Mikroprosessorbaserte relébeskyttelsesenheter: oversikt over muligheter og kontroversielle problemer

For rundt 15 år siden begynte nytt beskyttelsesutstyr for kraftutstyr som bruker prosessorbasert datateknologi å bli mye introdusert i kraftindustrien. Det kom til å bli kalt forkortet MPD - mikroprosessorbaserte relébeskyttelsesenheter.

De utfører funksjonene til vanlige enheter for relébeskyttelse og automatisering basert på en ny elementbase - mikrokontrollere (mikroprosessorelementer).

Fordeler med mikroprosessor-relébeskyttelsesenheter

Avvisningen av elektromekaniske og statiske releer, som har betydelige dimensjoner, muliggjorde en mer kompakt plassering av utstyr på relébeskyttelse og automatiske paneler. Slike design begynte å ta betydelig mindre plass. Samtidig har styring ved hjelp av berøringsknapper og display blitt mer visuell og praktisk.

Den eksterne visningen av panelet, inkludert mikroprosessor-relébeskyttelsen, er vist på figuren.Nå har introduksjonen av MPD blitt en av hovedretningene i utviklingen av relébeskyttelsesenheter. Dette forenkles av det faktum at i tillegg til hovedoppgaven med relébeskyttelse og automatisering - eliminering av nødmoduser, tillater nye teknologier implementering av en rekke tilleggsfunksjoner.

De inkluderer:

• registrering av nødforhold;

• forutsi frakobling av synkrone brukere i tilfelle systemstabilitetsbrudd;

• evne til å forkorte lange avstander.

Implementeringen av slike evner basert på elektromekanisk beskyttelse av EMI og analoge enheter utføres ikke på grunn av tekniske vanskeligheter.

Mikroprosessorbaserte relébeskyttelsessystemer opererer på nøyaktig de samme prinsippene for hastighet, selektivitet, følsomhet og pålitelighet som konvensjonelle relébeskyttelsesenheter.

Under drift ble ikke bare fordelene, men også ulempene ved slike enheter avslørt, og ifølge noen indikatorer pågår fortsatt tvister mellom produsenter og operatører.

RZA-paneler utstyrt med mikroprosessorbeskyttelse

ulemper

Mange kjøpere av mikroprosessorbaserte relébeskyttelsesenheter har vært misfornøyde med ytelsen til disse systemene på grunn av:

• høy pris;

• lite vedlikehold.

Hvis det i tilfelle feil på enheter som opererer på halvleder- eller elektromekanisk basis er nok å erstatte en individuell defekt del, er det for mikroprosessorbeskyttelse ofte nødvendig å erstatte hele hovedkortet, hvis kostnad kan være en tredjedel av kostnadene for hele utstyret.

I tillegg vil utskifting kreve å bruke mye tid på å lete etter en del: utskiftbarhet i slike enheter er helt fraværende selv i mange av samme type design fra samme produsent.

Elektromekaniske reléer har fungert med suksess i over 35 år

Kontroversielle saker

1. Høy pålitelighet av mikroprosessor-relébeskyttelsesenheter sammenlignet med elektromekanisk beskyttelse

Produsenter av mikroprosessorenheter med reklame understreker fraværet av bevegelige deler i systemet, noe som er relatert til utelukkelse av mekaniske slitasjeforhold. Her er også problemer med metallkorrosjon og isolasjonsaldring i elektromekaniske og halvlederbaserte strukturer lagt til.

Erfaringen med drift av elektromekanisk beskyttelse er allerede omtrent halvannet århundre. Flertallet av energibedrifter i Russland og CIS-partnere jobber på dette grunnlaget. Mange releer har vært drevet i flere tiår, og det utviklede systemet for vedlikehold og drift gjør at de garantert kan brukes i ganske lang tid.

Faktisk kan isolasjonsfeil og korrosjon oppstå i bare to tilfeller:

• brudd på produksjonsteknologi;

• avvik fra reglene for drift og vedlikehold.

Hvis vi vurderer spørsmålet om mekanisk slitasje på bevegelige deler, bør det tas i betraktning at de bare utløses under kontroller av personell utført etter flere år (regnet fra driftstidspunktet) eller i ulykker som skjer mye sjelden.

Samtidig i mikroprosessorenheter for relébeskyttelse:

• de fleste komponenter overvåker konstant den elektriske kretsen og utveksler signaler med hverandre;

• elementene i de elektriske inngangene er konstant utsatt for en høyspenning på 220 volt, så vel som for impuls- og toppverdier av forbigående prosesser;

• høyhastighets pulskretskraftenhetene fungerer uten avstengning med frigjøring av varme og utgjør hovedandelen av MPD-feil.

2. Relépålitelighet økte gradvis fra elektromekaniske design til halvlederdesign basert på diskrete komponenter, deretter til integrerte kretser og den høyeste blant mikroprosessorenheter

Statistikk viser høyere pålitelighet av elektromekaniske reléer sammenlignet med halvlederanaloger i daglig bruk. Det motsatte bildet observeres bare når koblingssyklusene økes til flere hundre tusen eller millioner.

