自动化控制系统中的电气安全与保护技术研究

引言

自动化控制系统的应用范围越来越广泛，在工业生产、交通、能源等诸多领域都有自动化控制系统的身影，且自动化控制系统能效高、稳定性好，有利于提高生产力水平，但与此同时，自动化技术不断发展的同时电气设备的种类以及构造复杂性等也随之增加，在此情况下，电气安全问题成为突出的问题。电气安全关乎着设备本身的稳定安全运转和人的生命安全，以及生产的环境安全，而电气保护技术是针对电气设备可能出现的故障的一种解决办法。如果应用了有效的电气保护技术可以实现及时切断电源或停电隔离，避免设备故障损坏以及事故的扩散蔓延，所以就如何加强电气保护技术的应用和发展有着重要作用。

一、自动化控制系统电气安全面临的主要问题

1.1 电气设备故障的多样性

自动化控制系统中电气设备种类繁多，包括传感器、执行器、电动机、控制柜等等；同时又会在不同的工作环境下有不同的使用要求。而电气设备发生故障则有以下几种情况：短路、过载、接地故障、过电压、过电流等，在复杂情况下还可能出现多个设备之间的相互干扰或者相互碰撞等情况。以上提到的故障会带来严重的后果：简单的情况下可能造成一个电器或者是几个电器发生误动、拒动，但是严重的故障则会导致系统整体功能被影响或破坏。总之，在利用自动化控制系统过程中做好电气设备的监控保护措施，防止故障扩大、保护整个系统的安全性。

1.2 电气安全防护的滞后性

在众多的自动化控制领域中，电气安全防护技术尚没有很好地升级和完善起来，现阶段的保护手段，在保护电控系统的稳定方面取得了较好的成果，但有些系统却无法满足现阶段对电控系统的保护要求。这是因为随着后期的发展与使用，系统中存在过载保护、短路保护等电流互感器产品都很难适应现阶段复杂的电控系统的要求，不能解决现在的电气安全隐患。为了更好地满足电控系统发展的要求，必须要对现有的电气安全防护技术加以创新，并采用合理的方式将其应用到自动化的进程中来。在将来需要完善电控系统中的各个问题，才能使得电力系统的安全性得以加强。

1.3 操作人员的安全意识问题

操作人员是电气安全中不可忽视的关键环节，但是有些人的电气安全意识不强。自动化系统操作界面较为复杂，所涉及的设备种类也比较多，因此对于操作人员来讲具有一定的电气安全意识与电气操作能力是非常重要的，在一些生产过程当中可能会因为疲劳或者忘记了一些规定及操作规程，疏忽大意可能会使得电气安全的规定变得不那么重要了。这样就有可能导致电气设备出现故障，或错误的操作，从而加大了对自动控制系统安全稳定的威胁。

二、电气保护技术在自动化控制系统中的应用

2.1 电气过载保护技术

电气过载保护是一种最基本的电气保护手段，其主要功能是在检测到电气设备的电流超过规定的阈值后，立刻切断电源，防止电气设备长时间过载导致的损毁或失效。在自动化控制系统中，过载保护可以有效避免电气设备过载造成的损害，使控制系统的稳定性得到保证。

2.2 电气短路保护技术

电气短路常常造成设备损坏，甚至引起火灾爆炸等安全事故，短路保护就是当出现电气短路故障时，迅速切断电源，防止电气设备发生电气事故的安全保护措施。其中断路器、熔断器、电流速断保护、过电流保护和残压保护都是常见的短路保护装置，它们都能瞬时动作来保护电气设备和人员安全。由于电子技术的发展，现在对短路保护的要求也不断提高，在实现较高精度的同时，还需要短路保护有更高的速度以及更好的稳定性能，针对各种电气瞬态的不利因素，现代短路保护都会予以重视。

2.3 接地保护以及漏电保护技术

接地保护与漏电保护是电气设备正常工作的安全保障，在自动化控制系统内可有效地避免因为电气设备出现故障或是出现电气设备绝緣破损等原因所导致的人身触电和设备损害事故的发生；而当电气设备出现漏电现象时，则可以立即地切断电源，以此来避免电气设备在漏电过程中产生火灾或者电击事故等，现在的接地保护和漏电保护多利用先进的接地电阻监测以及漏电流检测装置实现，在实际应用中可通过实时检测的方式，完成对于电气设备运行过程中的电气保护，并能在一旦发现问题后可以第一时间发现并及时保护设备的安全运行。

三、自动化控制系统电气保护技术的未来发展方向

3.1 智能化电气保护系统

信息时代以及人工智能时代，智能化电气保护系统随之诞生，通过大数据分析、云计算与物联网的方式，实现对自动化控制系统内各种电气设备的在线监测；并且依据电气设备实际带载、外部环境变化等，进行智能化判断以及智能化保护动作，通过自动化技术自动区分不同电气故障并及时处理，极大提升了电气保护的精确度及效率。

3.2 高效率节电电气保护技术

节能和环保将是电气保护技术发展的主要方向，发展高效节能型电气保护技术应当使电气保护装置既能在故障情况下快速动作，在保障电气安全的同时还能实现少耗能的目的，如：采用智能变频控制方式，合理设置电气设备负载及运行参数，减少电能的无效消耗，减少对设备寿命的损耗和降低系统运行费用等。

3.3 电气保护设备一体化发展

在现代的自动化控制系统中，电气保护装置也逐步走向集成化、模块化，这样可以使整个系统更加稳定，而且容易操作。把多个保护的功能合并到一个保护中去后，不但可以把系统变的更加简单，也会减少各保护间的互相干扰，方便故障点的查找以及处理。而且由于是将各保护都集成在一个保护中，这就减少了很多外部接线，节省了安装与维修的成本，同时使整个自动化控制系统的性能也得到了提高。

3.4 无人值守电气保护系统

随着无人值守、自动化控制水平的提高，无人值守电气保护系统将是未来的发展趋势。它可以通过远程监控、自动报警的方式实现无人值守下电气设备的安全运行。无人值守电气保护系统采用了现代通信技术，把电气设备的运行状况无差错、准确地传到中控室，若发现异常情况会自动报警并采取保护措施。

结束语

自动控制系统的电气安全与保护技术保证了系统的稳定工作及人员的生命财产安全，在现阶段来说，电气保护技术也正在向着更加智能、集约化的方向发展，未来的几年当中，对于自动化控制系统而言，以智能化为主的智能电气保护系统、节能型电气保护系统以及无人值守的电气保护系统将成为今后电气保护技术的发展趋势所在。

参考文献：

[1] 电气自动化控制设备的可靠性分析[J]. 龙孝.山东工业技术,2016(09)

[2] 电气自动化控制系统的可靠性分析[J]. 张一.广西农业机械化,2020(01)

[3] 智能化技术的电气自动化控制系统的应用分析[J]. 林超.住宅与房地产,2020(03)