התקני הגנת ממסר מבוססי מיקרו-מעבד: סקירה כללית של אפשרויות ונושאים שנויים במחלוקת

לפני כ-15 שנה, ציוד חדש להגנה על ציוד חשמל באמצעות טכנולוגיית מחשבים מבוססת מעבד החל להיות מוצג באופן נרחב בתעשיית החשמל. זה נקרא המונח המקוצר MPD - התקני הגנת ממסר מבוססי מיקרו-מעבד.

הם מבצעים את הפונקציות של מכשירים רגילים להגנת ממסר ואוטומציה על בסיס בסיס אלמנט חדש - מיקרו-בקרים (אלמנטים מיקרו-מעבדים).

היתרונות של התקני הגנת ממסר מיקרו-מעבדים

דחיית ממסרים אלקטרומכניים וסטטיים, בעלי ממדים משמעותיים, אפשרה מיקום קומפקטי יותר של ציוד על הגנת ממסר ופאנלים אוטומטיים. עיצובים כאלה החלו לתפוס פחות מקום באופן משמעותי. יחד עם זאת, השליטה באמצעות כפתורי מגע והתצוגה הפכה חזותית ונוחה יותר.

התצוגה החיצונית של הפאנל, כולל הגנת ממסר המיקרו-מעבד, מוצגת באיור.כעת ההקדמה של MPD הפכה לאחד הכיוונים העיקריים בפיתוח התקני הגנת ממסר. זה מקל על ידי העובדה כי בנוסף למשימה העיקרית של הגנת ממסר ואוטומציה - ביטול מצבי חירום, טכנולוגיות חדשות מאפשרות ליישם מספר פונקציות נוספות.

הם כוללים:

• רישום תנאי חירום;

• חיזוי ניתוק של משתמשים סינכרוניים במקרה של הפרות יציבות המערכת;

• יכולת לקצר מרחקים ארוכים.

היישום של יכולות כאלה המבוססות על הגנה אלקטרומכנית של EMI ומכשירים אנלוגיים אינו מתבצע עקב קשיים טכניים.

מערכות הגנת ממסר מבוססות מיקרו-מעבד פועלות בדיוק על אותם עקרונות של מהירות, סלקטיביות, רגישות ואמינות כמו התקני הגנת ממסר קונבנציונליים.

במהלך הפעולה נחשפו לא רק היתרונות, אלא גם החסרונות של מכשירים כאלה, ולפי כמה אינדיקטורים, מחלוקות בין יצרנים למפעילים עדיין נמשכים.

לוחות RZA מצוידים בהגנה על מיקרו-מעבד

חסרונות

קונים רבים של התקני הגנת ממסר מבוססי מיקרו-מעבד לא היו מרוצים מהביצועים של מערכות אלה עקב:

• מחיר גבוה;

• תחזוקה נמוכה.

אם במקרה של כשל במכשירים הפועלים על בסיס מוליכים למחצה או אלקטרומכניים, די להחליף חלק פגום בודד, אזי לצורך הגנת מיקרו-מעבד יש צורך לעתים קרובות להחליף את כל לוח האם, שעלותו יכולה להיות שליש מהעלות של את כל הציוד.

בנוסף, החלפה תדרוש השקעה רבה בחיפוש אחר חלק: ההחלפה במכשירים כאלה נעדרת לחלוטין אפילו ברבים מאותו סוג של עיצובים מאותו יצרן.

ממסרים אלקטרומכניים פועלים בהצלחה כבר למעלה מ-35 שנה

נושאים שנויים במחלוקת

1. אמינות גבוהה של התקני הגנת ממסר מיקרו-מעבד בהשוואה להגנה אלקטרומכנית

יצרנים של מכשירי מיקרו-מעבד עם פרסום מדגישים את היעדר חלקים נעים במערכת, הקשורה להחרגה של תנאי בלאי מכניים. כמו כן, נוספו כאן הנושאים של קורוזיה מתכת והזדקנות בידוד במבנים אלקטרומכניים ומבוססים מוליכים למחצה.

