дії: будь-яка з двох ліній може бути як робочою, 
так і резервною. 
 АВР із відновленням: включається, якщо напруга повертається на 
відключеному введенні, з витримкою часу та можливістю повернення до 
вихідного стану. 
 АВР без відновлення: використовується, коли необхідне просте 
відключення та відновлення живлення. 
Високовольтні мережі використовують реле мінімальної напруги як 
вимірювальний орган для АВР, підключені до ділянок, що захищаються через 
трансформатори напруги. Логічна частина АВР враховує різні умови, такі як 
відсутність короткого замикання на захищеній ділянці та увімкнення вхідного 
вимикача. Після цього відбувається відключення вхідного вимикача та 
увімкнення міжлінійного (або секційного) вимикача, призначеного для подачі 
електроенергії на ділянку. 
У низьковольтних мережах одночасно як вимірювальний та пусковий 
орган можуть бути магнітні пускачі або модуль АВР-3/3. Або призначений для 
керування схемами АВР мікропроцесорний контролер АВР. 
50 
 
Призначення пристроїв автоматичного перемикання живлення на резерв 
(АВР) полягає в автоматичному відновленні живлення споживачів під час 
відключення основного джерела. Це стосується електроустановок, які 
працюють при напрузі до 380 В змінного струму частотою 50 і 60 Гц. Крім 
того, пристрої передбачають автоматичне включення резервного обладнання 
при відключенні робочого, що може порушити нормальний технологічний 
процес. 
Виробництво пристроїв АВР здійснюється відповідно до ТУ У 31.2-
30734728-039:2006. 
Структура умовного позначення АВР виглядає наступним чином: 
 АВР - ХХ Х - Х - ХХХ - ХХ ХХ 
Де: 1 - пристрій автоматичного перемикання живлення на резерв; 2 – тип 
пристрою комутації та блоку автоматики, який визначається різними 
варіантами входів та умов перемикання; 3 – кількість відхідних 3-х фазних 
автоматичних вимикачів; 4 - кількість відхідних 1-фазних автоматичних 
вимикачів; 5 – тип контактора (для АВР 250, 400А); 6 – номінальний струм 
пристрою; 7 – ступінь захисту оболонки за ГОСТ 14254-96; 8 – кліматичне 
виконання та категорія розміщення за ГОСТ 15150-69 та ГОСТ 15543.1 – 89. 
Пристрої АВР 1, АВР 2, АВР 4 призначені для встановлення на об'єктах 1 
категорії енергопостачання як третє незалежне джерело живлення. На роль 
такого джерела можуть також виступати безперебійні джерела живлення, 
дизельні електростанції, акумуляторні батареї тощо. 
Шафи з одностороннім обслуговуванням призначені для встановлення на 
різних типах об'єктів, таких як промислові, житлові, побутові та громадські. 
Нормальний режим роботи пристроїв – тривалий. 
Функціональні особливості включають автоматичне перемикання при 
відсутності фаз, короткому замиканні, зниженні напруги, асиметрії фаз, а також 
можливість встановлення модулів обліку електроенергії та контрольно-
вимірювальних модулів. 
 
51 
 
2.7 Автоматична частотна розгрузка 
 
Мета та загальний принцип функціонування автоматичного частотного 
розгрузу. 
У будь-якій об'єднаній енергосистемі необхідно мати резерв активної 
потужності, щоб підтримувати стабільну напругу та частоту. В енергосистемі 
може виникнути дефіцит активної потужності через відключення деяких 
генераторів або підключення нових споживачів, що спричиняє зниження 
частоти. 
Невелике зниження частоти на кілька десятих герц не є критичним для 
нормального функціонування енергосистеми. Але зниження частоти на 1-2 Гц і 
більше є серйозною загрозою і може призвести до повного розладу роботи 
енергосистеми. Це виникає через зменшення частоти обертання 
електродвигунів, що може впливати на продуктивність механізмів, які вони 
приводять. 
Взямемо, наприклад, теплову електростанцію. Зниження частоти на 3-5 Гц 
може викликати зменшення подачі води у конденсатор циркуляційними 
насосами на 20-40%. При такому зниженні частоти живильні насоси практично 
припиняють подачу води у котли, що призводить до різкого зниження 
потужності станції. Це може ініціювати «лавину частоти» - процес, що викликає 
додатковий дефіцит активної потужності в системі. 
Призначення та принципи роботи автоматичного частотного 
розвантаження 
Назва сама по собі інформативна. Цей процес відбувається дуже швидко і 
непідготовлений персонал не може зупинити цю лавину, тому аварійну ситуацію 
слід ліквідовувати за допомогою автоматичних пристроїв. Для уникнення 
подальшого розвитку аварії важливо негайно мобілізувати всі наявні резерви 
активної потужності на електростанції. Усі обертаючі агрегати навантажуються 
до межі з урахуванням допустимих короткочасних навантажень. 
52 
 
Покрім повного завантаження генераторів, можна включити синхронні 
компенсатори для регулювання режиму генераторів. У випадку відсутності 
резерву активної потужності, єдиним можливим шляхом відновлення частоти в 
мережі є відключення частини менш важливих споживачів. 
Це реалізується за допомогою пристроїв автоматичного частотного 
розвантаження (АЧР), які вмикаються при небезпечному зниженні частоти. Слід 
відзначити, що дія АЧР завжди супроводжується економічними втратами, 
оскільки відключення ліній, що живлять підприємство, може викликати 
недовипуск продукції або появу браку. Проте існування АЧР є обгрунтованим у 
випадку можливих великих втрат у системі під час системної аварії. 
Глибина зниження частоти залежить не тільки від значення дефіциту 
активної потужності в перший момент аварії, але й від характеру навантаження. 
Навантаження може бути поділене на дві групи. 
1. До першої групи належить чисто активне навантаження, таке як 
освітлювальні прилади, яке залишається незмінним при зниженні частоти. 
2. Друга група включає рухоме навантаження, для якого зниження 
частоти призводить до зменшення споживаної потужності (наприклад, 
електропоїзди). Таким чином, регулюючий ефект навантаження допомагає 
зменшити дефіцит активної потужності в системі. 
Пристрої АЧР повинні бути встановлені там, де може виникнути значний 
дефіцит активної потужності в енергосистемі або окремих її районах, і вони 
повинні мати достатню потужність для запобігання лавині зниження частоти. 
Пристрої автоматичного частотного розвантаження (АЧР) відіграють 
важливу роль у збереженні стабільності електроенергетичних систем. 
Розглянемо докладніше основні характеристики та функції кожної з категорій 
АЧР. 
1. Категорія АЧР-1: 
o Швидкість реакції: Відзначається високою швидкодією (час 
спрацьовування t = 0,1-0,3 с). 
53 
 
o Уставки частоти: Спрацьовує при зниженні частоти від 49 Гц 
(навіть від 49,3 Гц) до 46,5 Гц. 
o Мета та функція: Запобігання глибокого зниження частоти в 
перший момент аварії для уникнення серйозних порушень в роботі 
енергосистеми. 
2. Категорія АЧР-2: 
o Відновлення частоти: Спрямована на відновлення частоти до 
нормального рівня при тривалому зниженні до рівня 48 Гц. 
o Взаємодія з АЧР-1: Ввімкнення після відпрацювання частини 
пристроїв АЧР-1. 
o Уставки за часом: Вибираються за часом, а не за частотою, з 
уставками для всіх черг на рівні F_АЧР-2 = 49,2 Гц та різною 
тривалістю від 5 до 90 с. 
3. Категорія АЧР-3: 
o Логічна збереженість: Поєднує властивості АЧР-1 та АЧР-2, 
зберігаючи логіку роботи. 
o Гарантована дія: Забезпечує недопущення зниження частоти 
нижче 46 Гц та відновлення її до нормального рівня протягом 1-1,5 
хвилини. 
o Неселективність роботи: Дозволяє неселективну роботу 
суміжних черг АЧР-1 за уставками, відмінними на 0,1 Гц. 
Важливим є те, що дія пристроїв АЧР повинна взаємодіяти з іншими 
системами автоматики. Наприклад, для забезпечення ефективної роботи АЧР, 
навантаження, яке відключається при аварійному зниженні частоти, не повинно 
підхоплюватися пристроями автоматичного відключення (АПВ) та 
автоматичного включення (АВР). 
 
