如何提高電氣自動化控制設備的可靠性

摘要：隨著電氣自動化不斷地發展，它在各個行業得以廣泛應用。但是電氣自動化控制設備還存在著一定的不足，要提高電氣自動化控制設備的可靠性，必須根據控制設備的特點，采用相應的可靠性設計方法，提高系統可靠性。

關鍵詞：電氣自動化；控制設備；可靠性

隨著計算機技術和電力技術的日臻成熟，電力控制和運行系統得到快速發展，逐步朝自動化、數字化、可視化發展，新技術新設備的采用逐步取代了傳統的技術，為電網的發展與電力的安全運行提供了技術保障。

1 電氣自動化控制方式

1.1 集中監控方式

這種監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

1.2 遠程監控方式

最早研發的自動化系統主要是遠程控制裝置，主要采用模擬電路，由電話繼電器、電子管等分立元件組成。這一階段的自動控制系統不涉及軟件。主要由硬件來完成數據收集和判斷，無法完成自動控制和遠程調解。它們對提高變電站的自動化水平，保證系統安全運行，發揮了一定的作用，但是由于這些裝置，相互之間獨立運行，沒有故障診斷能力，在運行中若自身出現故障，不能提供告警信息，有的甚至會影響電網安全。遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、，節約材料、可靠性高、組態靈活等優點。由于各種現場總線（如Lonworks 總線，CAN 總線等）的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統監控，而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建。

1.3 現場總線監控方式

現場總線監控方式使系統設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

2.如何提高電氣自動化控制設備的可靠性

2.1 合理的節能降耗

設備中的零部件元器件，其品種和規格應盡可能少，盡量使用由專業廠家生產的通用零部件或產品。立足于使用國產材料和來源多、價格低的材料；設備（含零部件）的加工精度要與技術條件要求相適應，不允許無根據地追求高精度。在滿足產品性能指標的前提下，其精度等級應盡可能低，裝配也應簡易化，盡量不搞選配和修配，力求減少裝配工人的體力消耗，便于自動流水生產。

2.2 選用技術成熟的產品

根據電路性能的要求和工作環境的條件選用合適的元器件，元器件的技術條件、技術性能、質量等級等均應滿足設備工作和環境的要求，并留有足夠的余量；優先選用經實踐證明質量穩定、可靠性高、有發展前途的標準元器件，不選用淘汰和禁用的元器件；應最大限度地壓縮元器件的品種規格，減少生產廠家，提高它們的復用率；除特殊情況外，所有電子元器件應按不同的要求經過必要的可靠性篩選后，才能用到產品中；優先選用有良好的技術服務、供貨及時、價格合理的生產廠家的元器件。對關鍵元器件要進行用戶對生產方的質量認定；仔細分析比較同類元器件在品種、規格、型號和制造廠商之間的差異，擇優選擇。要注意統計在使用過程中元器件所表現出來的性能與可靠性方面的數據，作為以后選用的依據。

研究產品與零部件技術條件，分析產品設計參數，研討和保證產品性能和使用條件，正確制定設計方案；其次，根據產量設定產品結構形式和產品類型。因為產量的大小決定著生產批量的規模，生產批量不同，其生產方式類型也不同，因而其生產經濟性也不同；同時，運用價值工程觀念，在保證產品性能的條件下，按最經濟的生產方法設計零部件；在滿足產品技術要求的條件下，選用最經濟合理的原材料和元器件，以求降低產品的生產成本；全面構思，周密設計產品的結構，使產品具有良好的操作維修性能和使用性能，以降低設備的維修費用和使用費用。

2.3 合理控制電子設備的溫升

溫度是影響電子設備可靠性最廣泛的一個因素，電子設備工作時，其功率損失一般都以熱能形式散發出來，尤其是一些耗散功率較大的元器件，如電子管變壓管、大功率晶體管、大功率電阻等。另外，當環境溫度較高時，設備工作時產生的熱能難以散發出去，將使設備溫度升高。例如，半導體器件對溫度反應很敏感，過高的溫度會使器件的工作點發生漂移、增益不穩定、噪聲增大和信號失真，嚴重時會引起熱擊穿。因此，通常半導體器件的溫度不能過高，如鍺管不超過 70—100℃；硅管不超過150 —200℃。

因此對于半導體分立器件散熱需要考慮：對于功率小于100 mW的晶體管，一般不用散熱器；大功率半導體分立器件應裝在散熱器上；散熱器應使肋片沿其長度方向垂直安裝，以便于自然對流。散熱器上有多個肋片時，應選用肋片間距大的散熱器；半導體分立器件外殼與散熱器間的接觸熱阻應盡可能小，應盡量增大接觸面積，接觸面保持光潔，必要時在接觸面上涂上導熱膏或加熱絕緣硅橡膠片，借助于合適的緊固措施保證緊密接觸；散熱器要進行表面處理，使其粗糙度適當并使表面呈黑色，以增強輻射換熱；對于熱敏感的半導體分立器件，安裝時應遠離耗散功率大的元器件。

2.4 注意對電子設備的氣候防護

潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓污染氣體對電子設備影響很大，其中潮濕的影響是最主要的。特別是在低溫高濕條件下，空氣濕度達到飽和時會使機內元器件印制電路板上產色和凝露現象，使電性能下降，故障上升。當電子設備受到潮濕空氣的侵蝕，會在元器件或材料表面凝聚一層水膜，并滲透到材料內部，從而造成絕緣材料表面電導率增加，體積電阻率降低，介質損耗增加，零部件電氣短路、漏電或擊穿等。潮氣還能引起覆蓋層起泡甚至脫落，使其失去保護作用。通常采用浸漬、灌封、密封等措施。

事實上，只要合理加工、正確安裝，電子設備在運行中可以獲得更高的可靠性。在未來的科技、生活領域中，電子設備將會得到更加廣泛的應用。

參考文獻

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