PRO СЕНСАЦИОННУЮ КНИГУ

О чем эта книга? В общем-то о совре-менных микропроцессорных устройствах релейной защиты (МУРЗ), но не об их пре-имуществах, прекрасных характеристиках, широчайших функциональных возможностях, которые обычно отмечаются при упоминании МУРЗ, а о совершенно другой стороне дела: об уязвимости МУРЗ, о которой специалистам в области электроэнергетики и релейной за-щиты практически ничего не было известно до публикаций автора.

Релейная защита занимает особое место в системе производства, передачи и распре-деления электроэнергии. Она сама по-себе не участвует ни в производстве, ни в пере-даче, ни в распределении электроэнергии и в нормальных режимах работы энерго-системы себя вообще никак не проявляет. Если ее отключить, то ничего не изменится: генераторы на электростанциях будут по-прежнему вырабатывать электроэнергию, а линии электропередач и распределительные сети будут по-прежнему доставлять произ-веденную электроэнергию потребителю. Но идиллия эта обманчива: малейшая техниче-

ская неисправность в электрооборудовании может привести к коллапсу энергосистемы всей страны, если в дело своевременно не вмешается релейная защита. Все это вещи хорошо известные специалистам и не тре-бующие разъяснений. Но, оказывается, не все так просто.

Современные реле защиты – сложнейшие электронные комплексы также подвержен-ные отказам в работе, как и любой другой вид современного электронного оборудования. Что же произойдет при отказе реле защиты во время аварийного режима в энергоси-стеме? Да, в общем-то, ничего особенного, поскольку реле защиты работает не одно, а в совокупности с множеством других реле защиты. Не сработало вовремя одно реле защиты – сработает какое-то другое. Во вся-ком случае, все критичные энергетические объекты имеют такую резервную защиту. Но отказ в срабатывании – это не единственный вид неправильных действий реле защиты. Оно может ложно сработать и в нормаль-ном режиме работы. И вот тут-то возникают проблемы намного более серьезные. Дело в

том, что излишние срабатывания реле не мо-гут быть «подстрахованы» резервными реле защиты. А что такое излишнее срабатывание реле защиты? Это отключение посредством выключателей тысяч потребителей, линий электропередач, трансформаторов, генера-торов и т.п. Далеко не всегда ситуацию может исправить система АПВ или АВР.

Возникающие при внезапных отключени-ях больших мощностей переходные режимы в электрических сетях и в целом в энергоси-стеме могут привести к последовательному отключению линий и генераторов, то есть к развалу энергосистемы и ее коллапсу. Боль-шинство из известных крупнейших аварий в энергосистемах мира развивались именно по такому сценарию. Получается, что реле защиты само по себе может спровоциро-

В издательстве «Инфра-Инженерия» недавно вышла в свет сенсационная книга известного автора канд. тех. наук Владимира Гуревича, посвященная проблеме, которая ранее никогда не рассматривалась в русскоязычной технической литературе другими авторами.

В. И. Гуревич, канд. техн. наук

УЯЗВИМОСТИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ РЕЛЕ ЗАЩИТЫПроблемы и решения Главная ошибка людей состоит в том,

что бед сегодняшних они боятся больше, чем бед завтрашних

/Карл Клаузевиц/

30

№1 (48) март 2014 Журнал для тех, кто не боится напряжения!

PRO СЕНСАЦИОННУЮ КНИГУ

вать коллапс в нормально функционирую-щей энергосистеме.

В последние годы это стали хорошо по-нимать и те, кто планирует стратегию воз-можных будущих военных операций. Совре-менные сценарии силового противодействия между странами все меньше основываются на использовании традиционных средств поражения живой силы и техники против-ника и все больше на средствах, способных поразить инфраструктуру противника и ис-ключить человеческие жертвы. Разрушение инфраструктуры современного постинду-стриального общества оказывается намно-го более эффективным средством проти-водействия, чем ведение обычных боевых действий. Электронизация и зависимость инфраструктуры любого высокоразвитого государства от компьютеров существенно облегчает задачу разрушения инфраструк-туры, поскольку такое разрушение может быть не физическое, а виртуальное. Некий парадокс заключается в том, что чем более развита инфраструктура страны, тем боль-ше она пострадает при таком виртуальном воздействии.

