電氣自動化控制設備可靠性分析

吳清

摘 要：電子技術和信息技術是社會發展的強大助力，電氣自動化已經在各個行業中被廣泛應用。它能夠提高勞動生產率，同時保證電氣運行更加可靠和經濟。隨著電氣自動化漸漸普及，自動化設備的可靠性問題逐漸凸顯出來。本文將針對自動化設備可靠性問題進行探討。

關鍵詞：電氣自動化控制；可靠性；分析

一、電氣自動化控制在變電站中的作用

傳統變電站的電磁或者晶體保護、自動裝置等設備結構復雜、接線復雜，變電站建設和維護都比較困難，一旦發生故障也難以及時發現解決。而電氣自動系統能夠滿足快速及時、實施調控的要求，使變電站工作變得簡單快捷。

電氣自動系統在各級電站的運行中發揮了技術先進、運行可靠的特點。但是長期以來對電力系統自動化控制設備的可靠性都停留在經驗評估階段，沒有真正的衡量標準和具體評價指標。在實際工作中變電站的可靠性研究也主要側重于一次電氣設備，而較少考慮到繼電保護裝置，而且對設備的可靠性管理也停留在對設備可靠性參數上。這種籠統的分析指標對整個電力系統的可靠性分析都有著阻礙作用。加強電氣自動化控制設備可靠性研究，不僅可以提高產品質量、市場競爭力、市場份額，更能影響電力系統的高效率、高質量、高水平運作。

二、可靠性指標

可靠性指標分為可靠度、失效率、平均壽命、系統有效度和失效度等。常用的為可靠性和積累失效概率。

可靠性是產品在規定條件和規定時間內完成規定功能的概率。規定時間和產品功能形成反比。這種時間函數被稱為可靠度函數：

積累失效概率剛剛與可靠度相反，是產品在規定條件下級規定的時間內喪失規定功能的概率。規定時間和產品功能形成正比。這種時間函數被稱為不可靠度函數：

三、電氣自動化控制設備可靠性分析

1、設備設計階段

設備設計的時候要研究產品和零部件的技術條件，對產品設計參數進行分析，討論產品性能和使用條件，制定合適的設計方案。為了保證生產的便捷性，要根據設計方案確定構思縝密的產品結構形式和產品類型。如果能夠統一批量生產將會節省生產成本、減少元件出錯率、保證產品質量。

2、提高人為操作水平

在我國電氣自動化起始于20世紀50年代，發展歷程還是比較段，因而這個行業的人才還是大量匱乏。特別是專業性的復合型人才更是少之又少。設備的可靠性也和這種專業人才相關。

電氣自動化控制需要操作人員對設備了解透徹，熟練掌握功能操作，順利解決實際工作中遇到的各種問題。如果操作員沒有經過專業培訓，因經驗不足、操作不當很容易造成設備故障。而且在人為方面提高設備可靠性還有一點是，設備都是有壽命和使用頻率的，在設備日常運轉中也需要專門人員對設備做好維護，比如斷路器的分合閘，一定要在硬件和軟件上進行多重校驗，最大限度降低設備的損耗。

3、嚴格控制元件質量

設備元件是設備可靠性的根本。比如上海寶鋼一期工程中使用了近26萬件低壓元器件，如元件的可靠性不高將會對整個電力工程造成嚴重影響。所以元件的可靠性設計、可靠性制造、可靠性管理、失效分析等都有著舉足輕重的作用。

在變電站建設過程中就要抓好元件的質量，從采購開始選擇質量過關、成本經濟、簡單易操作、與設備條件相符、符合國家質量規定的元件。只有從質量源頭抓起才能保證施工中的質量，減少維修的步驟。選擇元件供應廠家時要從多方面考量生產企業的各種資質，使設備的可靠性得到最大的保障。設備可靠性還有一個標準是是否能夠增加自動化流水生產，而不用浪費大量人力物力。同時元件加工精度要符合當前技術條件，不能為了追求高精度，因小失大。

4、對氣候、機械、電磁干擾做好防護措施

有些設備對環境因素比較敏感，惡劣天氣、機械因素、電磁干擾都會對設備運行產生影響。氣候條件有溫度、濕度、氣壓、鹽霧、大氣污染等因素使電氣設備性能下降、溫度過高、運行遲鈍、結構損壞等；機械因素是電氣設備在不同的運載工具中使用時受到的振動、沖擊、離心加速度等機械作用，使得控制設備元器件損壞失效或電參數改變，結構件斷裂或變形過大以及金屬件的疲勞破壞等；電磁干擾是環境中所有可能對設備穩定造成不利影響的電磁型號。電磁干擾分成外部干擾和內部干擾，它不僅會影響設備穩定，甚至導致設備不能安全工作。通常情況下外部干擾可以采取各種物理防護措施，而內部干擾必須從設備內部解決，在設計和調試中盡量減少電磁干擾。

為了提高設備可靠性，可以對這些因素進行防護和屏蔽。微機保護和測控裝置要長期無故障運行，一旦受到電磁干擾將可能對元器件的功能產生影響，甚至損壞元器件本身。如果元器件受到損壞就可能造成保護誤動或者拒動該傳送的信息也不能傳送。解決微機保護和測控裝置可靠性要從硬件和軟件著手，使用裝置故障自動檢測和容錯設計技術，持續性保護和監控設備裝置的正常運行，自動提高變電站自動化系統的抗干擾能力。

5、設備散熱防護

電氣自動化設備很容易因為溫度升高導致機械損壞。電子設備在運作過程中的功率損失都是通過熱能進行散發。如電子管、大功率晶體管等因為其運行功率較大，熱能很難全部散發出去，所以設備會發熱。而設備中的半導體溫度太高很容易被損壞。

6、裝置粗口回路的監視和閉鎖

對遙控和保護回路的出口異常狀態進行監視和自動閉鎖功能。在保護出口前能夠利用并行接口的不同位形成多重跳閘條件，才能最大限度避免誤動；遙控對象、執行等繼電器在執行命令尚未下達的情況下，其常開觸點不允許閉合，并對其觸點進行監視；一但觸點狀態不正常，能及時報警并自動閉鎖執行回路。

7、設備綜合自動化

電氣自動化在變電站更多的表現是對集中控制、集中操作、反事故多的可控性。在利用現代計算機技術、通信技術的同時也要提供先進的技術裝備。比如變電站的測量儀表、信號系統、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等都需要根據各自功能特點進行優化和組合設計，形成綜合性自動化。

8、故障自檢

如果僅靠人力來控制設備的可靠性是遠遠不夠的，自動化系統中有內部主要部件不需要運行人員參與便能進行自檢，保證正常運轉。故障自檢功能只要內部出現故障不需要維修人員檢查就能及時發現并處理，這不僅能夠減輕維修負擔，還能提高電力自動化。

9、改善自動化電源

UPS電源能夠提高設備運行的可靠性。但是這種電池蓄電池容量小，逆變供電時間有限，且電池損壞率較高。蓄電池始終處于充電狀態容易降低使用容量。在UPS遇到交流電時很容易出現電池組失效或者由于電壓過低成自動關機保護狀態。所以變電站自動化系統中的遠傳設備最好使用交流輸入工控機或者計算機監控系統。

四、結語

電氣化自動控制設備可以實現無人操作、自動監視、自動控制。這種智能化設備能夠大大提高工作效率和質量，最整個社會經濟發展都有推動作用。

參考文獻

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