電氣自動化控制設備的可靠性分析

摘 要：近幾年來，在經濟的帶動下，電氣自動化控制設備獲得了快速的發展。電氣設備作為電力企業正常運行過程中必不可少的重要設備之一，其穩定性和可靠性是保證企業正常運轉的關鍵。隨著電氣自動化設備使用的范圍越來越廣泛，人們對設備的可靠性提出了更高的要求。文章對電氣設備的可靠性進行了概述，分析了電氣綜合自動化系統的功能性，并進一步對電氣控制設備的可靠性的現狀、提高措施及未來的發展趨勢進行了具體的闡述。

關鍵詞：電氣自動化；控制設備；可靠性

前言

隨著科學技術的快速發展，現在的電氣設備都是按照事先設計好的程度來進行自動運行的，即實現了電氣自動化。目前電氣自動化設備已廣泛的應用于各個領域當中，且取得了非常好的效果。但在使用過程中需要保證電氣自動化控制設備的可靠性，電氣自動化控制設備的可靠性受多種因素的影響，所以無論是生產廠家生產出來的電氣自動化產品還是使用中的電氣自動化設備都需要進行相應的測試，從而使電氣自動化設備的可靠性得以保證。

1 電氣設備可靠性概述

在電力系統不斷發展的形勢下，電氣設備的應用也得到了很大的提升，在科技進步的帶動下，各種新技術新設備廣泛的應用在電氣設備中，電氣設備也向著自動化、系統化和智能化的方向發展，對于電力系統的運行提高了效率。在經濟穩步發展的前提下，對于電力的供應質量有了更高的標準，這就要求電氣設備能夠可靠穩定的運行，為電力的持續供應創造條件。電氣設備的可靠運行對于電力系統的發展意義重大，尤其是在科技發展的新形勢下，需要對電力設備有清晰的了解，才能夠保證其可靠的運行，為電力的穩定供應提供基礎，所以電氣設備的可靠性非常重要。

2 電氣綜合自動化系統的功能

根據單元機組的運行和電氣控制的特點，應將發電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統的控制都納入ECS監控。其基本功能為：

2.1 發變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關的控制及操作。

2.2 發變組保護、廠高變保護、勵磁變壓器保護控制。

2.3 發電機勵磁系統。包括啟勵、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS（電力系統穩定器）的投退。

2.4 220kV/500kV開關自動同期并網及手動同期并網。

2.5 6kV高壓廠用電源監視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態監視、投退、手動啟動等。

2.6 380V低壓廠用電源監視、操作、低壓備自投裝置控制。

2.7 高壓啟/備變壓器控制和操作（2臺機共用）。

2.8 柴油發電機組和保安電源控制和操作。

2.9 直流系統和LPS系統的監視。

3 控制設備可靠性的現狀分析

3.1 元器件質量低下

在市場競爭逐漸加劇的形勢下，元器件的生產廠家為了謀求利益，不顧使用者的安全，生產質量低下的元器件以降低成本投入，致使大量質量差的元器件流入市場，對電氣設備的可靠性造成巨大的威脅。而有些企業為了降低成本投入，購進價格低廉的元器件，質量不符合使用標準，大大的降低了電氣設備的可靠性，并且縮短了設備的使用壽命。

3.2 使用環境及維護不當

電氣設備在電廠中的使用環境比較惡劣，在使用的過程中，會受到外界環境以及電磁干擾的影響。在使用中，沒有專業的維護造成設備的性能有所降低，這些因素都是造成電氣設備可靠性降低的重要因素。

4 提高控制設備的可靠性對策

只有對控制設備的性能特點進行詳細的研究分析，才能夠制定出有效的控制措施。從設備的選購到使用，從環境的調整到維護全面的提升設備的可靠性。

4.1 元器件簡易原則

為了便于對設備安裝和使用，應該盡量的減少元器件的私用類型和規格，最好使用通用性的元器件。在能夠滿足生產的情況下，選擇低精度，裝配簡易的元器件，這些都會減少設備的使用難度，提高生產效率。

4.2 電子元器件的選用準則

在選擇電子元器件之前，要對電路的使用環境，生產的技術條件，選擇性能適應的元器件。根據環境和性能要求，要對元器件的質量標準有充分的預留空間。在使用的過程中，要對運行參數進行記錄，為元器件的選擇提供參數。

4.3 控制設備的散熱防護

在電廠中的電氣設備運行期間會產生大量的熱量，尤其是功率較大的設備所散發的熱量更大，這些熱量的產生會對元件的運行環境造成很大的影響。所以說對于控制設備的運行環境要做好散熱防護工作，防止因為高溫燒毀元器件，對電氣設備造成極大的影響。

4.4 前饋控制系統

為了克服電氣自動化控制設備使用過程中的干擾因素，所以在應用中利用前饋控制系統來增加可靠性。按擾動變化大小進行控制的系統稱為前饋控制系統，前饋控制的主要形式有單純的前饋控制（又稱簡單前饋）和前饋一反饋控制兩種。根據對干擾補償形式的特點，又分靜態前饋控制和動態前饋控制。前饋控制主要用于下列場合：

（1）干擾幅值大而頻繁，對被控變量影響劇烈，單純反饋控制達不到要求時；（2）主要干擾是可測不可控的變量；（3）對象的控制通道滯后大，反饋控制不及時，控制質量差時，可采用前饋一反饋控制系統，以提高控制質量。

4.5 抗積分飽和現象

積分飽和現象是指有積分作用的控制器當偏差總不為零時，控制器的輸出就要一直增加到最大或降低到最小。產生這種現象的條件有三個：其一是控制器具有積分作用；其二是控制器處于開環工作狀態，其輸出沒有被送往執行器；其三是控制器的輸入偏差信號長期存在。在選擇性控制系統中，沒有被選擇器選中的控制器就有可能產生積分飽和現象。當控制器處于積分飽和狀態時，它的輸出將達到最大或最小的極限值，該極限值已超出執行器的有效輸入信號范圍（對于氣動薄膜控制閥來說，其有效輸入信號范圍一般為20～100kPa）。出現這種現象，對控制系統的工作是很不利的。因為當需要該控制器恢復工作狀態（在取代控制系統中，控制器重新被選擇器選中）時，它不能馬上動作，必須待它的輸出退出飽和區，返回到執行器的有效輸入信號范圍內后，才能使執行器開始動作。所以取代是不及時的，這樣會對系統的工作帶來嚴重的后果，甚至會造成事故。抗積分飽和的主要方法有限幅法和積分切除法等。

5 結束語

經過長期以來對電氣設備設計有效的控制，電氣設備在應用上的效果越來越好，極大的促進了電氣設備可靠性的提高。目前，隨著信息技術的快速發展，我國的電氣自動化已實現了與信息技術相互融合，形成了自動化和管控一體化的自動化體系，這在一定程度上使我國的電氣自動化水平有了較大的提高，為電氣設備可靠性的實現起到了積極的作用。

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