96
СЕТИ
РОССИИ
р
е
л
е
й
н
а
я
з
а
щ
и
т
а
и
а
в
т
о
м
а
т
и
к
а
релейная защит
а и автома
тика
В
[1, 2]
говорится
о
необ
-
ходимости
защиты
микро
-
процессорных
устройств
релейной
защиты
(
МУРЗ
)
от
кибератак
и
преднамеренных
электромагнитных
деструктивных
воздействий
(
ПЭДВ
)
и
предлагает
-
ся
устройство
защиты
,
работающее
на
принципе
шунтирования
чув
-
ствительных
входов
МУРЗ
с
одно
-
временным
разрывом
цепи
их
выходных
контактов
посредством
быстродействующих
электромеха
-
нических
реле
на
герконах
.
Однако
из
-
за
негативной
тенден
-
ции
навешивания
на
МУРЗ
всевоз
-
можных
дополнительных
функций
,
не
имеющих
отношения
к
релейной
защите
[3, 4],
реализация
предло
-
женных
мер
защиты
МУРЗ
в
некото
-
рых
случаях
будет
затруднена
.
Речь
идёт
о
распространённом
исполь
-
зовании
МУРЗ
для
дистанционного
управления
выключателями
(
ДУВ
).
Совершенно
очевидно
,
что
такое
использование
МУРЗ
не
имеет
ни
-
чего
общего
с
функциями
релейной
защиты
,
а
дистанционное
подклю
-
чение
к
МУРЗ
по
каналам
связи
с
целью
изменения
положения
вы
-
ключателей
очень
трудно
отличить
аппаратными
средствами
от
кибер
-
атаки
.
Задачу
повышения
надёжно
-
сти
релейной
защиты
невозможно
решить
при
совмещении
функций
МУРЗ
с
функциями
,
не
имеющими
отношения
к
РЗ
,
например
таких
популярных
,
как
мониторинг
ис
-
правности
электрооборудования
,
дистанционное
управление
вы
-
ключателями
и
т
.
п
.
МУРЗ
должны
использоваться
исключительно
для
решения
задач
релейной
за
-
щиты
.
Тем
более
что
для
решения
других
задач
,
например
для
мони
-
торинга
электрооборудования
,
се
-
годня
на
рынке
имеется
огромное
количество
специализированных
устройств
,
от
простейших
реле
,
кон
-
тролирующих
целостность
цепи
от
-
ключающей
катушки
выключателя
,
до
сложнейших
комплексов
,
кон
-
тролирующих
в
режиме
реального
времени
состав
газов
,
растворён
-
ных
в
масле
трансформаторов
,
или
уровень
частичных
разрядов
в
изо
-
ляции
.
По
нашему
мнению
,
и
ДУВ
должно
быть
отделено
от
релейной
защиты
и
осуществляться
отдель
-
ными
аппаратными
средствами
.
Только
в
этом
случае
можно
повы
-
сить
надёжность
РЗ
и
осуществить
её
эффективную
защиту
от
предна
-
меренных
дистанционных
деструк
-
тивных
воздействий
.
При
таком
разделении
функций
появляется
возможность
не
только
обеспечить
высокоэффективную
защиту
МУРЗ
,
но
и
реализовать
защищённую
дис
-
Повышение
защищённости
дистанционного
управления
выключателями
Владимир ГУРЕВИЧ, к.т.н., Израиль
97
№
5 (20),
сентябрь
–
октябрь
, 2013
танционную
систему
управления
выключателями
(
ЗДУВ
).
Предлагаемая
система
ЗДУВ
(
рис
. 1)
является
гибридной
и
со
-
вмещает
в
себе
как
микропро
-
цессорный
контроллер
с
сетевым
каналом
передачи
данных
,
так
и
кабельный
канал
с
электромехани
-
ческими
реле
.
Основной
задачей
предлагаемой
системы
является
предотвращение
несанкциониро
-
ванных
изменений
положения
вы
-
ключателей
при
кибератаке
или
при
повреждениях
электронных
устройств
,
входящих
в
эту
систему
.
Вспомогательной
задачей
системы
является
повышение
её
живучести
и
сохранение
работоспособности
после
воздействия
ПЭДВ
.
