Оцениваем надежность ЦРЗА?

12 января 2017 в 10:00

Статья [1], начинается повторением устойчивого мифа [2], созданного известным специалистом, в основе которого лежит ничем и никем не доказанное утверждение: «Дополнительные функции усложняют устройства релейной защиты и оказывают влияние на надежность функционирования современных микропроцессорных устройств релейной защиты».

Это утверждение повторено многими авторами, но ни один из них (авторов) не доказал, что «введение дополнительных функций» действительно снижает надежность ЦРЗА. Внимательно прочитав рецензируемую статью, я не нашел в ней никаких доказательств снижения надежности «железа» ЦРЗА из-за введения «дополнительных функций». Здесь следует отметить, что количество «железа» современных ЦРЗА практически не зависит от числа выполняемых ими функций.

Приведенная в статье динамика изменения количества ЦРЗА (см. таблицу 1) с 3,2% до 23,9% (количество находящихся в эксплуатации блоков увеличилось с 5927 блоков в 2006 году до 70540 блоков ЦРЗА в 2013 году) косвенно опровергает утверждение о снижении надежности из-за наличия «дополнительных» функций. Ведь на сегодняшний день согласно данным, приведенным в таблице 1, каждое 4-е устройство, установленное в ЕНЭС, является микропроцессорным!

Что касается влияния ЦРЗА на надежность энергосистемы, то автор необоснованно сводит его (влияние) только к надежности ЦРЗА. В данном случае принципиально важным становится использование новых схемных решений. Но об этом в статье ничего не сказано.

Утверждение автора об отсутствии требований к показателям надежности не совсем верно, ведь требования к надежности ЦРЗА впервые были сформулированы в отраслевом руководящем документе [4], выпущенном на заре внедрения цифровых устройств. Подробный анализ требований надежности (по моему мнению, более корректно в этом случае следует говорить об аппаратной надежности ЦРЗА [3],), предъявляемых к ЦРЗА можно найти в работах [4, 5].

Вопреки утверждению автора, расчетные методы оценки аппаратной надежности ЦРЗА существуют и изложены как в стандарте [6], ссылка на который есть в статье, так и в других нормативных документах по надежности в технике.

В следующем разделе рецензируемой статьи рассмотрены функции и виды отказов релейной защиты. В строгом смысле у релейной защиты всего одна функция, о которой сказано во вводной части статьи – «…главной её функцией остается автоматическая локализация повреждений и ненормальных режимов в электрической части энергосистем…».

К сожалению, в данной работе, как и многих других подобных работах не произведено строго разделения между функцией ЦРЗА, и алгоритмом защиты [7, 8], что часто приводит автора к некорректным выводам.

Несомненным положительным моментом в статье является попытка сравнения структурных схем традиционного и цифрового устройств релейной защиты, приведенных на рисунках 1 и 2. Однако детальный анализ этих схем в статье практически отсутствует, что, по моему мнению, негативно повлияло на предложенную автором схему ЦРЗА для оценки надежности (см. рисунок 3), в которой все элементы соединены только последовательно.

Нельзя не отметить, что, хотя в названии подраздела упомянуты виды отказов релейной защиты, о них ничего не сказано. Автор ограничился таблицей 2, в которой использованы термины «отказ в срабатывании», «излишнее срабатывание», «ложное срабатывание». Кстати, в п. 2.5 руководящего документа [9] использованы совершенно другие термины, причем не для оценки надежности РЗА, а для оценки их срабатывания:

• правильные срабатывания (ПС);
• неправильные срабатывания (НС), в том числе излишние срабатывания (ИС), ложные срабатывания (ЛС), отказы срабатывания (ОС);
• невыясненные срабатывания (HBС).

В связи с этим нельзя не отметить, что в других работах, например, в публикации [10], под «излишним срабатыванием» понимают совсем другое, чем сказано в рецензируемой статье или в руководящем документе [9].

Здесь я вынужден принести извинения читателям за то, что вынужден сослаться на мои публикации [11, 12, 13].

При рассмотрении надежности аппаратной части релейной защиты автор предлагает расчетную модель ЦРЗА в виде последовательно соединенных «элементов». В статье нет обоснования выбора именно этих элементов, а отсутствие в схеме элементов, выполняющих «дополнительные» функции, ставит под сомнение сделанное в начале статьи утверждение о влиянии «дополнительных» функций на надежность ЦРЗА.

Приведенные в таблице 3 данные о надежности «элементов» аппаратной части нельзя признать корректными. В таблице собраны

элементы (реле, микропроцессор, аналого-цифровой преобразователь), по которым производитель даёт официальную информацию о показателях надежности, и узлы (источник питания, преобразователь напряжения), официальные данные о надежности которых отсутствуют.

Перейдя к разделу о надежности программного обеспечения ЦРЗА, автор приводит график интенсивности отказов программного обеспечения (см. [14]), обосновывая его экспоненциальный характер надежностью логических элементов, входящих в аппаратную часть ЦРЗА.