 
54 
 
2.8 Автоматичне регулювання напруги 
 
Автоматичне регулювання напруги (АРН) представляє собою процес 
утримання напруги в ключових точках електричної системи в заданих межах. 
Його ціль - забезпечити технічно припустимі умови для споживачів 
електроенергії та ефективності системи, уникнути перевищення або зниження 
напруги за номінальні значення. Більшість споживачів допускають відхилення 
напруги від номінального лише на ±5%. Порушення цього режиму може 
призвести до скорочення терміну служби обладнання, зменшення 
продуктивності та порушень в роботі електромережі. 
Необхідність АРН обумовлена змінами у режимах роботи споживачів та 
джерел електроенергії. Зі збільшенням навантажень зростає сила струму, що 
може викликати втрати напруги. Часто використовується зустрічне регулювання 
на електростанціях та підстанціях для утримання напруги в межах норми. Проте 
це не виключає необхідності АРН для кожного споживача. 
На електростанціях АРН виконується регулювання збудження синхронних 
генераторів, а на підстанціях - збудження синхронних компенсаторів чи 
автоматична зміна під навантаженням трансформаторів. У споживачів 
електроенергії АРН виконується регулювання збудження синхронних двигунів 
та потужності батарей статичних конденсаторів. 
Важливо враховувати техніко-економічні аспекти при виборі конкретних 
регулюючих пристроїв. Регулювання напруги трансформатора здійснюється за 
допомогою зміни числа обмоток. Для забезпечення нормального рівня напруги 
у споживачів часто використовуються трансформатори із змінним числом 
витків, що можна налаштовувати під час навантаження. Це може включати 
перемикачі або болтові з'єднання трансформатора. 
Використання. 
Відповідно до навантаження електричної мережі, напруга у ній зазнає змін. 
Для забезпечення нормальної роботи споживачів критично важливо утримувати 
55 
 
напругу в межах заданих параметрів і уникати відхилень за межі допустимих 
значень. Для досягнення цієї мети застосовуються різні методи регулювання 
напруги в мережі. Один із таких методів полягає в зміні співвідношення числа 
витків первинного і вторинного ланцюгів трансформатора, відомого як 
коефіцієнт трансформації. В залежності від того, чи відбувається це під час 
експлуатації трансформатора чи після його відключення від мережі, розрізняють 
"перемикання без збудження" та "регулювання під навантаженням". У кожному 
випадку обмотки трансформатора мають відгалуження, і перемикаючись між 
ними, можна змінити коефіцієнт трансформації трансформатора. 
 
Рисунок 2.7 – Блок АРН 
 
  
56 
 
1. Опис процесу автоматичного регулювання напруги: 
 Функції: 
o Автоматичне регулювання напруги включає в себе механізми 
контролю та корекції рівня напруги для забезпечення оптимальної 
роботи електричної мережі. 
 Принцип дії: 
o Системи використовують засоби вимірювання напруги, які 
передають дані до автоматичних регуляторів. Регулятори, в свою 
чергу, видають команди регулюючому обладнанню, такому як 
трансформатори або регулятори напруги, для забезпечення 
стабільності напруги. 
2. Принципи регулювання напруги: 
 Автоматичні регулятори напруги: 
o Розгляд різних типів автоматичних регуляторів напруги, 
включаючи серво-механічні, електронні, та мікропроцесорні 
системи. 
 Методи регулювання: 
o Використання традиційних методів, таких як 
автотрансформатори, а також передових електронних методів, які 
забезпечують більш точне та ефективне регулювання напруги. 
3. Важливість стабільності напруги: 
 Ефекти нестабільної напруги: 
o Розгляд впливу коливань напруги на різноманітні 
електротехнічні пристрої та обладнання, включаючи зниження 
ефективності, перегрів та збільшення ризику виникнення аварій. 
 Вплив на споживачів: 
o Аналіз того, які наслідки нестабільної напруги можуть 
виникнути для промислових підприємств, домогосподарств та інших 
споживачів. 
4. Технології для автоматичного регулювання напруги: 
57 
 
 Сучасні рішення: 
o Розгляд сучасних технологій, які використовуються для 
автоматичного регулювання напруги, включаючи адаптивні 
алгоритми, штучний інтелект та системи передового моніторингу. 
 Інноваційні методи: 
o Подальший розгляд новітніх розробок, таких як системи з 
використанням сонячних батарей або використання схем 
віддаленого керування для оптимізації регулювання напруги. 
5. Виклики та переваги: 
 Технічні виклики: 
o Аналіз труднощів, пов'язаних із впровадженням систем 
автоматичного регулювання напруги, включаючи адаптацію до 
різних типів мереж та взаємодію з різним обладнанням. 
 Економічні та екологічні вигоди: 
o Розгляд переваг, таких як економія енергії, зменшення витрат 
на обслуговування та позитивний вплив на екологію завдяки 
ефективнішому використанню ресурсів. 
6. Перспективи розвитку: 
 Технологічні інновації: 
o Огляд перспектив розвитку технологій для автоматичного 
регулювання напруги, включаючи розробки в галузі смарт-грідів та 
інтеграції зі схемами розумних міст. 
 
2.9 Автоматизація систем компенсації реактивної потужності 
 
Компенсація реактивної потужності представляє собою систематичний 
вплив на баланс реактивної потужності в вузлі електроенергетичної системи. 
Основна мета такого впливу – регулювання рівня напруги та зменшення втрат 
електроенергії у розподільчих мережах. Цей процес реалізується за допомогою 
спеціальних пристроїв, що компенсують реактивну потужність. 
58 
 
Для підтримки оптимальних рівнів напруги у вузлах електричної мережі 
потрібно генерувати необхідну реактивну потужність з урахуванням 
відповідного резерву. Загальна реактивна потужність включає як реактивну 
потужність, що генерується електростанціями, так і реактивну потужність, яку 
надають компенсуючі пристрої в електричній мережі та споживачах 
електроенергії. 
Важливо зауважити, що компенсація реактивної потужності стає особливо 
актуальною для промислових підприємств, які використовують асинхронні 
двигуни. Без вжиття заходів із компенсації, коефіцієнт потужності на таких 
підприємствах може становити 0,7 - 0,75. 
Проведення заходів з компенсації реактивної потужності на підприємстві 
призводить до численних переваг. Це включає зменшення навантаження на 
трансформатори, підвищення терміну їх служби, зменшення навантаження на 
провідники, кабелі, поліпшення якості електроенергії для електроприймачів, 
уникнення штрафів за зниження якості електроенергії та інші позитивні ефекти. 
Більшість електрообладнання промислових підприємств є індуктивним 
навантаженням, що призводить до розходження між струмом та напругою. 
Застосування компенсаційних пристроїв, таких як конденсатори, дозволяє 
коригувати це розходження та підтримувати оптимальний рівень потужності, 
забезпечуючи ефективне використання електроенергії та уникнення зайвих 
витрат. 
Важливо відзначити, що рівень активного навантаження індуктивних 
споживачів, таких як асинхронні двигуни чи трансформатори, 
прямопропорційний зниженню коефіцієнта потужності (cosφ). Таким чином, для 
ефективної компенсації реактивної потужності необхідно використовувати 
спеціалізоване обладнання, яке здатне адаптуватися до змін у режимах роботи 
обладнання. Це обладнання відоме як установка компенсації реактивної 
потужності (УКРП). 
59 
 
