ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

Надежность релейной защиты: Создание и разоблачение мифов

В журнале «Вести в электроэнергетике» [1] и на данном сайте помещена статья В.И. Гуревича, в которой он «развеивает» мифы о высокой надежности цифровых устройств релейной защиты, противопоставляя им по настоящему высоконадежные электромеханические и электронные реле защиты.

Начинается статья ссылкой на то что «в 74% случаев причиной тяжелых аварий служат неправильные действия релейной защиты в процессе развития аварии».

Надежность релейной защиты: Создание и разоблачение мифов.

Захаров О.Г.

Читателю хотелось бы здесь увидеть информацию о том, какая часть тяжелых аварий в энергосистемах была вызвана неправильными действиями релейной защиты на электромеханических реле, а какая – на цифровых устройствах релейной защиты.

В этом случае можно было бы обоснованно судить о том, какая из видов защит (электромеханическая или микропроцессорная) имеет больший процент неправильных действий.

Но автор ограничивается не вызывающей возражений сакраментальной фразой «…от надежности релейной защиты во многом зависит надежность всей энергосистемы», предваряя её словом «поэтому», и неожиданно переходит от рассмотрения одного из свойств  правильности действия релейной защиты - к другому - надежности [2] релейной защиты.

Микропроцессорные устройства, как и любые другие технические устройства, могут иметь разную надежность. Однако все микропроцесссорные устройства, поставляемые на объекты энергетики, в обязательном порядке должны соответствовать требованиям, установленным в разделе 3.6 руководящего документа [3].

В этом документе установлен такой перечень показателей надежности:

- средняя наработка на отказ сменного элемента;

- среднее время восстановления (замены сменного элемента);

- средний срок службы сменного элемента до капитального ремонта;

- средняя вероятность отказа в срабатывании устройства за год (при появлении требования);

- параметр потока ложных срабатываний устройства в год (при отсутствии требования);

- полный средний срок службы устройства.

Но об этих показателях во всей статье внимательный читатель не найдет ни слова.

Далее для доказательства своего главного вывода1 автор заявляет :

«…все усилия разработчиков были переключены на создание электронных, а затем и микропроцессорных устройств релейной защиты…», объясняя этим «забвение» разработок новых электромеханических реле защиты. При этом упускается из вида вполне очевидный факт – разработкой электронных и микропроцессорных реле занимались и занимаются специалисты, в большинстве своём далекие от разработки электромеханических реле.

Специалистам понятно, что сначала полупроводниковые, а затем и микропроцессорные устройства привлекли внимание разработчиков новых устройств релейной защиты по вполне понятным и достаточно прозаическим причинам - устройства на электромеханических реле не позволяют обеспечить выполнение технических требований, предъявляемых к релейной защите.

Например, широко используемые до сих пор реле частоты типов РЧ-1 и РЧ-2 имеют погрешность срабатывания не менее ± 0, 2 Гц [4].

В то же время, погрешность срабатывания микропроцессорных реле частоты не превышает ± 0, 01 Гц.

Кроме этого, электромеханическое реле не позволяет изменить уставку срабатывания с заданной дискретностью.

Поэтому вполне понятно, что с повышением требований к точности поддержания частоты в энергосистемах самое широкое распространение получили именно микропроцессорные реле [5]

В литературе, см. например книгу [6], можно найти такую характеристику широко распространенных до сих реле типа РТ-40: « Подвеска подвижной системы не рассчитана на длительное пребывание при токе, превышающем ток срабатывания реле и вызывающем вибрацию якоря.

В связи с этим использование реле  РТ-40 …в цепях, длительно находящихся под током, нежелательно, это вызывает повышенный износ контактов»

В то же время современные микропроцессорные устройства, реализующую ту или иную токовую защиту, рассчитаны на длительное протекание тока, достигающего трёхкратного номинального значения. Протекание такого тока не приводит к изменению характеристик устройства.

Поэтому, вопреки мнению автора2, переход на микропроцессорные устройства вызван вполне понятными причинами – появлением новых требований, выполнение которых невозможно с помощью электромеханических реле.

Читая статью, постоянно наталкиваешься на разного рода противоречия. Вот так фраза, помещенная несколькими строчками ранее, либо противоречит следующей за ней фразе, либо не имеет к ней никакого отношения.

