Mikroprotsessoripõhised releekaitseseadmed: ülevaade võimalustest ja vastuolulistest küsimustest

Umbes 15 aastat tagasi hakati energeetikas laialdaselt kasutusele võtma protsessoripõhist arvutitehnoloogiat kasutavaid uusi jõuseadmete kaitseseadmeid. Seda hakati nimetama lühendatud terminiks MPD — mikroprotsessoripõhised releekaitseseadmed.

Nad täidavad tavaliste releekaitse- ja automatiseerimisseadmete funktsioone, mis põhinevad uuel elemendibaasil - mikrokontrolleritel (mikroprotsessori elemendid).

Mikroprotsessori releekaitseseadmete eelised

Oluliste mõõtmetega elektromehaaniliste ja staatiliste releede tagasilükkamine võimaldas seadmete kompaktsemat paigutamist releekaitse- ja automaatpaneelidele. Sellised kujundused hakkasid märkimisväärselt vähem ruumi võtma. Samal ajal on puutetundlike nuppude ja ekraani abil juhtimine muutunud visuaalsemaks ja mugavamaks.

Paneeli välisvaade koos mikroprotsessori releekaitsega on näidatud joonisel.Nüüd on MPD kasutuselevõtt kujunenud üheks peamiseks suunaks releekaitseseadmete arendamisel. Seda soodustab asjaolu, et lisaks releekaitse ja automatiseerimise põhiülesandele — avariirežiimide kõrvaldamisele, võimaldavad uued tehnoloogiad rakendada mitmeid lisafunktsioone.

Nad sisaldavad:

• hädaolukordade registreerimine;

• sünkroonkasutajate ühenduse katkemise ennustamine süsteemi stabiilsuse rikkumiste korral;

• võime lühendada pikki vahemaid.

Selliste EMI ja analoogseadmete elektromehaanilisel kaitsel põhinevate võimaluste rakendamist tehniliste raskuste tõttu ei teostata.

Mikroprotsessoripõhised releekaitsesüsteemid töötavad täpselt samadel kiiruse, selektiivsuse, tundlikkuse ja töökindluse põhimõtetel nagu tavalised releekaitseseadmed.

Töö käigus ei selgunud mitte ainult selliste seadmete eelised, vaid ka puudused ning mõnede näitajate kohaselt on vaidlused tootjate ja operaatorite vahel endiselt pooleli.

Mikroprotsessori kaitsega varustatud RZA paneelid

miinused

Paljud mikroprotsessoripõhiste releekaitseseadmete ostjad ei ole olnud nende süsteemide toimivusega rahul järgmistel põhjustel:

• kõrge hind;

• madal hooldus.

Kui pooljuht- või elektromehaanilisel baasil töötavate seadmete rikke korral piisab üksiku defektse detaili väljavahetamisest, siis mikroprotsessori kaitseks on sageli vaja välja vahetada kogu emaplaat, mille maksumus võib moodustada kolmandiku emaplaadi maksumusest. kogu varustus.

Lisaks nõuab asendamine kulutamist osa otsimisele palju aega: selliste seadmete vahetatavus puudub isegi paljude sama tootja sama tüüpi konstruktsioonide puhul.

Elektromehaanilised releed on edukalt töötanud üle 35 aasta

Vastuolulised küsimused

1. Mikroprotsessori releekaitseseadmete kõrge töökindlus võrreldes elektromehaanilise kaitsega

Reklaamiga mikroprotsessorseadmete tootjad rõhutavad liikuvate osade puudumist süsteemis, mis on seotud mehaaniliste kulumistingimuste välistamisega. Siia lisatakse ka metallide korrosiooni ja isolatsiooni vananemise küsimused elektromehaanilistes ja pooljuhtkonstruktsioonides.

Elektromehaanilise kaitse töökogemus on juba umbes poolteist sajandit, mille alusel töötab enamik Venemaa ja SRÜ partnerite energiaettevõtteid. Paljud releed on olnud toite all juba mitu aastakümmet ning välja töötatud hooldus- ja töösüsteem võimaldab tagada nende pika kasutuse.

Tegelikult võivad isolatsioonidefektid ja korrosioon tekkida ainult kahel juhul:

• tootmistehnoloogia rikkumine;

• kasutus- ja hooldusreeglitest kõrvalekaldumine.

Kui arvestada liikuvate osade mehaanilise kulumise küsimust, siis tuleb meeles pidada, et need käivituvad ainult töötajate poolt mitme aasta möödudes tehtud kontrollide käigus (arvestatakse alates tööajast) või palju juhtuvate õnnetuste korral. harva.

Samal ajal releekaitse mikroprotsessorseadmetes:

• enamik komponente jälgib pidevalt elektriahelat ja vahetab üksteisega signaale;

• elektrisisendi elemendid puutuvad pidevalt kokku kõrge 220-voldise pingega, samuti siirdeprotsesside impulsside ja tippväärtustega;

• kiire impulssahela jõuallikad töötavad ilma väljalülitamiseta soojuse vabanemisega ja moodustavad peamise osa MPD riketest.

2. Relee töökindlus tõusis järk-järgult elektromehaaniliselt konstruktsioonilt diskreetsetel komponentidel põhinevate pooljuhtide konstruktsioonidele, seejärel integraallülitusteni ja mikroprotsessorseadmete hulgas kõrgeimale tasemele.

