Uz mikroprocesoriem balstītas releja aizsardzības ierīces: pārskats par iespējām un strīdīgiem jautājumiem

Apmēram pirms 15 gadiem enerģētikā sāka plaši ieviest jaunas jaudas iekārtu aizsardzības iekārtas, kurās izmanto uz procesoru balstītas datortehnoloģijas. To sāka saukt par saīsinātu terminu MPD — uz mikroprocesoriem balstītas releja aizsardzības ierīces.

Tie veic parasto relejaizsardzības un automatizācijas ierīču funkcijas, pamatojoties uz jaunu elementu bāzi - mikrokontrolleriem (mikroprocesoru elementiem).

Mikroprocesoru releju aizsardzības ierīču priekšrocības

Elektromehānisko un statisko releju, kuriem ir ievērojami izmēri, noraidīšana ļāva kompaktāk novietot aprīkojumu uz releju aizsardzības un automātiskajiem paneļiem. Šādi dizaini sāka aizņemt ievērojami mazāk vietas. Tajā pašā laikā vadība ar skārienpogām un displeju ir kļuvusi vizuālāka un ērtāka.

Paneļa ārējais skats, ieskaitot mikroprocesora releja aizsardzību, ir parādīts attēlā.Tagad MPD ieviešana ir kļuvusi par vienu no galvenajiem virzieniem releju aizsardzības ierīču attīstībā. To veicina fakts, ka papildus relejaizsardzības un automatizācijas galvenajam uzdevumam — avārijas režīmu likvidēšanai, jaunās tehnoloģijas ļauj ieviest virkni papildu funkciju.

Tajos ietilpst:

• ārkārtas apstākļu reģistrācija;

• sinhrono lietotāju atslēgšanās prognozēšana sistēmas stabilitātes pārkāpumu gadījumā;

• spēja saīsināt lielus attālumus.

Šādu iespēju ieviešana, pamatojoties uz EMI un analogo ierīču elektromehānisko aizsardzību, netiek veikta tehnisku grūtību dēļ.

Uz mikroprocesoriem balstītas releja aizsardzības sistēmas darbojas pēc tieši tādiem pašiem ātruma, selektivitātes, jutīguma un uzticamības principiem kā parastās releja aizsardzības ierīces.

Ekspluatācijas laikā atklājās ne tikai šādu ierīču priekšrocības, bet arī trūkumi, un saskaņā ar dažiem rādītājiem joprojām turpinās strīdi starp ražotājiem un operatoriem.

RZA paneļi aprīkoti ar mikroprocesora aizsardzību

trūkumi

Daudzi uz mikroprocesoriem balstītu releja aizsardzības ierīču pircēji ir bijuši neapmierināti ar šo sistēmu darbību, jo:

• augsta cena;

• zema apkope.

Ja uz pusvadītāju vai elektromehānisku pamata strādājošu ierīču atteices gadījumā pietiek ar atsevišķas bojātas daļas nomaiņu, tad mikroprocesora aizsardzībai bieži vien ir jānomaina visa mātesplate, kuras izmaksas var būt trešdaļa no visu aprīkojumu.

Turklāt nomaiņai būs jāpavada daudz laika, meklējot daļu: savstarpējas aizstājamības šādās ierīcēs pilnībā nav pat daudzos viena un tā paša ražotāja viena veida dizainparaugos.

Elektromehāniskie releji veiksmīgi darbojas jau vairāk nekā 35 gadus

Strīdīgi jautājumi

1. Mikroprocesoru releja aizsardzības ierīču augsta uzticamība salīdzinājumā ar elektromehānisko aizsardzību

Mikroprocesoru ierīču ražotāji ar reklāmu uzsver kustīgu daļu neesamību sistēmā, kas saistīts ar mehānisko nodiluma apstākļu izslēgšanu. Šeit ir pievienoti arī jautājumi par metālu koroziju un izolācijas novecošanos elektromehāniskās un pusvadītāju konstrukcijās.

