Релейная защита и автоматика рза

Шина I2C

I2C (Inter Integrated Circuit) – простая двунаправленная шина обмена данных. Имеет в своей конструкции два провода. Разработана компанией Philips в 80-х годах. Широко применяется в интегральной схемотехнике. Шина сконструирована как простая сигнальная.

Провода имеют следующие названия:

• SDA (Serial Data) – шина данных
• SCL – (Serial Clock) – тактовая шина

Структурная схема шины I2C

Устройства подключаемые к шине, присоединяются к каждому из проводов. Основным является MASTER (ведущее устройство). Он формирует тактовые сигналы, начало и конец передачи на шине данных. Таким образом импульсы исходят от него, а данные могут проходить в обе стороны.

Данные могут формироваться как MASTER, так и другими “подчиненными” устройствами:

• измерители
• АЦП
• ЖКИ
• память
• электронные датчики
• др.

Все указанные в списке устройства подключаются к шине параллельно. На одной электронной плате, подчиненных устройств может быть большое количество.

Стандарт шины имеет наличие адреса. Выделяется 7 бит, то есть два в седьмой степени, и означает количество устройств порядка 100.

Частоты на шине f = 100 – 10 кбит/с. Поэтому она является низкоскоростной. Общая емкость по шине не должно превышать 400 пФ (которое складывается из всех подключаемых к ней устройств). Питание на шине может быть:

• 3,3 V
• 5,0 V

Сигнальные линии подтянуты к питающему устройству через резисторы, сопротивление которых от 5 до 10 кОм

Это важно, так как благодаря этому изменяется паразитная емкость, что в свою очередь влияет на количество SLAVE и скорость передачи информации. Длина шины может достигать нескольких метров. 

Алгоритм передачи данных:

1. Данные могут меняться, когда на шине SCL присутствует 0 (логический уровень). Если на SCL присутствует 1 (логический уровень), данные меняться не могут. В данном случае возникают две ситуации, когда на шине SCL происходит переход:
   1. из 1 в 0
   2. из 0 в 1

Это означает, что MASTER хочет обменяться информацией с “подчиненными” устройствами и подает команду “ВНИМАНИЕ”. При переходе: 

• из 1 в 0 – стартовая ситуация
• из 0 в 1 – стоповая ситуация 

Важно помнить, что сигнал SCL может формировать только MASTER

2.  Вся передача передается байтами. Байты передаются побитно, начиная со старшего бита. В ответ на каждый полученный байт, приемник выставляет либо подтверждение, либо отказ. 

Преимущества шины I2C:

• простота конструкции
• возможность подключения подчиненных SLAVE без отключения питания

Недостатки шины I2C:

ограничение по емкости

Организация передачи и приема данных по шине I2C

Принцип работы ЛЗШ

ЛЗШ (лимитирующая защита с характеристикой задержки) используется для защиты от перегрузок электрических систем. Она представляет собой релейное устройство, которое реагирует на превышение допустимых значений тока или напряжения в системе.

Принцип работы ЛЗШ заключается в сравнении фактических значений тока или напряжения с предварительно заданными уставками. Если значения параметров превышают граничные значения, то ЛЗШ активирует релейные контакты, выполняющие определенную функцию: отключение части сети или аварийную сигнализацию.

В отличие от других видов защит, ЛЗШ имеет специфическую характеристику задержки, которая позволяет установить время задержки перед активацией защиты. Это необходимо для исключения ложных срабатываний в случае кратковременных перегрузок, например, при пуске электродвигателя.

Для работы ЛЗШ необходимо подключение к системе с помощью текущих трансформаторов или напряжений и соответствующих измерительных устройств. Затем система сравнивает полученные значения с заданными уставками, после чего активирует контакты в случае превышения допустимых значений.

