Уређаји за релејну заштиту засновани на микропроцесору: преглед могућности и контроверзних питања

Пре око 15 година, нова опрема за заштиту електричне енергије која користи рачунарску технологију засновану на процесору почела је да се широко уводи у електропривреду. Почео је да се зове скраћени назив МПД — уређаји за релејну заштиту засновани на микропроцесору.

Они обављају функције обичних уређаја за релејну заштиту и аутоматизацију на бази нове елементарне базе — микроконтролера (микропроцесорских елемената).

Предности микропроцесорских релејних заштитних уређаја

Одбацивање електромеханичких и статичких релеја, који имају значајне димензије, омогућило је компактније постављање опреме на релејну заштиту и аутоматске панеле. Такви дизајни су почели да заузимају знатно мање простора. Истовремено, контрола помоћу дугмади на додир и екран је постао визуелнији и практичнији.

Спољашњи изглед панела, укључујући заштиту микропроцесора релеја, приказан је на слици.Сада је увођење МПД-а постало један од главних праваца у развоју уређаја за релејну заштиту. Ово је олакшано чињеницом да поред главног задатка релејне заштите и аутоматизације — елиминисања хитних режима, нове технологије омогућавају имплементацију низа додатних функција.

То укључује:

• регистрација ванредних стања;

• предвиђање искључења синхроних корисника у случају нарушавања стабилности система;

• способност скраћивања великих удаљености.

Имплементација оваквих могућности заснованих на електромеханичкој заштити ЕМИ и аналогних уређаја се не спроводи због техничких потешкоћа.

Системи релејне заштите засновани на микропроцесору раде на потпуно истим принципима брзине, селективности, осетљивости и поузданости као и конвенционални уређаји за релејну заштиту.

Током рада откривене су не само предности, већ и недостаци таквих уређаја, а према неким показатељима, спорови између произвођача и оператера и даље трају.

РЗА панели опремљени заштитом микропроцесора

недостатке

Многи купци релејних заштитних уређаја заснованих на микропроцесору били су незадовољни перформансама ових система због:

• висока цена;

• минимално одржавање.

Ако је у случају квара уређаја који раде на полупроводничкој или електромеханичкој основи довољно заменити појединачни неисправан део, онда је за заштиту микропроцесора често потребна замена целе матичне плоче, чија цена може бити трећина цене целокупну опрему.

Поред тога, замена ће захтевати доста времена на тражење дела: заменљивост у таквим уређајима је потпуно одсутна чак и код многих истих типова дизајна истог произвођача.

Електромеханички релеји успешно раде више од 35 година

Спорна питања

1. Висока поузданост микропроцесорских релејних заштитних уређаја у поређењу са електромеханичком заштитом

Произвођачи микропроцесорских уређаја са рекламом наглашавају одсуство покретних делова у систему, што је повезано са искључењем услова механичког хабања. Овде се такође додају питања корозије метала и старења изолације у електромеханичким и полупроводничким структурама.

Искуство са радом електромеханичке заштите је већ око век и по, на основу чега ради већина енергетских предузећа у Русији и партнерима у ЗНД. Многи релеји су напајани већ неколико деценија, а развијен систем одржавања и рада омогућава им да се гарантовано користе прилично дуго.

У ствари, дефекти изолације и корозија могу се појавити у само два случаја:

• кршење технологије производње;

• одступање од правила рада и одржавања.

Ако узмемо у обзир питање механичког хабања покретних делова, онда треба имати на уму да се они покрећу само током провера од стране особља које се обављају након неколико година (узете у обзир од времена рада) или у незгодама које се често дешавају. ретко.

Истовремено у микропроцесорским уређајима за релејну заштиту:

• већина компоненти стално прати електрично коло и међусобно размењује сигнале;

• елементи електричних улаза су стално изложени високом напону од 220 волти, као и импулсним и вршним вредностима прелазних процеса;

• агрегати брзог импулсног кола раде без искључивања са ослобађањем топлоте и чине главни удео кварова МПД.

2. Поузданост релеја се постепено повећавала од електромеханичких дизајна до полупроводничких дизајна заснованих на дискретним компонентама, затим до интегрисаних кола и највишег међу микропроцесорским уређајима

Статистике показују већу поузданост електромеханичких релеја у односу на полупроводничке аналоге у свакодневној употреби. Супротна слика се примећује само када се циклуси пребацивања повећају на неколико стотина хиљада или милиона.

