Мікропроцесорні пристрої релейного захисту

Мікропроцесорні пристрої|устрої| релей­ного захисту є|з'являються| досить|дуже| склад­ними пристроями|устроями| із|із| специ­фічним принципом дії, що не має нічого спільного із|із| традиційними реле захисту. Мікропроцесорне| реле – це справжній комп'ютер на основі процесора фірми|фірма-виготовлювача| Intel| або AMD, що| містить|утримує| додаткову плату з|із| вхідними трансфор­ма­торами струму|току| і напруги|напруження|, які узгоджені|погодженими| за параметрами із|із| зовнішніми трансформаторами струму|току| і напруги|напруження|, а також плату з|із| набором мініатюрних вихідних електромагнітних реле.

Записана в спеціальний чіп (так званий «software-key|», фактично це постійний запам’ятовуючий пристрій|устрій|) програма дозволяє обробляти вхідні сигнали так, щоб змоделювати дію того або іншого виду захисного реле. Замінивши один такий чіп на головній платі на інший, можна отримати|одержувати| реле будь-якого типу|типа|. Тобто|цебто| мікропроцесорне реле є|з'являється| всього лише віртуальним, а не справжнім|теперішнім| реле.

Багато з наявних мікропроцесорних пристроїв захисту є вузькоспеціалізо­ваними пристроями, призначеними для виконання строго визначеного і вельми обмеженого набору функцій, власти­вих тільки реле конкретного вигляду. Програмування такого реле зводиться в основному до запису в його пам'ять необхідних порогів спрацьовування, часових інтервалів, вибору того або іншого типу робочої характеристики з деяких можливих.

Обмеження на виконувані функції накладаються не мікропроцесором, якому абсолютно все одно, які сигнали обробляти, а ПЗП, в якому записана програма роботи цього мікропроцесора, і кількістю вхідних і вихідних каналів. Якщо в таких пристроях захисту|устроях| використовувати не ПЗП з|із| програмою, записаною виробником, а пристрій|устрій|, |устрійякий можна перепрограмовувати і портативний програматор, який дає змогу| записати в пам'ять будь-який алгоритм дії мікропроцесора, то отримаємо|одержуватимемо||деякий| універсальний мікропроцесорний пристрій|устрій| захисту.

Кожний такий пристрій|устрій| може мати десятки вхідних модулів для перетворення вхідних сигналів в двійковий або шістнадцятковий цифровий код, сотні віртуальних таймерів різних видів, компараторів, лічильників з|із| різною конфігурацією, різних типів трігерів|тригерів|, одновібраторів, величезну кількість регістрів|реєстрів| пам'яті, які використовуються для запису проміжних результатів, потужні вихідні модулі і т.д. Очевидно, що внутрішня архітектура і принципи роботи мікропроцесорних пристроїв|устроїв| мають дуже мало загального|спільного| з|із| пристроями|устроями|, визначеними як електричні реле.

Переваги і недоліки мікропроцесорних реле

Мікропроцесорні реле захисту дають змогу:

• записувати і потім відтворювати для аналізу аварійної ситуації режими, які безпосередньо передуюють аварії та процеси протягом аварії;

• за допомогою підключеного комп'ютера змінювати|зраджувати| уставки| спрацювання і переходити з однієї характеристики на іншу за допомогою тільки програмних засобів;

• міняти конфігурацію комплекту релейного захисту: включати або відключати окремі функції за допомогою тільки програмних засобів;

• реалізувати значно вищу чутливість до аварійних режимів, чим електромеханічні реле.

Мікропроцесорні реле захисту |коштаму порівнянні з електромагнітними реле не містять елементи, які механічно переміщуються, та мають кращі масогабаритні показники. Одне невелике за розмірами мікропроцесорне реле може замінити цілу групу звичайних електромеханічних реле.

