マイクロプロセッサベースのリレー保護デバイス: 可能性と物議を醸す問題の概要

約 15 年前、プロセッサベースのコンピュータ技術を使用した新しい電力設備保護装置が電力業界で広く導入され始めました。これは、MPD (マイクロプロセッサベースのリレー保護デバイス) という略語で呼ばれるようになりました。

これらは、新しい要素ベースであるマイクロコントローラー (マイクロプロセッサー要素) に基づいて、リレー保護と自動化のための通常のデバイスの機能を実行します。

マイクロプロセッサリレー保護装置の利点

寸法が大きい電気機械リレーや静的リレーの採用により、リレー保護パネルや自動パネル上に機器をよりコンパクトに配置できるようになりました。このようなデザインは、占有スペースを大幅に削減し始めました。同時に、タッチボタンとディスプレイを使用した制御がより視覚的かつ便利になりました。

マイクロプロセッサリレー保護を含むパネルの外観を図に示します。現在、MPD の導入はリレー保護装置の開発における主要な方向性の 1 つとなっています。これは、リレーの保護と自動化という主なタスク、つまり緊急モードの排除に加えて、新しいテクノロジーにより多くの追加機能の実装が可能になるという事実によって促進されます。

それらには次のものが含まれます。

• 緊急事態の登録。

• システムの安定性に違反した場合の同期ユーザーの切断を予測します。

• 長距離を短縮する能力。

EMI およびアナログ デバイスの電気機械的保護に基づくこのような機能の実装は、技術的な問題のため実行されていません。

マイクロプロセッサベースのリレー保護システムは、従来のリレー保護デバイスとまったく同じ速度、選択性、感度、信頼性の原理で動作します。

運用中に、そのようなデバイスの利点だけでなく欠点も明らかになり、いくつかの指標によると、メーカーとオペレーターの間の紛争はまだ続いています。

マイクロプロセッサー保護機能を備えた RZA パネル

デメリット

マイクロプロセッサベースのリレー保護デバイスの多くの購入者は、次の理由からこれらのシステムのパフォーマンスに不満を抱いています。

• 高価;

• 低メンテナンス。

半導体または電気機械ベースで動作するデバイスに障害が発生した場合、個々の欠陥部品を交換するだけで十分である場合、マイクロプロセッサを保護するためにマザーボード全体を交換する必要があることがよくあり、そのコストはマザーボードのコストの 3 分の 1 になる可能性があります。設備全体。

さらに、交換には部品を探すのに多くの時間を費やす必要があります。そのようなデバイスには、同じメーカーの同じタイプの設計の多くであっても互換性がまったくありません。

電気機械式リレーは 35 年以上にわたって正常に動作しています

争点

1. 電気機械的保護と比較して、マイクロプロセッサリレー保護装置の信頼性が高い

マイクロプロセッサ デバイスの製造業者は、システム内に可動部品がないことを広告で強調していますが、これは機械的摩耗状態の排除に関連しています。ここには、電気機械および半導体ベースの構造における金属腐食と絶縁劣化の問題も追加されています。

電気機械保護の運用経験はすでに約 1 世紀半に及び、ロシアのエネルギー企業と CIS パートナーの大部分はこれに基づいて取り組んでいます。多くのリレーには数十年にわたって電力が供給されており、開発されたメンテナンスと運用システムにより、長期間の使用が保証されています。

実際、絶縁欠陥と腐食は次の 2 つの場合にのみ発生します。

• 生産技術の違反。

• 運用および保守の規則からの逸脱。

可動部品の機械的摩耗の問題を考慮する場合、それらは数年後に実施される担当者によるチェック（動作時から考慮）または頻繁に発生する事故の場合にのみ引き起こされることに留意する必要があります。めったに。

同時に、リレー保護のためのマイクロプロセッサデバイスでは次のことが行われます。

• ほとんどのコンポーネントは電気回路を常に監視し、相互に信号を交換します。

• 電気入力の要素は常に 220 ボルトの高電圧にさらされるだけでなく、過渡プロセスのインパルスやピーク値にもさらされます。

• 高速パルス回路の電源ユニットは、熱を放出してもシャットダウンすることなく動作し、MPD 故障の主な原因となります。

2. リレーの信頼性は、電気機械設計からディスクリートコンポーネントに基づく半導体設計、そして集積回路へと徐々に向上し、マイクロプロセッサデバイスの中で最高のものとなりました。

統計によると、日常使用では半導体アナログと比較して電気機械リレーの信頼性が高いことが示されています。逆の状況は、スイッチング サイクルが数十万または数百万に増加した場合にのみ観察されます。