Integrerte kretser bruker et mye større antall elektroniske elementer som er mindre motstandsdyktige mot overspenning enn i solid state-releer. Dette gjelder spesielt når de utsettes for statisk elektrisitet og elektromagnetisk støy, som er konstant tilstede i høyspent utstyr.

Statistikken over feil på mikroprosessor-relébeskyttelsesenheter fra japanske selskaper tilbakeviser myten om den høyeste påliteligheten til mikroprosessorbeskyttelse. Dette inkluderer heller ikke "programvarefeil", som ofte ikke kan oppdages under inspeksjoner, men kan oppstå når som helst.

3. Påliteligheten til mikroprosessor-relébeskyttelsesenheter er forbedret med innebygd selvdiagnostikk

Mikroprosessorbaserte forsvar inkluderer:

• analog-til-digital omformere;

• minne (ROM - ROM + RAM - RAM);

• PROSESSOR;

• strømforsyning;

• utgangs elektromagnetiske reléer;

• noder av analoge og digitale innganger.

Sammensetning av blokker av mikroprosessor relébeskyttelse

Alle disse komponentene dekkes på forskjellige måter av selvdiagnosealgoritmer og er ikke alltid fullstendig kontrollert.

Den interne sjekken er utformet for å signalisere og blokkere driften av relévernet i tilfelle feil i kretsen, ikke i kraftselskapets elektriske nett. Derfor øker det ikke påliteligheten til kraftsystemet.

4. Påliteligheten til mikroprosessorbaserte relébeskyttelsesenheter er høyere fordi komponentene er mer motstandsdyktige mot fysisk aldring

Med riktig drift fungerer fortsatt de elektromagnetiske beskyttelsesreléene som ble introdusert i USSR på 1970-tallet perfekt og har beholdt sine tekniske egenskaper.

Elektrolytiske kondensatorer til selv de beste selskapene i Japan, som er en del av relébeskyttelsen, mister etter 7 års drift i bytte av strømforsyninger sine egenskaper, tetthet og skaper elektrolyttlekkasjer som kan korrodere kobbersporene til kretskortene.

MPD-skadestatistikk for japanske selskaper

Produsenter av mikroprosessorenheter har sett et ønske om å redusere størrelsen på elektroniske komponenter ved å lage moduser med økt varmespredning som må fjernes fra kjølesystemet, noe som ikke alltid gjøres.

Vanskeligheter på jobb

1. Elektromagnetisk kompatibilitet

Moderne mikroelektronikk er svært følsom for elektromagnetisk stråling, og sett med mikroprosessor-relébeskyttelsesenheter er installert på transformatorstasjoner som opererer under forhold med økt elektrisk feltstyrke, som krever pålitelig skjermet beskyttelse med akkumulert potensiell drenering til jord.

I mange transformatorstasjoner oppfyller ikke motstanden til jordsløyfen kravene til drift av mikroprosessor-relébeskyttelsesenheter, noe som innebærer en stor mengde konstruksjonsarbeid. Ellers kan slike beskyttelser føre til uautorisert drift ved elektromagnetiske forstyrrelser i systemet, som lett kan skapes med vilje, for eksempel hackerangrep mot programvare.

2. Oppgaver som skal utføres

Svikt i en mikroprosessorbeskyttelse fører til mer alvorlige konsekvenser for elektrisitet enn svikt i elektromagnetisk beskyttelse, fordi funksjonelt utfører mikroprosessorrelébeskyttelsen oppgavene med 3 ÷ 5 elektromagnetisk beskyttelse.

3. Personalopplæring

Et stort antall selskaper i verden med en omsetning på mer enn milliarder av dollar er engasjert i produksjon av mikroprosessorenheter for relébeskyttelse. Bare i Russland og CIS-landene opererer mer enn 10 bedrifter på verdensmarkedet.

Hver sikkerhetsenhet er laget ved hjelp av en unik teknologi som utelukker utveksling av elementer og programvare. Tekniske beskrivelser med bruksanvisning er flersidige bøker med flere hundre A4-ark. Det krever mye tid og forkunnskaper for å studere dem.

Når en ny type mikroprosessorbasert relébeskyttelsesanordning kommer, selv fra samme produsent, må opplæringsprosessen for personell startes på nytt.

konklusjoner

Mikroprosessorbaserte relébeskyttelsesenheter er en virkelig progressiv retning i utviklingen av elektrisitet.

Den høye påliteligheten til mikroprosessorenheter for relébeskyttelse, annonsert av produsenter, samsvarer ikke alltid med virkeligheten.

Personell som utfører service på en mikroprosessorbeskyttelsesenhet må være klar over alle svakhetene ved slike enheter og dyktig korrigere deres funksjon.

Det er på høy tid at offentlige etater tar opp standardiseringsspørsmål og tar med seg mikroprosessorbaserte relébeskyttelsessystemer.

Gurevich VI Sårbarheter til mikroprosessorbeskyttelsesreléer: problemer og løsninger. — M.: Infra-engineering, 2014 — 248 s.: Il.