Какое место в инфраструктуре государ-ства занимает релейная защита энергоси-стем? Совершенно особое, поскольку именно через реле защиты, управляющих положени-ем выключателей, можно получить доступ к дистанционному изменению конфигурации электрических сетей и нормально функцио-нирующую энергосистему искусственно вве-сти в состояние коллапса. Сегодня это уже стало хорошо понятно организациям, зани-мающимся планированием стратегии воз-можных противостояний.

Выполнением заказов этих организаций, направленных на создание специальных ви-дов техники, поражающих высокочувстви-тельную электронную аппаратуру совре-менной электроэнергетики, заняты десятки крупнейших корпораций во всех развитых странах мира.

Если в середине прошлого века основным средством поражения такой аппаратуры был электромагнитный импульс высотного ядер-ного взрыва, то уже к концу прошлого века появились специальные средства пораже-ния электронной аппаратуры, основанные на других принципах, которые подробно рассмо-трены в книге. На Западном рынке появились в свободной продаже компактные генерато-

ры ультраширокополостного направленного сверхвысокочастотного излучения большой мощности, предназначенные для дистанцион-ного поражения электроники, которые мон-тируются в автомобиле или вообще в неболь-шом чемоданчике.

Можно легко представить, как такая лег-ковушка, рис. 4, с включенным генератором проезжает мимо современной подстанции с множеством работающих микропроцессор-

ных устройств защиты и управления, но труд-но предсказать, что при этом произойдет в энергосистеме. А ведь такая «легковушка» может в течение нескольких часов «погасить» сразу несколько подстанций. А если таких «легковушек» будет несколько?

Рис. 1. Компактный источник мощного направленного ультракоротковолнового (95 ГГц) излучения, разработанный американской Sandia National Laboratories, с использованием технологий компании Raytheon (вверху), а также мощные ис-точники направленного излучения, смонтированные на шасси джипа Hummer и на шасси БТР Stryker. Еще более мощный комплекс планируется установить на борту самолета AC-130.

Рис. 2. Мобильная станция радиэлек-тронного подавления 1Л269 «Красу-ха-2»

Рис. 3. Мобильная система сверх-мощного СВЧ излучения большой дальности «Ранец-Е» с импульсной из-лучаемой мощность 500 МВт обеспе-чивает гарантированное поражение электроники на дальностях до 12-14 километров, а серьезные нарушения в ее работе наблюдаются на расстоянии до 40 км.

31№1 (48) март 2014Журнал для тех, кто не боится напряжения!

PRO СЕНСАЦИОННУЮ КНИГУ

А устройства, смонтированные в неболь-шом чемодане, рис. 5, как будто специально предназначены для террористов. Недаром о них упоминалось даже в докладе одного из конгрессменов США.

По сообщениям, опубликованным в пе-чати, в октябре 2012 г. компания «Боинг» провела на полигоне «Юта» в условиях, при-ближенных к боевым, испытания ракеты, созданной в рамках программы CHAMP (про-ект усовершенствованной ракеты с мощным микроволновым излучателем для борьбы с радиоэлектронными средствами). В ходе ис-пытаний ракета CHAMP (Counter-electronics High-powered Microwave Advanced Missile Project), выполнявшая полет по заложенной программе, генерировала мощные энерге-тические импульсы, эффективно выводя из строя электронные подсистемы и уничтожая данные без нанесения физических разру-шений в зданиях и сооружениях, над кото-рыми она пролетала. Ракета CHAMP проде-монстрировала способность осуществлять выборочные и точно рассчитанные атаки на несколько целей в течение одного вылета, используя мощный микроволновой излуча-тель. По оценке руководителя программы в «Боинг Фантом Уоркс» Кейта Коулмана, раз-

работанная технология знаменует новую эру в современной войне. В ближайшем буду-щем она может использоваться для выво-да из строя электронного оборудования и информационных систем противника без применения авиации и сухопутных сил. В рекламном ролике фирмы «Боинг», посвя-щенном этой программе показана крылатая ракета, пролетающая над городом и «гася-щая» его огни. В частности, мелькает глав-ный диспетчерский щит электростанции, на котором погасают все сигналы при про-лете ракеты.

Микропроцессорные реле защиты, вви-ду их особого положения, являются далеко не последней целью для первоочередного поражения. Сегодня известны два вида дис-танционного деструктивного воздействия на микропроцессорные системы: кибернетиче-ские атаки и преднамеренные деструктивные электромагнитные воздействия.