Как выглядит и где находится в трансформаторе

Защитное устройство устанавливается на прессостат электродвигателя в виде реле трансформаторной станции с 3-мя стержнями, имеющими обмотку. На последнем из них, располагаются выводы вторичной обмотки с подключенным к ним термостатом.

А на промежуточном – 2 или 3 первичные обмотки, связанные с трансформаторными электротоками.

Также в устройстве дополнительно предусмотрены короткозамкнутые обмотки, предназначенные для гашения апериодического компонента.

Для настройки прессостата переключают число витков в первичной обмотке, стремясь к равенству магнитопотоков в магнитном проводе. Необходимое торможение на переходном этапе и токи срабатывания выходного термостата выставляются изменением сопротивлений резисторов в компенсирующей и выходной цепях.

Стремительное намагничивание трансформаторного сердечника происходит при очень резком выбросе электротока, благодаря чему прессостат просто не замечает данный процесс. Если он монтируется на мощное сквозное  КЗ, то может среагировать под влиянием токов небаланса.

Надежность ЛЗШ

ЛЗШ, с точки зрения тестирования на работоспособность, имеет отличие от прочих видов защит. Она редко сpaбатывает при испытаниях сотрудниками измерительных лабораторий. Объясняется это тем, что ЛЗШ отводится менее значимая роль, соответственно, она имеет более длительные по времени выдержки сpaбатывания и просто не успевает опередить другие виды защит.

Чаще всего логическая защита шин даёт сбой вследствие КЗ трaнcформатора тока либо его виткового замыкания. К счастью, происходит такое довольно редко. В этом случае трaнcформатор просто не в состоянии корректно измерить протекающий через контролируемую им шину ток. Поэтому не может сформироваться сигнал блокировки защиты ЛЗШ, что приводит к её непреднамеренному сpaбатыванию.

Важно! Перед отключением проводов от трaнcформатора тока его выводы требуется замкнуть между собой. В противном случае в обмотке ТТ возможно наведение высоковольтного потенциала, который опасен для жизни обслуживающего персонала и может привести к повреждению оборудования

ЛЗШ является сравнительно простой и действенной системой по обеспечению бесперебойной работы энергосистемы. Её применение ощутимо снижает негативные последствия аварийных ситуаций, а также существенно уменьшает риск их возникновения.

Основные органы релейной защиты

Устройства релейной защиты состоят, как правило, из таких основных частей:

• пусковых органов;
• измерительных органов;
• логической части;
• исполнительной части;
• передающей части.

Пусковые органы непосредственно и непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого оборудования и реагируют на возникновение КЗ и нарушения нормального режима работы. Пусковые органы выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и др. На измерительные органы возлагается задача определения места и характера повреждения и принятие решения о необходимости действия защиты.Измерительные органы также выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и др. Функции пускового и измерительного органа могут быть объединены в одном органе. Логическая часть представляет собой схему, которая запускается пусковыми органами и, сопоставляя последовательность и продолжительность действия измерительных органов, производит отключение выключателей мгновенно или с выдержкой времени, запускает другие устройства, подает сигналы и производит прочие предусмотренные действия.Логическая часть состоит в основном из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле. В аналоговых и микропроцессорных устройствах к ним добавляются дискретные входы и индикаторные светодиоды.Исполнительная часть выполняет действие на отключение (включение) выключателей, или других внешних устройств.Передающая часть используется в некоторых видах защит. Например, приемопередающая аппаратура ВЧ канала у дифференциально-фазных защит.

Согласно требованием ПТЭ, силовое оборудование электростанций, подстанций и электрических сетей должно быть защищено от коротких замыканий и нарушений нормальных режимов работы устройствами релейной защиты и электроавтоматики. Устройства РЗА должны быть постоянно включены, кроме устройств, которые должны выводиться из работы в соответствии с назначением и принципом действия, режимом работы энергосистемы и условиями селективности. Устройства аварийной и предупредительной сигнализации должны быть всегда готовы к действию. Свое название релейная защита получила от названия основного элемента схем защиты – реле.