Интегрисана кола користе много већи број електронских елемената који су мање отпорни на пренапон него у чврстим релејима. Ово је посебно тачно када су изложени статичком електрицитету и електромагнетној буци, који су стално присутни у високонапонској опреми за напајање.

Статистика кварова микропроцесорских релејних заштитних уређаја јапанских компанија побија мит о највишој поузданости микропроцесорске заштите. Такође, ово не укључује „пропусте софтвера”, који се често не могу открити током инспекција, али се могу појавити у било ком тренутку.

3. Поузданост микропроцесорских релејних заштитних уређаја је побољшана уграђеном самодијагностиком

Одбрана заснована на микропроцесору укључује:

• аналогно-дигитални претварачи;

• меморија (РОМ — РОМ + РАМ — РАМ);

• ПРОЦЕССОР;

• напајање;

• излазни електромагнетни релеји;

• чворови аналогних и дигиталних улаза.

Састав блокова микропроцесорске релејне заштите

Све ове компоненте су на различите начине покривене алгоритмима самодијагнозе и нису увек потпуно контролисане.

Интерна провера је дизајнирана да сигнализира и блокира рад релејне заштите у случају квара у њеном колу, а не у електричној мрежи електропривреде. Дакле, то не повећава поузданост електроенергетског система.

4. Поузданост релејних заштитних уређаја заснованих на микропроцесору је већа јер су његове компоненте отпорније на физичко старење

Уз правилан рад, релеји електромагнетне заштите уведени у СССР-у 1970-их и даље раде савршено и задржали су своје техничке карактеристике.

Електролитички кондензатори чак и најбољих компанија у Јапану, који су део релејне заштите, након 7 година рада у прекидачким изворима напајања губе својства, непропусност и стварају цурење електролита који може да кородира бакарне стазе на штампаним плочама.

МПД статистика штете јапанских компанија

Произвођачи микропроцесорских уређаја видели су жељу да смање величину електронских компоненти стварањем режима са повећаним одвођењем топлоте који се морају уклонити из система за хлађење, што се не ради увек.

Потешкоће на послу

1. Електромагнетна компатибилност

Савремена микроелектроника је веома осетљива на електромагнетно зрачење, а комплети микропроцесорских релејних заштитних уређаја инсталирани су на трафостаницама које раде у условима повећане јачине електричног поља, захтевајући поуздану оклопљену заштиту са акумулираним одливом потенцијала у земљу.

У многим трафостаницама отпор петље уземљења не испуњава захтеве за рад микропроцесорских релејних заштитних уређаја, што подразумева велики обим грађевинских радова. У супротном, такве заштите могу довести до неовлашћеног рада у случају електромагнетних поремећаја у систему, који се лако могу створити намерно, као што су хакерски напади на софтвер.

2. Задаци које треба извршити

Отказивање једне микропроцесорске заштите доводи до тежих последица по електричну енергију од квара електромагнетне заштите, јер функционално микропроцесорски уређај релејне заштите обавља послове 3 ÷ 5 електромагнетне заштите.

3. Обука особља

Огроман број компанија у свету са прометом већим од милијарди долара бави се производњом микропроцесорских уређаја за релејну заштиту. Само у Русији и земљама ЗНД на светском тржишту послује више од 10 предузећа.

Сваки сигурносни уређај је направљен коришћењем јединствене технологије која искључује заменљивост елемената и софтвера. Технички описи са упутством за употребу су књиге на више страница са неколико стотина А4 листова. За њихово проучавање потребно је много времена и претходног специјализованог знања.

Када стигне нови тип уређаја за релејну заштиту базиран на микропроцесору, чак и од истог произвођача, процес обуке кадрова се мора поново покренути.

закључци

Уређаји за релејну заштиту засновани на микропроцесору су заиста прогресиван правац у развоју електричне енергије.

Висока поузданост микропроцесорских уређаја за релејну заштиту, коју најављују произвођачи, не одговара увек стварности.

Особље које сервисира било коју јединицу микропроцесорске заштите мора бити свесно свих слабости таквих уређаја и вешто кориговати њихов рад.

Крајње је време да владине агенције преузму питања стандардизације и унесу микропроцесорске системе релејне заштите.

Гуревич ВИ. Рањивости микропроцесорских заштитних релеја: проблеми и решења. — М.: Инфра-инжењеринг, 2014 — 248 стр.: Ил.