마이크로프로세서 기반 릴레이 보호 장치: 가능성 및 논란이 되는 문제 개요

약 15년 ​​전부터 프로세서 기반 컴퓨터 기술을 이용한 새로운 전력기기 보호장비가 전력산업에 널리 도입되기 시작했다. 마이크로프로세서 기반 릴레이 보호 장치인 MPD라는 약어로 불리게 되었습니다.

그들은 새로운 요소 기반인 마이크로컨트롤러(마이크로프로세서 요소)를 기반으로 계전기 보호 및 자동화를 위한 일반 장치의 기능을 수행합니다.

마이크로 프로세서 릴레이 보호 장치의 장점

크기가 큰 전기 기계 및 정적 계전기를 거부하여 계전기 보호 및 자동 패널에 장비를 보다 콤팩트하게 배치할 수 있습니다. 이러한 디자인은 훨씬 적은 공간을 차지하기 시작했습니다. 동시에 터치 버튼과 디스플레이를 이용한 제어가 더욱 시각적이고 편리해졌습니다.

마이크로프로세서 릴레이 보호를 포함한 패널의 외부 모습이 그림에 나와 있습니다.이제 MPD의 도입은 릴레이 보호 장치 개발의 주요 방향 중 하나가 되었습니다. 이는 릴레이 보호 및 자동화의 주요 작업인 비상 모드 제거 외에도 새로운 기술을 통해 여러 가지 추가 기능을 구현할 수 있다는 사실에 의해 촉진됩니다.

여기에는 다음이 포함됩니다.

• 비상 상황 등록;

• 시스템 안정성 위반의 경우 동기 사용자의 연결 끊김을 예측합니다.

• 장거리를 단축하는 능력.

EMI 및 아날로그 장치의 전기 기계적 보호를 기반으로 하는 이러한 기능의 구현은 기술적 어려움으로 인해 수행되지 않습니다.

마이크로프로세서 기반 계전기 보호 시스템은 기존 계전기 보호 장치와 동일한 속도, 선택성, 감도 및 신뢰성 원칙으로 작동합니다.

작동 중에 이러한 장치의 장점뿐만 아니라 단점도 드러났으며 일부 지표에 따르면 제조업체와 운영자 간의 분쟁은 여전히 ​​진행 중입니다.

마이크로프로세서 보호 기능이 장착된 RZA 패널

단점

많은 마이크로프로세서 기반 릴레이 보호 장치 구매자는 다음과 같은 이유로 이러한 시스템의 성능에 만족하지 못했습니다.

• 높은 가격;

• 낮은 유지 보수.

반도체 또는 전기 기계 기반에서 작동하는 장치가 고장난 경우 개별 결함 부품을 교체하는 것으로 충분하면 마이크로프로세서 보호를 위해 전체 마더보드를 교체해야 하는 경우가 많으며 그 비용은 전체 장비.

또한 교체하려면 부품을 찾는 데 많은 시간이 소요됩니다. 이러한 장치의 호환성은 동일한 제조업체의 동일한 유형의 디자인이 많더라도 완전히 없습니다.

전기 기계 계전기는 35년 이상 성공적으로 작동해 왔습니다.

논쟁의 문제

1. 전자기계 보호 장치에 비해 마이크로프로세서 릴레이 보호 장치의 높은 신뢰성

광고가 있는 마이크로프로세서 장치 제조업체는 기계적 마모 조건의 배제와 관련하여 시스템에 움직이는 부품이 없음을 강조합니다. 또한 전기 기계 및 반도체 기반 구조에서 금속 부식 및 절연 노화 문제가 추가되었습니다.

전기 기계 보호 운영 경험은 이미 약 150년이며 러시아 및 CIS 파트너의 에너지 기업 대부분이 이를 기반으로 작업합니다. 많은 계전기는 수십 년 동안 전원을 공급받았으며, 개발된 유지 관리 및 운영 시스템을 통해 상당히 오랫동안 사용할 수 있습니다.

실제로 절연 결함과 부식은 두 가지 경우에만 발생할 수 있습니다.

• 생산 기술 위반;

• 운영 및 유지 보수 규칙 위반.

움직이는 부품의 기계적 마모 문제를 고려하면 몇 년 후 (작동 시점부터 고려) 또는 사고가 많이 발생하는 경우 직원이 점검하는 동안에만 트리거된다는 점을 명심해야 합니다. 드물게.

릴레이 보호를 위한 마이크로프로세서 장치에서 동시에:

• 대부분의 구성 요소는 지속적으로 전기 회로를 모니터링하고 서로 신호를 교환합니다.

• 전기 입력 요소는 과도 프로세스의 임펄스 및 피크 값뿐만 아니라 220V의 고전압에 지속적으로 노출됩니다.

• 고속 펄스 회로 전원 장치는 열 방출과 함께 셧다운 없이 작동하며 MPD 고장의 주요 부분을 형성합니다.

2. 계전기 신뢰성은 전기기계 설계에서 개별 부품을 기반으로 한 반도체 설계로 점차 증가했으며, 그 다음에는 집적 회로 및 마이크로프로세서 장치 중에서 가장 높았습니다.

통계에 따르면 일상적으로 사용되는 반도체 아날로그에 비해 전기 기계 릴레이의 신뢰성이 더 높습니다. 반대 그림은 스위칭 주기가 수십만 또는 수백만으로 증가한 경우에만 관찰됩니다.

