أجهزة حماية الترحيل القائمة على المعالجات الدقيقة: نظرة عامة على الاحتمالات والقضايا المثيرة للجدل

منذ حوالي 15 عامًا ، بدأت معدات حماية معدات الطاقة الجديدة التي تستخدم تكنولوجيا الكمبيوتر المعتمدة على المعالج في الظهور على نطاق واسع في صناعة الطاقة. أصبح يطلق عليه المصطلح المختصر MPD - أجهزة حماية الترحيل القائمة على المعالجات الدقيقة.

يؤدون وظائف الأجهزة العادية لحماية الترحيل والأتمتة بناءً على قاعدة عنصر جديدة - المتحكمات الدقيقة (عناصر المعالجات الدقيقة).

مزايا أجهزة حماية مرحل المعالجات الدقيقة

أتاح رفض المرحلات الكهروميكانيكية والثابتة ، ذات الأبعاد الكبيرة ، وضعًا أكثر إحكاما للمعدات على حماية المرحلات واللوحات الأوتوماتيكية. بدأت مثل هذه التصاميم في شغل مساحة أقل بشكل ملحوظ. في الوقت نفسه ، أصبح التحكم باستخدام أزرار اللمس والشاشة أكثر وضوحًا وملاءمة.

يظهر الشكل الخارجي للوحة ، بما في ذلك حماية ترحيل المعالج الدقيق ، في الشكل.الآن أصبح إدخال MPD أحد الاتجاهات الرئيسية في تطوير أجهزة حماية الترحيل. يتم تسهيل ذلك من خلال حقيقة أنه بالإضافة إلى المهمة الرئيسية المتمثلة في حماية المرحل والأتمتة - القضاء على أوضاع الطوارئ ، تسمح التقنيات الجديدة بتنفيذ عدد من الوظائف الإضافية.

يشملوا:

• تسجيل حالات الطوارئ

• التنبؤ بفصل المستخدمين المتزامنين في حالة حدوث انتهاكات لاستقرار النظام ؛

• القدرة على تقصير المسافات الطويلة.

لا يتم تنفيذ هذه القدرات على أساس الحماية الكهروميكانيكية للأجهزة التناظرية والتداخل الكهرومغناطيسي بسبب الصعوبات التقنية.

تعمل أنظمة حماية الترحيل القائمة على المعالجات الدقيقة على نفس مبادئ السرعة والانتقائية والحساسية والموثوقية تمامًا مثل أجهزة حماية الترحيل التقليدية.

أثناء التشغيل ، لم يتم الكشف عن مزايا هذه الأجهزة فحسب ، بل أيضًا عيوبها ، ووفقًا لبعض المؤشرات ، لا تزال الخلافات بين الشركات المصنعة والمشغلين مستمرة.

لوحات RZA مزودة بحماية المعالجات الدقيقة

سلبيات

كان العديد من المشترين لأجهزة حماية الترحيل القائمة على المعالجات الدقيقة غير راضين عن أداء هذه الأنظمة بسبب:

• غالي السعر؛

• صيانة منخفضة.

في حالة فشل الأجهزة التي تعمل على أساس أشباه الموصلات أو الكهروميكانيكية ، يكفي استبدال جزء معيب فردي ، ثم لحماية المعالج الدقيق ، غالبًا ما يكون من الضروري استبدال اللوحة الأم بأكملها ، والتي يمكن أن تكون تكلفتها ثلث تكلفة المعدات بأكملها.

بالإضافة إلى ذلك ، سيتطلب الاستبدال قضاء الكثير من الوقت في البحث عن جزء: قابلية التبادل في مثل هذه الأجهزة غائبة تمامًا حتى في العديد من نفس النوع من التصميمات من نفس الشركة المصنعة.

تعمل المرحلات الكهروميكانيكية بنجاح منذ أكثر من 35 عامًا

موضوع مثير للجدل

1. موثوقية عالية لأجهزة حماية ترحيل المعالجات الدقيقة مقارنة بالحماية الكهروميكانيكية

يؤكد مصنعو أجهزة المعالجات الدقيقة مع الإعلانات على عدم وجود أجزاء متحركة في النظام ، والتي ترتبط باستبعاد ظروف التآكل الميكانيكي. تمت إضافة أيضًا هنا قضايا تآكل المعادن وتقادم العزل في الهياكل الكهروميكانيكية وأشباه الموصلات.

