Peranti perlindungan geganti berasaskan mikropemproses: gambaran keseluruhan kemungkinan dan isu kontroversi

Kira-kira 15 tahun yang lalu, peralatan perlindungan peralatan kuasa baharu menggunakan teknologi komputer berasaskan pemproses mula diperkenalkan secara meluas dalam industri kuasa. Ia kemudiannya dipanggil istilah singkatan MPD — peranti perlindungan geganti berasaskan mikropemproses.

Mereka melaksanakan fungsi peranti biasa untuk perlindungan geganti dan automasi berdasarkan asas elemen baharu — mikropengawal (elemen mikropemproses).

Kelebihan peranti perlindungan geganti mikropemproses

Penolakan geganti elektromekanikal dan statik, yang mempunyai dimensi yang ketara, memungkinkan penempatan peralatan yang lebih padat pada perlindungan geganti dan panel automatik. Reka bentuk sedemikian mula mengambil ruang yang jauh lebih sedikit. Pada masa yang sama, kawalan menggunakan butang sentuh dan paparan telah menjadi lebih visual dan mudah.

Pandangan luaran panel, termasuk perlindungan geganti mikropemproses, ditunjukkan dalam rajah.Kini pengenalan MPD telah menjadi salah satu hala tuju utama dalam pembangunan peranti perlindungan geganti. Ini difasilitasi oleh fakta bahawa sebagai tambahan kepada tugas utama perlindungan geganti dan automasi - penghapusan mod kecemasan, teknologi baru membolehkan melaksanakan beberapa fungsi tambahan.

Mereka termasuk:

• pendaftaran keadaan kecemasan;

• meramalkan pemutusan sambungan pengguna segerak sekiranya berlaku pelanggaran kestabilan sistem;

• keupayaan untuk memendekkan jarak jauh.

Pelaksanaan keupayaan sedemikian berdasarkan perlindungan elektromekanikal EMI dan peranti analog tidak dijalankan kerana kesukaran teknikal.

Sistem perlindungan geganti berasaskan mikropemproses beroperasi pada prinsip kelajuan, selektiviti, kepekaan dan kebolehpercayaan yang sama seperti peranti perlindungan geganti konvensional.

Semasa operasi, bukan sahaja kelebihan, tetapi juga keburukan peranti sedemikian telah didedahkan, dan menurut beberapa petunjuk, pertikaian antara pengeluar dan pengendali masih berterusan.

Panel RZA dilengkapi dengan perlindungan mikropemproses

keburukan

Ramai pembeli peranti perlindungan geganti berasaskan mikropemproses tidak berpuas hati dengan prestasi sistem ini disebabkan oleh:

• harga tinggi;

• penyelenggaraan yang rendah.

Jika sekiranya berlaku kegagalan peranti yang beroperasi pada asas semikonduktor atau elektromekanikal, ia sudah cukup untuk menggantikan bahagian individu yang rosak, maka untuk perlindungan mikropemproses selalunya diperlukan untuk menggantikan keseluruhan papan induk, yang kosnya boleh menjadi satu pertiga daripada kos keseluruhan peralatan.

Di samping itu, penggantian akan memerlukan banyak masa untuk mencari bahagian: kebolehtukaran dalam peranti sedemikian tidak hadir sama sekali walaupun dalam kebanyakan jenis reka bentuk yang sama dari pengeluar yang sama.

Geganti elektromekanikal telah beroperasi dengan jayanya selama lebih 35 tahun

Isu kontroversi

1. Kebolehpercayaan tinggi peranti perlindungan geganti mikropemproses berbanding perlindungan elektromekanikal

Pengilang peranti mikropemproses dengan pengiklanan menekankan ketiadaan bahagian bergerak dalam sistem, yang berkaitan dengan pengecualian keadaan haus mekanikal. Turut ditambah di sini ialah isu kakisan logam dan penuaan penebat dalam struktur berasaskan elektromekanikal dan semikonduktor.