Методы обнаружения и предотвращения атак

Защита логических защитных систем (ЛЗШ) включает в себя не только механизмы предотвращения атак, но и методы их обнаружения. Ведь даже при наличии хорошо спроектированной защиты, нельзя исключить возможность атаки.

Основными методами обнаружения атак являются:

Интрузионное обнаружение	Этот метод основан на анализе сетевой активности и системных журналов для выявления подозрительной активности. Например, система сможет обнаружить атаки, основываясь на необычном или запрещенном поведении в сети или системе. Хотя этот метод не всегда эффективен в предотвращении атак, он помогает быстро реагировать на инциденты и их исследование.
Обнаружение вторжений	Данный метод основан на сравнении активности системы с базой данных описаний заранее известных атак. Если активность системы соответствует определенным шаблонам из базы данных, то система может считать это подозрительной активностью и предпринимать меры для ее предотвращения.

На практике, защита ЛЗШ включает в себя комбинацию различных методов обнаружения и предотвращения атак. Например, комбинированное использование интрузионного обнаружения и обнаружения вторжений способно обеспечить более надежную защиту путем компенсации недостатков каждого метода.

Важно понимать, что методы обнаружения и предотвращения атак должны постоянно обновляться и совершенствоваться, так как хакеры постоянно разрабатывают новые способы обхода защиты. Поэтому, владельцы ЛЗШ должны быть постоянно в курсе последних тенденций в области информационной безопасности и применять соответствующие меры для защиты своих систем

Устройства автоматики под станции

Автоматическое включение резерва (АВР)

Устройства АВР применяются на секциях шин 35 и 10 кВ. Функция автоматического включения резерва выполняется совместными действиями «Сириус — С», устанавливаемой на секционный выключатель и двух «Сириус — В», устанавливаемых на вводные выключатели.

«Сириус — В» выполняет следующие функции:

контролирует напряжения U АВ, UBC на секции, напряжение до выключателя UBнp (схема нормального режима) и формирует команды управления выключателем ввода и секционным выключателем;

— выполняет АВР без выдержки времени при срабатывании защит трансформатора;

— контролирует параметры напряжения -на секции и формирует сигнал «Разрешение АВР» для «Сириус — В» соседней секции.

Пуск АВР на секционный выключатель будет блокирован при работе МТЗ, отключении по цепям УРОВ, внешнего отключения с запретом АВР. Это предохраняет подключение поврежденной секции ко второму вводу. «Сириус — С» выполняет команды «Включение», поступающие от «Сириус — В», без выдержки времени.

Исходной информацией для пуска и срабатывания АВР является уровень напряжений UAВ, UBC и UBнp, контролируемых «Сириус — В», положение силового выключателя ввода (<<Вкл.» / «Откл» ), а также при отсутствии входного сигнала «Блокировка АВР».

Пуск АВР происходит при срабатывании пускового органа по напряжению. После отработки выдержки времени ТАВР выдается команда на отключение выключателя ввода, а после выполнения этой команды выдается команда «Вкл. СВ» на «Сириус — С» длительностью 0,8 с. Затем, формируется выходной дискретный сигнал разрешения АВР для второго ввода.

Напряжение срабатывания защиты минимального действия:

(9.22)

кВ;

кВ.

Автоматическое повторное включение (АПВ) линий 35 и 10 кВ

Устройство «Сириус Т3» имеет функцию однократного или двукратного АПВ. Наличие АПВ, а также количество циклов задается уставкой. Также уставками определяется время выдержки первого и второго циклов. АПВ блокируется при отключении от газовой защиты, при пуске УРОВ. АПВ пускается по факту срабатывания:

— МТЗ;

— при самопроизвольном отключении силового выключателя.

Время срабатывания первого цикла АПВ определяется по следующим условиям, из которых выбирается большее значение:

(9.23)

где время готовности привода: (0,1 -;- 0,2)с;

= 0,1+0,5= 0,6 с.