تبلغ خبرة تشغيل الحماية الكهروميكانيكية حوالي قرن ونصف ، وتعمل غالبية شركات الطاقة في روسيا وشركاء رابطة الدول المستقلة على هذا الأساس. تم تشغيل العديد من المرحلات لعدة عقود ، ويسمح نظام الصيانة والتشغيل المتطور بضمان استخدامها لفترة طويلة جدًا.

في الواقع ، يمكن أن تحدث عيوب العزل والتآكل في حالتين فقط:

• انتهاك تكنولوجيا الإنتاج

• الانحراف عن قواعد التشغيل والصيانة.

إذا أخذنا في الاعتبار مسألة التآكل الميكانيكي للأجزاء المتحركة ، فيجب ألا يغيب عن البال أنه يتم تشغيلها فقط أثناء عمليات الفحص التي يقوم بها الأفراد التي يتم إجراؤها بعد عدة سنوات (يتم أخذها في الاعتبار من وقت التشغيل) أو في الحوادث التي تحدث كثيرًا نادرًا.

في نفس الوقت في أجهزة المعالجات الدقيقة لحماية التتابع:

• تراقب معظم المكونات باستمرار الدائرة الكهربائية وتتبادل الإشارات مع بعضها البعض ؛

• تتعرض عناصر المدخلات الكهربائية باستمرار لجهد عالٍ يبلغ 220 فولت ، بالإضافة إلى قيم النبض والذروة للعمليات العابرة ؛

• تعمل وحدات طاقة الدائرة النبضية عالية السرعة دون توقف مع إطلاق الحرارة وتشكل الحصة الرئيسية من حالات فشل MPD.

2. زادت موثوقية الترحيل تدريجياً من التصميمات الكهروميكانيكية إلى تصميمات أشباه الموصلات القائمة على المكونات المنفصلة ، ثم إلى الدوائر المتكاملة والأعلى بين أجهزة المعالجات الدقيقة

تظهر الإحصائيات موثوقية أعلى للمرحلات الكهروميكانيكية مقارنة بنظير أشباه الموصلات في الاستخدام اليومي. يتم ملاحظة الصورة المعاكسة فقط عند زيادة دورات التبديل إلى عدة مئات الآلاف أو الملايين.

تستخدم الدوائر المتكاملة عددًا أكبر بكثير من العناصر الإلكترونية التي تكون أقل مقاومة للجهد الزائد مقارنة بمرحلات الحالة الصلبة. هذا صحيح بشكل خاص عند التعرض للكهرباء الساكنة والضوضاء الكهرومغناطيسية ، والتي توجد باستمرار في معدات الطاقة عالية الجهد.

تدحض إحصائيات فشل أجهزة حماية ترحيل المعالج الدقيق للشركات اليابانية أسطورة الموثوقية القصوى لحماية المعالجات الدقيقة. أيضًا ، لا يشمل ذلك "أعطال البرامج" ، والتي غالبًا لا يمكن اكتشافها أثناء عمليات التفتيش ، ولكن يمكن أن تحدث في أي وقت.

3. تم تحسين موثوقية أجهزة حماية مرحل المعالجات الدقيقة عن طريق التشخيص الذاتي المدمج

تشمل الدفاعات القائمة على المعالجات الدقيقة ما يلي:

• المحولات التناظرية إلى الرقمية ؛

• الذاكرة (ROM - ROM + RAM - RAM) ؛

• المعالج

• مزود الطاقة؛

• المرحلات الكهرومغناطيسية الناتجة ؛

• عقد المدخلات التناظرية والرقمية.

تكوين كتل حماية ترحيل المعالجات الدقيقة

تتم تغطية كل هذه المكونات بطرق مختلفة بواسطة خوارزميات التشخيص الذاتي ولا يتم التحكم فيها بشكل كامل دائمًا.

تم تصميم الفحص الداخلي للإشارة ومنع تشغيل حماية المرحل في حالة حدوث عطل في دائرته ، وليس في الشبكة الكهربائية لشركة الطاقة. لذلك ، فإنه لا يزيد من موثوقية نظام الطاقة.