Общая
идея
такой
системы
заключается
в
том
,
что
любая
команда
на
из
-
менение
положения
выключателя
,
передаваемая
по
сетевому
каналу
,
должна
быть
подтверждена
кратков
-
ременным
дистанционным
включе
-
нием
электромеханического
реле
на
подстанции
путём
подачи
напря
-
жения
на
его
катушку
по
обычному
контрольному
кабелю
.
Почему
по
-
требовалось
использование
элек
-
тромеханического
реле
и
почему
нельзя
использовать
подтверждаю
-
щий
канал
на
основе
волоконно
-
оптической
линии
связи
(
ВОЛС
)?
Проблема
заключается
в
том
,
что
ВОЛС
не
решает
задачи
защи
-
ты
от
ПЭДВ
,
поскольку
с
двух
сто
-
рон
эти
ВОЛС
снабжены
сложными
микропроцессорными
мультиплек
-
сорами
,
обеспечивающими
преоб
-
разование
электрических
сигналов
в
световые
на
одном
конце
ВОЛС
и
восстановление
электрических
сигналов
из
оптических
—
на
дру
-
гом
конце
.
Как
показали
проведён
-
ные
нами
исследования
некоторых
типов
мультиплексоров
[5],
они
не
выдерживают
даже
стандартных
импульсных
перенапряжений
в
соответствии
с
требованиями
по
электромагнитной
совместимости
(
ЭМС
).
При
повреждении
внутрен
-
них
электронных
компонентов
мультиплексоров
под
воздействи
-
ем
ПЭДВ
состояние
их
выходных
цепей
окажется
непредсказуемым
.
Если
такой
повреждённый
мульти
-
плексор
будет
не
способен
пере
-
дать
дистанционную
команду
на
изменение
положения
выключа
-
теля
,
никакой
катастрофы
не
про
-
изойдёт
,
ну
а
если
его
выходные
Рис
. 1.
Предлагаемая
структура
защищённой
системы
дистанционного
управления
выключателями
(
ЗДУВ
).
Цепи
питания
показаны
условно
для
упрощения
схемы
цепи
окажутся
в
активированном
состоянии
,
то
неприятностей
не
из
-
бежать
.
То
же
самое
относится
и
ко
всем
другим
компонентам
пред
-
лагаемой
системы
ЗДУВ
(
модему
,
контроллеру
).
Кроме
того
,
поскольку
проклад
-
ка
выделенных
ВОЛС
и
установка
аппаратуры
сопряжения
достаточно
дороги
,
то
уже
сегодня
существует
тенденция
отказа
от
использования
выделенных
ВОЛС
и
существующих
компьютерных
сетей
на
основе
дешёвых
кабелей
с
витой
парой
.
Более
того
,
с
целью
ещё
большего
удешевления
систем
управления
,
релейной
защиты
и
автоматики
всерьёз
рассматривается
возмож
-
ность
перехода
на
беспроводные
технологии
WiFi.
Во
всяком
случае
,
многие
мировые
лидеры
в
произ
-
водстве
МУРЗ
уже
сегодня
выпу
-
скают
их
со
встроенными
модема
-
ми
WiFi.
Собственно
говоря
,
идея
перевода
всего
энергетического
оборудования
на
связи
по
стандарт
-
ным
компьютерным
сетям
,
вклю
-
чая
беспроводные
, —
это
централь
-
ная
идея
концепции
«
умных
сетей
»
(Smart Grid).
В
этой
связи
возраста
-
ет
актуальность
разработки
специ
-
альных
аппаратных
средств
защиты
систем
релейной
защиты
и
дистан
-
ционного
управления
коммутацион
-
ными
аппаратами
от
преднамерен
-
ных
дистанционных
деструктивных
воздействий
,
включающих
в
себя
электромагнитные
воздействия
[6]
и
кибератаки
[7],
не
связанных
с
компьютерными
сетями
и
обладаю
-
щих
повышенной
устойчивостью
к
ПЭДВ
.
Именно
поэтому
в
качестве
элементов
такой
защиты
нами
вы
-
браны
электромеханические
реле
,
управляемые
оперативным
напря
-
жением
по
контрольным
кабелям
.
