Mikroprocesorski relejni zaštitni uređaji: pregled mogućnosti i kontroverzna pitanja

Prije otprilike 15 godina, nova oprema za zaštitu energetske opreme koja koristi računalnu tehnologiju baziranu na procesoru počela se naširoko uvoditi u elektroenergetici. Počeo se zvati skraćeni naziv MPD — mikroprocesorski relejni zaštitni uređaji.

Oni obavljaju funkcije običnih uređaja za relejnu zaštitu i automatizaciju na temelju nove elementne baze — mikrokontrolera (elemenata mikroprocesora).

Prednosti mikroprocesorskih relejnih zaštitnih uređaja

Odbacivanje elektromehaničkih i statičkih releja, koji imaju značajne dimenzije, omogućilo je kompaktniji smještaj opreme na relejnoj zaštiti i automatskim pločama. Takvi dizajni počeli su zauzimati znatno manje prostora. U isto vrijeme, upravljanje pomoću dodirnih tipki i zaslona postalo je vizualnije i praktičnije.

Vanjski izgled panela, uključujući relejnu zaštitu mikroprocesora, prikazan je na slici.Sada je uvođenje MPD-a postalo jedan od glavnih smjerova u razvoju uređaja za relejnu zaštitu. To je olakšano činjenicom da uz glavnu zadaću relejne zaštite i automatizacije - uklanjanje hitnih načina rada, nove tehnologije omogućuju implementaciju niza dodatnih funkcija.

Oni uključuju:

• registracija hitnih stanja;

• predviđanje prekida veze sinkronih korisnika u slučaju kršenja stabilnosti sustava;

• sposobnost skraćivanja velikih udaljenosti.

Implementacija takvih mogućnosti temeljenih na elektromehaničkoj zaštiti EMI i analognih uređaja nije provedena zbog tehničkih poteškoća.

Sustavi relejne zaštite temeljeni na mikroprocesorima rade na potpuno istim principima brzine, selektivnosti, osjetljivosti i pouzdanosti kao i konvencionalni uređaji relejne zaštite.

Tijekom rada otkrivene su ne samo prednosti, već i nedostaci takvih uređaja, a prema nekim pokazateljima još uvijek traju sporovi između proizvođača i operatera.

RZA paneli opremljeni mikroprocesorskom zaštitom

nedostatke

Mnogi kupci mikroprocesorskih relejnih zaštitnih uređaja bili su nezadovoljni učinkom ovih sustava zbog:

• visoka cijena;

• slabo održavanje.

Ako je u slučaju kvara uređaja koji rade na poluvodičkoj ili elektromehaničkoj osnovi dovoljno zamijeniti pojedini neispravni dio, onda je za zaštitu mikroprocesora često potrebna zamjena cijele matične ploče, čija cijena može iznositi trećinu cijene cjelokupnu opremu.

Osim toga, zamjena će zahtijevati trošenje puno vremena u potrazi za dijelom: zamjenjivost u takvim uređajima je potpuno odsutna čak iu mnogim istim tipovima dizajna od istog proizvođača.

Elektromehanički releji uspješno rade više od 35 godina

Kontroverzna pitanja

1. Visoka pouzdanost mikroprocesorskih relejnih zaštitnih uređaja u odnosu na elektromehaničku zaštitu

Proizvođači mikroprocesorskih uređaja reklamom naglašavaju odsutnost pokretnih dijelova u sustavu, što je povezano s isključenjem uvjeta mehaničkog trošenja. Ovdje su također dodana pitanja korozije metala i starenja izolacije u elektromehaničkim i poluvodičkim strukturama.

Iskustvo s radom elektromehaničke zaštite je već oko stoljeće i pol. Većina energetskih poduzeća u Rusiji i CIS partnerima rade na ovoj osnovi. Mnogi releji napajaju se nekoliko desetljeća, a razvijeni sustav održavanja i rada omogućuje im da se zajamčeno koriste dosta dugo.

Zapravo, nedostaci izolacije i korozija mogu se pojaviti u samo dva slučaja:

• kršenje tehnologije proizvodnje;

• odstupanje od pravila rada i održavanja.

Ako uzmemo u obzir pitanje mehaničkog trošenja pokretnih dijelova, tada treba imati na umu da se oni aktiviraju samo tijekom provjera od strane osoblja koje se provode nakon nekoliko godina (uzeti u obzir od vremena rada) ili u nesrećama koje se često događaju rijetko.

Istovremeno u mikroprocesorskim uređajima za relejnu zaštitu:

• većina komponenti stalno prati električni krug i međusobno razmjenjuju signale;

• elementi električnih ulaza stalno su izloženi visokom naponu od 220 volti, kao i impulsnim i vršnim vrijednostima prijelaznih procesa;

• jedinice za napajanje impulsnog kruga velike brzine rade bez isključivanja uz oslobađanje topline i čine glavni udio kvarova MPD-a.

2. Pouzdanost releja postupno se povećavala od elektromehaničkih dizajna do dizajna poluvodiča koji se temelje na diskretnim komponentama, zatim do integriranih krugova i najviši među mikroprocesorskim uređajima

Statistike pokazuju veću pouzdanost elektromehaničkih releja u usporedbi s analognim poluvodičima u svakodnevnoj uporabi. Suprotna slika se uočava samo kada se ciklusi prebacivanja povećaju na nekoliko stotina tisuća ili milijuna.