Statistika näitab elektromehaaniliste releede suuremat töökindlust võrreldes igapäevases kasutuses olevate pooljuhtide analoogidega. Vastupidine pilt ilmneb ainult siis, kui lülitustsüklid suurendatakse mitmesaja tuhande või miljonini.

Integraallülitused kasutavad palju suuremat arvu elektroonilisi elemente, mis on ülepingele vähem vastupidavad kui pooljuhtreleed. See kehtib eriti siis, kui puutute kokku staatilise elektri ja elektromagnetilise müraga, mida kõrgepingeseadmetes pidevalt esineb.

Jaapani ettevõtete mikroprotsessorite releekaitseseadmete rikete statistika lükkab ümber müüdi mikroprotsessorikaitse kõrgeimast töökindlusest. Samuti ei hõlma see "tarkvararikkeid", mida sageli ei saa kontrolli käigus tuvastada, kuid mis võivad ilmneda igal ajal.

3. Mikroprotsessori releekaitseseadmete töökindlust parandab sisseehitatud enesediagnostika

Mikroprotsessoripõhised kaitsemehhanismid hõlmavad järgmist:

• analoog-digitaalmuundurid;

• mälu (ROM — ROM + RAM — RAM);

• PROTSESSOR;

• toiteallikas;

• väljundelektromagnetreleed;

• analoog- ja digitaalsisendi sõlmed.

Mikroprotsessori releekaitse plokkide koostis

Kõik need komponendid on erineval viisil kaetud enesediagnostika algoritmidega ja neid ei kontrollita alati täielikult.

Sisekontroll on ette nähtud signaali andmiseks ja releekaitse töö blokeerimiseks selle ahela, mitte elektriettevõtte elektrivõrgu rikke korral. Seetõttu ei suurenda see elektrisüsteemi töökindlust.

4. Mikroprotsessoril põhinevate releekaitseseadmete töökindlus on suurem, kuna selle komponendid on vastupidavamad füüsilisele vananemisele

Nõuetekohase töö korral töötavad 1970. aastatel NSV Liidus kasutusele võetud elektromagnetilised kaitsereleed siiani ideaalselt ja on säilitanud oma tehnilised omadused.

Isegi Jaapani parimate ettevõtete elektrolüütkondensaatorid, mis on osa releekaitsest, kaotavad pärast 7-aastast töötamist lülitustoiteallikates oma omadused, tiheduse ja tekitavad elektrolüüdi lekkeid, mis võivad korrodeerida trükkplaatide vase radasid.

Jaapani ettevõtete MPD kahjustatistika

Mikroprotsessorseadmete tootjad on näinud soovi vähendada elektroonikakomponentide suurust, luues suurenenud soojuseraldusega režiime, mis tuleb jahutussüsteemist eemaldada, mida alati ei tehta.

Raskused tööl

1. Elektromagnetiline ühilduvus

Kaasaegne mikroelektroonika on elektromagnetilise kiirguse suhtes väga tundlik ja suurenenud elektrivälja tugevuse tingimustes töötavatesse alajaamadesse paigaldatakse mikroprotsessorrelee kaitseseadmete komplektid, mis nõuavad usaldusväärset varjestatud kaitset koos akumuleeritud potentsiaalse äravooluga maapinnale.

Paljudes alajaamades ei vasta maandusahela takistus mikroprotsessori releekaitseseadmete töönõuetele, mis eeldab suurt ehitustööd. Vastasel juhul võivad sellised kaitsed põhjustada volitamata toimimist süsteemis esinevate elektromagnetiliste häirete korral, mida saab kergesti tahtlikult tekitada, näiteks häkkerite rünnakud tarkvara vastu.

2. Täidetavad ülesanded

Ühe mikroprotsessori kaitse rike toob elektrile kaasa tõsisemad tagajärjed kui elektromagnetkaitse rike, sest funktsionaalselt täidab mikroprotsessori releekaitseseade 3 ÷ 5 elektromagnetilise kaitse ülesandeid.

3. Personali koolitus

Releekaitseks mõeldud mikroprotsessorseadmete tootmisega tegeleb maailmas tohutult palju ettevõtteid, mille käive on üle miljardi dollari. Ainuüksi Venemaal ja SRÜ riikides tegutseb maailmaturul üle 10 ettevõtte.

Iga turvaseade on valmistatud ainulaadse tehnoloogia abil, mis välistab elementide ja tarkvara vahetatavuse. Tehnilised kirjeldused koos kasutusjuhendiga on mitmeleheküljelised raamatud, millel on mitusada A4 lehte. Nende uurimine võtab palju aega ja eelnevaid eriteadmisi.

Uut tüüpi mikroprotsessoril põhineva releekaitseseadme saabumisel kasvõi samalt tootjalt tuleb personali koolitusprotsess uuesti alustada.

järeldused

Mikroprotsessoril põhinevad releekaitseseadmed on elektrienergia arendamise tõeliselt progressiivne suund.

Tootjate poolt välja kuulutatud releekaitse mikroprotsessorseadmete kõrge töökindlus ei vasta alati tegelikkusele.

Mikroprotsessori kaitseüksusi teenindavad töötajad peavad olema teadlikud selliste seadmete kõigist nõrkustest ja oskuslikult parandama nende tööd.

Valitsusasutustel on viimane aeg standardimisküsimused käsile võtta ja tuua neisse mikroprotsessoripõhised releekaitsesüsteemid.

Gurevich VI Mikroprotsessori kaitsereleede haavatavused: probleemid ja lahendused. — M.: Infratehnika, 2014 — 248 lk.: Il.