С
целью
защиты
этого
дополни
-
тельного
канала
связи
от
злонаме
-
ренного
внешнего
подключения
и
несанкционированной
активации
98
СЕТИ РОССИИ
электромеханических
реле
исполь
-
зуются
токоведущие
жилы
,
при
-
надлежащие
разным
контрольным
кабелям
,
а
вместо
одного
реле
ис
-
пользуются
два
реле
— Rel
А
и
Rel
В
(
см
.
рис
. 1).
Естественно
,
катушки
этих
реле
и
токоведущие
жилы
кабе
-
лей
,
по
которым
осуществляется
их
питание
,
должны
быть
защищены
(
например
,
с
помощью
варисторов
)
от
импульсных
перенапряжений
,
ко
-
торые
могут
быть
наведены
в
этих
жилах
под
воздействием
мощного
электромагнитного
импульса
ПЭДВ
.
Кроме
того
,
желательно
осущест
-
влять
питание
этих
реле
перемен
-
ным
током
промышленной
частоты
с
конденсатором
,
включённым
в
разрыв
цепи
питания
,
а
на
стороне
подстанции
использовать
раздели
-
тельный
трансформатор
.
Эти
меры
позволят
предотвратить
срабатыва
-
ние
реле
Rel
А
и
Rel
В
от
токов
сверх
-
низкой
частоты
,
наводимых
в
под
-
земных
кабелях
под
воздействием
компонента
Е
3
электромагнитного
импульса
[7].
В
предлагаемом
устройстве
лю
-
бая
команда
на
изменение
положе
-
ния
выключателей
,
передаваемая
по
сетевому
каналу
любого
типа
,
должна
сопровождаться
кратков
-
ременным
дистанционным
вклю
-
чением
двух
реле
Rel
А
и
Rel
В
по
контрольному
кабелю
.
Контакты
этих
реле
включают
местные
элек
-
тромеханические
промежуточные
реле
: Rel1 (
деблокирует
сетевой
канал
связи
), Rel2 (
подаёт
питание
на
электронные
устройства
систе
-
мы
)
и
Rel3 (
включает
цепь
питания
катушек
выключателей
).
Все
эти
местные
реле
могут
быть
разными
по
своим
характеристикам
.
На
-
пример
, Rel1 —
высокочастотное
реле
, Rel3 —
реле
с
мощными
кон
-
тактами
,
предназначенными
для
коммутации
индуктивной
нагрузки
на
постоянном
токе
.
Наличие
двух
управляющих
реле
Rel
А
и
Rel
В
с
от
-
дельными
каналами
управления
по
-
вышает
защищённость
системы
от
несанкционированного
доступа
.
Первым
включается
Rel
А
,
а
по
-
сле
передачи
на
контроллер
необхо
-
димой
информации
об
изменении
положения
того
или
иного
выклю
-
чателя
и
замыкании
контактов
со
-
ответствующего
выходного
реле
контроллера
включается
реле
Rel
В
и
своим
контактом
включает
реле
Rel3.
Время
включённого
состоя
-
ния
реле
Rel
А
и
Rel
В
автоматически
ограничивается
таймерами
,
с
тем
чтобы
предотвратить
постоянное
включение
этих
реле
при
ошибке
персонала
.
Реально
это
короткий
промежуток
времени
,
в
течение
которого
осуществить
эффективную
кибератаку
практически
невозмож
-
но
.
А
блокирование
канала
связи
и
отключение
питания
контролле
-
ра
вне
этого
короткого
промежут
-
ка
времени
исключает
опасность
предварительной
активации
выход
-
ных
реле
контроллера
в
результате
кибератаки
с
последующим
несанк
-
ционированным
изменением
по
-
ложения
выключателей
в
момент
включения
электромагнитного
реле
Rel
В
.
Эти
же
меры
резко
снижают
и
вероятность
повреждения
чувстви
-
тельной
электронной
аппаратуры
(
модем
,
мультиплексор
,
контрол
-
лер
)
от
повреждения
при
воздей
-
ствии
ПЭДВ
.
После
зарегистрированной
ки
-
бератаки
или
электромагнитного
импульса
дистанционное
управле
-
ние
выключателями
должно
быть
запрещено
до
специальной
провер
-
ки
,
поскольку
состояние
контролле
-
ра
после
таких
воздействий
на
него
не
известно
.
Выходные
реле
контроллера
мо
-
гут
быть
маломощными
стандартны
-
ми
,
которыми
комплектуются
обыч
-
ные
контроллеры
.