集積回路は、ソリッドステートリレーよりも過電圧に対する耐性が低い電子素子をはるかに多く使用しています。これは、高電圧電源機器に常に存在する静電気や電磁ノイズにさらされる場合に特に当てはまります。

日本企業のマイクロプロセッサリレー保護装置の故障統計は、マイクロプロセッサ保護の信頼性が最も高いという通説を否定します。また、検査時には検出できないことも多い「ソフトウェア障害」は含まれませんが、いつでも発生する可能性があります。

3. 自己診断機能の内蔵によりマイコンリレー保護装置の信頼性が向上

マイクロプロセッサベースの防御には次のものが含まれます。

• アナログデジタルコンバーター。

• メモリ (ROM — ROM + RAM — RAM);

• プロセッサ;

• 電源;

• 出力電磁リレー。

• アナログ入力とデジタル入力のノード。

マイクロプロセッサリレー保護のブロック構成

これらすべてのコンポーネントは、自己診断アルゴリズムによってさまざまな方法でカバーされており、常に完全に制御されているわけではありません。

内部チェックは、電力会社の電気ネットワークではなく回路に障害が発生した場合に、信号を送りリレー保護の動作をブロックするように設計されています。したがって、電力システムの信頼性は向上しません。

4. マイクロプロセッサベースのリレー保護デバイスは、コンポーネントの物理的経年変化に対する耐性が高いため、信頼性が高くなります。

適切に動作すれば、1970 年代にソ連に導入された電磁保護リレーは今でも完全に機能し、その技術的特性が維持されています。

リレー保護の一部である日本の一流企業の電解コンデンサでも、スイッチング電源で 7​​ 年間使用すると、特性や気密性が低下し、回路基板の銅トラックを腐食させる電解液の漏れが発生します。

日本企業の警察被害統計

マイクロプロセッサ デバイスのメーカーは、冷却システムから除去する必要がある熱放散を増加させたモードを作成することで、電子部品のサイズを縮小したいと考えていますが、これは常に行われるわけではありません。

仕事上の困難

1. 電磁適合性

現代のマイクロエレクトロニクスは電磁放射に非常に敏感であり、電界強度が増大した条件で動作する変電所には一連のマイクロプロセッサ リレー保護装置が設置されており、蓄積された電位がアースに流れる、信頼性の高いシールド保護が必要です。

多くの変電所では、接地ループの抵抗がマイクロプロセッサリレー保護装置の動作要件を満たしておらず、これは多大な工事が必要となることを意味します。そうしないと、ソフトウェアに対するハッカー攻撃など、意図的に簡単に作成できるシステム内の電磁障害が発生した場合に、このような保護が不正な操作につながる可能性があります。

2. 完了すべきタスク

機能的には、マイクロプロセッサ リレー保護装置は 3 ÷ 5 の電磁保護のタスクを実行するため、1 つのマイクロプロセッサ保護の故障は、電磁保護の故障よりも電気に対して深刻な結果をもたらします。

3. スタッフのトレーニング

世界中で数十億ドルを超える売上高を誇る多くの企業が、リレー保護用のマイクロプロセッサ デバイスの製造に取り組んでいます。ロシアと CIS 諸国だけでも 10 社以上の企業が世界市場で事業を展開しています。

各セキュリティ デバイスは、要素やソフトウェアの互換性を排除した独自のテクノロジーを使用して製造されています。使用説明書を含む技術的な説明は、数百枚の A4 シートからなる複数ページの本です。それらを研究するには多大な時間と事前の専門知識が必要です。

新しいタイプのマイクロプロセッサベースのリレー保護装置が登場すると、たとえ同じメーカーのものであっても、人材トレーニングのプロセスを再開する必要があります。

結論

マイクロプロセッサベースのリレー保護デバイスは、電気の開発において真に進歩的な方向です。

メーカーが公表しているリレー保護用のマイクロプロセッサ装置の信頼性の高さは、必ずしも現実と一致しているわけではありません。

マイクロプロセッサ保護ユニットを保守する担当者は、そのようなデバイスのすべての弱点を認識し、その動作を巧みに修正する必要があります。

政府機関が標準化の問題に取り組み、マイクロプロセッサベースのリレー保護システムを政府機関に導入する時期が来ています。

Gurevich VI マイクロプロセッサ保護リレーの脆弱性: 問題と解決策。 — M.: インフラエンジニアリング、2014 — 248 p.: Il。