科技的发展使得工业化、城市化进程日新月异，我国电气工程及其自动化的建设、发展水平也在不断提高，在工业当中占据着十分重要的地位。在现代社会中，电气工程及其自动化的发展程度已经逐渐成为了衡量一个国家工业化发展程度[1]，甚至是综合国力的重要指标之一。但与此同时，随着电气自动化控制设备复杂性的提升，对其可靠性的研究也逐渐提上了日程，掌握科学、正确的可靠性测试方法是保证电气控制设备可靠性的关键所在。
1 电气自动化控制设备可靠性影响因素
影响电气自动化控制设备可靠性的因素非常多，其中主要受设备运行环境、设备质量以及对设备的操作和运行维护三方面的影响。
1.1 设备运行环境因素
设备在正常运行时，是直接暴露在外界环境中的，必然会受到诸如温度、湿度、磁场及空气质量等若干因素的干扰，从而影响电气自动化控制设备的可靠性。设备的运行环境复杂多变，而设备所要求的运行环境则是苛刻的，如果运行条件极为恶劣，电气自动化控制设备的性能就会下降。（1）温度和湿度的增高会在一定程度上加大设备的磨损和腐蚀程度，导致设备运转不畅，进而影响到正常的工作。（2）如果设备运行时受到强磁场、电场干扰时，设备内部的永磁体就会受到影响，严重者会引起安全事故。（3）受电控设备运行时的机械作用力（主要有离心力、振动、冲击等）的影响，导致元器件运行参数错误，甚至造成机械设备的破坏等。
1.2 设备质量
电气自动化控制设备的质量直接影响到其运行的稳定性和可靠性，在一套设备内的零器件，可能由不同的厂家所生产，而由于国内设备元器件市场杂乱无章，生产的零件质量良莠不齐，也没有统一的标准加以约束，使得厂家只注重了经济效益而忽视了元器件的质量，最终导致了设备质量低下，使用寿命不长的问题。[2]
1.3 人为因素
虽然说自动化技术已经渗透到了各个领域，但电气设备在一定程度上仍然需要专业人员的操作，但实际工作过程中，进行操作的工作人员往往专业素质水平不高，对电气设备的物理特性、使用方法、注意事项等掌握不全面，使得操作设备时不熟练，进而导致电气自动化控制设备可靠性降低。此外，如果设备使用期间不对其进行定期维护和检修，也会影响到设备的可靠性。
实质上，在电气自动化控制设备使用过程中，以上三种因素通常是综合作用于机械设备的，质量本来就不高的设备应用于温度、湿度较高或强磁场等环境中，再加上设备使用人员的疏忽和维护工作的不到位，导致控制设备的可靠性大大降低。
2 电气自动化控制设备可靠性测试探究
2.1 电气自动化控制设备可靠性测试方法
国家电控配电设备质量监督监测中心共提出了三种电气自动化控制设备可靠性的监测方法，分别是实验室测试法、保证实验法、现场测试法，下面我们将详细介绍这三种控制设备可靠性的测试方法。
2.1.1 实验室测试法
在实际应用当中，许多电气自动化控制设备的体积往往比较庞大，例如电力企业中的控制设备，因而使得控制设备可靠性测试环节具有一定的局限性，常规的测试手段难以对控制设备内部的运行状况有一定的了解，也加大了可靠性测试的效率，基于此背景，我们提出了实验室测试法。实验室测试法，顾名思义，即在实验室中通过可控的环境条件模拟设备的运行环境，进而将累积的失效数量及时间等参数利用统计学原理计算出相应的可靠性指标。[3]
在完成了可靠性指标的计算之后，便可根据计算结果再现试验结果，进而对其进行加工处理、分析，与理论值进行比对，从而得出可靠性依据。但是由于实验室条件的限制，理论数据与实测数据之间误差往往较大，而且测试费用极为昂贵，并且需要大量的测试样本。由此来看，实验室测试法适用于批量生产的电气自动化控制设备可靠性测试中。[4]
2.1.2 保证实验法
电气自动化控制设备内部结构复杂，元器件种类各异，其生产厂家也有所不同，即便是同一厂家生产的元器件，其故障概率也会随着元器件种类的不同而有所差异（一般来讲故障呈指数函数形式变化），从而导致控制设备出现的概率较难计算。为保证电气自动化控制设备故障概率在可控范围之内，可以在产品出厂之前对其进行保证实验，即对出现故障的产品进行及时修复，在产品失效率降低到标准内后再出厂，这种方法即为保证实验法。这种方法主要适用于对可靠性要求比较高的产品测试中。
2.1.3 现场测试法
现场测试是自动化控制设备可靠性测试方法中最实用的方法，其通过获取设备运行故障时的时间、参数等信息，为评估及可靠性指标计算工作提供可靠的数据支持。通过现场可靠性测试，可以获得电气自动化控制设备运行时的数据、元器件运行参数，将获得的数据按照数理统计原理制定设备可靠性考核指标和元器件可靠性指标，并考察设备寿命等物理特性，在此基础上做出全面的可靠性分析[5]。现场测试的具体方法有以下三种：①在线测试，即在设备正常运行时进行测试；②停机测试，在设备运行停止时进行测试；③脱机测试，将被测元器件从控制设备中分离出来，用专用的测试装置进行单独测试。实测中，要根据现场情况的不同采用一种或多种测试方法。
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2.2 电气自动化控制设备测试现状
