電氣自動化的可靠性測試與控制解析

摘 要：隨著社會的發(fā)展，電氣及其自動化在生活中有越來越多的應(yīng)用，而電氣及其自動化設(shè)備的正常運行離不開其可靠性測試與控制，文章對自動化可靠性測試包括試驗室的測試，場地的測試和保證性試驗方法，電氣自動化的控制包括現(xiàn)場總線控制，集中控制，遠(yuǎn)程控制進行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；可靠性測試；設(shè)備控制

1 電氣自動化的可靠性測試

可靠性測試是為了保證產(chǎn)電氣自動化設(shè)備在規(guī)定的壽命期間內(nèi)，在預(yù)期的使用、運輸或儲存等所有環(huán)境下，保持功能可靠性而進行的活動。是將設(shè)備暴露在自然的或人工的環(huán)境條件下經(jīng)受其作用，以評價設(shè)備在實際使用、運輸和儲存的環(huán)境條件下的性能，并分析研究環(huán)境因素的影響程度及其作用機理。

1.1 人工環(huán)境（即試驗室）中的測試

在試驗室內(nèi)，對工作條件和環(huán)境條件進行可控模擬，保證檢測設(shè)備和遇到的環(huán)境相互協(xié)調(diào)方可進行試驗，通過累計的時間和累計失效數(shù)等其它數(shù)據(jù)通過數(shù)理統(tǒng)計來得到可靠性指標(biāo)。這一試驗方法的優(yōu)點是易于控制、操作簡單，且數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。但是其受試驗條件的限制，試驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較低。這一試驗需要較多被試產(chǎn)品，為了考慮到試品生產(chǎn)批量和成本，所以這種模擬可靠性的試驗方式可在大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中運用。

1.2 自然環(huán)境（及場地）中的測試

電氣自動化在場地中的可靠性測試主要是記錄各種相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到電氣自動化設(shè)備的可靠性性指標(biāo)。這一測試方法的優(yōu)點是試驗中用到的試驗設(shè)備較少，試驗環(huán)境較為真實，測試所得數(shù)據(jù)可真實反映產(chǎn)品在使用情況下的維護性及可靠性。但是其也有一定的缺點，測試結(jié)果受外界因素的干擾較大，無法保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確。

現(xiàn)場測試主要包含在線測試、停機測試和脫機測試。其中在線測試是設(shè)備不停止運行；停機測試是被測設(shè)備停止運行；而脫機設(shè)備是將被測設(shè)備移出，放到專用的測試裝備上進行測試。從技術(shù)難度上說，后兩種更加適合測試，但是相對于復(fù)雜系統(tǒng)來說，其對故障的診斷應(yīng)該進行在線測試。對于究竟采用哪種測試則要根據(jù)實際情況來定。

1.3 保證試驗方法

保證試驗方法即通常所說的“烤機”，具體指的是在產(chǎn)品出廠前已對產(chǎn)品展開了一系列無故障的試驗流程。電氣自動化的烤制設(shè)施有較為繁多的元器件組成，由于其故障的不確定性，故其實以比較復(fù)雜的形式出現(xiàn)。試驗室在產(chǎn)品出廠前的烤機過程就是檢測產(chǎn)品的早期失效情況，對于不合格的產(chǎn)品要進行優(yōu)化升級，以確保出產(chǎn)的產(chǎn)品與實際生產(chǎn)情況相符。這類試驗的有點是可靠性高，但耗時較長，故較為適合于數(shù)量較大的批量生產(chǎn)現(xiàn)象。其適用對象為電路較為復(fù)雜，但可靠性高的電氣設(shè)備。