הניסיון בהפעלת הגנה אלקטרומכנית הוא כבר כמאה וחצי. רוב מפעלי האנרגיה ברוסיה ובשותפים של חבר העמים עובדים על בסיס זה. ממסרים רבים מופעלים כבר כמה עשורים, ומערכת התחזוקה והתפעול המפותחת מאפשרת להבטיח שימוש לאורך זמן למדי.

למעשה, פגמי בידוד וקורוזיה יכולים להתרחש בשני מקרים בלבד:

• הפרה של טכנולוגיית הייצור;

• חריגה מכללי התפעול והתחזוקה.

אם ניקח בחשבון את הנושא של בלאי מכני של חלקים נעים, אז יש לזכור שהם מופעלים רק במהלך בדיקות של כוח אדם שבוצעו לאחר מספר שנים (נלקח בחשבון מזמן הפעולה) או בתאונות שקורות הרבה לעתים רחוקות.

במקביל במכשירי מיקרו-מעבד להגנת ממסר:

• רוב הרכיבים מפקחים כל הזמן על המעגל החשמלי ומחליפים אותות זה עם זה;

• האלמנטים של הכניסות החשמליות חשופים כל הזמן למתח גבוה של 220 וולט, כמו גם לערכי דחפים ושיא של תהליכים חולפים;

• יחידות הכוח של מעגל הדופק המהיר פועלות ללא כיבוי עם שחרור חום ומהוות את החלק העיקרי של כשלי MPD.

2. אמינות הממסר גדלה בהדרגה מתכנונים אלקטרומכניים לעיצובי מוליכים למחצה המבוססים על רכיבים בדידים, ולאחר מכן למעגלים משולבים והגבוהים ביותר מבין התקני המיקרו-מעבד

הסטטיסטיקה מראה מהימנות גבוהה יותר של ממסרים אלקטרומכניים בהשוואה לאנלוגים של מוליכים למחצה בשימוש יומיומי. התמונה ההפוכה נצפית רק כאשר מחזורי המיתוג גדלים לכמה מאות אלפים או מיליונים.

מעגלים משולבים מעסיקים מספר גדול בהרבה של אלמנטים אלקטרוניים שהם פחות עמידים בפני מתח יתר מאשר בממסרי מצב מוצק. הדבר נכון במיוחד כאשר הם נחשפים לחשמל סטטי ולרעשים אלקטרומגנטיים, אשר נמצאים כל הזמן בציוד מתח גבוה.

הסטטיסטיקה של כשלים של התקני הגנת ממסר מיקרו-מעבד של חברות יפניות מפריכה את המיתוס של האמינות הגבוהה ביותר של הגנת מיקרו-מעבד. כמו כן, זה לא כולל "כשלי תוכנה", שלעיתים לא ניתן לאתר אותם במהלך בדיקות, אך עלולות להתרחש בכל עת.

3. האמינות של התקני הגנת ממסר מיקרו-מעבד משופרת על ידי אבחון עצמי מובנה

הגנות מבוססות מיקרו-מעבד כוללות:

• ממירים אנלוגיים לדיגיטליים;

• זיכרון (ROM - ROM + RAM - RAM);

• מעבד;

• ספק כוח;

• פלט ממסרים אלקטרומגנטיים;

• צמתים של כניסות אנלוגיות ודיגיטליות.

הרכב בלוקים של הגנת ממסר מיקרו-מעבד

כל הרכיבים הללו מכוסים בדרכים שונות על ידי אלגוריתמי אבחון עצמי ולא תמיד נשלטים באופן מלא.

הבדיקה הפנימית נועדה לאותת ולחסום את פעולת הגנת הממסר במקרה של תקלה במעגל שלה, לא ברשת החשמל של חברת החשמל. לכן, זה לא מגביר את האמינות של מערכת החשמל.