УКРП включає в себе основні компоненти, які спрямовані на забезпечення 
ефективного регулювання cosφ відповідно до змінних умов роботи обладнання. 
До основних компонентів УКРП входять: 
1. Джерела ємнісної реактивної потужності (конденсатори): Вони 
представляють собою ключові елементи, які надають реактивну 
потужність для компенсації індуктивного навантаження та поліпшення 
коефіцієнта потужності. 
2. Регулятор реактивної потужності: Цей пристрій вимірює та 
автоматично підтримує рівень cosφ на оптимальному рівні. Він видає 
команди виконавчим пристроям, щоб коригувати реактивну потужність 
без участі персоналу. 
3. Автоматизовані конденсаторні установки (АКУ): Призначені для 
ефективної експлуатації в мережах електропостачання промислових 
підприємств з напругою 0,4 кВ. Вони автоматично регулюють реактивну 
потужність, щоб забезпечити оптимальні умови роботи та уникнути зайвих 
втрат електроенергії. 
Ці компоненти взаємодіють, створюючи ефективну систему компенсації 
реактивної потужності, яка забезпечує стабільні умови роботи та оптимізує 
використання електроенергії в індуктивних споживачах. 
Висновок до 2 розділу:  
Автоматизація електропостачання та систем обліку електричної енергії є 
важливим напрямком для забезпечення стабільності та ефективності 
енергетичних систем. Оцінюючи різні аспекти цієї області, можна зробити 
наступні висновки: 
1. Автоматизація Обліку Електричної Енергії: Ефективний облік 
електроенергії стає ключовим елементом для раціонального використання 
ресурсів. Автоматизація цього процесу дозволяє точно вимірювати 
споживану енергію, що є важливим кроком для контролю витрат та 
планування оптимальних енергетичних стратегій. 
60 
 
2. Мікропроцесорні Пристрої Релейного Захисту та Автоматики: 
Застосування мікропроцесорних пристроїв у релейному захисті та 
автоматиці сприяє підвищенню швидкості та точності реакцій системи на 
виникнення різних аномалій, що забезпечує надійність електропостачання. 
3. Засоби Телемеханіки в Електричних Мережах: Використання засобів 
телемеханіки дозволяє віддалено керувати та моніторити електричні 
мережі, що є критичним для ефективного управління енергосистемами та 
швидкої реакції на зміни в мережах. 
4. Автоматизація Систем Керування Енергетичними Режимами: 
Об’єкти автоматизації в енергосистемі, такі як автоматичне повторне 
ввімкнення, автоматичне ввімкнення резерву, автоматична частотна 
розгрузка та регулювання напруги, сприяють оптимізації енергетичних 
режимів, підвищуючи надійність та стабільність систем. 
5. Автоматизація Систем Компенсації Реактивної Потужності: 
Впровадження автоматизації в системи компенсації реактивної потужності 
дозволяє ефективно вирішувати проблеми потужності та підтримувати 
стабільну роботу електромережі. 
Загальною метою цих заходів є підвищення надійності, ефективності та 
безпеки електропостачання, що важливо для розвитку сучасних технологій та 
підтримання високої продуктивності в енергетичному секторі. Автоматизація в 
цих сферах допомагає підприємствам інтегрувати інновації та досягати високого 
рівня автономії та ефективності в управлінні енергетичними ресурсами. 
 
  
61 
 
3 ПРОГРАМОВАНІ ЛОГІЧНІ КОНТРОЛЕРИ, SIEMENS, 
HITACHI 
 
3.1 Програмовані логічні контролери  
 
Програмовані логічні контролери (ПЛК) є спеціалізованими електронними 
пристроями, які використовуються для автоматизації процесів у промисловості 
та інших галузях. Основним призначенням ПЛК є керування різними 
механізмами та пристроями шляхом виконання програм, що містять логічні та 
керуючі команди. Ось декілька ключових аспектів програмованих логічних 
контролерів: 
1. Архітектура: 
o Більшість ПЛК мають специфічну архітектуру, яка включає в 
себе центральний процесор (CPU), внутрішню пам'ять для програм 
та данних, а також входи та виходи для підключення до зовнішніх 
пристроїв. 
2. Мови програмування: 
o ПЛК можуть бути програмовані за допомогою різних мов, 
таких як лд, функціональні блоки, структурний текст і схеми 
контактів. Ці мови дозволяють інженерам створювати логіку 
керування та програмувати різноманітні функції. 
3. Цикли виконання: 
o Програми на ПЛК виконуються циклічно, зазвичай з високою 
частотою оновлення. Кожен цикл включає в себе зчитування вхідних 
сигналів, виконання програмної логіки та встановлення вихідних 
сигналів відповідно до заданих умов. 
4. Інтерфейси введення/виведення (I/O): 
o ПЛК мають вбудовані порти введення/виведення для 
підключення до сенсорів, актуаторів та інших пристроїв. Це 
62 
 
дозволяє їм взаємодіяти з фізичними об'єктами та забезпечувати 
контроль над ними. 
5. Застосування: 
o ПЛК використовуються у різних галузях, таких як 
виробництво, енергетика, транспорт, автоматизація будівель, 
обробка матеріалів і багато інших. Вони є ключовим компонентом 
для управління індустріальними процесами та системами. 
6. Надійність і стійкість: 
o ПЛК зазвичай призначені для використання в промислових 
умовах і відзначаються високою стійкістю до електромагнітних 
впливів, вибухових середовищ та інших небезпек. 
7. Розвиток та тренди: 
o Сучасні ПЛК стають все більш потужними та можливостями, 
включаючи можливість забезпечення зв'язку за допомогою 
мережевих технологій, використання засобів штучного інтелекту та 
розширених функцій діагностики та обслуговування. 
Програмовані логічні контролери відіграють ключову роль у сучасній 
автоматизації і виробничих процесах, дозволяючи підприємствам оптимізувати 
виробничі процеси та підвищувати ефективність 
Вбудований або компактний PLC контролер складається з декількох 
модулів в одному корпусі. Таким чином, можливості введення/виведення 
визначаються виробником, а не користувачем. Модульний ПЛК складається з 
різних компонентів, які підключаються до загальної стійки або шини з 
можливістю розширення введення/виведення. Він включає модуль живлення, 
процесор та інші модулі введення/виведення, які з'єднані один з одним в одній 
стійці. Ці ПЛК можуть бути різних розмірів зі змінним джерелом живлення, 
обчислювальними можливостями, можливістю введення/виведення тощо. 
Модульні ПЛК поділяються на малі, середні та великі в залежності від обсягу 
пам'яті програм та кількості функцій введення або виведення. 
63 
 