Elektromehāniskās aizsardzības darbības pieredze jau ir aptuveni pusotrs gadsimts, uz kuras pamata strādā lielākā daļa enerģētikas uzņēmumu Krievijā un NVS partnervalstīs. Daudzi releji tiek darbināti jau vairākus gadu desmitus, un izstrādātā apkopes un ekspluatācijas sistēma ļauj tiem garantēt lietošanu diezgan ilgu laiku.

Faktiski izolācijas defekti un korozija var rasties tikai divos gadījumos:

• ražošanas tehnoloģijas pārkāpums;

• novirzes no ekspluatācijas un apkopes noteikumiem.

Ja mēs ņemam vērā jautājumu par kustīgo detaļu mehānisko nodilumu, tad jāpatur prātā, ka tie tiek iedarbināti tikai personāla pārbaudēs, kas veiktas pēc vairākiem gadiem (ņem vērā no ekspluatācijas brīža) vai negadījumos, kas notiek bieži. reti.

Tajā pašā laikā mikroprocesoru ierīcēs releja aizsardzībai:

• lielākā daļa komponentu pastāvīgi uzrauga elektrisko ķēdi un apmainās ar signāliem savā starpā;

• elektrisko ieeju elementi ir pastāvīgi pakļauti augstam 220 voltu spriegumam, kā arī pārejas procesu impulsu un pīķa vērtībām;

• ātrgaitas impulsu ķēdes barošanas bloki darbojas bez izslēgšanas ar siltuma izdalīšanos un veido galveno MPD bojājumu daļu.

2. Releju uzticamība pakāpeniski pieauga no elektromehāniskām konstrukcijām uz pusvadītāju konstrukcijām, kuru pamatā ir diskrēti komponenti, pēc tam uz integrētajām shēmām un augstāko starp mikroprocesoru ierīcēm

Statistika liecina par augstāku elektromehānisko releju uzticamību salīdzinājumā ar pusvadītāju analogiem ikdienas lietošanā. Pretēja aina ir vērojama tikai tad, ja pārslēgšanas cikli tiek palielināti līdz vairākiem simtiem tūkstošu vai miljoniem.

Integrētajās shēmās tiek izmantots daudz lielāks skaits elektronisko elementu, kas ir mazāk izturīgi pret pārspriegumu nekā cietvielu relejos. Tas jo īpaši attiecas uz statisko elektrību un elektromagnētisko troksni, kas pastāvīgi atrodas augstsprieguma iekārtās.

Japānas uzņēmumu mikroprocesoru releja aizsardzības ierīču atteices statistika atspēko mītu par mikroprocesoru aizsardzības augstāko uzticamību. Tas arī neietver "programmatūras kļūmes", kuras bieži vien nevar atklāt pārbaužu laikā, bet var rasties jebkurā laikā.

3. Mikroprocesoru releju aizsardzības ierīču uzticamību uzlabo iebūvētā pašdiagnostika

Uz mikroprocesoriem balstītas aizsardzības sistēmas ietver:

• analogo-ciparu pārveidotāji;

• atmiņa (ROM — ROM + RAM — RAM);

• PROCESORS;

• enerģijas padeve;

• izejas elektromagnētiskie releji;

• analogo un digitālo ieeju mezgli.

Mikroprocesoru releju aizsardzības bloku sastāvs

Visas šīs sastāvdaļas dažādos veidos aptver pašdiagnostikas algoritmi, un tās ne vienmēr tiek pilnībā kontrolētas.

Iekšējā pārbaude ir paredzēta, lai signalizētu un bloķētu releja aizsardzības darbību, ja rodas bojājums tās ķēdē, nevis elektroenerģijas uzņēmuma elektrotīklā. Tāpēc tas nepalielina energosistēmas uzticamību.