(9.24)

где время готовности выключателя (tr.8. = 1 с);

время включения выключателя (t8.8. = 0,4 с).

. = 1 — 0,4 + 0,5 = 1,1 с.

(9.25)

где время деионизации среды в месте КЗ: (0,1 0,3) с.

= 0,3 + 0,5 = 0,8 с.

Из опыта эксплуатации линий с односторонним питанием для повышения эффективности АПВ рекомендуется брать = (2 3) с.

Выбирается = 2 с.

При такой выдержке времени до момента срабатывания АПВ в линии успевают в большинстве случаев самоустраниться причины, вызвавшие неустойчивое короткое замыкание, а также успевает произойти деионизация среды в месте короткого замыкания.

Схема подстанции с размещением типов защит представлена на чертеже 4.

Резервирование отказа выключателя (УРОВ)

Функция УРОВ запускается при срабатывании защит на отключение. Начало пуска циклограммы соответствует моменту снятия команды отключения, длительность которой 2Т паспортного отключения. Отказ выключателя определяется по токам фаз А, В и С.

Временная циклограмма формирования выходного сигнала «Работа УРОВ» приведена на рис. 1.

Рис. 1.

Управление высоковольтным выключателем

Отключение высоковольтного выключателя предусмотрено в следующих случаях: — при срабатывании собственных защит;
— при наличии сигнала внешнего отключения; — при наличии сигнала от внешнего УРОВ;
— при ручном отключении от ключа управления высоковольтным выключателем.

Выполнение команды «ОТКЛ» контролируется по состоянию блок-контактов выключателя «Включен», «Отключен» и по исчезновению входных фазных токов. Длительность команды отключения равна удвоенному паспортному времени отключения выключателя, заданному в эксплуатационных параметрах ПМ РЗА.

При отключении выключателя защитами или при работе защит «на сигнал» формируется выходной дискретный сигнал ПМ РЗА «Работа защит».

Включение выключателя предусмотрено: — в цикле АПВ
— при наличии команды включения от ключа управления выключателем.

Команда включения выдается на исправный выключатель при разомкнутом заземляющем ноже. Выполнение команды «ВКЛ» контролируется по состоянию блок-контактов выключателя. Длительность команды включения равна удвоенному паспортному времени включения выключателя.

При вкатывании и выкатывании тележки с включенным выключателем, выключатель отключается без выдержки времени. Исключена возможность многократного включения выключателя на короткое замыкание.

Роль активного мониторинга и резервного копирования

Активный мониторинг и резервное копирование играют важную роль в обеспечении защиты локальной защищенной среды (ЛЗШ) от угроз и потенциальных нарушений безопасности. Активный мониторинг позволяет постоянно отслеживать состояние системы, выявлять аномалии и реагировать на них незамедлительно.

Одной из основных задач активного мониторинга является обнаружение и предотвращение попыток несанкционированного доступа к ЛЗШ. Установка системы мониторинга позволяет получать информацию о попытках несанкционированного доступа, включая попытки взлома паролей, сканирования портов и других типов атак.

Другим важным аспектом активного мониторинга является обнаружение и устранение уязвимостей в системе. Регулярный аудит системы на наличие уязвимостей помогает предотвратить атаки, связанные с использованием известных уязвимостей программного обеспечения.

Резервное копирование является неотъемлемой частью защиты ЛЗШ. Оно позволяет создавать резервные копии данных и системы, что позволяет быстро восстановить работоспособность системы в случае ее нарушения или утраты данных.

Резервные копии создаются на регулярной основе и должны храниться в надежном и защищенном месте. Это может быть удаленный сервер или облачное хранилище. В случае сбоя системы или потери данных, резервные копии позволяют быстро восстановить информацию и продолжить работу без значительной задержки.