1. Малий ПЛК - це мініатюрний пристрій, спроєктований як 
компактний і міцний блок, встановлений або розміщений поруч із 
контрольованим обладнанням. Цей тип PLC використовується для заміни 
вбудованої логіки реле, лічильників, таймерів і т. д. Розширюваність цього 
модуля введення та виведення обмежена для одного або двох модулів і 
використовує мову програмування, таку як мова релейної логіки. 
2. ПЛК середнього розміру використовується в промисловості, що 
дозволяє використовувати безліч модулів, що підключаються, 
встановлених на об'єднавчій платі системи. Декілька сотень точок 
введення/виведення забезпечуються шляхом додавання додаткових плат 
введення/виведення, а також ПЛК забезпечують засоби комунікаційного 
модуля. 
3. Великі ПЛК використовуються там, де потрібні складні функції 
управління процесом. Можливості цих ПЛК значно вищі, ніж у середніх 
ПЛК з погляду пам'яті, мов програмування, точок введення/виведення, 
комунікаційних модулів тощо. Вони використовуються в системах 
диспетчерського управління та збору даних (SCADA), на великих 
підприємствах, у розподілених системах управління тощо. 
Мова програмування програмованих логічних контролерів 
PLC системи підтримують п'ять найпопулярніших мов програмування: 
1. Сходова діаграма (Ladder diagram, LD) - використовується для 
змоделювання релейної логіки, застосовуючи фізичні пристрої, такі як 
перемикачі та реле. 
2. Схеми послідовних функцій (Sequential Function Charts, SFC) - 
використовуються для досягнення кінцевих результатів за допомогою 
кроків та переходів, що нагадує блок-схеми. 
3. Функціональна блок-схема (Functional Block Diagram, FBD) - описує 
функції між входами та виходами за допомогою графічних блоків. 
4. Структурований текст (Structured Text, ST) - мова високого рівня, яка 
використовує оператори та алгоритми для виконання завдань. 
64 
 
5. Список інструкцій (Instruction List, IL) - текстова мова, схожа на мову 
асемблера, що використовує мнемонічні коди для виконання операцій. 
 
3.2 Програмовані логічні контролери Siemens 
 
Системи програмованої логіки (ПЛК) компанії Siemens широко 
використовуються в автоматизації промислових процесів. ПЛК - це 
спеціалізовані обчислювальні пристрої, що використовуються для контролю 
різноманітних автоматизованих систем та механізмів. Siemens пропонує 
широкий асортимент програмованих логічних контролерів, і їхня серія SIMATIC 
є однією з найпопулярніших в галузі промислової автоматизації. 
Назва: Siemens AG 
Історія: 
 Siemens була заснована в 1847 році в Німеччині відомим 
винахідником та підприємцем Вернером фон Сіменсом та інженером 
Йоганном Джорджем Герцендорфером. 
 З часом компанія розширила свою діяльність на різні сектори, 
включаючи електротехніку, енергетику, транспорт, охорону здоров'я, 
інформаційні технології та інші галузі. 
Діяльність: 
 Siemens є глобальною технологічною компанією, що надає 
різноманітні продукти та послуги. 
 Основні напрямки діяльності включають електротехніку, 
автоматизацію та контроль, медичні технології, інфраструктуру та 
містобудування, виробництво електроенергії та інші. 
Сектори: 
1. Digital Industries: Надає рішення для цифрової автоматизації та 
виробництва. 
2. Smart Infrastructure: Фокусується на технологіях для створення 
інтелектуальних інфраструктур міст і промислових об'єктів. 
65 
 
3. Mobility: Забезпечує транспортні рішення, включаючи залізницю, 
авіацію та міський транспорт. 
4. Healthineers: Розробляє інноваційні медичні технології та 
обладнання для діагностики та лікування. 
Інші факти: 
 Siemens є однією з найбільших компаній у світі за обсягом обороту 
та численністю співробітників. 
 Компанія активно бере участь у розвитку новітніх технологій, таких 
як штучний інтелект, інтернет речей та енергоефективність. 
Основні характеристики ПЛК Siemens: 
1. SIMATIC S7:  
Це основна серія програмованих логічних контролерів Siemens, яка 
включає в себе різноманітні моделі та конфігурації для різних застосувань. 
2. Типи контролерів: 
o SIMATIC S7-1200: Призначений для невеликих та середніх 
завдань автоматизації. 
o SIMATIC S7-1500: Забезпечує високу продуктивність та 
можливості для складних систем управління. 
 
Рисунок 3.1 – Siemens SIMATIC S7-1200 
66 
 
 
Рисунок 3.2 – Siemens SIMATIC S7-1500 
3. Мови програмування:  
Siemens SIMATIC підтримує різні мови програмування, такі як Ladder 
Diagram (LD), Function Block Diagram (FBD), Structured Text (ST), та 
Sequential Function Chart (SFC). Це дозволяє інженерам вибрати найбільш 
зручний для них спосіб програмування. 
4. Інтеграція з іншими системами:  
SIMATIC S7 легко інтегрується з іншими компонентами автоматизації, 
такими як промислові мережі, сенсори, актуатори, системи візуалізації та 
системи управління виробництвом. 
5. Стійкість та надійність:  
Продукція Siemens славиться своєю якістю та стійкістю. Це особливо 
важливо в промислових середовищах, де обладнання часто піддається 
високому рівню зносу та експлуатації. 
6. Програмне забезпечення для розробки:  
Siemens пропонує спеціальне програмне забезпечення, таке як TIA Portal 
(Totally Integrated Automation), яке включає в себе інструменти для 
програмування, налаштування та діагностики ПЛК. 
Логічні контролери LOGO є основою нижнього рівня програмовано-
логічних контролерів (ПЛК). Вони ідеально підходять для створення простих 
систем автоматизації та заміни різноманітних пристроїв, таких як таймери, реле 
часу тощо. Ці контролери можна легко розширювати за допомогою 
різноманітних модулів. 
67 
 
 
Рисунок 3.3 - Логічні контролери LOGO 
 
Існують обмеження щодо розширення даної системи. Загалом, кількість 
дискретних входів (включаючи модуль ПЛК та модулі розширення) не може 
перевищувати 24, а кількість дискретних виходів обмежена 16. 
Додаткові модулі можуть мати дискретні входи/виходи з транзисторним 
ключем на виході (із струмом до 0,3 А) або реле для комутації сигналів із 
струмом до 10А. Також вони можуть мати аналогові входи/виходи у діапазоні 0-
10 або 4-20 мА, деякі модулі вже мають вбудовану підтримку для термоопор 
Pt100 і Pt1000, що дозволяє інтегрувати вимірювач температури у систему. 
Кількість аналогових входів і виходів обмежена до 8 і 2 відповідно. 
Розширення системи можливе за допомогою центрального ПЛК, такого як 
LOGO 0BA7, який має порт Ethernet для мережевого обміну з іншими системами 
LOGO 0BA7 та їхніми модулями розширення. 
Проте, важливо враховувати, що навіть у цьому випадку система має свої 
обмеження. Максимальна кількість вхідних дискретних сигналів обмежена 64, 
вихідних – 64, аналогових входів – 32, аналогових виходів – 16. Зазначено, що 
лише один ПЛК працює в режимі Master, інші ж виконують роль Slave, 
забезпечуючи взаємодію з модулями розширення ПЛК, які також працюють у 
режимі Slave. 
68 
 