4. האמינות של התקני הגנת ממסר מבוססי מיקרו-מעבד גבוהה יותר מכיוון שהרכיבים שלהם עמידים יותר להזדקנות פיזית

עם פעולה תקינה, ממסרי ההגנה האלקטרומגנטיים שהוצגו בברית המועצות בשנות ה-70 עדיין פועלים בצורה מושלמת ושמרו על המאפיינים הטכניים שלהם.

קבלים אלקטרוליטים של אפילו מיטב החברות ביפן, המהווים חלק מהגנת הממסר, לאחר 7 שנות פעילות במיתוג ספקי כוח מאבדים את תכונותיהם, מהאטימות ויוצרים דליפות אלקטרוליטים שעלולות לשתות את פסי הנחושת של המעגלים.

סטטיסטיקת נזקי MPD של חברות יפניות

יצרני מכשירי מיקרו-מעבדים ראו רצון להקטין את גודלם של רכיבים אלקטרוניים על ידי יצירת מצבים עם פיזור חום מוגבר שיש להסיר ממערכת הקירור, מה שלא תמיד נעשה.

קושי בעבודה

1. תאימות אלקטרומגנטית

מיקרו-אלקטרוניקה מודרנית רגישה מאוד לקרינה אלקטרומגנטית, ומערכות של התקני ממסר מיקרו-מעבדים מותקנים בתחנות משנה הפועלות בתנאים של חוזק שדה חשמלי מוגברת, הדורשות הגנה מסוככת אמינה עם ניקוז פוטנציאלי מצטבר לאדמה.

בתחנות משנה רבות, ההתנגדות של לולאת האדמה אינה עומדת בדרישות לפעולת התקני הגנת ממסר מיקרו-מעבד, מה שמרמז על כמות גדולה של עבודות בנייה. אחרת, הגנות כאלה עלולות להוביל לפעולה לא מורשית במקרה של הפרעות אלקטרומגנטיות במערכת, שיכולות להיווצר בקלות בכוונה, כמו התקפות האקרים נגד תוכנה.

2. משימות שיש לבצע

כשל של הגנת מיקרו-מעבד אחד מוביל להשלכות חמורות יותר על חשמל מאשר כשל של הגנה אלקטרומגנטית, מכיוון שמבחינה פונקציונלית התקן הגנת ממסר המיקרו-מעבד מבצע את המשימות של 3 ÷ 5 הגנה אלקטרומגנטית.

3. הדרכת צוות

מספר עצום של חברות בעולם עם מחזור של יותר ממיליארדי דולרים עוסקות בייצור מכשירי מיקרו-מעבד להגנת ממסר. ברוסיה ובמדינות חבר העמים בלבד, יותר מ-10 ארגונים פועלים בשוק העולמי.

כל התקן אבטחה מיוצר באמצעות טכנולוגיה ייחודית שאינה כוללת את ההחלפה בין אלמנטים ותוכנה. תיאורים טכניים עם הוראות שימוש הם ספרים מרובי עמודים עם כמה מאות גיליונות A4. נדרש זמן רב וידע מיוחד מוקדם ללמוד אותם.

כאשר מגיע סוג חדש של התקן ממסר מבוסס מיקרו-מעבד, אפילו מאותו יצרן, יש להפעיל מחדש את תהליך הכשרת הצוות.

מסקנות

התקני הגנת ממסר מבוססי מיקרו-מעבד הם כיוון מתקדם באמת בפיתוח החשמל.

האמינות הגבוהה של התקני מיקרו-מעבד להגנת ממסר, שהוכרזה על ידי היצרנים, לא תמיד תואמת את המציאות.

כוח אדם המטפל בכל יחידת הגנה של מיקרו-מעבד חייב להיות מודע לכל החולשות של מכשירים כאלה ולתקן את פעולתם במיומנות.

הגיע הזמן שסוכנויות ממשלתיות יטפלו בבעיות סטנדרטיזציה ויכניסו אליהן מערכות הגנת ממסר מבוססות מיקרו-מעבד.

גורביץ' VI פגיעויות של ממסרי מגן מיקרו-מעבדים: בעיות ופתרונות. - מ': אינפרא-הנדסה, 2014 - 248 עמ': איל.