А
вот
реле
Rel3
должно
иметь
контакты
,
способные
включать
достаточно
мощную
на
-
грузку
индуктивного
характера
(
ка
-
тушки
управления
выключателями
)
на
постоянном
токе
и
при
напряже
-
нии
220
В
.
Анализ
спецификаций
распро
-
странённых
типов
электромагнит
-
ных
реле
показывает
,
что
большин
-
ство
из
них
не
предназначены
для
коммутации
(
и
даже
для
включения
)
индуктивных
нагрузок
на
постоян
-
ном
токе
с
напряжением
220
В
[8].
Для
этой
цели
служат
реле
специаль
-
ной
конструкции
:
обеспечивающие
многократные
последовательные
разрывы
в
коммутируемой
цепи
(
рис
. 2)
или
содержащие
посто
-
янный
магнит
вблизи
контактов
,
предназначенный
для
выталкива
-
ния
электрической
дуги
из
межкон
-
тактного
зазора
(
рис
. 3).
Имеются
также
и
реле
с
тремя
разрывами
на
контакт
(
рис
. 4),
позволяющие
управлять
отключающими
катушка
-
ми
высоковольтных
выключателей
старого
типа
с
большими
потребля
-
емыми
токами
.
В
тех
случаях
,
когда
использо
-
вание
контрольного
кабеля
для
управления
реле
RelA
и
RelB
не
представляется
возможным
из
-
за
значительной
удалённости
дис
-
петчерского
пункта
от
подстанции
,
возможно
применение
ВОЛС
в
ка
-
честве
разрешающего
канала
свя
-
зи
.
При
этом
следует
иметь
в
виду
снижение
защищённости
системы
к
ПЭДВ
.
Для
предотвращения
само
-
произвольной
выдачи
команд
на
из
-
менение
положения
выключателей
вследствие
повреждения
электрон
-
ных
устройств
системы
они
должны
быть
снабжены
самодиагностикой
.
Рис
. 2.
Реле
типа
С
4-
Х
20
фирмы
RELECO (c
частично
удалённым
чехлом
)
с
двумя
контактами
с
двойным
разрывом
и
его
коммутационная
способность
на
постоянном
токе
99
№
5 (20),
сентябрь
–
октябрь
, 2013
Рис
. 3.
Реле
типа
С
5-
М
20
фирмы
RELECO
с
двумя
замыкающими
контактами
и
дугогасящим
магнитом
и
коммутационная
способность
его
контактов
для
индуктивной
нагрузки
Канал
ВОЛС
—
постоянным
мони
-
торингом
собственной
исправно
-
сти
,
а
также
положением
реле
RelA
и
RelB,
а
контроллер
—
внутренней
системой
самодиагностики
,
авто
-
матически
запускаемой
сразу
же
при
активации
реле
Rel1 Rel2
и
включающей
в
себя
опрос
состоя
-
ния
выходных
реле
(
они
должны
быть
выключены
)
и
исправность
канала
связи
.
При
обнаружении
неисправности
система
самодиаг
-
ностики
должна
блокировать
даль
-
нейшую
работу
контроллера
.
Только
при
поступлении
на
диспетчерский
пункт
информации
об
исправности
всех
элементов
системы
может
быть
разрешено
использование
её
для
дистанционного
управления
вы
-
ключателями
.
Как
можно
видеть
,
в
обоих
слу
-
чаях
,
то
есть
и
для
защиты
МУРЗ
[1, 2],
и
для
защиты
системы
ДУВ
,
используются
электромеханические
реле
,
однако
применение
этих
реле
различно
,
что
связано
с
различным
алгоритмом
работы
МУРЗ
и
ДУВ
.
Если
в
первом
случае
выдача
ко
-
манды
на
выключатели
производит
-
ся
автоматически
при
изменении
контролируемого
режима
работы
электрической
сети
или
энергетиче
-
ского
оборудования
,
то
во
втором
случае
выдача
команды
на
выклю
-
чатели
производится
вручную
дис
-
петчерским
персоналом
.
С
этим
связаны
и
различные
принципы
реализации
защиты
.
Так
,
в
первом
случае
важно
защитить
постоянно
Рис
. 4.