（1）传统测试方法存在很大的局限性，很难对控制设备可靠性进行在线状态测试，从而使得对设备运行状况的了解不够深入，降低了工作效率和设备可靠性。
（2）测试技术有限导致对设备的状态检修工作效率低下，同时，由于检修队伍专业素质水平不高，导致业务不熟练等原因，都是设备的可靠性不高的诱发因素。
3 电气自动化控制设备的状态监测
状态检测是电气自动化控制设备常用的一种检测方式，其不同于传统的检测，是一种以“预防性”为基本原则的检测方式，在变电设备的检修中经常用到。以变电设备的状态检修为例，状态监测是通过设备运行的数据对其运行情况进行分析和判断[6]，并预测控制设备未来某时间段内的工作状况、可能出现的故障情况等，进而制定检修计划，防止安全事故的发生。
在电气自动化控制设备内部安装有循环诊断存储器、A/D转换（Digital Analog Converter，数字模拟信号转换）、I/O接口（Input and Output，输出输出接口）、CPU等等，需要对上述元器件进行状态监测。常用的监测方法有比较法、编码法、校验法等。我们仍以变电系统的状态监测为例，由于继电保护设备的二次回路在运行过程中经常出现故障，因此，需要对直流、交流系统的运行参数进行实时、动态的监控，并对线路的绝缘性和完整性进行检查，便于后期工作的开展和稳步进行。
4 提升电气自动化控制设备可靠性措施
4.1 优化控制设备作业环境，提高设备作业能力
上文简述了电气自动化控制设备作业环境的多变性，因此在自动化控制设备的使用过程中，要对设备的作业环境加以控制，对环境温度、湿度、等一切可能影响到电气设备性能因素加以控制，例如对一
些大功率的控制设备，要特别考虑温度对设备运行的影响，采用必要的设备装置和措施进行散热维护处理。并且，要防止设备在过于潮湿的环境中工作，避免潮湿环境对设备主板及元器件的腐蚀，造成设备线路短路或断路等，影响正常的工作效率。
4.2 对电气自动化控制设备进行升级改造
要想提高设备的可靠性，就要保证其能够适应复杂多变的工作环境，而且在设备使用达到一定的年限之后其性能变化不大。首先，要从控制设备的设计阶段入手，从源头对设备可靠性进行提升。在控制设备的设计之初，设计单位要仔细研究设备运行时参数，模拟设备运行环境，全面、充分地考虑设备可靠性的影响因素。除此之外，还要依据应用空间进行设备的结构形式和类型类型的设计，保证产品的大小适中，符合生产规模及批量生产的技术要求。[7]其次，在控制设备的使用过程中，设备操作人员要做好日常的维护工作，及时发现并排除设备安全隐患点，这也对工作人员提出了更高标准的要求。工作人员要特别注意控制设备的物理特性和适用工作环境，避免设备在较差的环境中过载运转，降低设备可靠性。另外，还要定期对设备进行检修工作，排查设备内部零器件存在的隐患，对损坏的零件进行及时的修复和更换，保障设备使用的安全性和稳定性。
4.3 严格把关设备元器件采购过程
控制设备中的零器件种类多，生产厂家不一。国内生产厂家的元器件质量良莠不齐，在元器件的采购过程中，应尽量选择专业厂家生产的零器件，而对于比较特殊的控制设备，应从原厂采购零器件，保证其精度，进而保证设备使用的稳定性和可靠性，而且当设备出现问题时，便于向厂家咨询并要求其提供技术服务，切忌为了减少成本选用质量低下的零器件。
4.4 电气自动化控制设备的散热防护
由于控制设备的高负荷运转会产生大量的热，因此，为提高设备可靠性和稳定性，要对其进行散热处理，保证其工作环境温度维持在可控范围内。在半导体分立器件散热中，要特别注意功率低于100瓦的晶体管[8]，另外还要对大功率半导体分立器件进行散热处理。
5 结语
就目前研究来看，电气自动化控制设备的使用大大提高了各行业的工作效率，减少了工作人员的工作量，从而确保企业的发展和行业的进步。我国现阶段的电气自动化控制设备可靠性并不高，各行业要针对电气自动化控制设备的特殊性，综合采用多种合理的可靠性测试方法，确定更加科学的可靠性评价指标，对比、分析不同测试方法所得的数据，对电气自动化控制设备的可靠性程度做出更加准确的判断。
参考文献：
[1]宋嘉平.电气工程及其自动化的发展趋势研究[J].工业设计，2016，02
[2]陆冬.电气自动化控制设备可靠性相关问题分析[J].科技经济市场，2016，07
[3]张群英.电气自动化控制设备可靠性测试研究[J].煤炭技术，2012，04
[4]徐平，李金灿.电控及自动化设备可靠性工程技术[M].北京：机械工业出版社，1997
[5]殷佳琳，李智勇.电气自动化控制设备的可靠性测试[J].煤炭技术，2012，04J
[6]王向伟.变电检修中传统检修模式与状态检修模式的对比和分析[J].电子技术与软件工程，2013，12
[7]李乐超.电气自动化控制设备的可靠性分析[J].中国高新技术企业，2013，32
[8]李仕禧.电气自动化控制设备可靠性研究[J].城市地理，2015，02
论文作者:王春杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/13
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