Современные тенденции развития ре-лейной защиты, такие как повсеместный переход на микропроцессорные реле; по-стоянное усложнение аппаратной и про-граммной части этих реле; увеличение ко-личества выполняемых ими функций (в том числе таких, которые не имеют прямого отношения к релейной защите); переход c оптоволоконных на менее защищенные ка-налы связи (Ethernet, Wi-Fi); продолжающа-яся миниатюризация в области электрони-ки; расширяющееся применение элементов флэш-памяти, основанных на изменении и регистрации очень слабого электрическо-го заряда в изолированной области тран-зистора; рост количества транзисторов в микропроцессорах и снижение их рабочих напряжений – все это и многое другое су-щественно облегчает задачу дистанцион-ного деструктивного воздействия. С одной стороны, происходит постоянный рост уяз-вимости релейной защиты, а с другой – по-стоянное совершенствование методов дис-танционного деструктивного воздействия. В результате, эти два опаснейших вектора развития стремительно движутся навстре-чу друг другу. Как тут не вспомнить знаме-нитое изречение великого Уинстона Чер-чилля: «Каменный век может вернуться на сияющих крыльях науки».

Ситуация усугубляется еще и тем, что до-ступ к современным средствам поражения компьютерных и микропроцессорных систем имеют и террористические и криминальные

структуры. А это делает вероятность встречи этих двух векторов неминуемой. Именно по-этому необходимо хорошо понимать суще-ствующие опасности и заранее предприни-мать меры защиты от них.

В книге подробно описаны технические решения, основанные как на известных пас-сивных, так и на впервые предложенных авто-ром активных методах защиты МУРЗ от пред-намеренных деструктивных дистанционных воздействий как кибернетических, так и элек-тромагнитных.

Ну, и как же воспринимают начальники от электроэнергетики и релейной защиты, на постсоветском пространстве все эти опасно-сти, о которых пишет автор книги? В общем, не трудно и догадаться: всем известно, как обычно воспринимают чиновники какие-то новые вея-ния и идеи…

Некоторые считают, что их профессио-нальные обязанности ограничиваются сугу-бо обеспечением безаварийной эксплуата-ции релейной защиты (РЗ). Они откровенно заявляют, что проблемы защиты РЗ от ПДДВ их абсолютно не интересуют. Этими вопро-сами, по их мнению, должны заниматься «компетентные органы». Эти специалисты считают, что у них и без этого достаточно проблем с РЗ, поэтому они категорически против любых дополнительных средств за-щиты, которые могут усложнить им и без того сложную жизнь.

Многие с восторгом принимают любые новомодные веяния и тенденции в РЗ, не-зависимо от того, к чему эти новшества могут привести, будь то «релейная защи-та упреждающего действия», или релейная защита с «искусственным интеллектом», или «цифровая подстанция», или «умная сеть»…, лишь бы денежки платили за раз-работку и внедрение. Почему бы и нет, по-чему не подзаработать? Деньги ведь не пахнут! Более того, раз за такие прожекты хорошо платят и даже Государственные целевые программы открывают, то почему бы не придумать еще каких-нибудь «интел-лектуальных» игрушек в релейной защите? Главное: красиво обосновать и научными словами все обозначить.

Есть специалисты, которые убеждены в том, что если вычислительные возможности современных микропроцессоров, применя-емых в МУРЗ, позволяют не только потреб-

Рис. 4. Источник направленного сверх-высокочастотного излучения, смонти-рованный в пикапе на базе легковуш-ки с пластмассовым кунгом

Рис. 5. Походный «разрушитель элек-троники» под названием «2100 Series Suitcase» на основе генератора Марк-са, производимый компанией Applied Physical Electronics

32

№1 (48) март 2014 Журнал для тех, кто не боится напряжения!

PRO СЕНСАЦИОННУЮ КНИГУ

ности релейной защиты обеспечить, но еще и много кое-чего другого сделать, то почему бы не использовать эти возможности? Поче-му не подключить к МУРЗ множество всяких датчиков и не применить его для мониторинга состояния электрооборудования? Почему не использовать тот же МУРЗ в качестве инфор-мационно-измерительного комплекса, или подстанционного котроллера АСУ в допол-нение к его базовым функциям? То есть, по принципу: чем больше, тем лучше, когда по-нятие «можно» воспринимается лишь в зна-чении «нужно».

