Mikroprosessoripohjaiset releen suojalaitteet: yleiskatsaus mahdollisuuksiin ja kiistanalaisia ​​kysymyksiä

Noin 15 vuotta sitten uusia prosessoripohjaista tietokonetekniikkaa käyttäviä teholaitteiden suojalaitteita otettiin laajalti käyttöön energiateollisuudessa. Sitä alettiin kutsua lyhenteeksi MPD - mikroprosessoripohjaiset releen suojalaitteet.

Ne suorittavat tavallisten rele- ja automaatiolaitteiden toimintoja, jotka perustuvat uuteen elementtipohjaan - mikro-ohjaimet (mikroprosessorielementit).

Mikroprosessorireleen suojalaitteiden edut

Merkittävien mittojen omaavien sähkömekaanisten ja staattisten releiden hylkääminen mahdollisti laitteiden kompaktimman sijoittamisen releen suojaus- ja automaattipaneeleille. Tällaiset mallit alkoivat viedä huomattavasti vähemmän tilaa. Samanaikaisesti ohjaus kosketuspainikkeilla ja näytöllä on tullut visuaalisemmaksi ja kätevämmäksi.

Paneelin ulkoinen näkymä mikroprosessorin releen suojaineen on esitetty kuvassa.Nyt MPD:n käyttöönotosta on tullut yksi pääsuuntauksista releen suojalaitteiden kehittämisessä. Tätä helpottaa se, että releen suojauksen ja automaation päätehtävän - hätätilojen eliminoinnin - lisäksi uudet tekniikat mahdollistavat useiden lisätoimintojen toteuttamisen.

Ne sisältävät:

• hätätilanteiden rekisteröinti;

• synkronisten käyttäjien yhteyden katkeamisen ennustaminen järjestelmän vakaushäiriöiden sattuessa;

• kyky lyhentää pitkiä matkoja.

Tällaisten EMI- ja analogisten laitteiden sähkömekaaniseen suojaukseen perustuvien ominaisuuksien käyttöönottoa ei toteuteta teknisten vaikeuksien vuoksi.

Mikroprosessoripohjaiset releen suojausjärjestelmät toimivat täsmälleen samoilla nopeuden, selektiivisyyden, herkkyyden ja luotettavuuden periaatteilla kuin perinteiset releen suojalaitteet.

Käytön aikana paljastettiin tällaisten laitteiden edut, mutta myös haitat, ja joidenkin indikaattoreiden mukaan valmistajien ja toimijoiden väliset kiistat ovat edelleen käynnissä.

RZA-paneelit on varustettu mikroprosessorisuojauksella

haittoja

Monet mikroprosessoripohjaisten releen suojalaitteiden ostajat ovat olleet tyytymättömiä näiden järjestelmien suorituskykyyn seuraavista syistä:

• korkea hinta;

• vähän huoltoa.

Jos puolijohde- tai sähkömekaanisesti toimivien laitteiden vian sattuessa riittää yksittäisen viallisen osan vaihtaminen, niin mikroprosessorisuojauksen vuoksi on usein tarpeen vaihtaa koko emolevy, jonka hinta voi olla kolmasosa emolevyn hinnasta. koko laitteisto.

Lisäksi vaihtaminen vaatii paljon aikaa osan etsimiseen: tällaisten laitteiden vaihtokelpoisuus puuttuu täysin edes monissa samantyyppisissä saman valmistajan malleissa.

Sähkömekaaniset releet ovat toimineet menestyksekkäästi yli 35 vuoden ajan

Kiistanalaisia ​​kysymyksiä

1. Mikroprosessorin releen suojalaitteiden korkea luotettavuus verrattuna sähkömekaaniseen suojaukseen

Mainoksilla varustettujen mikroprosessorilaitteiden valmistajat korostavat liikkuvien osien puuttumista järjestelmästä, mikä liittyy mekaanisten kulumisolosuhteiden poissulkemiseen. Tähän lisätään myös metallien korroosion ja eristeen ikääntymisen ongelmat sähkömekaanisissa ja puolijohdepohjaisissa rakenteissa.