 
Рисунок 3.4 - Конфігурація розширення LOGO 
 
В лінійці LOGO є наступні типи центральних ПЛК: 
ПЛК типу LOGO BASIC 0BA6 оснащені ЖК-екраном, який дозволяє 
відображати різноманітні дані з програми користувача і виконувати 
програмування модуля. 
ПЛК типу LOGO BASIC 0BA7 оснащені ЖК-екраном, що дозволяє 
відображати різноманітні дані з програми користувача і виконувати 
програмування модуля. Ці ПЛК можуть живитися з різних джерел, таких як +24 
В, +12 +24 В, ~24 В, ~115~240 В. Крім того, існують модулі типу SIPLUS LOGO, 
які працюють в розширеному температурному діапазоні і у високій вологості. 
Різниця між типами 0BA6 і 0BA7 включає такі особливості: 
 Кількість виконуваних функціональних блоків: 0BA6 – 200, 0BA7 – 
400. 
 Порт програмування: послідовний порт для 0BA6, Ethernet для 0BA7. 
69 
 
 Можливість розширення: для 0BA6 відсутня, для 0BA7 доступний 
Ethernet. 
 Модулі 0BA7 мають додаткові покращення, такі як розширені 
функції користувача і більша кількість аналогових і дискретних входів. 
Враховуючи, що вартість модулів LOGO BASIC типу 0BA6 становила 
приблизно 120 євро в 2012 році, а кабель для програмування додатково коштував 
80 євро, виправданість придбання модуля типу LOGO BASIC типу 0BA6 
порівняно з 0BA7 виявляється сумнівною. Модель 0BA7, незважаючи на вищу 
ціну, надає значно більше можливостей і відсутність потреби у додатковому 
кабелі для програмування. 
У системах, які використовують модулі LOGO HMI, інтерфейс 
користувача може бути реалізований таким чином: 
У модулях LOGO BASIC із РК-екраном можна відображати до чотирьох 
буквено-цифрових рядків, які містять до 12 символів на кожному рядку 
(включаючи різні мови, також російську). Яскравість екрана може бути 
налаштована безпосередньо з програми. 
Модель LOGO TD має можливість виводити чотири рядки, кожен рядок 
може містити 24 символи, і до чотирьох бар-графіків. Крім того, доступні десять 
сенсорних кнопок для взаємодії з системою. 
 
Рисунок 3.5 - Зовнішній екран LOGO TD 
 
Монтаж модулів LOGO здійснюється на стандартну профільну 35 мм DIN-
рейку. 
70 
 
 
Рисунок 3.6 - 35 мм DIN-рейка 
 
Як альтернативний метод кріплення, на модулі передбачено кріплення на 
щит у формі «вушок» з використанням болтів. З'єднання модулів розширення з 
ПЛК та іншими модулями здійснюється за допомогою роз'ємів типу "тато" і 
"мама", розташованих на бічних сторонах модуля і захованих під пластиковою 
заглушкою. 
Програмування з екрану модуля виконується мовою FBD. Процес 
програмування включає вибір необхідної функції з бібліотеки, визначення 
прив'язок до входів/виходів та інших параметрів, а також встановлення 
параметрів функції за потреби. Цей вид програмування вимагає великої уваги і 
зазвичай використовується для коригування наявної програми, а не для 
створення програми з нуля, за винятком випадків простих програм. 
Щодо програмування за допомогою карти пам'яті, процедура передбачає 
написання програми (яка вже створена заздалегідь) на картку пам'яті, яка потім 
вставляється в слот для модуля пам'яті на модулі LOGO. При подачі живлення 
на модуль LOGO PURE, програма автоматично копіюється в пам'ять модуля і 
розпочинає своє виконання. У випадку моделей типу LOGO BASIC, на екран 
виводиться повідомлення про необхідність скопіювати програму внутрішню 
пам'ять. Для масового програмування модулів пам'яті може використовуватися 
спеціальний програматор. 
Використовується спеціальна програма, що встановлюється на РС, і потім 
записувана в модуль. Програма підтримує набір і симуляцію програми модуля. 
71 
 
 
Рисунок 3.7 - Робочий екран LOGO SOFT COMFORT 
 
Система автоматизації електропостачання на базі Siemens LOGO! є 
інтегрованою та надійною платформою, призначеною для керування та 
моніторингу електромереж підприємств. LOGO! - це програмований контролер, 
розроблений Siemens, який володіє великими можливостями для автоматизації, 
зручною конфігурацією та високою ефективністю. 
Однією з ключових характеристик системи є її гнучкість у використанні та 
програмуванні. Siemens LOGO! дозволяє створювати програми керування за 
допомогою графічного інтерфейсу, що значно полегшує розробку та 
модифікацію логіки управління. За допомогою цієї системи можна реалізувати 
різноманітні функції, від керування електромоторами до моніторингу параметрів 
електромережі. 
LOGO! також підтримує різноманітні комунікаційні протоколи, що 
дозволяє інтегрувати її з іншими системами автоматизації та забезпечує легку 
взаємодію з іншим обладнанням Siemens. Це важливо для створення 
комплексних систем керування, які можуть оптимізувати енергоспоживання та 
забезпечувати ефективність електромережі. 
72 
 
Однією з переваг системи є її компактний розмір та доступність для 
розміщення в обмежених просторах. Це робить Siemens LOGO! ідеальним 
вибором для малих та середніх підприємств, де обмежений простір та простота 
управління є важливими факторами. 
Загальна надійність та можливості діагностики системи дозволяють 
оперативно виявляти та вирішувати проблеми, що забезпечує безперебійну 
роботу електромережі. Інтегровані засоби моніторингу дозволяють в реальному 
часі отримувати інформацію про стан системи та реагувати на можливі 
відхилення. 
Узагальнюючи, система автоматизації електропостачання на базі Siemens 
LOGO! є ефективним та надійним інструментом для підвищення ефективності та 
контролю електромереж підприємства. Її гнучкість, доступність та інтегровані 
можливості зроблюють її привабливим вибором для широкого спектру 
застосувань у сфері електроенергетики. 
Ось трошки конкретних числових значень для порівняння SIMATIC S7-
1200 та SIMATIC S7-1500 (зазначте, що ці значення можуть змінюватися з часом, 
оскільки вони можуть визначати конкретні моделі та версії): 
1. Продуктивність: 
o S7-1200: Частота процесора зазвичай становить приблизно 
100-300 МГц. 
o S7-1500: Частота процесора може сягати від 300 МГц до 1 ГГц 
і більше, залежно від конкретної моделі. 
2. Швидкість обробки: 
o S7-1200: Типова швидкість виконання програми може бути в 
межах 10-30 нс на крок програми. 
o S7-1500: Зазвичай має швидкість виконання у межах 1-10 нс на 
крок програми. 
3. Розширення і Масштабованість: 
o S7-1200: Можливість підключення обмежена кількістю 
доступних слотів для розширень. 
73 
 
o S7-1500: Має більше слотів для розширень, що дозволяє 
підключати більше модулів розширення. 
4. Ціна: 
o Ціна S7-1200 зазвичай починається від кількох сотень до тисяч 
євро, в залежності від конфігурації. 
o Ціна S7-1500 може бути від кількох тисяч до декількох 
десятків тисяч євро, в залежності від моделі та опцій. 
5. Інтеграція та Комунікації: 
o Обидва контролери підтримують промислові мережі, такі як 
PROFINET, Modbus, Ethernet, і можуть інтегруватися з іншими 
системами Siemens та сторонніми пристроями. 
6. Програмування: 
o Обидва контролери програмуються мовою програмування 
STEP 7 в середовищі TIA Portal. 
Таблиця 1 - Порівняння моделей ЦП SIMATIC S7-12ХХ 
 
74 
 
Ці значення призначені для надання загальної уяви про різницю між двома 
серіями контролерів. Реальні значення можуть різнитися залежно від конкретних 
моделей та версій. 
 
