Mikroprocesoriniai relinės apsaugos įrenginiai: galimybių apžvalga ir prieštaringi klausimai

Maždaug prieš 15 metų energetikos pramonėje buvo pradėta plačiai diegti nauja galios įrangos apsaugos įranga, naudojanti procesoriais pagrįstą kompiuterinę technologiją. Jis pradėtas vadinti sutrumpintu terminu MPD – mikroprocesoriniai relės apsaugos įrenginiai.

Jie atlieka įprastų relinės apsaugos ir automatizavimo įrenginių funkcijas, paremtas nauja elementų baze – mikrovaldikliais (mikroprocesoriniais elementais).

Mikroprocesorinių relių apsaugos įtaisų privalumai

Didelių matmenų elektromechaninių ir statinių relių atsisakymas leido kompaktiškiau išdėstyti įrangą ant relinės apsaugos ir automatinių skydų. Tokie dizainai pradėjo užimti žymiai mažiau vietos. Tuo pačiu metu valdymas naudojant jutiklinius mygtukus ir ekraną tapo vizualesnis ir patogesnis.

Išorinis skydelio vaizdas, įskaitant mikroprocesoriaus relės apsaugą, parodytas paveikslėlyje.Dabar MPD įdiegimas tapo viena iš pagrindinių relinės apsaugos įrenginių kūrimo krypčių. Tai palengvina tai, kad be pagrindinės relinės apsaugos ir automatizavimo užduoties – avarinių režimų panaikinimo, naujos technologijos leidžia įgyvendinti nemažai papildomų funkcijų.

Jie įtraukia:

• avarinių sąlygų registravimas;

• sinchroninių vartotojų atsijungimo numatymas esant sistemos stabilumo pažeidimams;

• galimybė sutrumpinti didelius atstumus.

Tokios galimybės, pagrįstos EMI ir analoginių įrenginių elektromechanine apsauga, neįgyvendinamos dėl techninių sunkumų.

Mikroprocesorinės relinės apsaugos sistemos veikia lygiai tais pačiais greičio, selektyvumo, jautrumo ir patikimumo principais kaip ir įprasti relinės apsaugos įrenginiai.

Eksploatacijos metu atsiskleidė ne tik tokių įrenginių privalumai, bet ir trūkumai, o pagal kai kuriuos rodiklius ginčai tarp gamintojų ir operatorių tebevyksta.

RZA plokštės su mikroprocesorine apsauga

trūkumai

Daugelis mikroprocesorinių relinės apsaugos įrenginių pirkėjų buvo nepatenkinti šių sistemų veikimu dėl to, kad:

• auksta kaina;

• mažai priežiūros.

Jei sugedus puslaidininkiniu ar elektromechaniniu pagrindu veikiantiems įrenginiams pakanka pakeisti atskirą sugedusią dalį, tai norint apsaugoti mikroprocesorių dažnai tenka keisti visą pagrindinę plokštę, kurios kaina gali siekti trečdalį kainos. visa įranga.

Be to, norint pakeisti, reikės praleisti daug laiko ieškant dalies: tokių įrenginių pakeičiamumo visiškai nėra net daugelyje to paties gamintojo to paties tipo konstrukcijų.

Elektromechaninės relės sėkmingai veikia daugiau nei 35 metus

Prieštaringi klausimai

1. Didelis mikroprocesorinių relių apsaugos įtaisų patikimumas, lyginant su elektromechanine apsauga

Mikroprocesorinių įrenginių su reklama gamintojai pabrėžia, kad sistemoje nėra judančių dalių, o tai susiję su mechaninių nusidėvėjimo sąlygų pašalinimu. Čia taip pat pridedami metalo korozijos ir izoliacijos senėjimo klausimai elektromechaninėse ir puslaidininkinėse konstrukcijose.

Elektromechaninės apsaugos eksploatavimo patirtis jau apie pusantro šimtmečio, kuria remiasi dauguma Rusijos ir NVS partnerių energetikos įmonių. Daugelis relių yra maitinamos kelis dešimtmečius, o išvystyta priežiūros ir eksploatavimo sistema leidžia garantuoti, kad jos bus naudojamos gana ilgą laiką.

Tiesą sakant, izoliacijos defektai ir korozija gali atsirasti tik dviem atvejais:

• gamybos technologijos pažeidimas;

• nukrypimas nuo eksploatavimo ir priežiūros taisyklių.

Jei atsižvelgsime į judančių dalių mechaninio susidėvėjimo problemą, reikia turėti omenyje, kad jos suveikia tik per personalo patikrinimus, atliekamus po kelerių metų (atsižvelgiama nuo eksploatacijos momento) arba per nelaimingus atsitikimus, kurie įvyksta daug. retai.

Tuo pačiu metu relinės apsaugos mikroprocesoriniuose įrenginiuose:

• dauguma komponentų nuolat stebi elektros grandinę ir keičiasi signalais vienas su kitu;

• elektros įvadų elementai nuolat veikiami aukšta 220 voltų įtampa, taip pat pereinamųjų procesų impulsų ir didžiausių verčių;

• didelės spartos impulsinės grandinės maitinimo blokai veikia be išjungimo, išskirdami šilumą ir sudaro pagrindinę MPD gedimų dalį.

2. Relės patikimumas palaipsniui didėjo nuo elektromechaninių konstrukcijų iki puslaidininkinių konstrukcijų, pagrįstų atskirais komponentais, tada iki integrinių grandynų ir aukščiausio tarp mikroprocesorinių įrenginių

Statistika rodo didesnį elektromechaninių relių patikimumą, lyginant su puslaidininkių analogais, naudojant kasdien. Priešingas vaizdas pastebimas tik tada, kai perjungimo ciklai padidinami iki kelių šimtų tūkstančių ar milijonų.