Например, на с. 29 читаем:

«С одной стороны, находящиеся десятки лет в эксплуатации ЭМЗ3 на сегодняшний день сильно износились и устарели и поэтому вызывают справедливое недовольство обслуживающего персонала. С другой стороны, демонтаж ЭМЗ и переход на микропроцессорные реле защиты на действующих объектах электроэнергетики связан с необходимостью инвестирования значительных денежных средств, причем не только на приобретение МУРЗ4, компьютеров и специального дорогостоящего тестового оборудования, на замену вышедших из строя и не подлежащих ремонту весьма дорогостоящих блоков МУРЗ»

Читателю не сообщают, какое отношение недовольство обслуживающего персонала устаревшими ЭМЗ, имеет к переходу на микропроцессорные реле защиты.

Понятно, что устаревшие ЭМЗ надо менять в любом случае, хотя бы на такие же новые. Но потребителю и в этом случае придётся инвестировать денежные средства не только на сами новые ЭМЗ, но и на:

- устройства их проверки (находящиеся в эксплуатации также устарели и не отвечают большинству современных требований к вспомогательному оборудованию5);

- обучение персонала работе с ним;

- запасные части к новым ЭМЗ.

Для установки новых ЭМЗ, а не выпускающихся без изменения десятилетиями старых ЭМЗ, также придётся изменять схемы, выполнять другие различные работы, неизбежно сопровождающие любые замены элементов электроустановки, не говоря уже о её более или менее существенной модернизации.

Вопреки мнению автора, большинство «блоков МУРЗ» как зарубежного, так и отечественного производства, вполне ремонтопригодно, даже в условиях эксплуатирующей организации, так как многие «блоки МУРЗ» собраны из быстросъемных модулей. Затраты времени на диагностику микропроцессорного устройства защиты и замену в нём неисправного модуля не превышают 2 часов.

Самое важное, что ремонт микропроцессорных устройств защиты методом замены модуля не предусматривает наличия у релейщика профессиональных навыков и умений, необходимых для специалистов по ремонту [7, 8].

Сказав о вызывающих справедливое недовольство персонала ЭМЗ6 и неремонтопригодных по его мнению МУРЗ, автор почему-то пишет:

«Значительные капиталовложения потребуются также и на реконструкцию системы заземления подстанции…» [1].

Для уточнения предмета разговора приведем  цитату из словаря:

Необходимо отметить, что действующие требования к системе заземления электроустановок изложены в [9] и не зависят от отсутствия или наличия тех или иных устройств защиты.

Однако о том, какая именно реконструкция системы заземления подстанции требуется и с какой целью, читатель статьи узнать не может.

Автор, как и многие другие, разделяет миф о необходимости применения для нормального функционирования компьютерной техники, информационных сетей и систем связи отдельного, «чистого» заземления, изолированного от общей системы защитного заземления.

Однако реализация этого мифа является не только ошибочной и приводящей к отказу электронных устройств, но в ряде случаев и опасной для здоровья и жизни людей [10].

Читатель может только предполагать, что автор «намекает» на необходимость выполнения условий электромагнитной совместимости на объектах электроэнергетики [11], но в самой статье об этом не говорится ни слова.

Согласно принятой практике, большинство современных микропроцессорных устройств рассчитано на работу в электромагнитной обстановке, характерной для большинства электроустановок. Практика показала, что проблемы с электромагнитной совместимостью цифровых устройств возникают прежде всего там, где при монтаже таких устройств не соблюдена технология выполнения заземления оборудования.

Рассмотрим несколько примеров неправильного заземления оборудования, приведшего к ложным срабатываниям устройств.

На рис.1 шкафы с цифровыми устройствами релейной защиты соединены между собой «проводником», тогда как по действующим правилам к контуру заземления должен быть подключен корпус каждого шкафа.

Рис. 1

 

«Проводник» не оконцован наконечником, а зажим заземления шкафа не подключен к контуру заземления.

На рис. 2 показано, что проводники заземления, отходящие от отдельных устройств, установленных в шкафу релейной защиты, подключены к внутренней шине заземления. Однако сама шина заземления не соединена с контуром заземления электроустановке.

Рис. 2

 

Шкаф на рис. 3 установлен свободно на бетонный пол и не имеет электрического контакта  с металлическим полом. Вместо соединения зажима заземления с контуром заземления, «проводник» (см. рис. 1) соединяет шины заземления шкафов между собой.

Рис. 3

 

        Разные шины заземления шкафа на рис. 4 не подключены раздельно к контуру заземления, а соединены последовательно между собой и с корпусом рядом стоящего шкафа.



Рис. 4

 

        Ничего другого, кроме процитированных выше слов о необходимости значительных затрат на реконструкцию системы заземления в статье нет, так как автор сразу же переходит к определению количества находящихся в эксплуатации устройств.