Таблиця 2 - Блоки, таймери та лічильники, що підтримуються S7-1200 
 
 
3.3 Програмовані логічні контролери Hitachi 
 
Hitachi, Ltd. - японська міжнародна корпорація, один з провідних 
конгломератів у світі, що діє в різних сферах бізнесу. Компанія була заснована в 
1910 році в місті Котока в Японії. З тих пір вона розширила свою діяльність на 
багато різних напрямків, включаючи інформаційні технології, електроніку, 
транспорт, енергетику, будівництво та багато інших. 
Основні напрямки діяльності Hitachi включають: 
1. ІТ та електроніка:  
Компанія виробляє різноманітні продукти, такі як комп'ютери, 
телефони, телевізори, компоненти для електроніки та інше. 
75 
 
2. Інфраструктура та будівництво:  
Hitachi активно працює в галузі будівництва і розробки 
інфраструктури, включаючи транспортні системи, будівництво 
енергетичних об'єктів, водопостачання та інші інженерні проекти. 
3. Автомобільна промисловість:  
Компанія виробляє автомобільні компоненти та системи, а також має 
партнерства зі світовими автовиробниками. 
4. Енергетика:  
Hitachi є ключовим гравцем у сфері енергетики, включаючи 
виробництво електроенергії, атомну енергетику, відновлювану енергію та 
енергоефективні технології. 
5. Медична техніка:  
Компанія також спеціалізується в розробці та виробництві 
медичного обладнання, такого як магнітно-резонансні томографи, 
рентгенівські апарати та інші медичні технології. 
Hitachi завжди акцентує увагу на інноваціях та дослідженнях, спрямованих 
на створення високотехнологічних рішень для різних галузей економіки. Як 
глобальний конгломерат, вона має велику кількість партнерів та клієнтів по 
всьому світу. 
EC Micro-PLC 
Цей контролер поєднує у собі компактні розміри і високу потужність, що 
створює унікальну серію EC. Завдяки останнім досягненням і технологіям 
виробництва, нам вдалося зменшити потрібну площу для встановлення 
20/28/40/60 входів/виходів до розмірів 170х80 мм. Крім цього, ця серія також 
включає модулі для аналогового вводу, роблячи програмовані контролери серії 
EC найбільш компактними у світі. 
Ці контролери дозволяють досягти максимального рівня автоматизації за 
допомогою мінімальних ресурсів. Вони знаходять широке застосування в 
управлінні електроенергією та системах постачання, в галузі харчової та 
76 
 
упаковувальної промисловості, а також в системах опалення, кондиціонування 
та вентиляції. 
 
Рисунок 3.8 - EC Мікро-ПЛК 
Характеристики: 
 Тип виконання: блочне та компактне 
 Кількість аналогових входів/виходів: 2 входи, 1 вихід 
 Обсяг програми користувача: до 2 тисяч кроків 
 Вбудований EEPROM 
 Спеціальні можливості: підтримка входів переривань, вхід для 
швидкого рахунку імпульсів (до 10 кГц), можливість зв'язку контролерів 
за допомогою RS-485. 
Порівняння з аналогічною групою контролерів в лінійці Siemens 
Контролери сімейства LOGO вважаються аналогічними контролерам серії 
Hitachi за їхньою швидкодією та характеристиками входів/виходів. Обидві 
лінійки мають схожі функціональні можливості. Однак, відмінною особливістю 
контролерів серії EC є обов'язкове програмування лише за допомогою 
спеціального програмного забезпечення PRO-H. Системний інтерфейс 
використовується тільки для організації RS-485 мережі і використовує власний 
протокол Hitachi PLC HiProtocol. Цей протокол використовується для мережевої 
міжконтролерної комунікації і для взаємодії з SCADA на вищому рівні через 
OPC-сервер HitachiOPCServer. 
EH-micro (максимальна потужність, мінімальний розмір PLC) 
77 
 
Серія Micro EH - це компактний програмований контролер від Hitachi, 
аналогічний лінійці Siemens S7-200. Контролери серії Micro-EH представляють 
собою гнучке рішення, придатне як для автоматизації приватних будинків, так і 
для промислових потреб. 
Подібно до інших контролерів виробника, контролери серії Micro-EH 
програмуються за допомогою програмного забезпечення Pro-H. Окрім 
стандартних цифрових модулів, доступні вбудовані модулі з аналоговими 
входами/виходами. 
 
Рисунок 3.9 - EH-micro 
Виконання: блочне та компактне Кількість дискретних входів/виходів: до 
84 Обсяг програми користувача: до 3K кроків з високою швидкодією Кількість 
аналогових входів/виходів: 2 аналогових входи, 1 аналоговий вихід Потужний 
мікропроцесор і розвинена система команд Вільне підключення до ПК вищого 
рівня Спеціальні можливості: входи переривання, вхід для швидкого рахунку 
імпульсів, імпульсні виходи, можливість зв'язку контролерів по RS-485 Серія 
MICRO-EH складається зі стандартних цифрових модулів вводу/виводу. Версія 
з аналоговими модулями аналогічна попереднім виконанням. Micro-EH має до 4 
вбудованих рахункових входів і до 4 входів-лічильників швидкого рахунку. Два 
вбудованих потенціометра дозволяють легко адаптуватися до рахункових та 
тимчасових значень. Для докладного аналізу комплектації ми можемо зведені 
характеристики у таблиці. Ця таблиця буде корисна інженеру АСУТП для 
легкого вибору специфікації до майбутнього проекту. 
78 
 
Лінійка включає в себе варіанти живлення як низьковольтного (24 VDC), 
так і варіантів живлення від мережі 220 VDC. Перший варіант має більші 
можливості для апаратного розширення, яке, як і у Siemens, виконується за 
допомогою гнучкого шлейфа. Програмування здійснюється через ПК за 
допомогою спеціального кабелю EH-PROG20. 
Давайте коротко розглянемо контролери серії EH-Micro. У цій серії 
доступні контролери з різною кількістю входів/виходів і слотів для установки 
плат розширення (аналогові входи, інтерфейси RS-485/RS-232, карта пам'яті 
програм). Збільшення індексу в позначенні контролера вказує на загальну 
кількість входів/виходів. 
Особливу увагу заслуговує контролер типу EH-D64, який має 40 
дискретних входів 24 VDC, 4 високошвидкісних лічильника до 100КГц, 2 
аналогових входи або потенціометра 10 біт (опція), 24 релейних виходи, 4 виходи 
ШІМ 65КГц, 4 виходи імпульсних 65КГц, 1 порт RS-232, 1 порт RS-485 (опція), 
карту пам'яті і знімний клемний блок. 
Порівнюючи з аналогічною групою контролерів в лінійці Siemens, 
контролери сімейства S7-200 мають подібні характеристики входів\виходів, 
швидкодію та функціональні можливості. 
Важливими особливостями для Hitachi є можливості роботи з апаратними 
перериваннями (до 4 шт.), наявність перетворювача інтерфейсу USB та 
швидкодіючі рахункові входи ШІМ. 
Ці контролери програмуються виключно за допомогою спеціального 
програмного забезпечення PRO-H, системний інтерфейс для організації мережі 
обмежений лише RS-485, і використовується власний протокол Hitachi PLC 
HiProtocol. 
Цей протокол використовується для мережевого міжконтроллерного 
зв'язку та зв'язку з верхнім рівнем SCADA через OPC-сервер HitachiOPCServer. 
У мережі присутній абонент «Майстер», всі інші - «Ведені». 
Особистий досвід використання цієї серії підтверджує зручність та 
надійність OPC-сервера для інтеграції в SCADA типу TRACEMODE та Centraline 
79 
 