Kokemusta sähkömekaanisen suojauksen toiminnasta on jo noin puolitoista vuosisataa, jonka pohjalta toimii suurin osa Venäjän ja IVY-kumppaneiden energiayrityksistä. Monet releet ovat olleet jännitteisiä useiden vuosikymmenien ajan, ja kehitetty huolto- ja käyttöjärjestelmä mahdollistaa niiden käytön varsin pitkän ajan.

Itse asiassa eristysvirheitä ja korroosiota voi esiintyä vain kahdessa tapauksessa:

• tuotantotekniikan rikkominen;

• poikkeaminen käyttö- ja huoltosäännöistä.

Jos tarkastelemme kysymystä liikkuvien osien mekaanisesta kulumisesta, on pidettävä mielessä, että ne laukeavat vain henkilökunnan suorittamien tarkastusten yhteydessä useiden vuosien kuluttua (ottaen huomioon käyttöhetkestä) tai onnettomuuksissa, joita tapahtuu paljon harvoin.

Samaan aikaan mikroprosessorilaitteissa releen suojaukseen:

• useimmat komponentit valvovat jatkuvasti sähköpiiriä ja vaihtavat signaaleja keskenään;

• sähkötulojen elementit ovat jatkuvasti alttiina korkealle 220 voltin jännitteelle sekä ohimenevien prosessien impulssi- ​​ja huippuarvoille;

• nopeat pulssipiirin tehoyksiköt toimivat ilman sammutuksia ja vapauttavat lämpöä ja muodostavat suurimman osan MPD-vioista.

2. Releen luotettavuus kasvoi vähitellen sähkömekaanisista malleista erilliskomponentteihin perustuviin puolijohdemalleihin, sitten integroituihin piireihin ja mikroprosessorilaitteiden joukossa korkeimpiin

Tilastot osoittavat sähkömekaanisten releiden paremman luotettavuuden verrattuna puolijohdeanalogeihin päivittäisessä käytössä. Päinvastainen kuva on havaittavissa vain, kun kytkentäjaksot kasvatetaan useisiin satoihin tuhansiin tai miljooniin.

Integroidut piirit käyttävät paljon enemmän elektronisia elementtejä, jotka kestävät vähemmän ylijännitettä kuin puolijohdereleissä. Tämä pätee erityisesti silloin, kun se altistuu staattiselle sähkölle ja sähkömagneettiselle melulle, joita esiintyy jatkuvasti suurjännitelaitteissa.

Japanilaisten yritysten mikroprosessorireleen suojalaitteiden vikatilastot kumoavat myytin mikroprosessorin suojauksen korkeimmasta luotettavuudesta. Tämä ei myöskään sisällä "ohjelmistovikoja", joita ei useinkaan voida havaita tarkastusten aikana, mutta jotka voivat ilmetä milloin tahansa.

3. Mikroprosessorin releen suojalaitteiden luotettavuutta parantaa sisäänrakennettu itsediagnostiikka

Mikroprosessoripohjaisia ​​suojauksia ovat mm.

• analogia-digitaalimuuntimet;

• muisti (ROM — ROM + RAM — RAM);

• PROSESSORI;

• virtalähde;

• lähtö sähkömagneettiset releet;

• analogisten ja digitaalisten tulojen solmut.

Mikroprosessorin releen suojalohkojen kokoonpano

Itsediagnoosialgoritmit kattavat kaikki nämä komponentit eri tavoin, eivätkä ne aina ole täysin hallinnassa.

Sisäinen tarkistus on tarkoitettu signaloimaan ja estämään releen toiminnan vika sen piirissä, ei voimayhtiön sähköverkossa. Siksi se ei lisää sähköjärjestelmän luotettavuutta.

4. Mikroprosessoripohjaisten releen suojalaitteiden luotettavuus on korkeampi, koska sen komponentit kestävät paremmin fyysistä vanhenemista

Neuvostoliitossa 1970-luvulla käyttöön otetut sähkömagneettiset suojareleet toimivat oikein toimiessaan edelleen täydellisesti ja ovat säilyttäneet tekniset ominaisuutensa.

