Достоинства и недостатки микропроцессорных защит.

Ответ: Внедрение цифровых реле на электроэнергетических объектах обосновывается следующей технико-экономической эффективностью:

1. Многофункциональность цифровых реле. При малых габаритах одно цифровое реле заменяет до 20 аналоговых реле, а также несколько измерительных приборов (экономия подсчитывается по стоимости реле, приборов и монтажных работ).

2. Непрерывная самодиагностика и высокая аппаратная надежность, практически исключающая возможность отказа защиты при КЗ и, как следствие, предотвращающая ущерб от перерыва электроснабжения потребителей.

Аналоговые защиты не обладают свойством самодиагностики и могут оказаться в неисправном состоянии в течение периода между плановыми проверками сроком до 1–2 лет, что неизбежно приведет к отказу защиты при КЗ. В случае неисправности цифровых реле за счет непрерывной самодиагностики мгновенно выдается сигнал неисправности. Следовательно, замена этого реле или неисправного блока происходит оперативно, без ожидания аварийной ситуации на защищаемом элементе. Кроме того, самодиагностика цифровых реле позволяет в несколько раз увеличить период плановых проверок или вообще от них отказаться (экономия в заработной плате за счет уменьшения численности ремонтного персонала).

3. Ускорение отключения КЗ благодаря существенному уменьшению ступени селективности по времени и точности работы цифровых реле (может дать экономию за счет применения проводов линии или кабелей меньшего сечения, выбранных по условию их термической стойкости).

4. С применением цифровых реле совершенствуются способы обеспечения селективности (логическая селективность) и резервирования отказов выключателей (УРОВ). Наряду с дальним резервированием применяется местное дублирование защит. В этом смысле цифровые реле обладают явным преимуществом, поскольку все комплекты основных и резервных защит располагаются в отдельных ящиках, подключаемых к отдельным ТТ и к отдельным источникам оперативного тока и катушкам отключения выключателя.

5. Цифровые реле позволяют записывать и потом воспроизводить для анализа аварийной ситуации режимы, непосредственно предшествовавшие аварии и в течение аварии.

6. Цифровые реле позволяют с помощью подключенного компьютера изменять установки срабатывания и переходить с одной характеристики на другую чисто программными средствами.

7. Цифровые реле позволяют передавать всю информацию об их состоянии на удаленные диспетчерские пункты через специальные каналы связи.

8. Цифровые реле позволяют изменять конфигурацию комплекта релейной защиты: включать или отключать отдельные функции чисто программными средствами с помощью внешнего компьютера.

9. Цифровые реле позволяют реализовать значительно более высокую чувствительность к аварийным режимам, чем электромеханические реле.

10. Статические цифровые реле обладают более высокой надежностью по сравнению с электромагнитными реле, содержащими механически перемещающиеся элементы.

К недостаткам микропроцессорных реле можно отнести следующее:

1. Влияние на работу реле электромагнитных возмущений со стороны питающей сети. Микропроцессорные реле гораздо менее устойчивы к внешним электромагнитным воздействиям, чем электромеханические и даже аналоговые электронные.

Электромагнитные помехи в цепях питания и во входных цепях реле могут быть вызваны различными факторами и явлениями, например, коммутационными или атмосферными перенапряжениями, излучениями передатчиков или мощного промышленного оборудования, несинусоидальностью напряжения.

2. Внезапная потеря оперативного питания во время работы реле может привести к прерыванию текущей работы оперативной памяти, зависанию микропроцессора. Внезапная потеря оперативного питания может иметь место при перегрузке или КЗ в сети, срабатыванием автоматических выключателей в цепи оперативного питания, попаданиями молнии в линии электропередачи, обрывами проводов и др.

3. Несимметричные режимы в сети и режимы, связанные с провалами напряжения и с длительным (в течение нескольких секунд) понижением уровня напряжения. Такие режимы возникают при включении мощной однофазной нагрузки, при пусках мощных электродвигателей компрессоров, лифтов и др., а также при дефиците мощности в энергосистеме в часы пик. Причем такие нарушения иногда приводят к очень тяжелым авариям в сети, так как работа микропроцессора при пониженном уровне напряжения питания становится совершенно непредсказуемой.

4. Перенапряжения в сетях, вызванные сбросом нагрузки, которые могут проникнуть в реле через питающую сеть и привести к повреждениям внутренних элементов реле и его полному отказу.

5. Информационная избыточность. Многие реле имеют среди параметров для установок множество таких, которые не являются необходимыми и только загромождают и без того сложную процедуру настройки реле. Особенно это касается реле со сложными функциями, например, дистанционных.

6. Возможность преднамеренных дистанционных воздействий на микропроцессорную релейную защиту с целью нарушения ее нормальной работы. Кроме того, оказывается, что «электромагнитный терроризм» – не единственный вид современного дистанционного терроризма, которому подвержены микропроцессорные реле. Существует еще и такой вид электронных интервенций, как «кибератаки».

Выводы. Микропроцессорные реле не внесли в релейную защиту какие-то новые функции. Они всего лишь объединили функции отдельных реле, добавив функции, выполнявшиеся ранее регистрирующими приборами.

Микропроцессорные реле не обеспечили более высокий уровень надежности систем электроснабжения и не облегчили работу обслуживающего персонала.

Несмотря на отмеченные недостатки и проблемы, тенденции развития релейной защиты таковы, что широкое и все возрастающее применение микропроцессорных реле защиты неизбежно.

Цепи питания микропроцессорных реле должны иметь полную гальваническую изоляцию от электрической сети. Если по экономическим причинам это невозможно, должны быть использованы мощные высокочастотные фильтры и ограничители напряжений во всех ступенях цепей питания, цепей тока и напряжения. Реле должны быть установлены в металлических шкафах, изготовленных по специальной высокочастотной технологии (с использованием электропроводных резиновых прокладок и смазок и т. п.). Необходимо принять специальные меры по снижению сопротивления цепей заземления, разделению цепей заземления высокочувствительной электронной аппаратуры и силовой высоковольтной.