Пропустим эту часть статьи, как не относящуюся к вопросам надежности и обратимся к мифу 1: «Надежность МУРЗ выше надежности ЭМЗ потому, что МУРЗ не содержит подвижных частей».

Все известные микропроцессорные устройства релейной защиты в качестве исполнительных органов используют либо электромеханические [12] либо твердотельные реле.

Изготовители этих устройств ОТКРЫТО пишут об этом в документации и даже предоставляют потребителю возможность выбрать тип выходных реле [13].

Более того, ни один из разработчиков и производителей не связывает надежность микропроцессорных устройств с наличием или отсутствием в них «подвижных частей».

Что же критикует в этой части статьи [1] автор?

Начинает он с интересного утверждения: «Отказы ЭМЗ связывают в литературе, обычно, со старением и повреждением изоляции (истирание, высыхание)…».

Если тезис о старении изоляции, как причине отказов, не вызывает сомнений, то повреждение изоляции в результате её истирания требует пояснений. Читателю было бы интересно узнать, каким образом и какая часть изоляции истирается при работе реле? Истирается настолько, что происходит отказ реле.

В известной литературе по поиску дефектов в реле [14] и ремонту релейной аппаратуры [8] нет ни слова от таком дефекте, как истирание изоляции реле. Но автор, заинтриговав читателя, так ничего об этом и не говорит.

Рассуждая о высыхании изоляции, автор дальше пишет «..Такие дефекты являются характерными для ЭМЗ российского производства и практически не встречаются в реле ведущих западных компаний…»7.

Вопреки мнению автора, процесс высыхания изоляции зависит совсем от других причин, рассмотрение которых выходит за рамки данных заметок.

Дальнейшие рассуждения автора о «лёгкой» судьбе подвижных элементов ЭМЗ, пребывающих в неподвижном состоянии практически весь срок службы, и о «тяжелой» доле электронных компонентов, постоянно испытывающих воздействие «высокого рабочего напряжения (220-250 В), импульсов перенапряжений», исключают возможность сколько-нибудь серьёзного технического комментария.

В конце этой части заметок нельзя не обратить внимание на  то, что вопреки ошибочному мнению автора, существенное, многократное, повышение надежности источников питания, произошедшее именно после замены трансформаторных выпрямителей импульсными высокочастотными преобразователями, почувствовали все потребители бытовой и специальной техники.

Следующую часть статьи, названную «Миф 2», автор предваряет двумя цитатами из работы [15], в которых сначала говорится о большей надежности полупроводниковых реле на дискретных элементах по сравнению с надежностью электромеханических реле, а потом о большей надежности  полупроводниковых устройств защиты на основе интегральных микросхем по сравнению с устройствами на дискретных компонентах8.

Не сомневаясь в точность цитирования, внимательный читатель не может не обратить внимания на то, что смысл, вкладываемый автором статьи [15] в эти фразы можно оценить только в контексте.

Вполне возможно, что автор просто хотел подчеркнуть простую и естественную мысль – надежность, как свойство изделия выполнять заданные функции в течение требуемого интервала при определенных условиях эксплуатации, возрастала при применении в изделии новой элементной базы.

«Рассматривая» приведенные цитаты автор оставляет в стороне известный и неоспоримый факт – электромеханические реле до сих пор применяют в устройствах защиты, выполненных на любой элементной базе. Поэтому нет никаких оснований говорить о якобы существующем заблуждении - «..безусловно большей надежности электронных реле перед электромеханическими».

При любом способе определения надежности изделия тот или иной показатель надёжности электромеханического реле (интенсивность отказов, средняя наработка на отказ и т.д..) войдет в результирующую оценку надёжности изделия, содержащего это реле.

Подтверждение сказанному внимательный читатель найдет на рис. 2 из статьи [1] (см. рис.5 ниже), где причиной 9,6 % повреждений9  микропроцессорной техники названы «электр. реле»10.

По данным одного из отечественных производителей микропроцессорных устройств релейной защиты претензии к электромеханическим реле составили 5,3 % от общего количества претензий к работе устройств.



Рис. 5. Рисунок 2 из статьи [1]

 

Необходимо отметить, что почти треть из этих претензий вызвана подачей на размыкающий контакт реле тока, превышающего допустимое значение, т.е. не связана с надежностью электромеханических реле, а вызвана нарушением условий эксплуатации.

Не будем больше комментировать рис. 5, обратим внимание только на то, что объединять транзисторы, диоды, оптроны в одну группу вполне естественно, а вот объединение в одну группу «Межплатных соединений и внешних воздействий» не может не вызвать вопросов.

