電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性分析

吳清麗

摘 要：電子技術(shù)和信息技術(shù)是社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大助力，電氣自動(dòng)化已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。它能夠提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)保證電氣運(yùn)行更加可靠和經(jīng)濟(jì)。隨著電氣自動(dòng)化漸漸普及，自動(dòng)化設(shè)備的可靠性問題逐漸凸顯出來。本文將針對自動(dòng)化設(shè)備可靠性問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化控制；可靠性；分析

一、電氣自動(dòng)化控制在變電站中的作用

傳統(tǒng)變電站的電磁或者晶體保護(hù)、自動(dòng)裝置等設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、接線復(fù)雜，變電站建設(shè)和維護(hù)都比較困難，一旦發(fā)生故障也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決。而電氣自動(dòng)系統(tǒng)能夠滿足快速及時(shí)、實(shí)施調(diào)控的要求，使變電站工作變得簡單快捷。

電氣自動(dòng)系統(tǒng)在各級電站的運(yùn)行中發(fā)揮了技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。但是長期以來對電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性都停留在經(jīng)驗(yàn)評估階段，沒有真正的衡量標(biāo)準(zhǔn)和具體評價(jià)指標(biāo)。在實(shí)際工作中變電站的可靠性研究也主要側(cè)重于一次電氣設(shè)備，而較少考慮到繼電保護(hù)裝置，而且對設(shè)備的可靠性管理也停留在對設(shè)備可靠性參數(shù)上。這種籠統(tǒng)的分析指標(biāo)對整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性分析都有著阻礙作用。加強(qiáng)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性研究，不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、市場競爭力、市場份額，更能影響電力系統(tǒng)的高效率、高質(zhì)量、高水平運(yùn)作。

二、可靠性指標(biāo)

可靠性指標(biāo)分為可靠度、失效率、平均壽命、系統(tǒng)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(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。規(guī)定時(shí)間和產(chǎn)品功能形成反比。這種時(shí)間函數(shù)被稱為可靠度函數(shù)：

積累失效概率剛剛與可靠度相反，是產(chǎn)品在規(guī)定條件下級規(guī)定的時(shí)間內(nèi)喪失規(guī)定功能的概率。規(guī)定時(shí)間和產(chǎn)品功能形成正比。這種時(shí)間函數(shù)被稱為不可靠度函數(shù)：

三、電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性分析

1、設(shè)備設(shè)計(jì)階段

設(shè)備設(shè)計(jì)的時(shí)候要研究產(chǎn)品和零部件的技術(shù)條件，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析，討論產(chǎn)品性能和使用條件，制定合適的設(shè)計(jì)方案。為了保證生產(chǎn)的便捷性，要根據(jù)設(shè)計(jì)方案確定構(gòu)思縝密的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和產(chǎn)品類型。如果能夠統(tǒng)一批量生產(chǎn)將會(huì)節(jié)省生產(chǎn)成本、減少元件出錯(cuò)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量。

2、提高人為操作水平

在我國電氣自動(dòng)化起始于20世紀(jì)50年代，發(fā)展歷程還是比較段，因而這個(gè)行業(yè)的人才還是大量匱乏。特別是專業(yè)性的復(fù)合型人才更是少之又少。設(shè)備的可靠性也和這種專業(yè)人才相關(guān)。

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

3、嚴(yán)格控制元件質(zhì)量

設(shè)備元件是設(shè)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(huì)對整個(gè)電力工程造成嚴(yán)重影響。所以元件的可靠性設(shè)計(jì)、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(shè)過程中就要抓好元件的質(zhì)量，從采購開始選擇質(zhì)量過關(guān)、成本經(jīng)濟(jì)、簡單易操作、與設(shè)備條件相符、符合國家質(zhì)量規(guī)定的元件。只有從質(zhì)量源頭抓起才能保證施工中的質(zhì)量，減少維修的步驟。選擇元件供應(yīng)廠家時(shí)要從多方面考量生產(chǎn)企業(yè)的各種資質(zhì)，使設(shè)備的可靠性得到最大的保障。設(shè)備可靠性還有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是是否能夠增加自動(dòng)化流水生產(chǎn)，而不用浪費(fèi)大量人力物力。同時(shí)元件加工精度要符合當(dāng)前技術(shù)條件，不能為了追求高精度，因小失大。