На мой взгляд, это противоречит приведенному на этом же рисунке графику изменения интенсивности отказов аппаратной части.

Судя по графикам, надежность логических элементов резко снижается из-за наличия в них программного обеспечения.

Далее автор приводит тезис из работы [14] – «... надежность ПО со временем лишь повышается при наличии системы исправления ошибок», противоречащий графику изменения интенсивности отказов ПО на рисунке.

Автор связывает надежность ПО с ошибками проектировщика и иного персонала на различных стадиях разработки. Однако надежность аппаратной части автор почему-то не связывает с ошибками проектировщика или эксплуатирующего персонала.

Предлагая схемы для расчета надежности ПО устройств ЦРЗА, автор приводит логические схемы (рисунок 1).

Рисунок 1 Таблица 4 из статьи [1]

Согласно расчетным схемам отказ типа «ложное срабатывание» отличается от отказа типа «излишнее срабатывание» только наличием исполнительного элемента KL.

При этом в статье отсутствует объяснение каким образом происходит «излишнее срабатывание» ЦРЗА при отсутствии исполнительного элемента.

Нельзя не обратить внимание и на то, что в схемах для отказов двух типов («ложное срабатывание» и «излишнее срабатывание») отсутствует аппаратная часть.

В конце статьи автор приводит результаты расчета надежности, выполненные по предлагаемому им методу:

Приведенные автором цифры требуют дополнительных пояснений, которые в статье отсутствуют.

Например, согласно результатам расчета, вероятность отказа ПО типа «ложное срабатывание» более, чем в 500 раз превышает вероятность отказа такого же типа для аппаратной части релейной защиты.

В статье сказано, что отказа типа «излишнее срабатывание» для аппаратной части невозможен, что противоречит другим публикациям, например, статье [10]. На мой взгляд причина таких результатов расчета кроется в другом, а именно, в некорректном использовании термина «ложное срабатывание».

В заключительной части статьи автор переходит к рассмотрению экономического эффекта, неожиданного связанного с «развитием», необратимым, направленным, закономерным изменением. Правда о том, какой объект развивается читателям остается неизвестным.

Рассуждения автора о «…значительном усложнении конструкции с точки зрения надежности…» пропущу и обращусь к заключению.

Парадоксально, но в заключении к статье с названием «Метод оценки надежности….» сначала написано следующее:

«… предложена экономическая оценка от применения релейной защиты», а потом сказано:

«Методику оценки надежности следует применять…».

Невольно напрашивается вопрос – о чём же на самом деле написана эта статья?

Литература

1. Трофимов А.С. Метод оценки надежности цифровой релейной защиты энергосистем. // Релейщик, №3, 2016, С. 29
2. Надежность релейной защиты. Создание мифов. // [Электронный ресурс «Словарь научной неграмотности»], режим доступа: http://miforelist.narod.ru/slovar/liter_nad.htm
3. О.Г. Захаров. Аппаратная надежность устройств релейной защиты. М.: НТФ «Энергопресс»; 2016. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик»; Вып. 7(211)].
4. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М: ОРГРЭС, 1997
5. Требования надежности в технических условиях на изделие // [Электронный ресурс], режим доступа: http://www.olgezaharov.narod.ru/2016/august/nadeg.htm
6. ГОСТ.27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения.
7. А.Н. Андреев, А.Н. Садовников. Алгоритмы централизованных комплексов релейной защиты и автоматики //[Электронный ресурс], режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/algoritmy-tsentralizovannyh-kompleksov-releynoy-zaschity-i-avtomatiki
8. Захаров О.Г. Цифровые устройства релейной защиты электродвигателей. Алгоритмы и уставки. (в двух частях) М. : НТФ "Энергопрогресс" 2012, 2013 [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик», вып. 168, 169].
9. РД 34.35.516-89 Инструкция по учету и оценке работы релейной защиты и автоматики электрической части энергосистем
10. М.Г. Пирогов, С.В. Михалев. Проблема излишнего действия дифференциальной защиты при повреждении в измерительных токовых цепях. // Новости ЭлектроТехники № 2(74) 2012, С. 40. 11. Ложное или излишнее срабатывание? // [Электронный ресурс], режим доступа: http://rza.org.ua/blog/a-66.html 12 Захаров О.Г. Показатель надежности — требование на срабатывание // Вести в электроэнергетике, №6, 2013, С. 41 13. Захаров О.Г. Ложное срабатывание // [Электронный ресурс], режим доступа: http://www.energoboard.ru/articles/3040-lognoe-srabativanie.html . 14. Типикина А.П., Певцова Л.С. Оценка программной надежности микропроцессорных релейных защит // [Электронный ресурс], режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/74TVN215.pdf (Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http://naukovedenie.ru/)