ARENA. Крім того, SCADA TRACEMODE має надійні драйвери протоколу 
HiProtocol. 
Програмні лічильники, організовані на дискретних входах, працюють 
чудово в цій серії і можуть успішно використовуватися для побудови АСТУЕ 
(автоматизованих систем обліку енергоресурсів) з частотою імпульсів не частіше 
0,5 Гц і шпаруватістю 50%. 
Наступні серії контролерів типу EH, частково, але, все ж, більшою мірою, 
покривають можливості аналогічної серії S7-300, втрачаючи у максимальній 
кількості входів/виходів з урахуванням розширення. Розглянемо основні 
характеристики цих серій, представлених контролерами EH-150 (модульний 
міні-PLC), H-200/250/252 (середній розмір PLC) та H-2000 (великі PLC). 
EH-150 (модульний міні-ПЛК) 
Серія EH-150 коректно визнається як значуща складова системи. 
Цей програмований контролер обладнаний 32-бітним мікропроцесором, 
що дає користувачеві можливість індивідуально адаптувати процесор та 
різноманітні модулі введення/виведення для кожного конкретного 
використання. 
Різноманітні модулі розширення дозволяють розширити систему до 1024 
входів/виходів (розширення модулів через мережу без обмежень). Видатними 
характеристиками продуктивності процесора є наявність інтегрованих 
підкоманд, арифметичної плаваючої коми, двох послідовних інтерфейсів в 
стандартному комплекті, один з яких може служити програмним забезпеченням-
модем-інтерфейсом. 
Гнучкість та модульність контролерів серії EH-150 підсилюються 
розширюваними можливостями з'єднання через мережу. Незалежно від того, чи 
це автоматизація упаковки продуктів харчування чи високошвидкісна виробнича 
лінія, програмовані контролери серії EH-150 відмінно відповідають будь-якому 
типу застосування. 
80 
 
 
Рисунок 3.10 - Контролер EH-150 
Характеристики системи: 
 Реалізація: модульна, компактна 
 Кількість дискретних входів/виходів: до 464 
 Повна сумісність з ПК серії Н 
 Обсяг користувацької програми: до 192K кроків, висока 
швидкодія 
 Широкий вибір процесорних модулів 
 Зручна побудова SCADA-систем 
 Потужний мікропроцесор і розширена система команд 
 Гнучкість при розширенні 
 Побудова мережевої структури - можливість виступати як 
ведучий або ведений 
 Різноманіття модулів вводу/виводу і функціональних груп 
 32-бітний RISC-процесор 
 Швидкодія в діапазоні від 0,1 до 1 мікросекунди на інструкцію 
 FLASH-пам'ять від 4 до 48 кроків (=16/32/64/192 кілобайт) 
 Пам'ять і можливість ведення журналу даних (опціонально) 
 2 порти RS-232 + 1 порт RS-485 Multidrop (опціонально) 
 Модемний інтерфейс, годинник реального часу (з EH-
CPU208A) 
81 
 
 Підтримка ПІД, арифметичної плаваючої коми, 
тригонометричних функцій 
 8/16/32/64 модулі вводу/виводу 
 Модулі NPN/PNP 
 Виводні модулі на транзисторах/реле/тиристорах 
 Аналогові модулі вводу/виводу (напруга, струм, термопари 
PT100/1000 і термоопір) 
 Високошвидкісний лічильник 100 кГц 
 Індикація на модулях вводу/виводу 
 Пряме підключення до інвертора, панелі оператора, сканера, 
зчитувача коду, модема, комп'ютера (SCADA) і т.д. 
 Повна підтримка H-протоколу RS-232 RS-422/RS-485 (з EH-
CPU308A) 
Важливо зазначити відмітну особливість цієї серії: наявність 12-бітного 
АЦП та швидкодії виконання операцій в 0,1 мкс, що робить цю серію відмінним 
і економічним рішенням для верстатобудівництва. 
H-200/250/252 (середній розмір ПЛК) 
 
Рисунок 3.11- Контролер H-200/250/252 
Серія H200/250/252 вирізняється високою швидкістю виконання команд, 
модульністю та ідеально підходить для верстатобудівної промисловості. 
Основні характеристики включають: 
 Максимум 4096 входів/виходів 
 Мінімум 0.05 μs/інструкція 
 Робота з напругою AC/DC 
82 
 
 Максимальна пам'ять 96К кроків RAM/E(E)PROM 
 Наявність годинника реального часу 
 3 x RS-232 (H-4010) 
 Швидкий лічильник до 100 кГц 
 Підтримка плаваючої коми 
 Вможливість прямого та віддаленого керування 
 Організація мережі LAN ETHERNET 
 Позиціонування 
Довготривалий досвід застосування контролерів в промисловості 
проявляється у серії Н-200/250/252. 
Висока швидкість обробки команд процесором, що становить 0,2 
мілісекунди на команду, робить цю серію ідеальною для верстатобудівних 
підприємств. 
Різноманітні можливості з'єднання в віртуальну мережу всіх рівнів 
надають цій серії контролерів привабливість. Додатково можна використовувати 
індивідуальні модулі (до 928 входів/виходів через мережу розширення без 
обмежень), спеціально розроблені для конкретних застосувань. 
Технічні характеристики включають: 
 Виконання: модульне 
 Кількість дискретних входів/виходів: до 1312 
 Обсяг програми користувача: до 16K кроків 
 Середня швидкість обробки базової команди: до 0.2 
мікросекунд 
 Широка гамма процесорних модулів, модулів входів/виходів 
та спеціалізованих модулів для різних застосувань 
 Легкість побудови SCADA-систем 
 Вільне підключення до існуючих систем на базі ПК інших 
фірм-виробників 
 Організація до 64 контурів ПІД-регулювання. 
 
83 
 
Висновок до 3 розділу 
Було розглянуто представників програмованих логічних контролерів 
Siemens та  Hitachi що широко використовуються для автоматизації на 
підприємствах. 
Варто зазначити що виробників і моделей ПЛК величезна кількість і 
зазначати що розглянуті моделі є кращими важко. Але використання саме цих 
моделей ПЛК найкраще може розкритися в різних ситуаціях завдяки їх 
широкому функціоналу та системі модулів. Зручність монтування та 
різноманітність в програмуванні дає змогу автоматизувати не тільки великі 
підприємства, але й невеликі. 
Проведено порівняння основних характеристик ПЛК двох виробників та 
розділено контролери за масштабом системи що можливо утворити. 
   