4、對氣候、機(jī)械、電磁干擾做好防護(hù)措施

有些設(shè)備對環(huán)境因素比較敏感，惡劣天氣、機(jī)械因素、電磁干擾都會(huì)對設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)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(shè)備性能下降、溫度過高、運(yùn)行遲鈍、結(jié)構(gòu)損壞等；機(jī)械因素是電氣設(shè)備在不同的運(yùn)載工具中使用時(shí)受到的振動(dòng)、沖擊、離心加速度等機(jī)械作用，使得控制設(shè)備元器件損壞失效或電參數(shù)改變，結(jié)構(gòu)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(huán)境中所有可能對設(shè)備穩(wěn)定造成不利影響的電磁型號。電磁干擾分成外部干擾和內(nèi)部干擾，它不僅會(huì)影響設(shè)備穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致設(shè)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(hù)措施，而內(nèi)部干擾必須從設(shè)備內(nèi)部解決，在設(shè)計(jì)和調(diào)試中盡量減少電磁干擾。

為了提高設(shè)備可靠性，可以對這些因素進(jìn)行防護(hù)和屏蔽。微機(jī)保護(hù)和測控裝置要長期無故障運(yùn)行，一旦受到電磁干擾將可能對元器件的功能產(chǎn)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(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)該傳送的信息也不能傳送。解決微機(jī)保護(hù)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(dòng)檢測和容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)，持續(xù)性保護(hù)和監(jiān)控設(shè)備裝置的正常運(yùn)行，自動(dòng)提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾能力。

5、設(shè)備散熱防護(hù)

電氣自動(dòng)化設(shè)備很容易因?yàn)闇囟壬邔?dǎo)致機(jī)械損壞。電子設(shè)備在運(yùn)作過程中的功率損失都是通過熱能進(jìn)行散發(fā)。如電子管、大功率晶體管等因?yàn)槠溥\(yùn)行功率較大，熱能很難全部散發(fā)出去，所以設(shè)備會(huì)發(fā)熱。而設(shè)備中的半導(dǎo)體溫度太高很容易被損壞。

6、裝置粗口回路的監(jiān)視和閉鎖

對遙控和保護(hù)回路的出口異常狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和自動(dòng)閉鎖功能。在保護(hù)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(dòng)；遙控對象、執(zhí)行等繼電器在執(zhí)行命令尚未下達(dá)的情況下，其常開觸點(diǎn)不允許閉合，并對其觸點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視；一但觸點(diǎn)狀態(tài)不正常，能及時(shí)報(bào)警并自動(dòng)閉鎖執(zhí)行回路。

7、設(shè)備綜合自動(dòng)化

電氣自動(dòng)化在變電站更多的表現(xiàn)是對集中控制、集中操作、反事故多的可控性。在利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的同時(shí)也要提供先進(jìn)的技術(shù)裝備。比如變電站的測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等都需要根據(jù)各自功能特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化和組合設(shè)計(jì)，形成綜合性自動(dòng)化。

8、故障自檢

如果僅靠人力來控制設(shè)備的可靠性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，自動(dòng)化系統(tǒng)中有內(nèi)部主要部件不需要運(yùn)行人員參與便能進(jìn)行自檢，保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。故障自檢功能只要內(nèi)部出現(xiàn)故障不需要維修人員檢查就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，這不僅能夠減輕維修負(fù)擔(dān)，還能提高電力自動(dòng)化。

9、改善自動(dòng)化電源

UPS電源能夠提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。但是這種電池蓄電池容量小，逆變供電時(shí)間有限，且電池?fù)p壞率較高。蓄電池始終處于充電狀態(tài)容易降低使用容量。在UPS遇到交流電時(shí)很容易出現(xiàn)電池組失效或者由于電壓過低成自動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)狀態(tài)。所以變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的遠(yuǎn)傳設(shè)備最好使用交流輸入工控機(jī)或者計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

四、結(jié)語

電氣化自動(dòng)控制設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)無人操作、自動(dòng)監(jiān)視、自動(dòng)控制。這種智能化設(shè)備能夠大大提高工作效率和質(zhì)量，最整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有推動(dòng)作用。

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