집적 회로는 솔리드 스테이트 릴레이보다 과전압에 대한 내성이 적은 훨씬 더 많은 수의 전자 소자를 사용합니다. 고전압 전력 장비에 지속적으로 존재하는 정전기 및 전자기 노이즈에 노출된 경우 특히 그렇습니다.

일본 기업의 마이크로 프로세서 릴레이 보호 장치의 고장 통계는 마이크로 프로세서 보호의 최고 신뢰성에 대한 신화를 반박합니다. 또한 여기에는 검사 중에 감지할 수 없는 경우가 많지만 언제든지 발생할 수 있는 "소프트웨어 오류"는 포함되지 않습니다.

3. 자기진단 기능 내장으로 마이크로프로세서 계전기 보호장치의 신뢰성 향상

마이크로프로세서 기반 방어에는 다음이 포함됩니다.

• 아날로그-디지털 변환기;

• 메모리(ROM — ROM + RAM — RAM);

• 프로세서;

• 전원;

• 출력 전자기 릴레이;

• 아날로그 및 디지털 입력 노드.

마이크로프로세서 릴레이 보호 블록 구성

이러한 모든 구성 요소는 자가 진단 알고리즘에 의해 다양한 방식으로 다루어지며 항상 완전히 제어되는 것은 아닙니다.

내부 점검은 전력 회사의 전기 네트워크가 아닌 회로에 결함이 있는 경우 계전기 보호 장치의 작동을 알리고 차단하도록 설계되었습니다. 따라서 전력 시스템의 신뢰성을 높이지 않습니다.

4. 마이크로프로세서 기반의 계전기 보호장치는 부품의 물리적 노화에 대한 저항력이 높아 신뢰성이 높다.

제대로 작동하면 1970년대에 소련에 도입된 전자기 보호 계전기는 여전히 완벽하게 작동하고 기술적 특성을 유지합니다.

스위칭 전원 공급 장치에서 7년 동안 작동한 후 계전기 보호의 일부인 일본 최고의 회사의 전해 커패시터도 특성과 견고성을 잃고 회로 기판의 구리 트랙을 부식시킬 수 있는 전해액 누출을 일으킵니다.

일본 기업의 MPD 피해 통계

마이크로프로세서 장치 제조업체는 항상 수행되는 것은 아니지만 냉각 시스템에서 제거해야 하는 증가된 열 분산 모드를 생성하여 전자 구성 요소의 크기를 줄이려는 요구를 보아 왔습니다.

직장에서의 어려움

1. 전자파 적합성

현대의 마이크로전자공학은 전자기 방사선에 매우 민감하며, 마이크로프로세서 릴레이 보호 장치 세트는 전계 강도가 증가된 조건에서 작동하는 변전소에 설치되어 접지로의 누적된 잠재적인 드레인과 함께 안정적인 차폐 보호가 필요합니다.

많은 변전소에서 접지 루프의 저항은 마이크로 프로세서 계전기 보호 장치의 작동 요구 사항을 충족하지 못하며 이는 많은 양의 건설 작업을 의미합니다. 그렇지 않으면 소프트웨어에 대한 해커의 공격과 같이 의도적으로 쉽게 생성될 수 있는 시스템의 전자기 교란이 발생하는 경우 이러한 보호 기능으로 인해 무단 작동이 발생할 수 있습니다.

2. 완료해야 할 작업

기능적으로 마이크로 프로세서 릴레이 보호 장치가 3 ÷ 5 전자기 보호 작업을 수행하기 때문에 하나의 마이크로 프로세서 보호 기능이 실패하면 전자기 보호 실패보다 전기에 더 심각한 결과를 초래합니다.

3. 직원 교육

수십억 달러 이상의 매출을 올리는 전 세계 수많은 회사가 릴레이 보호용 마이크로 프로세서 장치 생산에 참여하고 있습니다. 러시아와 CIS 국가에서만 10개 이상의 기업이 세계 시장에서 활동하고 있습니다.

각 보안 장치는 요소와 소프트웨어의 호환성을 배제한 고유한 기술을 사용하여 만들어집니다. 사용 지침이 포함된 기술 설명은 수백 장의 A4 용지가 포함된 여러 페이지의 책입니다. 이를 연구하려면 많은 시간과 사전 전문 지식이 필요합니다.

같은 제조사라도 새로운 형태의 마이크로프로세서 기반 계전기 보호장치가 나오면 인력 양성 과정을 다시 시작해야 한다.

결론

마이크로 프로세서 기반 릴레이 보호 장치는 전기 발전의 진정한 진보적 방향입니다.

제조업체가 발표한 릴레이 보호용 마이크로프로세서 장치의 높은 신뢰성이 항상 현실과 일치하는 것은 아닙니다.

마이크로프로세서 보호 장치를 수리하는 직원은 이러한 장치의 모든 약점을 인식하고 능숙하게 작동을 수정해야 합니다.

정부 기관이 표준화 문제를 해결하고 마이크로프로세서 기반 릴레이 보호 시스템을 도입해야 할 때입니다.

Gurevich VI 마이크로프로세서 보호 계전기의 취약점: 문제 및 솔루션. — M.: 인프라 엔지니어링, 2014 — 248 p.: Il.