1.4 可靠性測試方法的選擇

對可靠性測試方法進行選擇時，應(yīng)做好對試驗產(chǎn)品和試驗環(huán)境的選擇，同時應(yīng)注意試驗場地的測試和試驗測試的程序。對于產(chǎn)品的選擇則需要遵循一定的原則，選擇的產(chǎn)品要有代表性，其包含有造紙機電控設(shè)備、紡織機電控設(shè)備、礦井提升機電控設(shè)備等多方面品種，且在性質(zhì)上說，包含有大型、中型、小型設(shè)備，在運行形式上其具有運行設(shè)備還有間斷運行設(shè)備；為了保證測試的客觀性，試驗場地應(yīng)該選擇在非惡劣的環(huán)境下，且設(shè)備的運行需配合一定的應(yīng)力；為了能夠測定正常條件寫的可靠性水平，則應(yīng)選用較為典型的試驗場地，如果提供了相關(guān)的實驗資料，則還應(yīng)該確定相同或近似的試驗條件的場地；要求具有一個統(tǒng)一的試驗程序，其包括有試驗起始時間、周期間隔、收集數(shù)據(jù)、指標(biāo)記錄等等，均應(yīng)該遵守相關(guān)規(guī)范，才能保證試驗的可靠性。

2 電氣自動化的控制

對于電氣自動化的控制解析主要通過現(xiàn)場總線控制、及集中控制和遠(yuǎn)程控制來實現(xiàn)。

2.1 現(xiàn)場總線監(jiān)控

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是由各種現(xiàn)場儀表通過互連與控制室內(nèi)人機界面所組成的系統(tǒng)；一個全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的生產(chǎn)過程。自動控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制可以根據(jù)間隔的情況對不用的間隔，不同的功能進行設(shè)計，使得系統(tǒng)設(shè)計更加有針對性。這種控制方法的優(yōu)點是節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活，同時還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/O卡件、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)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(wǎng)絡(luò)連接，使得網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，能夠大大的提高整個系統(tǒng)的可靠性，每一個裝置故障僅僅會影響相應(yīng)的元件，不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓。由于現(xiàn)場總線控制的以上特點，所以現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。現(xiàn)今，變電站綜合自動化系統(tǒng)中已普遍運用以太網(wǎng)（Ethernet）、現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而且在此基礎(chǔ)上已經(jīng)積累了豐富的運行經(jīng)驗，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 集中監(jiān)控

集中控制是指在電氣設(shè)備中建立一個相對穩(wěn)定的控制中心，由控制中心對組織內(nèi)外的各種信息進行統(tǒng)一的加工處理，發(fā)現(xiàn)問題并提出問題的解決方案。這種形式的特點是所有的信息（包括內(nèi)部、外部）都流入中心，由控制中心集中加工處理，且所有的控制指令也全部由控制中心統(tǒng)一下達。運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統(tǒng)設(shè)計容易均是這種監(jiān)控方式的優(yōu)點。但是將各種功能放到一個處理器進行導(dǎo)致處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，使得處理的速度大大降低。由于電氣設(shè)備全部進入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降，電纜數(shù)量增加，成本加大，由于長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)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(fù)雜而造成誤操作的可能性。故其只適合于結(jié)構(gòu)簡單的系統(tǒng)。

2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程控制是指管理人員在異地通過計算機網(wǎng)絡(luò)異地?fù)芴柣螂p方都接入Internet等手段，聯(lián)通需被控制的計算機，將被控計算機的桌面環(huán)境顯示到自己的計算機上，通過本地計算機對遠(yuǎn)方計算機進行配置、軟件安裝程序、修改等工作。遠(yuǎn)程喚醒（WOL），即通過局域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程開機。遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的有點事節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活。由于各種現(xiàn)場總線（如Lon Works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(tǒng)監(jiān)控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3 結(jié)束語

電氣自動化設(shè)備的正常運行離不開可靠性的測試，使得其可靠性能夠達到要求，同時應(yīng)該使用適合的方式進行控制，使得其能達到經(jīng)濟適用。總之，應(yīng)該根據(jù)實際情況來對電氣自動化設(shè)備選定適合的可靠性測試方法和控制方式。

參考文獻

[1]徐平，李全燦電控及自動化設(shè)備可靠性工程技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社.1997.

[2]賀家李，沈從炬.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M].北京：中國 電力出版社，2004.

[3]范輝，陸學(xué)謙.電氣監(jiān)控系統(tǒng)納入DCS的幾點體會[J].電力自動化設(shè)備，2001（3）.

[4]周亞峰，淺談電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011（6）.

[5]許紅艷，淺析電氣自動化控制中的人工智能應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程，2011（9）.

作者簡介：王寧潔（1983，10-），女，漢族，江蘇南京人，江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，從事電氣工程、智能樓宇、電氣自動化研究。