4. Uz mikroprocesoriem balstītu releja aizsardzības ierīču uzticamība ir augstāka, jo to sastāvdaļas ir izturīgākas pret fizisko novecošanos

Pareizi darbojoties, 70. gados PSRS ieviestie elektromagnētiskie aizsardzības releji joprojām darbojas nevainojami un ir saglabājuši tehniskās īpašības.

Pat Japānas labāko kompāniju elektrolītiskie kondensatori, kas ir daļa no releja aizsardzības, pēc 7 gadu darbības komutācijas barošanas blokos zaudē savas īpašības, hermētiskumu un rada elektrolīta noplūdes, kas var korozēt shēmu plates vara celiņus.

Japānas uzņēmumu MPD bojājumu statistika

Mikroprocesoru ierīču ražotāji ir saskatījuši vēlmi samazināt elektronisko komponentu izmērus, veidojot režīmus ar paaugstinātu siltuma izkliedi, kas jānoņem no dzesēšanas sistēmas, kas ne vienmēr tiek darīts.

Grūtības darbā

1. Elektromagnētiskā saderība

Mūsdienu mikroelektronika ir ļoti jutīga pret elektromagnētisko starojumu, un apakšstacijās, kas darbojas paaugstināta elektriskā lauka intensitātes apstākļos, tiek uzstādīti mikroprocesoru releju aizsargierīču komplekti, kam nepieciešama uzticama ekranēta aizsardzība ar uzkrātu potenciālu aizplūšanu uz zemi.

Daudzās apakšstacijās zemējuma cilpas pretestība neatbilst mikroprocesoru releju aizsardzības ierīču darbības prasībām, kas nozīmē lielu būvdarbu apjomu. Pretējā gadījumā šāda aizsardzība var izraisīt nesankcionētu darbību, ja sistēmā rodas elektromagnētiski traucējumi, kurus var viegli radīt tīši, piemēram, hakeru uzbrukumi programmatūrai.

2. Izpildāmie uzdevumi

Viena mikroprocesora aizsardzības atteice rada nopietnākas sekas elektrībai nekā elektromagnētiskās aizsardzības atteice, jo funkcionāli mikroprocesora releja aizsardzības ierīce veic 3 ÷ 5 elektromagnētiskās aizsardzības uzdevumus.

3. Personāla apmācība

Milzīgs skaits uzņēmumu pasaulē ar vairāk nekā miljardu dolāru apgrozījumu nodarbojas ar releju aizsardzības mikroprocesoru ierīču ražošanu. Tikai Krievijā un NVS valstīs pasaules tirgū darbojas vairāk nekā 10 uzņēmumi.

Katra drošības ierīce ir izgatavota, izmantojot unikālu tehnoloģiju, kas izslēdz elementu un programmatūras savstarpēju aizvietojamību. Tehniskie apraksti ar lietošanas instrukcijām ir vairāku lappušu grāmatas ar vairākiem simtiem A4 lapu. Lai tos izpētītu, ir nepieciešams daudz laika un iepriekšējas specializētas zināšanas.

Kad pienāk jauna veida uz mikroprocesoru balstīta releja aizsardzības ierīce, pat no tā paša ražotāja, personāla apmācības process ir jāsāk no jauna.

secinājumus

Uz mikroprocesoriem balstītas releju aizsardzības ierīces ir patiesi progresīvs virziens elektroenerģijas attīstībā.

Ražotāju paziņotā mikroprocesoru ierīču augstā uzticamība releja aizsardzībai ne vienmēr atbilst realitātei.

Personālam, kas apkalpo jebkuru mikroprocesoru aizsardzības bloku, ir jāapzinās visas šādu ierīču nepilnības un prasmīgi jākoriģē to darbība.

Ir pēdējais laiks valdības aģentūrām pievērsties standartizācijas jautājumiem un ieviest tajās uz mikroprocesoriem balstītas releja aizsardzības sistēmas.

Gurevich VI Mikroprocesoru aizsargreleju ievainojamības: problēmas un risinājumi. — M.: Infrainženierijas, 2014 — 248 lpp.: Il.