Integruotose grandinėse naudojamas daug daugiau elektroninių elementų, kurie yra mažiau atsparūs viršįtampiui nei kietojo kūno relės. Tai ypač aktualu veikiant statinei elektrai ir elektromagnetiniam triukšmui, kurie nuolat yra aukštos įtampos elektros įrenginiuose.

Japonijos įmonių mikroprocesorinių relinės apsaugos įrenginių gedimų statistika paneigia mitą apie didžiausią mikroprocesorių apsaugos patikimumą. Taip pat tai neapima „programinės įrangos gedimų“, kurių dažnai nepavyksta aptikti patikrinimų metu, tačiau gali atsirasti bet kada.

3. Mikroprocesorinių relių apsaugos įtaisų patikimumą pagerina įmontuota savidiagnostika

Mikroprocesoriumi pagrįstos apsaugos priemonės apima:

• analoginiai-skaitmeniniai keitikliai;

• atmintis (ROM — ROM + RAM — RAM);

• PROCESORIUS;

• maitinimo šaltinis;

• išėjimo elektromagnetinės relės;

• analoginių ir skaitmeninių įėjimų mazgai.

Mikroprocesorinės relės apsaugos blokų sudėtis

Visus šiuos komponentus įvairiais būdais apima savidiagnostikos algoritmai ir jie ne visada yra visiškai kontroliuojami.

Vidinis patikrinimas skirtas signalizuoti ir blokuoti relinės apsaugos veikimą, įvykus gedimui jos grandinėje, o ne energetikos įmonės elektros tinkle. Todėl tai nepadidina elektros sistemos patikimumo.

4. Mikroprocesorinių relinės apsaugos įrenginių patikimumas yra didesnis, nes jų komponentai yra atsparesni fiziniam senėjimui

Tinkamai veikiant, 1970-aisiais SSRS pristatytos elektromagnetinės apsaugos relės iki šiol puikiai veikia ir išlaikė technines charakteristikas.

Net geriausių Japonijos kompanijų elektrolitiniai kondensatoriai, kurie yra relinės apsaugos dalis, po 7 metų veikimo perjungimo maitinimo šaltiniuose praranda savo savybes, sandarumą ir sukuria elektrolito nuotėkius, kurie gali korozuoti grandinių plokščių varinius takelius.

Japonijos įmonių MPD žalos statistika

Mikroprocesorinių įrenginių gamintojai pastebėjo norą sumažinti elektroninių komponentų dydį, sukuriant režimus su padidinta šilumos išsklaidymo funkcija, kurią būtina pašalinti iš aušinimo sistemos, o tai ne visada daroma.

Sunkumai darbe

1. Elektromagnetinis suderinamumas

Šiuolaikinė mikroelektronika yra labai jautri elektromagnetinei spinduliuotei, o pastotėse, veikiančiose padidinto elektrinio lauko stiprio sąlygomis, įrengiami mikroprocesorinių relinių apsauginių įtaisų komplektai, reikalaujantys patikimos ekranuotos apsaugos su sukauptu potencialo nutekėjimu į žemę.

Daugelyje pastočių įžeminimo kilpos varža neatitinka mikroprocesorinių relių apsaugos įtaisų veikimo reikalavimų, o tai reiškia daug statybos darbų. Priešingu atveju tokia apsauga gali sukelti neteisėtą veikimą, jei sistemoje atsiranda elektromagnetinių trikdžių, kuriuos nesunku sukurti tyčia, pavyzdžiui, įsilaužėlių atakų prieš programinę įrangą.

2. Užduotys, kurias reikia atlikti

Vieno mikroprocesoriaus apsaugos gedimas sukelia rimtesnių pasekmių elektrai nei elektromagnetinės apsaugos gedimas, nes funkciškai mikroprocesorinis relinės apsaugos įrenginys atlieka 3 ÷ 5 elektromagnetinės apsaugos užduotis.

3. Personalo mokymas

Daugybė įmonių pasaulyje, kurių apyvarta siekia daugiau nei milijardus dolerių, užsiima relinės apsaugos mikroprocesorinių įrenginių gamyba. Vien Rusijoje ir NVS šalyse pasaulinėje rinkoje veikia daugiau nei 10 įmonių.

Kiekvienas apsaugos įrenginys pagamintas naudojant unikalią technologiją, kuri neleidžia keisti elementų ir programinės įrangos. Techniniai aprašymai su naudojimo instrukcijomis yra kelių puslapių knygos su keliais šimtais A4 formato lapų. Norint juos ištirti, reikia daug laiko ir išankstinių specialių žinių.

Atvykus naujo tipo mikroprocesoriniam relinės apsaugos įrenginiui, net ir iš to paties gamintojo, personalo mokymo procesas turi būti pradėtas iš naujo.

išvadas

Mikroprocesoriniai relinės apsaugos įrenginiai yra tikrai pažangi elektros plėtros kryptis.

Gamintojų skelbiamas didelis relinės apsaugos mikroprocesorinių įrenginių patikimumas ne visada atitinka tikrovę.

Bet kurį mikroprocesorių apsaugos įrenginį aptarnaujantis personalas turi žinoti visas tokių įrenginių silpnybes ir sumaniai koreguoti jų veikimą.

Seniai laikas vyriausybinėms agentūroms imtis standartizavimo klausimų ir įtraukti į jas mikroprocesorines relinės apsaugos sistemas.

Gurevich VI Mikroprocesorių apsauginių relių pažeidžiamumas: problemos ir sprendimai. — M.: Infrainžinerija, 2014 — 248 p.: Il.