Půlstoletí HDO

Není to tak dávno, kdy pojem „noční proud“ znal každý, kdo měl doma elektrická akumulační kamna. Dnes se používá spíš jen ze setrvačnosti či z nostalgie, protože ho nahradil správný název „nízký tarif“. Liší se tato dvě označení? Z pohledu půlstoletí hromadného dálkového ovládání ano.

Fyzikální zákony neošálíš
Pro dopravu elektřiny z elektrárny až do zásuvek v našich domovech musel vzniknout rozsáhlý systém elektrických linek různého napětí, řada transformačních stanic, systémů měření, řízení a ovládání, a to vše s velmi důležitou podmínkou, aby mezi nabídkou a poptávkou a mezi výrobou a spotřebou neustále existovala rovnováha. Její významné narušení totiž může vést až k rozsáhlému kolapsu systému. Rovnováha se udržuje pomocí řady nástrojů. Vzhledem k tomu, že elektřinu nelze skladovat, bylo třeba najít způsob, jak spotřebu elektřiny operativně snížit nebo zvýšit – např. hromadným připojováním nebo odpojováním vhodných spotřebičů, zejména těch s velkým příkonem.

Jak se zrodil noční proud
Jak dokládá tzv. denní diagram zatížení (DDZ), který má už dlouhodobě podobný průběh, poptávka po elektřině se v průběhu dne mění. Z důvodu, aby se pro několik hodin větší poptávky v průběhu dne nemusela posilovat výrobní a přenosová kapacita, vznikla již v počátcích elektrifikace myšlenka snížit v dobách poklesu zatížení cenu elektřiny. Zákazníky je to motiv pro zapínání energeticky náročných spotřebičů především v době malého zatížení elektrizační soustavy. To se dělo a děje dodnes nejčastěji v nočních hodinách (proto se traduje i termín „noční proud“), ve dne pak v době poledních přestávek nebo při střídání směn. Proto byly zavedeny dvoutarifové sazby namísto neekonomického odstavování výroby elektřiny v nočních hodinách s nutností často méně ekonomického najetí ráno. V noci se připojovala akumulační kamna s velkým příkonem, aby se nabila a během dne vydávala teplo.

První krok – přepínávání tarifů
U odběratele jsou (na rozvaděči u elektroměru) namontovány elektromechanické spínací hodiny, na nichž jsou dlouhodobě nastaveny spínací časy. Každá změna se na odběrných místech musí provádět individuálně. Nejčastěji měly spínací hodiny nastaven čas sepnutí „nočního proudu“ ve 22 hodin a jeho vypnutí ráno v 6 hodin. Relé v „hodinkách“ spíná stykač, kterým se spotřebič (třeba akumulační kamna) připojí na napájení a současně se přepíná na tzv. dvousazbovém elektroměru měření s nižší cenou. Jak se dnes ukazuje, toto řešení má výhodu hlavně na straně odběratele, který dlouhodobě ví, kdy má nízký tarif a kdy naopak odebírá elektřinu za cenu tarifu vyššího.  

Druhý krok – hromadné dálkové ovládání
Od poloviny minulého století hledala energetika další technické možnosti k tomu, aby ještě lépe vyrovnávala denní diagram zatížení. Takovým řešením se stalo hromadné dálkové ovládání (HDO). Systém HDO používá pro přenos informace silová vedení energetické sítě. Řídicí povely jsou z vysílače HDO vysílány ve tvaru impulsního kódu s kmitočtem v řádu kHz. Tento kód je superponována na základní kmitočet energetické sítě (50 Hz). Signál HDO se vysílá do každé fáze z rozvoden 110/22 kV do sítí 22 kV a přes transformátor se dostává až do sítí nízkého napětí(400/230 V), tedy k místu odběru (spotřeby) elektrické energie. Po přijetí povelu dojde v místě, kde je zapojen přijímač signálu HDO, k zapnutí, resp. vypnutí všech spotřebičů, které jsou přes stykač na přijímač připojeny. Současně je ovládán i dvousazbový elektroměr. Přijímač HDO je obvykle umístěn v elektroměrovém rozvaděči u odběratele.

