電氣自動化控制設(shè)備可靠性分析

張啟明

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

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

電氣自動系統(tǒng)在各級電站的運行中發(fā)揮了技術(shù)先進、運行可靠的特點。但是長期以來對電力系統(tǒng)自動化控制設(shè)備的可靠性都停留在經(jīng)驗評估階段，沒有真正的衡量標(biāo)準(zhǔn)和具體評價指標(biāo)。在實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)對整個電力系統(tǒng)的可靠性分析都有著阻礙作用。加強電氣自動化控制設(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)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。規(guī)定時間和產(chǎn)品功能形成反比。這種時間函數(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)定的時間內(nèi)喪失規(guī)定功能的概率。規(guī)定時間和產(chǎn)品功能形成正比。這種時間函數(shù)被稱為不可靠度函數(shù)：

三、電氣自動化控制設(shè)備可靠性分析

1、設(shè)備設(shè)計階段

設(shè)備設(shè)計的時候要研究產(chǎn)品和零部件的技術(shù)條件，對產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)進行分析，討論產(chǎn)品性能和使用條件，制定合適的設(shè)計方案。為了保證生產(chǎn)的便捷性，要根據(jù)設(shè)計方案確定構(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)將會節(jié)省生產(chǎn)成本、減少元件出錯率、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)備可靠性還有一點是，設(shè)備都是有壽命和使用頻率的，在設(shè)備日常運轉(zhuǎn)中也需要專門人員對設(shè)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(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對整個電力工程造成嚴(yán)重影響。所以元件的可靠性設(shè)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(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、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)備可靠性還有一個標(biāo)準(zhǔn)是是否能夠增加自動化流水生產(chǎn)，而不用浪費大量人力物力。同時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、機械、電磁干擾做好防護措施

有些設(shè)備對環(huán)境因素比較敏感，惡劣天氣、機械因素、電磁干擾都會對設(shè)備運行產(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、運行遲鈍、結(jié)構(gòu)損壞等;機械因素是電氣設(shè)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(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措施，而內(nèi)部干擾必須從設(shè)備內(nèi)部解決，在設(shè)計和調(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(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(shè)計技術(shù)，持續(xù)性保護和監(jiān)控設(shè)備裝置的正常運行，自動提高變電站自動化系統(tǒng)的抗干擾能力。

5、設(shè)備散熱防護

電氣自動化設(shè)備很容易因為溫度升高導(dǎo)致機械損壞。電子設(shè)備在運作過程中的功率損失都是通過熱能進行散發(fā)。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(fā)出去，所以設(shè)備會發(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

對遙控和保護回路的出口異常狀態(tài)進行監(jiān)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(zhí)行等繼電器在執(zhí)行命令尚未下達(dá)的情況下，其常開觸點不允許閉合，并對其觸點進行監(jiān)視;一但觸點狀態(tài)不正常，能及時報警并自動閉鎖執(zhí)行回路。

7、設(shè)備綜合自動化

電氣自動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)代計算機技術(shù)、通信技術(shù)的同時也要提供先進的技術(shù)裝備。比如變電站的測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等都需要根據(jù)各自功能特點進行優(yōu)化和組合設(shè)計，形成綜合性自動化。

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，自動化系統(tǒng)中有內(nèi)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(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)，還能提高電力自動化。

9、改善自動化電源

UPS電源能夠提高設(shè)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?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遇到交流電時很容易出現(xiàn)電池組失效或者由于電壓過低成自動關(guān)機保護狀態(tài)。所以變電站自動化系統(tǒng)中的遠(yuǎn)傳設(shè)備最好使用交流輸入工控機或者計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

四、結(jié)語

電氣化自動控制設(shè)備可以實現(xiàn)無人操作、自動監(jiān)視、自動控制。這種智能化設(shè)備能夠大大提高工作效率和質(zhì)量，最整個社會經(jīng)濟發(fā)展都有推動作用。

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（作者單位：江西省送變電建設(shè)公司）