До недоліків мікропроцесорних реле слід віднести:

• істотний вплив на роботу реле електромагнітних збурень з боку мережі живлення:

- раптова втрата живлення під час роботи реле, викликана перевантаженням або коротким замиканням в мережі, спрацьовуванням автоматичних вимикачів, попаданнями блискавки в лінії електропередачі, обривами проводів і ін. може привести до переривання в роботі оперативної пам'яті, зависання мікропроцесора, а іноді і до повної втрати даних, тому необхідно приймати спеціальні заходи по організації безперебійного живлення реле;

- електромагнітні шуми або завади в колах|цепах| живлення|харчування| і у вхідних колах|цепах| реле, викликані|спричиняти| різними чинниками|факторами| і явищами, наприклад, комутаційними або атмосферними перенапругами|перенапругами|, випромінюваннями передавачів або потужного промислового устаткування|обладнання|, несинусоїдальністю| напруги можуть |напруження|порушити нормальну роботу мікропроцесорного реле;

- несиметричні режими в мережі і режими, пов'язані з провалами напруги і з тривалим (протягом декількох секунд і більш) пониженням рівня напруги, що виникають при включенні потужного навантаження, пусках електродвигунів компресорів, ліфтів і ін., а також при дефіциті потужності в енергосистемі в години пікового навантаження, можуть привести до порушення коректної роботи мікропроцесора;

- перенапруження в мережах, викликані скиданням навантаження, або імпульсні комутаційні перенапруження, які можуть привести до пошкоджень внутрішніх елементів реле і його повної відмови.

• складність системи релейного захисту та не завжди адекватно поводяться при складних аваріях.

• існують ситуації при яких швидкодіючі мікропроцесорні захисту реагують на аварійний режим набагато повільніше, ніж електромеханічні: у загальному випадку, якщо для спрацьовування електромеханічного або електронного реле миттєвої дії достатнє 5–15 мс, то для мікропроцесорного реле вже необхідне 30–40 мс (за даними виробників) і 80–100 мс - у реальних умовах. Це пов'язано з тим, що, на відміну від електромеханічного або аналогового електронного реле, мікропроцесорне реле працює з вхідними величинами дискретно. Воно «захоплює» біжучі значення вхідних величин, поміщає їх в буфер, потім захоплює ще один набір вхідних величин через певний проміжок часу і порівнює його з поміщеним в буфер. Якщо другий набір виявиться ідентичним першому, вхідні величини відправляються в мікропроцесор для обробки. У аварійних перехідних режимах мікропроцесору доводиться обробляти великі масиви інформації в режимі реального часу, що супроводжується швидкими і значними змінами вхідних сигналів, і для цього йому необхідно певний час. Більш того, якщо вже після запуску мікропроцесора ситуація змінилася (наприклад, замикання на землю однієї фази перейшло в двофазне, а потім і трифазне), то запущений процес обчислення припиняється і всі вимірювання починаються спочатку;

• інформаційна надмірність. Багато реле мають серед параметрів для уставок множину таких, які не є однозначно необхідними і лише захаращують і без того складну процедуру настройки реле;

• можливість навмисних дистанційних дій на мікропроцесорний релейний захист з метою порушення його нормальної роботи.

Контрольні запитання:

1. Який електричний апарат називають реле? Який вигляд має основна характеристика реле?

2. Що називають коефіцієнтом повернення?

3. За якими ознаками можна класифікувати реле?

4. Які основні вимоги висуваються до реле?

5. Яким чином створюється витримка часу електромагнітного реле часу? Як можна регулювати витримку часу в таких реле?

6. З якою метою узгоджуються тягова та механічна характеристики електромагнітних реле часу та напруги?

7. Які основні критерії вибору електромагнітних реле?

8. Які основні елементи можна виділити в будові електромагнітних реле:

а) РТ-40; б) РЭВ – 300.

9. Які основні елементи можна виділити в будові індукційного реле? Який принцип роботи реле такого типу?

10. На яких принципах базується робота теплових реле?

11. Який вигляд має захисна характеристика теплового реле з біметалевою пластиною?

12. Чому в теплових реле з біметалевою пластиною застосовується «стрибаючий» контакт?

13. Які основні елементи можна виділити в будові теплових реле?

14. Чи можна використовувати теплові реле для захисту від струму короткого замикання?

15. Який основний елемент мікропроцесорних пристроїв захисту?

16. Чому мікропроцесорні пристрої захисту називають «віртуальними реле»?

17. Які переваги і недоліки мікропроцесорних пристроїв захисту у порівнянні з традиційними реле?