อุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์: ภาพรวมของความเป็นไปได้และปัญหาที่เป็นที่ถกเถียง

ประมาณ 15 ปีที่แล้ว อุปกรณ์ป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบใหม่ที่ใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่ใช้โปรเซสเซอร์เริ่มถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมไฟฟ้า มันถูกเรียกโดยย่อว่า MPD - อุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์

พวกเขาทำหน้าที่ของอุปกรณ์ทั่วไปสำหรับการป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติโดยใช้องค์ประกอบพื้นฐานใหม่ — ไมโครคอนโทรลเลอร์ (องค์ประกอบไมโครโปรเซสเซอร์)

ข้อดีของอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ไมโครโปรเซสเซอร์

การปฏิเสธรีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าและสแตติกซึ่งมีขนาดที่สำคัญ ทำให้สามารถจัดวางอุปกรณ์บนการป้องกันรีเลย์และแผงอัตโนมัติได้กะทัดรัดมากขึ้น การออกแบบดังกล่าวเริ่มใช้พื้นที่น้อยลงอย่างมาก ในขณะเดียวกัน การควบคุมโดยใช้ปุ่มสัมผัสและหน้าจอก็มองเห็นได้ชัดเจนขึ้นและสะดวกยิ่งขึ้น

มุมมองภายนอกของแผงควบคุม รวมถึงการป้องกันรีเลย์ไมโครโปรเซสเซอร์ แสดงอยู่ในรูปภาพตอนนี้การเปิดตัว MPD ได้กลายเป็นหนึ่งในทิศทางหลักในการพัฒนาอุปกรณ์ป้องกันการถ่ายทอด สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยข้อเท็จจริงที่ว่านอกเหนือจากงานหลักของการป้องกันการถ่ายทอดและระบบอัตโนมัติ — การกำจัดโหมดฉุกเฉิน เทคโนโลยีใหม่ ๆ ยังอนุญาตให้ใช้ฟังก์ชันเพิ่มเติมจำนวนมาก

พวกเขารวมถึง:

• การลงทะเบียนเงื่อนไขฉุกเฉิน

• ทำนายการตัดการเชื่อมต่อของผู้ใช้ซิงโครนัสในกรณีที่มีการละเมิดเสถียรภาพของระบบ

• ความสามารถในการย่นระยะทางไกล

การใช้งานความสามารถดังกล่าวตามการป้องกันระบบเครื่องกลไฟฟ้าของ EMI และอุปกรณ์อะนาล็อกไม่ได้ดำเนินการเนื่องจากปัญหาทางเทคนิค

ระบบป้องกันรีเลย์ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ทำงานบนหลักการความเร็ว การเลือก ความไว และความน่าเชื่อถือแบบเดียวกับอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ทั่วไป

ในระหว่างการดำเนินการ ไม่เพียงแต่ข้อดีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงข้อเสียของอุปกรณ์ดังกล่าวด้วย และตามตัวบ่งชี้บางอย่าง ข้อพิพาทระหว่างผู้ผลิตและผู้ประกอบการยังคงดำเนินต่อไป

แผง RZA พร้อมการป้องกันไมโครโปรเซสเซอร์

ข้อเสีย

ผู้ซื้ออุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์จำนวนมากไม่พอใจกับประสิทธิภาพของระบบเหล่านี้เนื่องจาก:

• ราคาสูง;

• การบำรุงรักษาต่ำ

หากในกรณีที่อุปกรณ์ทำงานบนพื้นฐานเซมิคอนดักเตอร์หรือระบบเครื่องกลไฟฟ้าล้มเหลว ก็เพียงพอแล้วที่จะเปลี่ยนชิ้นส่วนที่มีข้อบกพร่องแต่ละชิ้น ดังนั้นสำหรับการป้องกันไมโครโปรเซสเซอร์ มักจะจำเป็นต้องเปลี่ยนเมนบอร์ดทั้งหมด ซึ่งราคาอาจเป็นหนึ่งในสามของต้นทุน อุปกรณ์ทั้งหมด

นอกจากนี้ การเปลี่ยนชิ้นส่วนต้องใช้เวลามากในการค้นหาชิ้นส่วน: ความสามารถในการถอดเปลี่ยนในอุปกรณ์ดังกล่าวไม่มีอยู่จริงแม้แต่ในการออกแบบประเภทเดียวกันจำนวนมากจากผู้ผลิตรายเดียวกัน

รีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าทำงานสำเร็จมากว่า 35 ปี

ปัญหาความขัดแย้ง

1. ความน่าเชื่อถือสูงของอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ไมโครโปรเซสเซอร์เมื่อเทียบกับการป้องกันระบบเครื่องกลไฟฟ้า

ผู้ผลิตอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์ที่มีการโฆษณาเน้นการไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวในระบบ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการยกเว้นสภาวะการสึกหรอทางกล นอกจากนี้ยังเพิ่มประเด็นของการกัดกร่อนของโลหะและอายุของฉนวนในโครงสร้างที่ใช้เครื่องกลไฟฟ้าและเซมิคอนดักเตอร์

