Συσκευές προστασίας ρελέ που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστή: επισκόπηση των δυνατοτήτων και των αμφιλεγόμενων ζητημάτων

Πριν από περίπου 15 χρόνια, νέος εξοπλισμός προστασίας εξοπλισμού ισχύος που χρησιμοποιεί τεχνολογία υπολογιστών βασισμένη σε επεξεργαστή άρχισε να εισάγεται ευρέως στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Έφτασε να ονομάζεται ο συντομογραφικός όρος MPD — συσκευές προστασίας ρελέ με βάση μικροεπεξεργαστή.

Εκτελούν τις λειτουργίες συνηθισμένων συσκευών για προστασία ρελέ και αυτοματισμό με βάση μια νέα βάση στοιχείων - μικροελεγκτές (στοιχεία μικροεπεξεργαστή).

Πλεονεκτήματα των συσκευών προστασίας ρελέ μικροεπεξεργαστή

Η απόρριψη ηλεκτρομηχανικών και στατικών ρελέ, που έχουν σημαντικές διαστάσεις, κατέστησε δυνατή μια πιο συμπαγή τοποθέτηση του εξοπλισμού στην προστασία ρελέ και στους αυτόματους πίνακες. Τέτοια σχέδια άρχισαν να καταλαμβάνουν σημαντικά λιγότερο χώρο. Ταυτόχρονα, ο έλεγχος με τα κουμπιά αφής και η οθόνη έχει γίνει πιο οπτικός και βολικός.

Η εξωτερική όψη του πίνακα, συμπεριλαμβανομένης της προστασίας ρελέ μικροεπεξεργαστή, φαίνεται στο σχήμα.Τώρα η εισαγωγή του MPD έχει γίνει μια από τις κύριες κατευθύνσεις στην ανάπτυξη συσκευών προστασίας ρελέ. Αυτό διευκολύνεται από το γεγονός ότι εκτός από το κύριο καθήκον της προστασίας ρελέ και του αυτοματισμού - την εξάλειψη των τρόπων έκτακτης ανάγκης, οι νέες τεχνολογίες επιτρέπουν την υλοποίηση ορισμένων πρόσθετων λειτουργιών.

Περιλαμβάνουν:

• καταγραφή συνθηκών έκτακτης ανάγκης·

• πρόβλεψη της αποσύνδεσης των σύγχρονων χρηστών σε περίπτωση παραβιάσεων της σταθερότητας του συστήματος.

• ικανότητα συντόμευσης μεγάλων αποστάσεων.

Η εφαρμογή τέτοιων δυνατοτήτων με βάση την ηλεκτρομηχανική προστασία EMI και αναλογικών συσκευών δεν πραγματοποιείται λόγω τεχνικών δυσκολιών.

Τα συστήματα προστασίας ρελέ που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστή λειτουργούν ακριβώς με τις ίδιες αρχές ταχύτητας, επιλεκτικότητας, ευαισθησίας και αξιοπιστίας με τις συμβατικές συσκευές προστασίας ρελέ.

Κατά τη λειτουργία, αποκαλύφθηκαν όχι μόνο τα πλεονεκτήματα, αλλά και τα μειονεκτήματα τέτοιων συσκευών και σύμφωνα με ορισμένους δείκτες, οι διαφωνίες μεταξύ κατασκευαστών και χειριστών εξακολουθούν να βρίσκονται σε εξέλιξη.

Πάνελ RZA εξοπλισμένα με προστασία μικροεπεξεργαστή

μειονεκτήματα

Πολλοί αγοραστές συσκευών προστασίας ρελέ που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστή δεν είναι ικανοποιημένοι με την απόδοση αυτών των συστημάτων λόγω:

• υψηλή τιμή;

• χαμηλή συντήρηση.