Integrirani krugovi koriste puno veći broj elektroničkih elemenata koji su manje otporni na prenapon nego u poluprovodničkim relejima. To je osobito istinito kada je izložen statičkom elektricitetu i elektromagnetskom šumu, koji su stalno prisutni u visokonaponskoj energetskoj opremi.

Statistika kvarova mikroprocesorskih relejnih zaštitnih uređaja japanskih tvrtki opovrgava mit o najvećoj pouzdanosti mikroprocesorske zaštite. Također, to ne uključuje "softverske kvarove", koji se često ne mogu otkriti tijekom pregleda, ali se mogu dogoditi bilo kada.

3. Pouzdanost mikroprocesorskih relejnih zaštitnih uređaja poboljšana je ugrađenom samodijagnostikom

Obrane temeljene na mikroprocesorima uključuju:

• analogno-digitalni pretvarači;

• memorija (ROM — ROM + RAM — RAM);

• PROCESOR;

• napajanje;

• izlazni elektromagnetski releji;

• čvorovi analognih i digitalnih ulaza.

Sastav blokova relejne zaštite mikroprocesora

Sve te komponente na različite su načine pokrivene algoritmima za samodijagnostiku i nisu uvijek u potpunosti kontrolirane.

Interna provjera je dizajnirana da signalizira i blokira rad relejne zaštite u slučaju kvara u njenom strujnom krugu, a ne u električnoj mreži elektroprivrede. Stoga ne povećava pouzdanost elektroenergetskog sustava.

4. Pouzdanost relejnih zaštitnih uređaja baziranih na mikroprocesorima je veća jer su njihove komponente otpornije na fizičko starenje

Uz pravilan rad, elektromagnetski zaštitni releji uvedeni u SSSR-u 1970-ih još uvijek rade savršeno i zadržali su svoje tehničke karakteristike.

Elektrolitski kondenzatori čak i najboljih tvrtki u Japanu, koji su dio relejne zaštite, nakon 7 godina rada u sklopnim izvorima napajanja gube svoja svojstva, nepropusnost i stvaraju curenja elektrolita koji mogu nagrizati bakrene staze sklopnih ploča.

MPD statistika štete japanskih tvrtki

Proizvođači mikroprocesorskih uređaja vidjeli su želju za smanjenjem veličine elektroničkih komponenti stvaranjem načina s povećanim odvođenjem topline koji se moraju ukloniti iz rashladnog sustava, što se ne radi uvijek.

Poteškoće na poslu

1. Elektromagnetska kompatibilnost

Suvremena mikroelektronika vrlo je osjetljiva na elektromagnetsko zračenje, pa se na trafostanicama koje rade u uvjetima povećane jakosti električnog polja postavljaju kompleti mikroprocesorskih relejnih zaštitnih uređaja koji zahtijevaju pouzdanu oklopljenu zaštitu s akumuliranim odvodom potencijala u zemlju.

U mnogim trafostanicama otpor petlje uzemljenja ne zadovoljava zahtjeve za rad mikroprocesorskih relejnih zaštitnih uređaja, što podrazumijeva veliku količinu građevinskih radova. U suprotnom, takve zaštite mogu dovesti do neovlaštenog rada u slučaju elektromagnetskih smetnji u sustavu, koje se vrlo lako mogu stvoriti namjerno, poput hakerskih napada na softver.

2. Zadaci koje treba izvršiti

Otkaz jedne mikroprocesorske zaštite dovodi do težih posljedica za električnu energiju od kvara elektromagnetske zaštite, jer funkcionalno mikroprocesorski relejni zaštitni uređaj obavlja poslove 3 ÷ 5 elektromagnetske zaštite.

3. Obuka osoblja

Ogroman broj tvrtki u svijetu s prometom većim od milijardi dolara bavi se proizvodnjom mikroprocesorskih uređaja za relejnu zaštitu. Samo u Rusiji i zemljama ZND-a na svjetskom tržištu posluje više od 10 poduzeća.

Svaki sigurnosni uređaj izrađen je jedinstvenom tehnologijom koja isključuje zamjenjivost elemenata i softvera. Tehnički opisi s uputama za uporabu su knjige od više stranica s nekoliko stotina A4 listova. Za njihovo proučavanje potrebno je dosta vremena i predznanja.

Kada stigne novi tip mikroprocesorskog uređaja relejne zaštite, čak i od istog proizvođača, potrebno je ponovno pokrenuti proces obuke osoblja.

zaključke

Mikroprocesorski relejni zaštitni uređaji istinski su progresivan smjer u razvoju električne energije.

Visoka pouzdanost mikroprocesorskih uređaja za relejnu zaštitu, koju najavljuju proizvođači, ne odgovara uvijek stvarnosti.

Osoblje koje servisira bilo koju mikroprocesorsku zaštitnu jedinicu mora biti svjesno svih slabosti takvih uređaja i vješto korigirati njihov rad.

Krajnje je vrijeme da se vladine agencije pozabave pitanjima standardizacije i u njih uvedu sustave relejne zaštite temeljene na mikroprocesorima.

Gurevich VI Ranjivost mikroprocesorskih zaštitnih releja: problemi i rješenja. — M.: Infra-inženjering, 2014 — 248 str.: Il.