Кроме того, резервное копирование играет важную роль в обеспечении защиты от различных видов угроз, таких как вирусы, ботнеты или несанкционированный доступ. В случае атаки или нарушения безопасности, резервные копии позволяют восстановить работоспособность ЛЗШ и предотвратить потерю данных.

принцип действия, схема, реализация, видео

Почему именно ЛЗШ является наиболее эффективной защитой для этой части РУ? Рассмотрим возможные варианты ликвидации КЗ на шинах.

Первый вариант – применение дифференциальной защиты. Для ее реализации потребуются дополнительные обмотки трансформаторов тока на всех присоединениях секции. Их нужно соединить с дифференциальным реле, задача которого – в момент КЗ сложить токи, входящие на шины от фидеров питания и токи на отходящих присоединениях. В случае превышение током небаланса величины уставки реле дает команду на отключение.

К тому же трансформаторы тока с дополнительными обмотками дороже. Накладываются ограничения по проверкам РЗА присоединений: при случайной подаче тестового тока на него защита сработает ложно.

Он отличается от предыдущего тем, что используются трансформаторы тока только питающих линий и мощных потребителей. Но его применение, ко всему прочему, сильно ограничено.

Следующая возможность защитить шины – МТЗ питающих линий. В принципе, его и выполняют в подавляющем большинстве случаев. Но у этого вида защиты есть существенный недостаток. Для отстройки МТЗ от коротких замыканий на отходящих присоединениях ее выдержка времени должна быть больше, чем у МТЗ потребителей. На практике это 1 – 3 секунды.

С увеличением тока КЗ каждая секунда его действия становится фатальной для электрооборудования. Чем дольше горит дуга, тем больше разрушений она приносит.

Из чего состоит ЛЗШ

Элементы логической защиты шин не сосредоточены в одном месте. Это система, объединяющая терминалы защит питающих и отходящих линий.

Поведение ЛЗШ при внешнем КЗ

При внешнем коротком замыкании запускается МТЗ присоединения, на котором оно произошло. Естественно, отключение произойдет по истечении выдержки по времени, предусмотренной для данного тока замыкания.

Он поступит на терминалы фидеров, питающих секцию.

На этих терминалах, если произойдет срабатывание МТЗ, запустится ЛЗШ. Именно в них она настроена на отключение, на отходящих элементах оно не нужно, их задача – только передача сигнала о том, что КЗ находится в их зоне действия, и они готовы его ликвидировать.

В случае отказа МТЗ отходящей линии короткое замыкание будет устранено МТЗ питающего фидера или УРОВ. За отказ ЛЗШ не отвечает.

Работа ЛЗШ при КЗ на шинах

 Если короткое замыкание произошло на шинах РУ, сигнала блокировки от отходящих линий не поступит, так как ток КЗ через них не проходит. Запуск МТЗ питающих шины линий при отсутствии сигнала блокировки приведет к мгновенному действию ЛЗШ на отключение присоединений. Причем отключатся независимо друг от друга все выключатели, через которые в данный момент осуществляется питание. Если помимо ввода включен секционный выключатель, то ЛЗШ сработает и на нем.

Зона, охваченная защитой, ограничивается местами установки трансформаторов тока всех присоединений секции. В этом она похожа на дифференциальную защиту шин, реализованную классическим образом. При срабатывании ЛЗШ формируется сигнал запрета АВР на поврежденную секцию.

Надежность ЛЗШ

 В отличие от других защит, ЛЗШ редко срабатывает при проверках РЗА персоналом электролабораторий. При работе на отходящих присоединениях сигнал блокировки, хоть и поступает на входы терминалов линий питания, но вреда не приносит. Возможен только отказ в работе при совпадении фактора наличия проверочного тока на отходящем фидере и реальном КЗ на шинах, но вероятность такого казуса невелика.