Утверждая далее, что «Дискретные электронные элементы имеют гораздо более высокую устойчивость к перенапряжениям и другим неблагоприятным воздействиям, чем интегральные микросхемы», автор не говорит, о каких «других неблагоприятных воздействиях» идёт речь.

Для подтверждения же своего тезиса автор даёт ссылку не на официальные данные изготовителей о надежности тех или иных микросхем и дискретных электронных элементов, а на статью [16].

Далее в статье [1] приведены рассуждения автора о воздействии перенапряжений, не основанные на анализе устройств микропроцессорной релейной защиты и действующих требований к ним [3].

Для исключения гальванической связи внутренних цепей устройства с внешними цепями, во входных цепях устройств  применяют оптоэлектронные преобразователи [17], а в выходных цепях – электромеханические [18] или твердотельные реле11.

Производимые далее автором сравнения надежности интегральных микросхем и электронных устройств только по числу использованных в них элементов не будем комментировать, напомним только, что расчетные методы определения надежности регламентированы стандартом [19], а методы контроля показателей надежности – стандартом [20].

Оригинальная терминология, используемая автором, способствует появлению неожиданных выводов. Например, автор говорит о значительно большей «повреждаемости» всех реле по сравнению с электромеханическими - в три раза для реле на электронных элементах и в 50 раз – для микропроцессорных.

Однако определение понятия, обозначенного автором термином «повреждаемость» в статье отсутствует. В технической же литературе этот термин используется для обозначения несколько иного [21].

Обратимся теперь к мифу 3 – «Надежность микропроцессорных устройств выше ….благодаря наличию встроенной самодиагностики».

Для начала хотелось бы привести цитату из руководящего документа [3]:

«Для обеспечения ремонтопригодности микропроцессорного устройства РЗА схемно-технические решения должны предусматривать:

- систему непрерывной диагностики устройства с сообщением о неисправности и информацией о характере отказа (код неисправности) и о месте отказа (тип неисправного модуля)».

Таким образом, руководящий документ однозначно фиксирует назначение системы самодиагностики – повышение ремонтопригодности. И всё. Ни о какой повышенной надежности устройств с системой самодиагностики там речи нет.

Кстати, в стандарте [2] к термину «Ремонтопригодность» есть такой комментарий: «Допускается дополнительно к термину «ремонтопригодность» (в узком смысле) применять термины… «приспособленность к диагностированию».

Интересно, что рядовые пользователи систем самодиагностики вполне адекватно оценивают назначение такой системы и не приписывают ей свойств повышать надежность электрооборудования12 .

Из приведенных определений однозначно следует, что все дальнейшие рассуждения автора на стр. 31 , 32 и 33 рассматриваемой статьи не имеют никакого отношения к самодиагностике, с помощью которой повышают ремонтопригодность. Надежность повышают другими методами и способами.

Более того, прочитав второй заключительный  вывод13, поневоле задаёшься вопросом: зачем же автор так много места в статье отвёл разоблачению мифа о самодиагностике, как средстве повышения надежности? Наверное, для того, чтобы написать «Трудно даже себе представить, как вообще можно тестировать в процессе функционирования…?»

И что же  в результате?

Автор поочередно и вполне успешно разоблачил все придуманные им мифы.

Конечно, такой известный литературный приём (разоблачение созданных мифов) применим и при написании технических статей.

Однако было бы желательно при создании и разоблачении технических мифов опираться на существующую в технике систему понятий.

Как говорили раньше - sapienti sat.

Литература

1. В.И.Гуревич. Надежность микропроцессорных устройств релейной защиты: мифы и реальность // Вести в электроэнергетике, №4, 2008, с. 29 – 38.

2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: 1989

3. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М., ОРГРЭС, 1997, 36 с.

4. Александров В.Ф., Езерский В.Г., Захаров О.Г., Малышев В.С. Цифровые устройства частотной разгрузки.М. НТФ «Энергопрогресс», 2005, 80 с.

5. Александров В.Ф., Езерский В.Г., Захаров О.Г., Малышев В.С.

Частотная разгрузка в энергосистемах. В двух частях НТФ «Энергопрогресс», 2007.

6. Дорохин Е.Г., Дорохина Т.Н. Основы эксплуатации релейной защиты и автоматики. Краснодар, Советская Кубань 2006, 448 с

7. Захаров О.Г.  Железняков А.Т. Ремонт электрооборудования судостроительных предприятий: Учебник для сред. проф.-техн.училищ.

Л.: Судостроение, 1988, 104 с.

8. Камнев Ремонт аппаратуры релейной защиты и автоматики: Учебник для сред. проф.-техн.училищ. М.: Высшая школа. 1979, 304 с.