4. موثوقية أجهزة حماية التتابع المعتمدة على المعالجات الدقيقة أعلى لأن مكوناتها أكثر مقاومة للشيخوخة المادية

مع التشغيل السليم ، لا تزال مرحلات الحماية الكهرومغناطيسية التي تم إدخالها في الاتحاد السوفياتي في السبعينيات تعمل بشكل مثالي واحتفظت بخصائصها التقنية.

المكثفات الإلكتروليتية حتى من أفضل الشركات في اليابان ، والتي تعد جزءًا من حماية الترحيل ، بعد 7 سنوات من التشغيل في تبديل إمدادات الطاقة تفقد خصائصها وضيقها وتتسبب في حدوث تسرب بالكهرباء يمكن أن يؤدي إلى تآكل المسارات النحاسية للوحات الدوائر.

إحصائيات أضرار MPD للشركات اليابانية

رأى مصنعو أجهزة المعالجات الدقيقة رغبة في تقليل حجم المكونات الإلكترونية من خلال إنشاء أوضاع مع زيادة تبديد الحرارة التي يجب إزالتها من نظام التبريد ، وهو ما لا يتم دائمًا.

صعوبة في العمل

1. التوافق الكهرومغناطيسي

تعتبر الإلكترونيات الدقيقة الحديثة حساسة للغاية للإشعاع الكهرومغناطيسي ، ويتم تثبيت مجموعات من أجهزة حماية ترحيل المعالجات الدقيقة في المحطات الفرعية التي تعمل في ظروف زيادة شدة المجال الكهربائي ، مما يتطلب حماية محمية موثوقة مع تصريف محتمل متراكم للأرض.

في العديد من المحطات الفرعية ، لا تفي مقاومة الحلقة الأرضية بمتطلبات تشغيل أجهزة حماية مرحل المعالجات الدقيقة ، مما يعني قدرًا كبيرًا من أعمال البناء. خلاف ذلك ، يمكن أن تؤدي هذه الحماية إلى عملية غير مصرح بها في حالة حدوث اضطرابات كهرومغناطيسية في النظام ، والتي يمكن إنشاؤها بسهولة عن قصد ، مثل هجمات القراصنة على البرامج.

2. المهام التي يتعين استكمالها

يؤدي فشل حماية المعالج الدقيق إلى عواقب أكثر خطورة على الكهرباء من فشل الحماية الكهرومغناطيسية ، لأن جهاز حماية مرحل المعالج الدقيق يؤدي وظيفيًا مهام الحماية الكهرومغناطيسية 3 5.

3. تدريب الموظفين

يعمل عدد كبير من الشركات في العالم التي يبلغ حجم مبيعاتها أكثر من مليارات الدولارات في إنتاج أجهزة المعالجات الدقيقة لحماية الترحيل. في روسيا ودول رابطة الدول المستقلة وحدها ، تعمل أكثر من 10 شركات في السوق العالمية.

يتم تصنيع كل جهاز أمان باستخدام تقنية فريدة تستبعد قابلية تبادل العناصر والبرامج. الأوصاف الفنية مع تعليمات الاستخدام عبارة عن كتب متعددة الصفحات مع عدة مئات من أوراق A4. يستغرق الأمر الكثير من الوقت والمعرفة المتخصصة المسبقة لدراستها.

عندما يصل نوع جديد من أجهزة حماية الترحيل المعتمد على المعالجات الدقيقة ، حتى من نفس الشركة المصنعة ، يجب إعادة تشغيل عملية تدريب الموظفين.

الاستنتاجات

تعد أجهزة حماية الترحيل القائمة على المعالجات الدقيقة اتجاهًا تقدميًا حقًا في تطوير الكهرباء.

الموثوقية العالية لأجهزة المعالجات الدقيقة لحماية الترحيل ، التي أعلن عنها المصنعون ، لا تتوافق دائمًا مع الواقع.

يجب أن يكون الأفراد الذين يخدمون أي وحدة حماية معالجات دقيقة على دراية بجميع نقاط الضعف في هذه الأجهزة وأن يصححوا تشغيلها بمهارة.

لقد حان الوقت لأن تقوم الوكالات الحكومية بتبني قضايا التقييس وإحضار أنظمة حماية الترحيل القائمة على المعالجات الدقيقة فيها.

Gurevich VI ثغرات المرحلات الواقية للمعالج الدقيق: المشاكل والحلول. - م: Infra-engineering، 2014 - 248 ص: Il.