При проверке РЗА питающей линии тем более ничего не произойдет. Если на шины приходит питание через секционный выключатель или другую линию питания, то их логические защиты работают независимо от проверяемой линии питания, достучаться до них оттуда нереально.

Отказы в работе ЛЗШ связаны, в основном, с короткими замыканиями на выводах трансформаторов тока. Дифференциальные защиты шин определяют КЗ на них с помощью реле, установленных в каждой фазе. Любое из реле, сработав, даст команду на отключение. В случае же с ЛЗШ наоборот: если через трансформатор тока любой из фаз отходящего фидера пойдет ток КЗ, сформируется сигнал блокировки.

Поэтому, если при КЗ в комплектной ячейке дуга перескочит за выводы трансформатора, произойдет отказ ЛЗШ. И замыкание будет устранено только с выдержкой времени МТЗ питающего фидера.

Принцип действия дифференциальной защиты

Работа любой дифзащиты базируется на сравнении величины и направления токов в промежутке до и после защищаемого элемента. В конструктивном плане дифференциальная защита представлена парой трансформаторных устройств, включенных по высокому и низкому напряжению, и реле автоматики.
Если они расположены в пределах одного распределительного элемента, то подключение происходит напрямую посредством кабелей. Если границы защищаемого участка находятся на значительном отдалении друг от друга, характерном для кабельных и воздушных линий, задействуется 2 комплекта защиты.

Они соединены вспомогательной кабельной линией. Когда электротоки в начальной и конечной части отслеживаемого участка одинаковы и идут в одну и ту же сторону, срабатывания не происходит. Такое наблюдается при выявлении номинальных показателей нагрузки либо при коротком замыкании (КЗ) за пределами защищаемого участка.

Но если повреждение случилось на контролируемой защитой зоне, устройство посылает сигнал на всестороннее отключение объекта.

Оптимальным признан нулевой показатель тока в обмотке роле. Но в реальности проходящий сквозь нее электроток всегда отличается от нулевого значения. Он носит название тока небаланса, а его появление обусловлено следующими факторами:

• различием трансформаторов по техническим характеристикам;
• возникновением намагничивающего электротока в обмотках контролируемого устройством трансформатора;
• наличием неодинакового соединения обмоток.

Трансформаторы.

Возможности и принципы защиты ЛЗШ

Одной из основных возможностей защиты ЛЗШ является шифрование исходного кода программы. Шифрование делает код непонятным для человека, но при этом позволяет его исполнять компьютеру. Это помогает предотвратить возможные попытки скопировать или изменить код, так как без специального ключа или лицензии его невозможно прочитать или декодировать.

Другой важной возможностью защиты ЛЗШ является использование механизмов контроля доступа. Это позволяет ограничить использование функциональных возможностей программы для определенных пользователей или групп пользователей

Например, разработчик может предоставить доступ только к определенным функциям программы для тестировщиков, а полный доступ только для конечных пользователей.

Еще одной возможностью защиты ЛЗШ является обфускация кода. Обфускация используется для усложнения чтения и понимания кода программы. Она затрудняет декомпиляцию или обратное инжиниринг, что делает сложнее извлечение логики или алгоритмов программы из исходного кода.

Кроме того, для обеспечения защиты ЛЗШ могут быть использованы технологии и методы, такие как виртуализация, сетевое взаимодействие, использование аппаратного ключа или устройства, а также многоуровневая архитектура системы.

• Шифрование исходного кода программы.
• Контроль доступа к функциональным возможностям программы.
• Обфускация кода для усложнения его чтения и понимания.
• Использование технологий и методов, таких как виртуализация и сетевое взаимодействие.
• Использование аппаратного ключа или устройства для дополнительной авторизации.
• Многоуровневая архитектура системы для повышения защиты.

Все эти возможности и принципы защиты ЛЗШ позволяют разработчикам и владельцам программного обеспечения обеспечить высокий уровень безопасности и защиты исходных кодов программ от несанкционированного доступа и копирования.