ประสบการณ์เกี่ยวกับการทำงานของการป้องกันระบบเครื่องกลไฟฟ้ามีอยู่แล้วประมาณ 1 ศตวรรษครึ่ง องค์กรด้านพลังงานส่วนใหญ่ในรัสเซียและพันธมิตร CIS ทำงานบนพื้นฐานนี้ รีเลย์จำนวนมากได้รับพลังงานมาเป็นเวลาหลายสิบปี และระบบการบำรุงรักษาและการใช้งานที่พัฒนาขึ้นช่วยให้รับประกันได้ว่าจะใช้ได้เป็นเวลานาน

ในความเป็นจริงแล้ว ฉนวนชำรุดและสึกกร่อนสามารถเกิดขึ้นได้ในสองกรณีเท่านั้น:

• การละเมิดเทคโนโลยีการผลิต

• การเบี่ยงเบนจากกฎการใช้งานและการบำรุงรักษา

หากเราพิจารณาปัญหาการสึกหรอทางกลของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ควรระลึกไว้เสมอว่าชิ้นส่วนเหล่านั้นจะถูกกระตุ้นในระหว่างการตรวจสอบโดยบุคลากรที่ดำเนินการหลังจากผ่านไปหลายปีเท่านั้น (โดยพิจารณาจากเวลาของการใช้งาน) หรือในอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง นานๆ ครั้ง.

ในเวลาเดียวกันในอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์สำหรับการป้องกันรีเลย์:

• ส่วนประกอบส่วนใหญ่ตรวจสอบวงจรไฟฟ้าและแลกเปลี่ยนสัญญาณระหว่างกันอย่างต่อเนื่อง

• องค์ประกอบของอินพุตไฟฟ้าสัมผัสกับไฟฟ้าแรงสูง 220 โวลต์อย่างต่อเนื่องตลอดจนแรงกระตุ้นและค่าสูงสุดของกระบวนการชั่วคราว

• หน่วยพลังงานของวงจรพัลส์ความเร็วสูงทำงานโดยไม่มีการหยุดทำงานพร้อมกับปล่อยความร้อนและสร้างส่วนแบ่งหลักของความล้มเหลวของ MPD

2. ความน่าเชื่อถือของรีเลย์ค่อยๆ เพิ่มขึ้นจากการออกแบบระบบเครื่องกลไฟฟ้าไปจนถึงการออกแบบเซมิคอนดักเตอร์ตามส่วนประกอบแยก จากนั้นเป็นวงจรรวม และสูงสุดในบรรดาอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์

สถิติแสดงความน่าเชื่อถือที่สูงกว่าของรีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าเมื่อเปรียบเทียบกับอะนาล็อกของเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในชีวิตประจำวัน ภาพที่ตรงกันข้ามจะถูกสังเกตก็ต่อเมื่อรอบการสลับเพิ่มขึ้นเป็นหลายแสนหรือหลายล้าน

วงจรรวมใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากซึ่งมีความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าเกินน้อยกว่าในโซลิดสเตตรีเลย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสัมผัสกับไฟฟ้าสถิตย์และสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีอยู่ในอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงตลอดเวลา

สถิติความล้มเหลวของอุปกรณ์ป้องกันการรีเลย์ไมโครโปรเซสเซอร์ของบริษัทญี่ปุ่นหักล้างตำนานความน่าเชื่อถือสูงสุดของการป้องกันไมโครโปรเซสเซอร์ นอกจากนี้ยังไม่รวมถึง "ความล้มเหลวของซอฟต์แวร์" ซึ่งมักไม่สามารถตรวจพบได้ในระหว่างการตรวจสอบ แต่สามารถเกิดขึ้นได้ทุกเมื่อ

3. ความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ไมโครโปรเซสเซอร์ได้รับการปรับปรุงโดยการวินิจฉัยตัวเองในตัว

การป้องกันที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ประกอบด้วย:

• ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล

• หน่วยความจำ (ROM — ROM + RAM — RAM);

• โปรเซสเซอร์;

• แหล่งจ่ายไฟ

• เอาท์พุทรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า

• โหนดของอินพุตแบบอะนาล็อกและดิจิตอล

องค์ประกอบของการป้องกันรีเลย์ไมโครโปรเซสเซอร์

ส่วนประกอบทั้งหมดเหล่านี้ได้รับการคุ้มครองด้วยวิธีต่างๆ โดยอัลกอริทึมการวินิจฉัยตนเองและไม่ได้ควบคุมอย่างสมบูรณ์เสมอไป

การตรวจสอบภายในได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งสัญญาณและบล็อกการทำงานของการป้องกันรีเลย์ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดในวงจร ไม่ใช่ในเครือข่ายไฟฟ้าของบริษัทไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่เพิ่มความเชื่อถือได้ของระบบไฟฟ้า

4. ความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์นั้นสูงกว่าเนื่องจากส่วนประกอบมีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพทางกายภาพมากกว่า

ด้วยการใช้งานที่เหมาะสม รีเลย์ป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปิดตัวในสหภาพโซเวียตในปี 1970 ยังคงทำงานได้อย่างสมบูรณ์และยังคงคุณสมบัติทางเทคนิคไว้

ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรลีติคของบริษัทที่ดีที่สุดในญี่ปุ่นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการป้องกันรีเลย์ หลังจากดำเนินการ 7 ปีในสวิตช์พาวเวอร์ซัพพลายจะสูญเสียคุณสมบัติ ความแน่น และสร้างการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ที่สามารถกัดกร่อนรางทองแดงของแผงวงจรได้

สถิติความเสียหาย MPD ของบริษัทญี่ปุ่น

ผู้ผลิตอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์เห็นความต้องการที่จะลดขนาดของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์โดยการสร้างโหมดที่มีการกระจายความร้อนเพิ่มขึ้นซึ่งจะต้องนำออกจากระบบทำความเย็น ซึ่งไม่ได้ทำเสมอไป

ความยากลำบากในการทำงาน

1. ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า

ไมโครอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่มีความไวสูงต่อการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า และมีการติดตั้งชุดอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ไมโครโปรเซสเซอร์ที่สถานีไฟฟ้าย่อยซึ่งทำงานในสภาวะที่มีความแรงของสนามไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ซึ่งต้องการการป้องกันที่มีเกราะป้องกันที่เชื่อถือได้พร้อมการระบายน้ำที่อาจเกิดขึ้นสะสมลงสู่พื้นโลก

ในสถานีย่อยหลายแห่ง ความต้านทานของลูปกราวด์ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ไมโครโปรเซสเซอร์ ซึ่งหมายถึงงานก่อสร้างจำนวนมาก มิฉะนั้น การป้องกันดังกล่าวอาจนำไปสู่การดำเนินการโดยไม่ได้รับอนุญาตในกรณีที่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในระบบ ซึ่งสามารถสร้างขึ้นโดยเจตนาได้อย่างง่ายดาย เช่น การโจมตีของแฮ็กเกอร์ต่อซอฟต์แวร์

2. งานที่ต้องทำให้เสร็จ

ความล้มเหลวของการป้องกันไมโครโปรเซสเซอร์ตัวเดียวทำให้เกิดผลร้ายแรงต่อไฟฟ้ามากกว่าความล้มเหลวในการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากตามหน้าที่แล้ว อุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ไมโครโปรเซสเซอร์จะทำหน้าที่ป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า 3 ÷ 5

3. การฝึกอบรมพนักงาน

บริษัท จำนวนมากในโลกที่มีมูลค่าการซื้อขายมากกว่าพันล้านดอลลาร์มีส่วนร่วมในการผลิตอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์สำหรับการป้องกันรีเลย์ ในรัสเซียและกลุ่มประเทศ CIS เพียงแห่งเดียว มีองค์กรมากกว่า 10 แห่งที่ดำเนินธุรกิจในตลาดโลก

อุปกรณ์รักษาความปลอดภัยแต่ละชิ้นผลิตขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีเฉพาะที่ไม่รวมความสามารถในการใช้แทนกันได้ขององค์ประกอบและซอฟต์แวร์ คำอธิบายทางเทคนิคพร้อมคำแนะนำในการใช้งานเป็นหนังสือหลายหน้าขนาด A4 หลายร้อยแผ่น ต้องใช้เวลาและความรู้เฉพาะทางมากพอสมควรในการศึกษา

เมื่ออุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ชนิดใหม่มาถึง แม้จะมาจากผู้ผลิตรายเดียวกันก็ตาม กระบวนการฝึกอบรมบุคลากรจะต้องเริ่มต้นใหม่

ข้อสรุป

อุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์เป็นทิศทางที่ก้าวหน้าอย่างแท้จริงในการพัฒนาไฟฟ้า

ความน่าเชื่อถือสูงของอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์สำหรับการป้องกันรีเลย์ที่ประกาศโดยผู้ผลิตนั้นไม่สอดคล้องกับความเป็นจริงเสมอไป

บุคลากรที่ให้บริการหน่วยป้องกันไมโครโปรเซสเซอร์ต้องตระหนักถึงจุดอ่อนทั้งหมดของอุปกรณ์ดังกล่าวและแก้ไขการทำงานอย่างชำนาญ

ถึงเวลาแล้วที่หน่วยงานของรัฐจะจัดการกับปัญหาเรื่องมาตรฐานและนำระบบป้องกันรีเลย์ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์เข้ามาเกี่ยวข้อง

Gurevich VI ช่องโหว่ของรีเลย์ป้องกันไมโครโปรเซสเซอร์: ปัญหาและวิธีแก้ไข — M.: Infra-engineering, 2014 — 248 p.: Il.