Pengalaman dengan pengendalian perlindungan elektromekanikal sudah kira-kira satu setengah abad. Majoriti perusahaan tenaga di Rusia dan rakan kongsi CIS bekerja atas dasar ini. Banyak geganti telah dikuasakan selama beberapa dekad, dan sistem penyelenggaraan dan operasi yang dibangunkan membolehkannya dijamin untuk digunakan untuk jangka masa yang agak lama.

Malah, kecacatan penebat dan kakisan boleh berlaku hanya dalam dua kes:

• pelanggaran teknologi pengeluaran;

• penyelewengan daripada peraturan operasi dan penyelenggaraan.

Jika kita mempertimbangkan isu haus mekanikal bahagian bergerak, maka harus diingat bahawa ia hanya dicetuskan semasa pemeriksaan oleh kakitangan yang dijalankan selepas beberapa tahun (diambil kira dari masa operasi) atau dalam kemalangan yang banyak berlaku. jarang.

Pada masa yang sama dalam peranti mikropemproses untuk perlindungan geganti:

• kebanyakan komponen sentiasa memantau litar elektrik dan bertukar isyarat antara satu sama lain;

• unsur-unsur input elektrik sentiasa terdedah kepada voltan tinggi 220 volt, serta kepada nilai impuls dan puncak proses sementara;

• unit kuasa litar nadi berkelajuan tinggi beroperasi tanpa penutupan dengan pembebasan haba dan membentuk bahagian utama kegagalan MPD.

2. Kebolehpercayaan geganti secara beransur-ansur meningkat daripada reka bentuk elektromekanikal kepada reka bentuk semikonduktor berdasarkan komponen diskret, kemudian kepada litar bersepadu dan yang tertinggi di kalangan peranti mikropemproses

Statistik menunjukkan kebolehpercayaan yang lebih tinggi bagi geganti elektromekanikal berbanding analog semikonduktor dalam penggunaan harian. Gambar yang bertentangan hanya diperhatikan apabila kitaran pensuisan meningkat kepada beberapa ratus ribu atau berjuta-juta.

Litar bersepadu menggunakan bilangan elemen elektronik yang lebih besar yang kurang tahan terhadap voltan lampau berbanding dengan geganti keadaan pepejal. Ini benar terutamanya apabila terdedah kepada elektrik statik dan bunyi elektromagnet, yang sentiasa terdapat dalam peralatan kuasa voltan tinggi.

Statistik kegagalan peranti perlindungan geganti mikropemproses syarikat Jepun menyangkal mitos tentang kebolehpercayaan tertinggi perlindungan mikropemproses. Juga, ini tidak termasuk "kegagalan perisian", yang selalunya tidak dapat dikesan semasa pemeriksaan, tetapi boleh berlaku pada bila-bila masa.

3. Kebolehpercayaan peranti perlindungan geganti mikropemproses dipertingkatkan dengan diagnostik kendiri terbina dalam

Pertahanan berasaskan mikropemproses termasuk:

• penukar analog-ke-digital;

• memori (ROM — ROM + RAM — RAM);

• PEMPROSES;

• bekalan kuasa;

• geganti elektromagnet keluaran;

• nod input analog dan digital.

Komposisi blok perlindungan geganti mikropemproses

Semua komponen ini diliputi dalam cara yang berbeza oleh algoritma diagnosis diri dan tidak selalu dikawal sepenuhnya.

Pemeriksaan dalaman direka untuk memberi isyarat dan menyekat operasi perlindungan geganti sekiranya berlaku kerosakan pada litarnya, bukan dalam rangkaian elektrik syarikat kuasa. Oleh itu, ia tidak meningkatkan kebolehpercayaan sistem kuasa.