Реле
типа
RMEA-FT-1
с
одним
замыкающим
контактом
с
тройным
разрывом
,
способным
коммутировать
постоянный
ток
до
3
А
в
индуктивной
нагрузке
при
напряжении
220
В
(
производитель
: RELEQUICK S. A.)
и
этот
разрешающий
сигнал
должен
формироваться
на
месте
,
по
факту
возникновения
аварийного
режи
-
ма
.
Тогда
как
во
втором
случае
,
когда
защищаемый
объект
(
ДУВ
)
не
работает
в
автоматическом
режи
-
ме
,
задача
значительно
упрощается
и
становится
возможным
исполь
-
зование
внешнего
разрешающего
сигнала
.
Кроме
того
,
в
критических
случаях
ДУВ
может
быть
вообще
от
-
менено
.
Эти
естественные
различия
в
принципах
организации
защиты
от
преднамеренных
деструктивных
воздействий
ещё
раз
подтверждают
целесообразность
разделения
за
-
дач
релейной
защиты
и
дистанцион
-
ного
управления
выключателями
.
Автор
выражает
искреннюю
благодарность
гл
.
спец
.
ОЭС
ЗАО
«
Самарский
Электропроект
»
Тюри
-
ну
Дмитрию
Юрьевичу
за
участие
в
предварительном
обсуждении
статьи
и
ценные
замечания
,
учтён
-
ные
при
написании
статьи
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Гуревич
В
.
И
.
Нужна
ли
защита
релейной
защите
? — «
ЭЛЕКТРО
-
ЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распреде
-
ление
», 2013,
№
2,
с
. 94—97.
2.
Гуревич
В
.
И
.
Устройство
защи
-
ты
релейной
защиты
. — «Control
Engineering
Россия
», 2013,
№
3,
с
. 25—29.
3.
Гуревич
В
.
И
.
Технический
про
-
гресс
в
релейной
защите
.
Опас
-
ные
тенденции
развития
РЗА
.
— «
Новости
электротехники
»,
2011,
№
5,
с
. 38—40.
4.
Гуревич
В
.
И
.
Про
многофунк
-
циональную
релейную
защиту
.
— «PRO
Электричество
», 2012,
№
42—43,
с
. 45—48.
5.
Гуревич
В
.
И
.
Актуальные
про
-
блемы
релейной
защиты
:
аль
-
тернативный
взгляд
. — «
Вести
в
электроэнергетике
», 2010,
№
3,
с
. 30—43.
6.
Гуревич
В
.
И
.
Микропроцессорные
реле
защиты
.
Устройство
,
пробле
-
мы
,
перспективы
. —
М
.:
Инфра
-
Инженерия
, 2011. — 336
с
.
7.
Гуревич
В
.
И
.
Кибероружие
про
-
тив
энергетики
. — «PRO
Электри
-
чество
», 2011,
№
1,
с
. 26—29.
8.
Гуревич
В
.
И
.
Особенности
реле
,
предназначенных
для
включе
-
ния
отключающих
катушек
вы
-
соковольтных
выключателей
. —
«
Электричество
», 2008,
№
11,
с
. 22—29.
работающий
в
автоматическом
режиме
МУРЗ
от
несанкциониро
-
ванного
изменения
его
уставок
или
внутренней
логики
,
вызывающего
срабатывание
выходных
реле
,
и
нет
возможности
перед
активацией
выходных
реле
проверить
правиль
-
ность
команд
.
Кроме
того
,
нет
ни
-
какой
возможности
подать
на
МУРЗ
какой
-
то
внешний
разрешающий
сигнал
при
возникновении
аварий
-
ного
режима
в
контролируемой
сети
Оригинал статьи: Повышение защищённости дистанционного управления выключателями
Задачу повышения надёжности релейной защиты невозможно решить при совмещении функций МУРЗ с функциями, не имеющими отношения к РЗ, например таких популярных, как мониторинг исправности электрооборудования, дистанционное управление выключателями и т.п. МУРЗ должны использоваться исключительно для решения задач релейной защиты. Тем более что для решения других задач, например для мониторинга электрооборудования, сегодня на рынке имеется огромное количество специализированных устройств, от простейших реле, контролирующих целостность цепи отключающей катушки выключателя, до сложнейших комплексов, контролирующих в режиме реального времени состав газов, растворённых в масле трансформаторов, или уровень частичных разрядов в изоляции.
