Mikroprocesorske relejne zaščitne naprave: pregled možnosti in spornih vprašanj

Pred približno 15 leti se je nova oprema za zaščito električne opreme, ki uporablja procesorsko računalniško tehnologijo, začela široko uvajati v elektroenergetiki. Imenovali so ga skrajšano MPD - mikroprocesorske relejne zaščitne naprave.

Opravljajo funkcije običajnih naprav za relejno zaščito in avtomatizacijo, ki temeljijo na novi bazi elementov - mikrokontrolerjih (mikroprocesorskih elementih).

Prednosti mikroprocesorskih relejnih zaščitnih naprav

Zavrnitev elektromehanskih in statičnih relejev, ki imajo velike dimenzije, je omogočila bolj kompaktno namestitev opreme na relejne zaščite in avtomatske plošče. Takšni modeli so začeli zavzemati bistveno manj prostora. Hkrati je upravljanje z gumbi na dotik in zaslon postalo bolj vizualno in priročno.

Zunanji pogled na ploščo, vključno z mikroprocesorsko relejno zaščito, je prikazan na sliki.Zdaj je uvedba MPD postala ena glavnih smeri razvoja relejnih zaščitnih naprav. To je olajšano z dejstvom, da poleg glavne naloge relejne zaščite in avtomatizacije - odprave zasilnih načinov, nove tehnologije omogočajo izvajanje številnih dodatnih funkcij.

Vključujejo:

• registracija izrednih razmer;

• napovedovanje prekinitve povezave sinhronih uporabnikov v primeru kršitev stabilnosti sistema;

• sposobnost krajšanja dolgih razdalj.

Implementacija tovrstnih zmogljivosti na osnovi elektromehanske zaščite EMI in analognih naprav zaradi tehničnih težav ni izvedena.

Relejni zaščitni sistemi, ki temeljijo na mikroprocesorju, delujejo po popolnoma enakih principih hitrosti, selektivnosti, občutljivosti in zanesljivosti kot običajne relejne zaščitne naprave.

Med delovanjem so se pokazale ne le prednosti, ampak tudi slabosti takšnih naprav, po nekaterih kazalcih pa spori med proizvajalci in operaterji še vedno potekajo.

RZA paneli opremljeni z mikroprocesorsko zaščito

slabosti

Številni kupci mikroprocesorskih relejnih zaščitnih naprav so bili nezadovoljni z delovanjem teh sistemov zaradi:

• visoka cena;

• nizki stroški vzdrževanja.

Če je v primeru okvare naprav, ki delujejo na polprevodniški ali elektromehanski osnovi, dovolj zamenjava posameznega okvarjenega dela, potem je za mikroprocesorsko zaščito pogosto potrebna zamenjava celotne matične plošče, katere stroški lahko znašajo tretjino stroškov celotno opremo.

Poleg tega bo zamenjava zahtevala veliko časa za iskanje dela: medsebojna zamenljivost v takih napravah je popolnoma odsotna, tudi v mnogih modelih istega tipa istega proizvajalca.

Elektromehanski releji uspešno delujejo že več kot 35 let

Kontroverzna vprašanja

1. Visoka zanesljivost mikroprocesorskih relejnih zaščitnih naprav v primerjavi z elektromehansko zaščito

Proizvajalci mikroprocesorskih naprav z oglaševanjem poudarjajo odsotnost gibljivih delov v sistemu, kar je povezano z izključitvijo pogojev mehanske obrabe. Tu so dodana tudi vprašanja korozije kovin in staranja izolacije v elektromehanskih in polprevodniških strukturah.

Izkušnje z delovanjem elektromehanske zaščite so že približno stoletje in pol.Na tej osnovi deluje večina energetskih podjetij v Rusiji in partnerjih CIS. Številni releji se napajajo že več desetletij, razvit sistem vzdrževanja in delovanja pa jim omogoča dolgotrajno uporabo.

Pravzaprav lahko pride do napak na izolaciji in korozije le v dveh primerih:

• kršitev proizvodne tehnologije;

• odstopanje od pravil delovanja in vzdrževanja.

Če obravnavamo vprašanje mehanske obrabe gibljivih delov, potem je treba upoštevati, da se sprožijo le med pregledi osebja, ki se izvajajo po več letih (upoštevano od časa delovanja) ali v nesrečah, ki se pogosto zgodijo. redko.

Hkrati v mikroprocesorskih napravah za relejno zaščito:

• večina komponent nenehno spremlja električni tokokrog in med seboj izmenjuje signale;

• elementi električnih vhodov so nenehno izpostavljeni visoki napetosti 220 voltov, pa tudi impulznim in vršnim vrednostim prehodnih procesov;

• napajalne enote hitrega impulznega vezja delujejo brez izklopa s sproščanjem toplote in tvorijo glavni delež napak MPD.

2. Zanesljivost relejev se je postopoma povečevala od elektromehanskih zasnov do polprevodniških zasnov na osnovi diskretnih komponent, nato do integriranih vezij in najvišja med mikroprocesorskimi napravami

Statistični podatki kažejo večjo zanesljivost elektromehanskih relejev v primerjavi s polprevodniškimi analogi v vsakodnevni uporabi. Nasprotno sliko opazimo šele, ko se preklopni cikli povečajo na nekaj sto tisoč ali milijone.