Некоторые чиновники, ответственные за принятие стратегических решений в обла-сти направлений развития релейной защи-ты, действуют по принципу: если в какой-то передовой стране начали работать в опре-деленном направлении, значит и нам нельзя отставать, догнать и перегнать! Такая поли-тика очень напоминает один старый англий-ский анекдот:

Возле одного из американских городов жило большое племя индейцев, которые были крайне недовольны своим предска-зателем погоды, который слишком часто ошибался. Продвинутый вождь племени решил позвонить в бюро прогнозов пого-ды, поскольку погода является очень важ-ным фактором в жизни индейцев. Там ему сказали, что пока точного прогноза еще нет, но предполагается, что приближающаяся зима будет холодной. Получив такой ответ, индейцы начали заготавливать дрова. Так, на всякий случай. По прошествии некоторо-го времени вождь решил уточнить прогноз и позвонил в бюро прогнозов погоды еще раз. Ответ не заставил себя долго ждать: «Да, конечно, зима будет очень холодная, теперь мы точно это знаем! Посмотри, как активно индейцы заготавливают дрова на зиму, а они-то знают, что делают!»

Многие начальники от релейной защиты рассуждают так: мы хотим двигаться вперед в направлении технического прогресса, а вы – специалисты по защите – и обеспечивайте нам защиту от всех этих опасностей! Но пора же, наконец, понять, что при существующих тенденциях развития РЗ в направлении созда-ния «цифровых подстанций», «умных сетей» и релейных защит с искусственным интел-лектом и т.п., при которых МУРЗ использу-ются не только в качестве реле защиты, но получают команды и обмениваются инфор-мацией с огромным количеством внешних

объектов по множественным каналам связи, обеспечить надежную защиту МУРЗ от ре-ально существующих, сегодня опасностей, просто невозможно.

Некоторые апологеты МУРЗ усматри-вают в приведенном выше высказывании автора якобы его неприятие всего нового, прогрессивного. Один известный в России функционер в области релейной защиты, занимающий ответственную должность, на-писал даже в рецензии на статью автора, показывающую опасность современных тенденций развития релейной защиты, что «автор пытается затормозить технический прогресс в России».

Такого рода радетели технического про-гресса то ли ошибочно, то ли сознательно искажают до неузнаваемости позицию ав-тора, призывающего не отказаться от новых технологий в области диагностики электро-оборудования или информационно-измери-тельных систем, а всего лишь отделить их от релейной защиты. По глубокому убеждению автора, обеспечить эффективную защиту МУРЗ от существующих опасностей, а также повысить надежность его работы в нормаль-ных режимах эксплуатации можно только в том случае, если микропроцессорные реле защиты будут использоваться исключитель-но для решения задач релейной защиты. По нашему мнению, после периода бурной эй-фории, связанной с новыми возможностями, открывшимися при использовании микро-процессорной техники в релейной защите, пришло время трезво посмотреть на вещи и заново оценить ситуацию.

Однако с большим сожалением прихо-дится констатировать, что большинство спе-циалистов и чиновников, занятых решени-ем насущных проблемах сегодняшнего дня, мало интересуют потенциальные проблемы и опасности существующих тенденций раз-вития РЗ. Это и понятно, ведь никто из них не будет нести ответственность за развал энерго-системы в случае практической реализации упомянутых опасностей, поскольку никаких инструкций или предписаний на этот счет не существует. С другой стороны, за внедрение новой техники и новых технологий – почет и награды.

Надо полагать, особую радость существу-ющие сегодня в релейной защите тенденции доставляют разработчикам электромагнитно-го и кибернетического оружия, с удовлетво-

рением ужа наблюдающих за лягушкой, пы-тающейся запрыгнуть к нему в пасть.

Остается лишь надеяться и уповать на то, что благоразумие специалистов и чинов-ников возьмет верх над сиюминутными мер-кантильными интересами и надеяться на то, что «бабка» все же начнет «креститься» не до-жидаясь «грома»…

Автор книги будет считать свою мис-сию выполненной, если руководители и ведущие специалисты в области электро-энергетики и релейной защиты обратят, наконец, внимание на новые опасности, появившиеся на современном этапе раз-вития технологий, и примут конкретные меры, обеспечивающие снижение уязви-мости релейной защиты и повышение жи-вучести электроэнергетики.

Книгу можно заказать непосредственно в издательстве

«Инфра-Инженерия»: http://www.infra-e.ru,

по электронной почте:

infra-e@yandex.ru или по факсу: 8(8172)75-15-54, а также приобре-

сти во многих книжных Интернет-магазинах.

33№1 (48) март 2014Журнал для тех, кто не боится напряжения!