Japanin parhaidenkin yritysten elektrolyyttikondensaattorit, jotka ovat osa releen suojausta, menettävät 7 vuoden käytön jälkeen kytkentävirtalähteissä ominaisuutensa, tiiviytensä ja aiheuttavat elektrolyyttivuotoja, jotka voivat syövyttää piirilevyjen kupariradat.

Japanilaisten yritysten MPD-vauriotilastot

Mikroprosessorilaitteiden valmistajat ovat nähneet halun pienentää elektronisten komponenttien kokoa luomalla lisääntyneitä lämmönpoistotiloja, jotka on poistettava jäähdytysjärjestelmästä, mitä ei aina tehdä.

Vaikeus työssä

1. Sähkömagneettinen yhteensopivuus

Nykyaikainen mikroelektroniikka on erittäin herkkä sähkömagneettiselle säteilylle, ja sähköasemille, jotka toimivat lisääntyneen sähkökentän voimakkuuden olosuhteissa, asennetaan sarjat mikroprosessorireleen suojalaitteita, jotka edellyttävät luotettavaa suojattua suojausta, jossa on kertynyt potentiaalinen valuma maahan.

Monilla sähköasemilla maasilmukan vastus ei täytä mikroprosessorin releen suojalaitteiden toiminnan vaatimuksia, mikä edellyttää suurta rakennustyötä. Muuten tällaiset suojaukset voivat johtaa luvattomaan toimintaan järjestelmän sähkömagneettisissa häiriöissä, jotka voidaan helposti luoda tahallisesti, kuten hakkereiden hyökkäyksiin ohjelmistoja vastaan.

2. Suoritettavat tehtävät

Yhden mikroprosessorin suojauksen vikaantuminen johtaa sähkölle vakavampiin seurauksiin kuin sähkömagneettisen suojauksen vikaantuminen, koska toiminnallisesti mikroprosessorin releen suojauslaite suorittaa 3 ÷ 5 sähkömagneettisen suojauksen tehtäviä.

3. Henkilökunnan koulutus

Valtava määrä yrityksiä maailmassa, joiden liikevaihto on yli miljardeja dollareita, harjoittaa releen suojaukseen tarkoitettujen mikroprosessorilaitteiden tuotantoa. Pelkästään Venäjällä ja IVY-maissa maailmanmarkkinoilla toimii yli 10 yritystä.

Jokainen turvalaite on valmistettu ainutlaatuisella tekniikalla, joka sulkee pois elementtien ja ohjelmistojen vaihtokelpoisuuden. Tekniset kuvaukset käyttöohjeineen ovat monisivuisia kirjoja, joissa on useita satoja A4-arkkeja. Niiden tutkiminen vie paljon aikaa ja aiempaa erikoisosaamista.

Kun uudentyyppinen mikroprosessoripohjainen releen suojalaite saapuu vaikka samalta valmistajalta, on henkilöstön koulutusprosessi käynnistettävä uudelleen.

johtopäätöksiä

Mikroprosessoripohjaiset releen suojalaitteet ovat todella edistyksellinen suunta sähkön kehityksessä.

Valmistajien ilmoittama releen suojaukseen tarkoitettujen mikroprosessorilaitteiden korkea luotettavuus ei aina vastaa todellisuutta.

Mikroprosessorin suojausyksikköä huoltavan henkilöstön tulee olla tietoinen tällaisten laitteiden kaikista heikkouksista ja korjata niiden toiminta taitavasti.

Valtion virastojen on korkea aika tarttua standardointikysymyksiin ja tuoda niihin mikroprosessoripohjaisia ​​releen suojausjärjestelmiä.

Gurevich VI Mikroprosessorin suojareleiden haavoittuvuudet: ongelmia ja ratkaisuja. — M.: Infratekniikka, 2014 — 248 s.: Il.