4. Kebolehpercayaan peranti perlindungan geganti berasaskan mikropemproses lebih tinggi kerana komponennya lebih tahan terhadap penuaan fizikal

Dengan operasi yang betul, geganti perlindungan elektromagnet yang diperkenalkan di USSR pada tahun 1970-an masih berfungsi dengan sempurna dan telah mengekalkan ciri teknikalnya.

Kapasitor elektrolitik walaupun syarikat terbaik di Jepun, yang merupakan sebahagian daripada perlindungan geganti, selepas 7 tahun beroperasi dalam menukar bekalan kuasa kehilangan sifatnya, sesak dan mencipta kebocoran elektrolit yang boleh menghakis trek tembaga papan litar.

Statistik kerosakan MPD syarikat Jepun

Pengeluar peranti mikropemproses telah melihat keinginan untuk mengurangkan saiz komponen elektronik dengan mencipta mod dengan peningkatan pelesapan haba yang mesti dikeluarkan daripada sistem penyejukan, yang tidak selalu dilakukan.

Kesukaran di tempat kerja

1. Keserasian elektromagnet

Mikroelektronik moden sangat sensitif kepada sinaran elektromagnet, dan set peranti pelindung geganti mikropemproses dipasang di pencawang yang beroperasi dalam keadaan kekuatan medan elektrik yang meningkat, memerlukan perlindungan terlindung yang boleh dipercayai dengan potensi longkang terkumpul ke bumi.

Dalam banyak pencawang, rintangan gelung tanah tidak memenuhi keperluan untuk pengendalian peranti perlindungan geganti mikropemproses, yang membayangkan sejumlah besar kerja pembinaan. Jika tidak, perlindungan sedemikian boleh membawa kepada operasi yang tidak dibenarkan sekiranya berlaku gangguan elektromagnet dalam sistem, yang boleh dibuat secara sengaja, seperti serangan penggodam terhadap perisian.

2. Tugasan yang perlu diselesaikan

Kegagalan satu perlindungan mikropemproses membawa kepada akibat yang lebih serius untuk elektrik daripada kegagalan perlindungan elektromagnet, kerana secara fungsional peranti perlindungan geganti mikropemproses melaksanakan tugas perlindungan elektromagnet 3 ÷ 5.

3. Latihan kakitangan

Sebilangan besar syarikat di dunia dengan perolehan lebih daripada berbilion dolar terlibat dalam pengeluaran peranti mikropemproses untuk perlindungan geganti. Di Rusia dan negara-negara CIS sahaja, lebih daripada 10 perusahaan beroperasi di pasaran dunia.

Setiap peranti keselamatan dibuat menggunakan teknologi unik yang tidak termasuk kebolehtukaran unsur dan perisian. Penerangan teknikal dengan arahan untuk digunakan ialah buku berbilang halaman dengan beberapa ratus helaian A4. Ia memerlukan banyak masa dan pengetahuan khusus terlebih dahulu untuk mempelajarinya.

Apabila jenis baru peranti perlindungan geganti berasaskan mikropemproses tiba, walaupun dari pengilang yang sama, proses latihan kakitangan mesti dimulakan semula.

kesimpulan

Peranti perlindungan geganti berasaskan mikropemproses adalah arah yang benar-benar progresif dalam pembangunan elektrik.

Kebolehpercayaan tinggi peranti mikropemproses untuk perlindungan geganti, yang diumumkan oleh pengeluar, tidak selalu sesuai dengan realiti.

Kakitangan yang menservis mana-mana unit perlindungan mikropemproses mesti menyedari semua kelemahan peranti tersebut dan membetulkan operasinya dengan mahir.

Sudah tiba masanya agensi kerajaan mengambil isu penyeragaman dan membawa sistem perlindungan geganti berasaskan mikropemproses ke dalamnya.

Gurevich VI Kerentanan geganti pelindung mikropemproses: masalah dan penyelesaian. — M.: Kejuruteraan Infra, 2014 — 248 p.: Il.