Mikroprocesszor alapú relé védelmi eszközök: lehetőségek és vitás kérdések áttekintése

Körülbelül 15 évvel ezelőtt kezdték el széles körben bevezetni az energiaiparban a processzoralapú számítógépes technológiát alkalmazó új, erősáramú berendezéseket védő berendezéseket. Ezt a rövidített MPD-nek nevezték – mikroprocesszor-alapú relévédelmi eszközök.

A hagyományos relévédelmi és automatizálási eszközök funkcióit egy új elembázison - mikrokontrollereken (mikroprocesszoros elemeken) - végzik.

A mikroprocesszoros relé védelmi eszközök előnyei

A jelentős méretű elektromechanikus és statikus relék visszautasítása lehetővé tette a berendezések kompaktabb elhelyezését a relévédelmi és automata paneleken. Az ilyen tervek jelentősen kevesebb helyet foglaltak el. Ugyanakkor az érintőgombokkal és a kijelzővel történő vezérlés vizuálisabbá és kényelmesebbé vált.

A panel külső nézete a mikroprocesszoros relé védelmével együtt az ábrán látható.Mára az MPD bevezetése vált a relévédelmi eszközök fejlesztésének egyik fő irányává. Ezt megkönnyíti az a tény, hogy a relévédelem és automatizálás fő feladata - a vészüzemmódok megszüntetése - mellett az új technológiák számos további funkció megvalósítását teszik lehetővé.

Tartalmazzák:

• vészhelyzetek nyilvántartása;

• a szinkron felhasználók szétkapcsolásának előrejelzése rendszerstabilitási megsértések esetén;

• nagy távolságok lerövidítésének képessége.

Az EMI és analóg eszközök elektromechanikus védelmén alapuló ilyen képességek megvalósítása technikai nehézségek miatt nem valósul meg.

A mikroprocesszor-alapú relévédelmi rendszerek pontosan ugyanazon a sebesség, szelektivitás, érzékenység és megbízhatóság elvein működnek, mint a hagyományos relévédelmi eszközök.

Az üzemelés során nem csak az előnyökre, de a hátrányokra is fény derült az ilyen eszközöknek, és egyes mutatók szerint még folynak viták a gyártók és az üzemeltetők között.

RZA panelek mikroprocesszoros védelemmel

hátrányai

A mikroprocesszor-alapú relévédelmi eszközök vásárlói közül sokan elégedetlenek e rendszerek teljesítményével az alábbiak miatt:

• magas ár;

• alacsony karbantartási igény.

Ha a félvezető vagy elektromechanikus alapon működő készülékek meghibásodása esetén elegendő egy-egy hibás alkatrész cseréje, akkor a mikroprocesszoros védelemhez gyakran a teljes alaplap cseréje szükséges, melynek költsége az alaplap költségének harmada is lehet. a teljes felszerelést.

Ezen túlmenően a csere sok időt igényel az alkatrész keresésére: az ilyen eszközök cserélhetősége teljesen hiányzik még az ugyanazon gyártótól származó azonos típusú kiviteleknél sem.

Az elektromechanikus relék több mint 35 éve működnek sikeresen

Vitatott kérdések

1. A mikroprocesszoros relé védelmi eszközök nagy megbízhatósága az elektromechanikus védelemhez képest

A reklámmal ellátott mikroprocesszoros eszközök gyártói hangsúlyozzák a mozgó alkatrészek hiányát a rendszerben, ami a mechanikai kopási feltételek kizárásával függ össze. Ide tartozik még a fémkorrózió és a szigetelés öregedésének kérdése az elektromechanikus és félvezető alapú szerkezetekben.

Az elektromechanikus védelem működésének tapasztalata már mintegy másfél évszázados, az oroszországi és a FÁK-partnerországok energetikai vállalkozásainak többsége ez alapján működik. Számos relé több évtizede működik, és a kidolgozott karbantartási és üzemeltetési rendszer lehetővé teszi, hogy hosszú ideig garantáltan használhatóak legyenek.

Valójában a szigetelési hibák és a korrózió csak két esetben fordulhat elő:

• a gyártási technológia megsértése;

• az üzemeltetési és karbantartási szabályoktól való eltérés.

Ha figyelembe vesszük a mozgó alkatrészek mechanikai kopásának kérdését, akkor szem előtt kell tartani, hogy ezek csak a személyzet által végzett több év elteltével végzett ellenőrzések során (az üzemidőtől számítva) vagy gyakran előforduló baleseteknél lépnek működésbe. ritkán.

Ugyanakkor a mikroprocesszoros eszközökben a relévédelemhez:

• a legtöbb alkatrész folyamatosan figyeli az elektromos áramkört és jeleket cserél egymással;

• az elektromos bemenetek elemei folyamatosan 220 voltos nagyfeszültségnek, valamint az átmeneti folyamatok impulzus- és csúcsértékeinek vannak kitéve;

• a nagysebességű impulzusáramköri tápegységek leállás nélkül működnek hőleadással és az MPD meghibásodások fő hányadát alkotják.

2. A relé megbízhatósága fokozatosan nőtt az elektromechanikus konstrukciókról a diszkrét alkatrészeken alapuló félvezetőkre, majd az integrált áramkörökre és a legmagasabbra a mikroprocesszoros eszközök között

A statisztikák azt mutatják, hogy az elektromechanikus relék nagyobb megbízhatóságot mutatnak a napi használat során használt félvezető analógokhoz képest. Az ellenkező kép csak akkor figyelhető meg, ha a kapcsolási ciklusokat több százezerre vagy millióra növelik.