Εάν σε περίπτωση βλάβης συσκευών που λειτουργούν σε ημιαγωγική ή ηλεκτρομηχανική βάση αρκεί η αντικατάσταση ενός μεμονωμένου ελαττωματικού εξαρτήματος, τότε για την προστασία του μικροεπεξεργαστή είναι συχνά απαραίτητο να αντικατασταθεί ολόκληρη η μητρική πλακέτα, το κόστος της οποίας μπορεί να είναι το ένα τρίτο του κόστους ολόκληρο τον εξοπλισμό.

Επιπλέον, η αντικατάσταση θα απαιτήσει πολύ χρόνο για την αναζήτηση ενός ανταλλακτικού: η εναλλαξιμότητα σε τέτοιες συσκευές απουσιάζει εντελώς ακόμη και σε πολλά σχέδια του ίδιου τύπου από τον ίδιο κατασκευαστή.

Τα ηλεκτρομηχανικά ρελέ λειτουργούν με επιτυχία για περισσότερα από 35 χρόνια

Αμφιλεγόμενα ζητήματα

1. Υψηλή αξιοπιστία των συσκευών προστασίας ρελέ μικροεπεξεργαστή σε σύγκριση με την ηλεκτρομηχανική προστασία

Οι κατασκευαστές συσκευών μικροεπεξεργαστή με διαφήμιση τονίζουν την απουσία κινητών μερών στο σύστημα, η οποία σχετίζεται με τον αποκλεισμό των συνθηκών μηχανικής φθοράς. Εδώ προστίθενται επίσης τα θέματα διάβρωσης μετάλλων και γήρανσης μόνωσης σε ηλεκτρομηχανολογικές και ημιαγωγικές κατασκευές.

Η εμπειρία με τη λειτουργία της ηλεκτρομηχανικής προστασίας είναι ήδη περίπου ενάμιση αιώνα.Η πλειονότητα των ενεργειακών επιχειρήσεων στη Ρωσία και οι εταίροι της ΚΑΚ εργάζονται σε αυτή τη βάση. Πολλά ρελέ έχουν τροφοδοτηθεί εδώ και αρκετές δεκαετίες και το αναπτυγμένο σύστημα συντήρησης και λειτουργίας τους επιτρέπει να είναι εγγυημένη η χρήση τους για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα.

Στην πραγματικότητα, ελαττώματα μόνωσης και διάβρωση μπορούν να εμφανιστούν μόνο σε δύο περιπτώσεις:

• παραβίαση της τεχνολογίας παραγωγής ·

• παρέκκλιση από τους κανόνες λειτουργίας και συντήρησης.

Αν εξετάσουμε το θέμα της μηχανικής φθοράς των κινητών μερών, τότε θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ενεργοποιούνται μόνο κατά τους ελέγχους από το προσωπικό που διενεργούνται μετά από αρκετά χρόνια (λαμβανομένων υπόψη από τη στιγμή της λειτουργίας) ή σε ατυχήματα που συμβαίνουν συχνά σπανίως.

Ταυτόχρονα σε συσκευές μικροεπεξεργαστή για προστασία ρελέ:

• τα περισσότερα εξαρτήματα παρακολουθούν συνεχώς το ηλεκτρικό κύκλωμα και ανταλλάσσουν σήματα μεταξύ τους.

• τα στοιχεία των ηλεκτρικών εισόδων εκτίθενται συνεχώς σε υψηλή τάση 220 βολτ, καθώς και σε τιμές παλμών και αιχμής μεταβατικών διεργασιών.

• οι μονάδες ισχύος παλμικού κυκλώματος υψηλής ταχύτητας λειτουργούν χωρίς διακοπή λειτουργίας με απελευθέρωση θερμότητας και αποτελούν το κύριο μερίδιο των αστοχιών MPD.

2. Η αξιοπιστία των ηλεκτρονόμων αυξήθηκε σταδιακά από ηλεκτρομηχανικά σχέδια σε σχέδια ημιαγωγών που βασίζονται σε διακριτά εξαρτήματα, στη συνέχεια σε ολοκληρωμένα κυκλώματα και στην υψηλότερη μεταξύ των συσκευών μικροεπεξεργαστή

Οι στατιστικές δείχνουν μεγαλύτερη αξιοπιστία των ηλεκτρομηχανικών ρελέ σε σύγκριση με τα ανάλογα ημιαγωγών σε καθημερινή χρήση. Η αντίθετη εικόνα παρατηρείται μόνο όταν οι κύκλοι μεταγωγής αυξηθούν σε αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες ή εκατομμύρια.

Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα χρησιμοποιούν πολύ μεγαλύτερο αριθμό ηλεκτρονικών στοιχείων που είναι λιγότερο ανθεκτικά στην υπέρταση από ότι στα ρελέ στερεάς κατάστασης. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν εκτίθεται σε στατικό ηλεκτρισμό και ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο, που υπάρχουν συνεχώς σε εξοπλισμό υψηλής τάσης.

Τα στατιστικά στοιχεία αστοχιών συσκευών προστασίας ρελέ μικροεπεξεργαστή ιαπωνικών εταιρειών διαψεύδουν τον μύθο της υψηλότερης αξιοπιστίας προστασίας μικροεπεξεργαστή. Επίσης, αυτό δεν περιλαμβάνει "αστοχίες λογισμικού", οι οποίες συχνά δεν μπορούν να εντοπιστούν κατά τη διάρκεια των επιθεωρήσεων, αλλά μπορούν να συμβούν ανά πάσα στιγμή.

3. Η αξιοπιστία των συσκευών προστασίας ρελέ μικροεπεξεργαστή βελτιώνεται με ενσωματωμένο αυτοδιάγνωση

Οι άμυνες που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστή περιλαμβάνουν:

• μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό.

• μνήμη (ROM — ROM + RAM — RAM);

• ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ;

• παροχή ηλεκτρικού ρεύματος;

• ηλεκτρομαγνητικά ρελέ εξόδου.

• κόμβους αναλογικών και ψηφιακών εισόδων.

Σύνθεση μπλοκ προστασίας ρελέ μικροεπεξεργαστή

Όλα αυτά τα στοιχεία καλύπτονται με διαφορετικούς τρόπους από αλγόριθμους αυτοδιάγνωσης και δεν ελέγχονται πάντα πλήρως.

Ο εσωτερικός έλεγχος έχει σχεδιαστεί για να σηματοδοτεί και να εμποδίζει τη λειτουργία της προστασίας ρελέ σε περίπτωση βλάβης στο κύκλωμά της και όχι στο ηλεκτρικό δίκτυο της εταιρείας ηλεκτρισμού. Επομένως, δεν αυξάνει την αξιοπιστία του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.

4. Η αξιοπιστία των συσκευών προστασίας ρελέ που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστή είναι υψηλότερη επειδή τα εξαρτήματά τους είναι πιο ανθεκτικά στη φυσική γήρανση

Με σωστή λειτουργία, τα ηλεκτρομαγνητικά ρελέ προστασίας που εισήχθησαν στην ΕΣΣΔ τη δεκαετία του 1970 εξακολουθούν να λειτουργούν τέλεια και έχουν διατηρήσει τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους.

Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές ακόμη και των καλύτερων εταιρειών στην Ιαπωνία, που αποτελούν μέρος της προστασίας ρελέ, μετά από 7 χρόνια λειτουργίας σε τροφοδοτικά μεταγωγής χάνουν τις ιδιότητές τους, στεγανότητα και δημιουργούν διαρροές ηλεκτρολύτη που μπορεί να διαβρώσουν τις χάλκινες ράγες των πλακών κυκλωμάτων.

Στατιστικά ζημιών MPD ιαπωνικών εταιρειών

Οι κατασκευαστές συσκευών μικροεπεξεργαστών έχουν δει την επιθυμία να μειώσουν το μέγεθος των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων δημιουργώντας λειτουργίες με αυξημένη απαγωγή θερμότητας που πρέπει να αφαιρεθούν από το σύστημα ψύξης, κάτι που δεν γίνεται πάντα.

