电气自动化控制设备可靠性分析

2019-09-10张启明

科学导报·学术 2019年44期

关键词：电气自动化控制可靠性分析

张启明

摘要：电子技术和信息技术是社会发展的强大助力，电气自动化已经在各个行业中被广泛应用。它能够提高劳动生产率，同时保证电气运行更加可靠和经济。随着电气自动化渐渐普及，自动化设备的可靠性问题逐渐凸显出来。本文将针对自动化设备可靠性问题进行探讨。

关键词：电气自动化控制;可靠性;分析

一、电气自动化控制在变电站中的作用

传统变电站的电磁或者晶体保护、自动装置等设备结构复杂、接线复杂，变电站建设和维护都比较困难，一旦发生故障也难以及时发现解决。而电气自动系统能够满足快速及时、实施调控的要求，使变电站工作变得简单快捷。

电气自动系统在各级电站的运行中发挥了技术先进、运行可靠的特点。但是长期以来对电力系统自动化控制设备的可靠性都停留在经验评估阶段，没有真正的衡量标准和具体评价指标。在实际工作中变电站的可靠性研究也主要侧重于一次电气设备，而较少考虑到继电保护装置，而且对设备的可靠性管理也停留在对设备可靠性参数上。这种笼统的分析指标对整个电力系统的可靠性分析都有着阻碍作用。加强电气自动化控制设备可靠性研究，不仅可以提高产品质量、市场竞争力、市场份额，更能影响电力系统的高效率、高质量、高水平运作。

二、可靠性指标

可靠性指标分为可靠度、失效率、平均寿命、系统有效度和失效度等。常用的为可靠性和积累失效概率。

可靠性是产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。规定时间和产品功能形成反比。这种时间函数被称为可靠度函数：

积累失效概率刚刚与可靠度相反，是产品在规定条件下级规定的时间内丧失规定功能的概率。规定时间和产品功能形成正比。这种时间函数被称为不可靠度函数：

三、电气自动化控制设备可靠性分析

1、设备设计阶段

设备设计的时候要研究产品和零部件的技术条件，对产品设计参数进行分析，讨论产品性能和使用条件，制定合适的设计方案。为了保证生产的便捷性，要根据设计方案确定构思缜密的产品结构形式和产品类型。如果能够统一批量生产将会节省生产成本、减少元件出错率、保证产品质量。

2、提高人为操作水平

在我国电气自动化起始于20世纪50年代，发展历程还是比较段，因而这个行业的人才还是大量匮乏。特别是专业性的复合型人才更是少之又少。设备的可靠性也和这种专业人才相关。

电气自动化控制需要操作人员对设备了解透彻，熟练掌握功能操作，顺利解决实际工作中遇到的各种问题。如果操作员没有经过专业培训，因经验不足、操作不当很容易造成设备故障。而且在人为方面提高设备可靠性还有一点是，设备都是有寿命和使用频率的，在设备日常运转中也需要专门人员对设备做好维护，比如断路器的分合闸，一定要在硬件和软件上进行多重校验，最大限度降低设备的损耗。

3、严格控制元件质量

设备元件是设备可靠性的根本。比如上海宝钢一期工程中使用了近26万件低压元器件，如元件的可靠性不高将会对整个电力工程造成严重影响。所以元件的可靠性设计、可靠性制造、可靠性管理、失效分析等都有着举足轻重的作用。

在变电站建设过程中就要抓好元件的质量，从采购开始选择质量过关、成本经济、简單易操作、与设备条件相符、符合国家质量规定的元件。只有从质量源头抓起才能保证施工中的质量，减少维修的步骤。选择元件供应厂家时要从多方面考量生产企业的各种资质，使设备的可靠性得到最大的保障。设备可靠性还有一个标准是是否能够增加自动化流水生产，而不用浪费大量人力物力。同时元件加工精度要符合当前技术条件，不能为了追求高精度，因小失大。

4、对气候、机械、电磁干扰做好防护措施

有些设备对环境因素比较敏感，恶劣天气、机械因素、电磁干扰都会对设备运行产生影响。气候条件有温度、湿度、气压、盐雾、大气污染等因素使电气设备性能下降、温度过高、运行迟钝、结构损坏等;机械因素是电气设备在不同的运载工具中使用时受到的振动、冲击、离心加速度等机械作用，使得控制设备元器件损坏失效或电参数改变，结构件断裂或变形过大以及金属件的疲劳破坏等;电磁干扰是环境中所有可能对设备稳定造成不利影响的电磁型号。电磁干扰分成外部干扰和内部干扰，它不仅会影响设备稳定，甚至导致设备不能安全工作。通常情况下外部干扰可以采取各种物理防护措施，而内部干扰必须从设备内部解决，在设计和调试中尽量减少电磁干扰。

为了提高设备可靠性，可以对这些因素进行防护和屏蔽。微机保护和测控装置要长期无故障运行，一旦受到电磁干扰将可能对元器件的功能产生影响，甚至损坏元器件本身。如果元器件受到损坏就可能造成保护误动或者拒动该传送的信息也不能传送。解决微机保护和测控装置可靠性要从硬件和软件着手，使用装置故障自动检测和容错设计技术，持续性保护和监控设备装置的正常运行，自动提高变电站自动化系统的抗干扰能力。

5、设备散热防护

电气自动化设备很容易因为温度升高导致机械损坏。电子设备在运作过程中的功率损失都是通过热能进行散发。如电子管、大功率晶体管等因为其运行功率较大，热能很难全部散发出去，所以设备会发热。而设备中的半导体温度太高很容易被损坏。

6、装置粗口回路的监视和闭锁

对遥控和保护回路的出口异常状态进行监视和自动闭锁功能。在保护出口前能够利用并行接口的不同位形成多重跳闸条件，才能最大限度避免误动;遥控对象、执行等继电器在执行命令尚未下达的情况下，其常开触点不允许闭合，并对其触点进行监视;一但触点状态不正常，能及时报警并自动闭锁执行回路。

7、设备综合自动化

电气自动化在变电站更多的表现是对集中控制、集中操作、反事故多的可控性。在利用现代计算机技术、通信技术的同时也要提供先进的技术装备。比如变电站的测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等都需要根据各自功能特点进行优化和组合设计，形成综合性自动化。

8、故障自检

如果仅靠人力来控制设备的可靠性是远远不够的，自动化系统中有内部主要部件不需要运行人员参与便能进行自检，保证正常运转。故障自检功能只要内部出现故障不需要维修人员检查就能及时发现并处理，这不仅能够减轻维修负担，还能提高电力自动化。

9、改善自动化电源

UPS电源能够提高设备运行的可靠性。但是这种电池蓄电池容量小，逆变供电时间有限，且电池损坏率较高。蓄电池始终处于充电状态容易降低使用容量。在UPS遇到交流电时很容易出现电池组失效或者由于电压过低成自动关机保护状态。所以变电站自动化系统中的远传设备最好使用交流输入工控机或者计算机监控系统。

四、结语

电气化自动控制设备可以实现无人操作、自动监视、自动控制。这种智能化设备能够大大提高工作效率和质量，最整个社会经济发展都有推动作用。