Systém HDO využívá hromadný efekt, to znamená, že na vysílání jedné informace reagují v dané energetické síti jen ty přijímače, které jsou pro její příjem nastaveny. Distributoři elektrické energie mají jednotlivé kmitočty rozděleny tak, aby nedocházelo k ovlivňování dálkově řízených spotřebičů u jiných distributorů. Počet přijímačů v energetické síti přitom není omezen výkonem vysílače, závisí pouze na zájmu nebo možnostech odběratelů. Protože v době nastavené nižší sazby je touto sazbou účtována veškerá spotřebovaná elektrická energie, přesouvají často domácnosti do tohoto období energeticky náročné činnosti.

Důležitá je funkce HDO při řízení a regulaci provozu distribučních sítí. Je významným prostředkem usměrňování zatížení rozvodné soustavy s možností ovlivnění průběhu denního diagramu zatížení, řízení rovnováhy mezi výrobními zdroji soustavy a spotřebou elektrické energie. Jeho prvotní užití je tedy zejména ve prospěch dodavatele elektřiny s přidanou hodnotou pro zákazníka. Nemusí tedy spínat jen „noční proud“, ale podle jednotlivých tarifů i vícekrát přepínat během 24 hodin.

Hlavní komponenty systému HDO

Systém HDO je soubor specifických technických prostředků, kam patří zejména:

• počítačem řízená centrální automatika, vysílající potřebné kódy,


• výkonové vysílače signálu HDO, včetně vazebních prvků (jeho výkon je do sítí 110 kV asi 1,5 MVA, u sítí 22 kV pak 250 kVA),


• přenosové cesty – elektrorozvodná síť,


• přijímače HDO, umístěné u zákazníků-odběratelů elektřiny.

Historie a budoucnost
Historie přípravy a zavádění systémů HDO v České republice jsou od začátku svázány s firmou ZPA Trutnov. Vývojem a výrobou komponent systémů HDO se dodnes zabývají její dnešní nástupci.

1958 Zahájení výzkumu v oblasti HDO.

1959 Výroba prvních elektromechanických přijímačů.

1968 Zahájení výroby prvního přijímače s polovodičovými prvky (tranzistory).

1978 Zahájení výroby plně elektronických přijímačů.

1983 Zahájení výroby přijímačů se zákaznickými integrovanými obvody.

1990 Zahájení výroby přijímačů s mikroprocesorovým řízením.

1998 Výroba přijímačů s opto rozhraním a výměnnými relé.

V 60. a 70. letech se HDO postupně zavádělo v rámci tehdejších krajských rozvodných podniků. První pilotní projekty se uskutečnily ve Východočeských energetických závodech, k opravdu hromadnému nasazování v rámci celé Československé republiky pak došlo na přelomu 70. a 80. let. Dlouho byly a dodnes jsou používány centrální automatiky od renomovaných světových firem (např. Landis&Gyr ) a kromě přijímačů z tuzemské výroby také technika z dovozu. Vysílače a vazební příslušenství v transformovnách jsou vesměs z tuzemské produkce.

Systém HDO má u nás dlouhou historii a úspěšné využívání. Další změny lze očekávat, cenná je zejména rozsáhlost systému. Ta se projevuje např. v oblasti středních Čech, kde je distributorem společnost ČEZ Distribuce, a. s. Zde je asi u třetiny všech domácností nasazeno kolem 160 tisíc přijímačů HDO. Centrální automatika obhospodařuje skoro dvě stovky různých kódů a vyšle denně zhruba 200 telegramů, včetně opakovacích. Pomocí HDO je ovládáno několik desítek skupin spotřebičů, na řízení diagramu se jich podílí 16. Dosavadní úspěšné fungování systému HDO je předpokladem pro jeho uplatnění i v budoucnosti.

Doporučená literatura pro zvídavé:

Jiří Pohorský – HDO-hromadné dálkové ovládání, BEN-technická literatura, 2002

Zajímavé weby s problematikou HDO:
http://www.cez.cz
http://www.cezdistribuce.cz
http://www.pre.cz
http://www.zpa.cz
http://www.landisgyr.cz
http://www.landisgyr.com