Integrirana vezja uporabljajo veliko večje število elektronskih elementov, ki so manj odporni na prenapetost kot v polprevodniških relejih. To še posebej velja pri izpostavljenosti statični elektriki in elektromagnetnemu šumu, ki sta stalno prisotna v visokonapetostni električni opremi.

Statistika okvar mikroprocesorskih relejnih zaščitnih naprav japonskih podjetij ovrže mit o najvišji zanesljivosti mikroprocesorske zaščite. Prav tako to ne vključuje "napak programske opreme", ki jih med pregledi pogosto ni mogoče odkriti, lahko pa se pojavijo kadarkoli.

3. Zanesljivost mikroprocesorskih relejnih zaščitnih naprav je izboljšana z vgrajeno samodiagnostiko

Zaščita na osnovi mikroprocesorjev vključuje:

• analogno-digitalni pretvorniki;

• pomnilnik (ROM — ROM + RAM — RAM);

• PROCESOR;

• napajanje;

• izhodni elektromagnetni releji;

• vozlišča analognih in digitalnih vhodov.

Sestava blokov mikroprocesorske relejne zaščite

Vse te komponente so na različne načine zajete v algoritmih za samodiagnozo in niso vedno popolnoma nadzorovane.

Notranja kontrola je zasnovana tako, da signalizira in blokira delovanje relejne zaščite v primeru okvare v njenem tokokrogu, ne v električnem omrežju elektroprivrede. Zato ne poveča zanesljivosti elektroenergetskega sistema.

4. Zanesljivost mikroprocesorskih relejnih zaščitnih naprav je večja, ker so njene komponente bolj odporne na fizično staranje

Ob pravilnem delovanju elektromagnetni zaščitni releji, uvedeni v ZSSR v sedemdesetih letih, še vedno delujejo brezhibno in so ohranili svoje tehnične lastnosti.

Elektrolitski kondenzatorji tudi najboljših podjetij na Japonskem, ki so del relejne zaščite, po 7 letih delovanja v stikalnih napajalnikih izgubijo svoje lastnosti, tesnost in povzročijo puščanje elektrolitov, ki lahko razjedajo bakrene tirnice tiskanih vezij.

MPD statistika škode japonskih podjetij

Proizvajalci mikroprocesorskih naprav so opazili željo po zmanjšanju velikosti elektronskih komponent z ustvarjanjem načinov s povečanim odvajanjem toplote, ki jih je treba odstraniti iz hladilnega sistema, kar ni vedno storjeno.

Težave pri delu

1. Elektromagnetna združljivost

Sodobna mikroelektronika je zelo občutljiva na elektromagnetno sevanje, zato so sklopi mikroprocesorskih relejnih zaščitnih naprav nameščeni na transformatorskih postajah, ki delujejo v pogojih povečane električne poljske jakosti, kar zahteva zanesljivo oklopljeno zaščito z akumuliranim potencialnim odvodom v zemljo.

V mnogih podpostajah odpornost ozemljitvene zanke ne izpolnjuje zahtev za delovanje mikroprocesorskih relejnih zaščitnih naprav, kar pomeni veliko količino gradbenih del. V nasprotnem primeru lahko takšne zaščite privedejo do nepooblaščenega delovanja v primeru elektromagnetnih motenj v sistemu, ki se zlahka ustvarijo namerno, kot so hekerski napadi na programsko opremo.

2. Naloge, ki jih je treba dokončati

Izpad ene mikroprocesorske zaščite povzroči hujše posledice za elektriko kot izpad elektromagnetne zaščite, saj funkcionalno mikroprocesorska relejna zaščita opravlja naloge 3 ÷ 5 elektromagnetne zaščite.

3. Usposabljanje osebja

Ogromno število podjetij na svetu z več kot milijardami dolarjev prometa se ukvarja s proizvodnjo mikroprocesorskih naprav za relejno zaščito. Samo v Rusiji in državah CIS na svetovnem trgu deluje več kot 10 podjetij.

Vsaka varnostna naprava je izdelana po edinstveni tehnologiji, ki izključuje zamenljivost elementov in programske opreme. Tehnični opisi z navodili za uporabo so večstranske knjige z več sto A4 listi. Za njihovo preučevanje je potrebno veliko časa in predznanja.

Ko pride nov tip mikroprocesorske relejne zaščite, tudi od istega proizvajalca, je potrebno ponovno začeti proces usposabljanja osebja.

zaključki

Mikroprocesorske relejne zaščitne naprave so resnično napredna smer v razvoju električne energije.

Visoka zanesljivost mikroprocesorskih naprav za relejno zaščito, ki jo napovedujejo proizvajalci, ne ustreza vedno resničnosti.

Osebje, ki servisira vsako mikroprocesorsko zaščitno enoto, se mora zavedati vseh slabosti tovrstnih naprav in njihovo delovanje spretno popraviti.

Skrajni čas je, da se vladne agencije lotijo ​​vprašanj standardizacije in vanje vključijo mikroprocesorske relejne zaščitne sisteme.

Gurevich VI Ranljivosti mikroprocesorskih zaščitnih relejev: težave in rešitve. — M.: Infra-inženiring, 2014 — 248 str.: Il.