84 
 
ВИСНОВКИ 
Магістерське дослідження засобів автоматизації керування 
електропостачанням підприємств виявилося надзвичайно важливим та 
актуальним напрямком в контексті сучасних технологічних та економічних 
викликів. Застосування автоматизованих систем управління 
електропостачанням вирішує проблеми ефективності, надійності та 
енергоефективності, що є критичними для успішної експлуатації підприємств. 
Виділено наступні аспекти, які роблять цю тему надзвичайно важливою 
для дослідження: 
1. Енергоефективність та збереження ресурсів  
2. Стійкість електропостачання 
3. Інтеграція зі смарт-технологіями 
4. Моделювання та аналіз даних 
5. Спільнота та регулятивна вимоги 
6. Забезпечення кібербезпеки 
 
У рамках аналізу систем постачання електричної енергії на підприємства 
виявлено різноманітні можливості оптимізації та удосконалення. 
1. Системи Постачання Електричної Енергії: Раціональний вибір системи 
дозволяє забезпечити стабільне та ефективне електрозабезпечення, що є 
критичним для безперебійної роботи виробничих ліній. 
2. Об’єкти Автоматизації та Забезпечення Системи Автоматизованого 
Керування: Це відкриває можливості для вибору оптимального підходу 
залежно від конкретних вимог та потреб підприємства. 
3. Промислові Контролери: Ці контролери дозволяють ефективно керувати 
обладнанням, забезпечуючи точність та надійність управління. 
4. Контролери на Базі Персонального Комп’ютера: Використання 
контролерів на базі ПК відкриває можливості інтеграції з сучасними 
технологіями та обчислювальними системами, що сприяє покращенню 
якості та швидкості автоматизації. 
85 
 
5. Локальний та Мережевий Контролери: Розрізняючи локальні та мережеві 
контролери, підприємства можуть адаптувати свої системи автоматизації 
до конкретних умов роботи, враховуючи географічний розподіл об’єктів та 
потреби централізованого чи децентралізованого управління. 
Оцінюючи різні аспекти Автоматизація електропостачання, можна 
виділити наступні пункти: 
1. Автоматизація Обліку Електричної Енергії 
2. Мікропроцесорні Пристрої Релейного Захисту та Автоматики 
3. Засоби Телемеханіки в Електричних Мережах 
4. Автоматизація Систем Керування Енергетичними Режимами 
При дослідженні засобів автоматизації керування електропостачанням 
підприємств було розглянуто та досліджено: огляд і аналіз існуючих систем 
автоматизації, ефективність енергоспоживання, стійкість та надійність систем, 
інтеграція з іншими технологіями, моделювання та прогнозування, аналіз 
вартості та економічна вигідність, аспекти кібербезпеки, соціальний та 
регулятивний аспекти, та було повністю виконано всі поставлені завдання. 
  
86 
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 
1. Интеллектуальные электроэнергетические системы: элементы и 
режимы Под общ. Ред. Акад. НАН Украины А.В. Кириленко / 
Институт электродинамики НАН Украины. – К.: Ин-т 
электродинамики НАН Украины, 2014. – 408 с. 
2. Базюк Т.М Інтелектуальні електричні мережі: елементи та режими 
[Текст] / Блінов І.В., Буткевич О.Ф., Гончаренко І.С., Денисюк С.П. 
та ін // За заг. ред. акад. НАН України О.В. Кириленка / Інститут 
електродинаміки НАН України. – К.: Ін-т електродинаміки НАН 
України, 2016. – 400 с. 
3. Б.С. Стогній Основи моніторингу в електроенергетиці. Про поняття 
моніторингу / М.Ф. Сопель // Технічна електродинаміка. — 2013. — 
№1. — С. 62–69. 
4. Стогній Б.С. Інтелектуальні електричні мережі: досвід і перспективи 
України / Кириленко О.В., Праховник А.В., Денисюк С.П. // Пр. Ін-
ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. пр. – Спец. вип. – 2011. 
– 552 с. 
5. Праховник А.В. Автоматизация управления электропотреблением / 
А.В. Праховник//Вища школа, Киев,-1986,- 76 c 
6. Черемісін М.М. Автоматизація обліку та управління 
електроспоживання / М.М. Черемісін .//Харків. – Факт – 2005.- 320 с 
7. Ротштейн А.П. Интелектуальные технологии идентификации: 
нечеткая логика, генетические алгоритмы, нейронные сети / 
Ротштейн А.П. // Винница:УНІВЕРСУМ-Вінниця, 1999. – 320 с. 
8. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и 
повышениекачества енергии Патент Украины No 18437. Стабілізатор 
змінної напруги / Говоров П. П., Папко М. А.// БИ No6. – 1997. – 22 
с 
 
87 
 
9. Нерубацький В. П., Методичні вказівки до виконання контрольної 
роботи з дисципліни «Засоби автоматизації систем 
електропостачання»./ Гордієнко Д. А. // Харків: УкрДУЗТ, 2019. 21 с 
10. Голота А. Д. Автоматика в електроенергетичних системах: 
навчальний посібник.// К.: Вища школа, 2006. 367 с 
11. Бардик Є.І. Моделювання електроенергетичної системи для 
оцінки ризику виникнення аварій при відмовах 
електрообладнання // Наукові праці Донецького національного 
технічного універси-тету. Серія Електротехніка і енергетика. – 
2013. – Вип. 1. – С. 15–22. 
12. Стогній Б.С. Еволюція інтелектуальних електричних мереж та їхні 
перспективи в Україні / Кириленко О.В., Праховник А.В., Денисюк 
С.П // Техн. електродинаміка. – 2012. – № 5. – С. 52–67. 
13. Du K. L., Swamy M. N. S. Neural networks and Statistical Learning / K. L. 
Du, M. N. S. Swamy // Springer. 2014. Р. 824. 
14. Л.С.Іванов Обґрунтування необхідності постійного контролю 
параметрів якості / Ш.А.Омаров // Научно-технический журнал: 
«Технология приборостроения». – 2020. – 60 с електропостачання для 
виробничих приміщень. 
15. Балюта С. М. Методологічні основи управління споживанням 
електричної енергії промисловими підприємствами / С. М. Балюта, 
В. Д. Йовбак, Л. О. Копилова, Є. О. Корольов // Науково-практичний 
галузевий журнал «Цукор України». 2015. No 4 (112). С. 22–30. 
16. Егоров В. А. АСКУЭ современного предприятия / В. А. Егоров // 
Энергетик. 2001. No 12. С. 41 
17. Сінчук І.О., Бойко С.М., Мельник О.Є. Відновлювані та 
альтернативні джерела енергії: навчальний посібник – Кременчук: 
Видавництво ПП Щербатих О.В., 2015. – 270с. 
18. Відокремлений підрозділ «Науково-проектний центр розвитку 
 
88 
 
Об’єднаної енергетичної системи України» державного 
підприємства «Національна енергетична компанія «Укренерго» 
(НПЦР ОЕС України)// Видання офіційне Київ 2017 
19. Енциклопедія кібернетики,/ відповідальний ред. В. Глушков,// 2 тт., 
укр. вид.1973, рос. вид. 1974; 
20. Іванов А. О. Теорія автоматичного керування // Підручник. — 
Дніпро: Дніпровська політехніка. — 2003. — 250 с 
21. Є. П. Пістун Основи автоматики та автоматизації: навч. посіб. / І. Д. 
Стасюк// Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Львів, 2014. — 333 c. — 
Бібліогр.: с. 303—304. 
22. Н. П. Деменков Системы автоматического управления на основе 
программируемых логических контроллеров./ Техническая коллекция 
Schneider Electric. // No16, 2008. – 77 с.
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