Az integrált áramkörök sokkal több olyan elektronikus elemet alkalmaznak, amelyek kevésbé ellenállnak a túlfeszültségnek, mint a szilárdtestrelék. Ez különösen igaz, ha statikus elektromosságnak és elektromágneses zajnak van kitéve, amelyek folyamatosan jelen vannak a nagyfeszültségű berendezésekben.

A japán cégek mikroprocesszoros relévédelmi eszközeinek meghibásodási statisztikái cáfolják a mikroprocesszoros védelem legmagasabb megbízhatóságáról szóló mítoszt. Nem tartoznak ide továbbá a "szoftverhibák", amelyek gyakran nem észlelhetők az ellenőrzések során, de bármikor előfordulhatnak.

3. A mikroprocesszoros relé védelmi eszközök megbízhatóságát javítja a beépített öndiagnosztika

A mikroprocesszor alapú védelmek a következők:

• Analóg-digitális átalakítók;

• memória (ROM — ROM + RAM — RAM);

• PROCESSZOR;

• tápegység;

• kimeneti elektromágneses relék;

• analóg és digitális bemenetek csomópontjai.

A mikroprocesszoros relévédelem blokkjainak összetétele

Mindezeket a komponenseket különböző módon fedik le az öndiagnosztikai algoritmusok, és nem mindig teljesen ellenőrzik őket.

A belső ellenőrzés célja, hogy jelezze és blokkolja a relévédelem működését, ha meghibásodik az áramkörében, nem az áramszolgáltató elektromos hálózatában. Ezért nem növeli az energiarendszer megbízhatóságát.

4. A mikroprocesszoros relé védelmi eszközök megbízhatósága nagyobb, mert alkatrészeik jobban ellenállnak a fizikai öregedésnek

Megfelelő működés mellett a Szovjetunióban az 1970-es években bevezetett elektromágneses védelmi relék továbbra is tökéletesen működnek és megőrizték műszaki jellemzőiket.

Még a legjobb japán cégek elektrolitkondenzátorai is, amelyek a relévédelem részét képezik, 7 év kapcsolóüzemű működés után elveszítik tulajdonságaikat, tömítettségüket és elektrolitszivárgásokat okoznak, amelyek korrodálhatják az áramköri lapok rézpályáit.

Japán cégek MPD kárstatisztikái

A mikroprocesszoros eszközök gyártói arra törekedtek, hogy csökkentsék az elektronikus alkatrészek méretét azáltal, hogy fokozott hőelvezetésű üzemmódokat hoznak létre, amelyeket el kell távolítani a hűtőrendszerből, ami nem mindig valósul meg.

Nehézség a munkában

1. Elektromágneses kompatibilitás

A modern mikroelektronika nagyon érzékeny az elektromágneses sugárzásra, és a megnövekedett elektromos térerősség mellett működő alállomásokon mikroprocesszoros relé védőeszközöket telepítenek, amelyek megbízható árnyékolt védelmet igényelnek, felhalmozott potenciálelvezetéssel a földre.

Sok alállomáson a földhurok ellenállása nem felel meg a mikroprocesszoros relévédő eszközök működésére vonatkozó követelményeknek, ami nagy mennyiségű építési munkával jár. Ellenkező esetben az ilyen védelmek jogosulatlan működéshez vezethetnek a rendszerben fellépő elektromágneses zavarok esetén, amelyeket könnyen lehet szándékosan létrehozni, például hackertámadásokat szoftver ellen.

2. Elvégzendő feladatok

Egy mikroprocesszoros védelem meghibásodása az elektromágneses védelem meghibásodásánál súlyosabb következményekkel jár a villamos energia szempontjából, mert funkcionálisan a mikroprocesszoros relé védelmi berendezés látja el a 3 ÷ 5 elektromágneses védelem feladatait.

3. Személyzeti képzés

A világon hatalmas számú, több mint milliárd dolláros forgalommal rendelkező cég foglalkozik relévédelemre szolgáló mikroprocesszoros eszközök gyártásával. Csak Oroszországban és a FÁK-országokban több mint 10 vállalkozás működik a világpiacon.

Minden biztonsági eszköz egyedi technológiával készül, amely kizárja az elemek és szoftverek felcserélhetőségét. A használati útmutatóval ellátott műszaki leírások több száz A4-es lapos többoldalas könyvek. Ezek tanulmányozása sok időt és előzetes speciális tudást igényel.

Új típusú, akár ugyanattól a gyártótól származó, mikroprocesszoros relévédelmi berendezés érkezésekor újra kell indítani a személyzet betanítási folyamatát.

következtetéseket

A mikroprocesszoros relé védelmi berendezések valóban progresszív irányt jelentenek a villamosenergia-fejlesztésben.

A relévédelemre szolgáló mikroprocesszoros eszközök gyártók által bejelentett nagy megbízhatósága nem mindig felel meg a valóságnak.

A mikroprocesszoros védelmi egységek szervizelését végző személyzetnek tisztában kell lennie az ilyen eszközök összes gyenge pontjával, és ügyesen ki kell javítania működésüket.

Legfőbb ideje, hogy a kormányhivatalok foglalkozzanak a szabványosítási kérdésekkel, és mikroprocesszor-alapú relévédelmi rendszereket hozzanak magukba.

Gurevich VI Mikroprocesszoros védőrelék sebezhetőségei: problémák és megoldások. — M.: Inframérnök, 2014 — 248 p.: Il.