Δυσκολία στην εργασία

1. Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα

Η σύγχρονη μικροηλεκτρονική είναι πολύ ευαίσθητη στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και σε υποσταθμούς που λειτουργούν σε συνθήκες αυξημένης έντασης ηλεκτρικού πεδίου, εγκαθίστανται σετ προστατευτικών συσκευών ρελέ μικροεπεξεργαστή, απαιτώντας αξιόπιστη θωρακισμένη προστασία με συσσωρευμένο δυναμικό αποστράγγισης προς τη γη.

Σε πολλούς υποσταθμούς, η αντίσταση του βρόχου γείωσης δεν πληροί τις απαιτήσεις για τη λειτουργία συσκευών προστασίας ρελέ μικροεπεξεργαστή, γεγονός που συνεπάγεται μεγάλο όγκο κατασκευαστικών εργασιών. Διαφορετικά, τέτοιες προστασίες μπορεί να οδηγήσουν σε μη εξουσιοδοτημένη λειτουργία σε περίπτωση ηλεκτρομαγνητικών διαταραχών στο σύστημα, οι οποίες μπορούν εύκολα να δημιουργηθούν σκόπιμα, όπως επιθέσεις χάκερ κατά λογισμικού.

2. Εργασίες που πρέπει να ολοκληρωθούν

Η αστοχία μιας προστασίας μικροεπεξεργαστή οδηγεί σε πιο σοβαρές συνέπειες για την ηλεκτρική ενέργεια από την αστοχία της ηλεκτρομαγνητικής προστασίας, επειδή λειτουργικά η διάταξη προστασίας ρελέ μικροεπεξεργαστή εκτελεί τα καθήκοντα της ηλεκτρομαγνητικής προστασίας 3 ÷ 5.

3. Εκπαίδευση προσωπικού

Ένας τεράστιος αριθμός εταιρειών στον κόσμο με τζίρο άνω των δισεκατομμυρίων δολαρίων ασχολείται με την παραγωγή συσκευών μικροεπεξεργαστή για προστασία ρελέ. Μόνο στη Ρωσία και στις χώρες της ΚΑΚ, περισσότερες από 10 επιχειρήσεις δραστηριοποιούνται στην παγκόσμια αγορά.

Κάθε συσκευή ασφαλείας κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας μια μοναδική τεχνολογία που αποκλείει την εναλλαξιμότητα στοιχείων και λογισμικού. Οι τεχνικές περιγραφές με οδηγίες χρήσης είναι πολυσέλιδα βιβλία με αρκετές εκατοντάδες φύλλα Α4. Απαιτείται πολύς χρόνος και προηγούμενες εξειδικευμένες γνώσεις για τη μελέτη τους.

Όταν φθάνει ένας νέος τύπος συσκευής προστασίας ρελέ που βασίζεται σε μικροεπεξεργαστή, ακόμη και από τον ίδιο κατασκευαστή, η διαδικασία εκπαίδευσης του προσωπικού πρέπει να επανεκκινηθεί.

συμπεράσματα

Οι συσκευές προστασίας ρελέ που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστή είναι μια πραγματικά προοδευτική κατεύθυνση στην ανάπτυξη της ηλεκτρικής ενέργειας.

Η υψηλή αξιοπιστία των συσκευών μικροεπεξεργαστή για προστασία ρελέ, που ανακοινώθηκε από τους κατασκευαστές, δεν ανταποκρίνεται πάντα στην πραγματικότητα.

Το προσωπικό που συντηρεί οποιαδήποτε μονάδα προστασίας μικροεπεξεργαστή πρέπει να γνωρίζει όλες τις αδυναμίες τέτοιων συσκευών και να διορθώνει επιδέξια τη λειτουργία τους.

Είναι καιρός οι κυβερνητικές υπηρεσίες να ασχοληθούν με θέματα τυποποίησης και να φέρουν σε αυτά συστήματα προστασίας ρελέ που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστές.

Gurevich VI Τρωτά σημεία των προστατευτικών ρελέ μικροεπεξεργαστή: προβλήματα και λύσεις. — M.: Infra-engineering, 2014 — 248 σελ.: Il.