9.Правила устройства электроустановок. Госэнергонадзор России, М.: 1998,608 с.

10. Заземлять или не заземлять - вот в чем вопрос!/ http://www.its-saratov.ru/content/view/105/4/

11. Требования по выполнению условий электромагнитной совместимости на объектах электроэнергетики/ Методические указания.

М.: НТФ «Энергопрогресс», 2005, 64 с.[Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик», вып. 10(82)].

12. Микропроцессорное устройство защиты «Орион-2». Руководство по эксплуатации./http://www.rza.ru/techrew/orion-2.pdf

13. Цифровые устройства релейной защиты. Каталог продукции. «НТЦ «Механотроника», СПб, 2004.

14. Захаров О.Г. Определение дефектов в релейно-контакторных схемах. СПб, Фонд СЭТ, 1994, 184 с

15. Mahaffey N.R. Electromechanical Relays Versus Solid-State: Each Has Its Place// Electronic Design, September 16, 2002.

16. Gurevich V. Electronic Devices on Discrete Components for In-dustrial and Power Engineering. Boca Raton-N.Y.-London// CRC Press, 2008/

17. Захаров О.Г., Козлов В.Н. Дискретные входы цифровых устройств центральной сигнализации //Электротехнический рынок, № 4(22) июль-август 2008, С.74 2008

18.  Блок центральной сигнализации «Сириус-ЦС». Руководство по эксплуатации, паспорт. М.: ЗАО «Радиус-автоматика», 2004 (редакция документа, представлена на сайте www.rza.ru)

19. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения. М.: ИПК Издательство стандартов, 2002

20. ГОСТ 27.410-87. Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контроля испытаний на надежность.

М.: ИПК Издательство стандартов, 2002

21 Прогнозирование накопления повреждаемости в металлах в явлении динамического разрешения// Пунин В.Г., Учаев А.Я. и др.. http://www.vniitf.ru/rig/konfer/7zst/reports/s5/5-37.pdf

1 «Надежность МУРЗ ниже надежности электромеханических реле и электронных реле на дискретных элементах» ([1], с. 37)

2 «….причиной полного забвения ЭМЗ (электромеханических защит, прим. моё) и перехода на МУРЗ (микропроцессорное устройство релейной за-щиты, прим. моё) является не неспособность ЭМЗ выполнять свои функ-ции, а нечто совершенно иное» ([1], с. 29)

3Электромеханические защиты

4 Микропроцессорные устройства релейной защиты

5 В [5] на с. 423 справедливо написано: «…Да и время подошло к переходу на современную, удобную в пользовании аппаратуру.»

6Электромеханические защиты

7 Увлеченный разоблачением созданных им мифов, автор не обра-щает внимания на то, что в написанном им  тексте подтверждается из-вестная всем специалистам истина - процесс высыхания не имеет «наци-ональности» и его можно наблюдать и в изоляции, применяемой в своих реле ведущими западными компаниями.

8 Необходимо отметить, что третий тезис приводится автором без указания источника. Естественно предположить, что третью часть мифа 2 создал автор статьи [1]. Приём уже испытанный им ранее – сначала придумываем миф, а потом его разоблачаем.

9 Используемый автором термин требует пояснений. В соответствии с ГОСТ 27.002-89 – Повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состоя-ния [3]. Может быть здесь речь идёт об отказе?

10 Автор не даёт расшифровки использованного сокращения. Может быть потому, что рис. 2 опровергает сказанное им ранее?

11 Приведенные далее рассуждения о воздействии перенапряжений не основаны на анализе устройств микропроцессорной релейной защиты и действующих требований к ним [3].

12  См., например, http://faq.ford77.ru/engine/jet/d_hi_1.htm

13 « Встроенная самодиагностика …. не является средством повышения надежности…»

15 Февраль, 2009              13488              ]]>Печать]]>
2 / 10 ( Отлично )

Последние комментарии : 2

Юра             Добавлен: 10 Март, 2010 09:46       Ответить
Спасибо. Со многим согласен. Буду признателен ознакмиться с Вашим анализом МПУ РЗА. С уважением Ю.О. Чижов E-mail : Chizhov_UO@kr.mrsks.ru
Релейщик             Добавлен: 22 Ноябрь, 2012 17:16       Ответить
Обычный, можно сказать вполне стандартный для Олега Захарова набор инсинуаций и глупостей, приписываемых оппоненту. Полная чушь, расчитанная на дилетантов уровня Захарова.

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Dвa pлюs тpi ? (цифрой)


Вверх страницы