廣東火電廠DCS控制系統(tǒng)抗干擾探討

摘 要：DCS控制系統(tǒng)已在國內(nèi)大中型火電廠中廣泛應(yīng)用，雖然對電廠安全、經(jīng)濟運行起到了重要作用，但對DCS的抗干擾問題也有了很高的要求。文章對在華南地區(qū)火電廠DCS控制系統(tǒng)特點，針對干擾形成路徑進行分析并提出了全面的解決方案。

關(guān)鍵詞：DCS干擾因素；抗干擾；控制系統(tǒng)

1 緒論

分散控制系統(tǒng)（DCS）已在國內(nèi)火電廠中廣泛采用。而干擾一旦進入DCS控制系統(tǒng)就會影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此，DCS控制系統(tǒng)的抗干擾問題是關(guān)系到發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素。本文針對華南地區(qū)火電廠DCS控制系統(tǒng)的抗干擾問題展開探討。

2 干擾因素分析

DCS控制系統(tǒng)干擾是疊加在系統(tǒng)信號上與信號無關(guān)的電信號。現(xiàn)場中的電磁波、電流、電壓以及環(huán)境因素等一些外部因素的影響會造成系統(tǒng)測量誤差、嚴重時甚至?xí)斐稍O(shè)備損壞。歸納得出在華南地區(qū)火電廠DCS控制系統(tǒng)的主要干擾源有以下三大類。

2.1 系統(tǒng)傳輸過程引入干擾

當(dāng)幾種信號線一起傳輸時，由于部分信號線絕緣老化或漏電會影響到其它信號而引入干擾；火電廠現(xiàn)場中有大量以電能為動力的設(shè)備，也會對以電磁波的形式對信號傳導(dǎo)造成較大干擾；設(shè)備絕緣不良或用電設(shè)備漏電時會在信號線路上產(chǎn)生縱向干擾，嚴重時可能燒壞安全柵[1]；信號電纜的兩端同時分別接地時，兩點的接地系統(tǒng)可能出現(xiàn)電位差異，在信號電纜上會產(chǎn)生環(huán)流，疊加在信號電流上造成模擬信號干擾。

2.2 現(xiàn)場設(shè)備輻射干擾

在現(xiàn)場布線中，走同一個電纜槽信號線中的信號之間均有分布電容存在，會產(chǎn)生干擾信號。其次，火電廠中大量電力設(shè)備的強電流，高壓母線及大功率無限設(shè)施會在附近的信號線周圍產(chǎn)生交變的磁通，從而對信號造成干擾。另外，現(xiàn)場大型電氣設(shè)備的啟動及開關(guān)裝置的閉合動作產(chǎn)生的火花會在其周圍產(chǎn)生很大的交變磁場，可以通過在信號線上耦合產(chǎn)生干擾，也可在電源線上產(chǎn)生高頻干擾。

2.3 雷電干擾

雷擊天氣里雷云電壓可達幾兆伏到十兆伏甚至更高，在華南地區(qū)某地觀測雷電流的幅值超過200KA的概率是2%，超過40KA的概率為50%，且雷暴日高達79.5d/a[2]。火電廠中大型金屬設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架周圍傳輸?shù)男盘柸菀资艿嚼纂姷母蓴_。當(dāng)天空中出現(xiàn)雷電時，能使儀表信號線周圍產(chǎn)生感應(yīng)磁場。信號回路會感應(yīng)出高沖擊電壓，造成回路的強烈干擾甚至?xí)龎陌踩珫呕蜉斎肟?/p>

3 抗干擾措施

抗干擾措施應(yīng)當(dāng)有針對性，這樣才更合理和經(jīng)濟。干擾可能在系統(tǒng)投入生產(chǎn)后才表現(xiàn)出來。因此，抗干擾措施要求系統(tǒng)設(shè)計采用各種抗干擾技術(shù)，包括系統(tǒng)傳輸抗干擾、合理的接地和屏蔽、控制系統(tǒng)電源隔離及防雷電抗干擾。

3.1 系統(tǒng)傳輸抗干擾

信號電纜選型要符合實際應(yīng)用場合的耐壓和絕緣等級。系統(tǒng)通訊進線要采用屏蔽的，絞合的，300V等級電纜，制粉系統(tǒng)及風(fēng)煙系統(tǒng)中應(yīng)采用阻燃型屏蔽電纜，而在本安信號回路中，應(yīng)采用本安型屏蔽電纜。信號線敷設(shè)時要嚴格遵循最新的電力工程電纜設(shè)計規(guī)范。對于每個低電平信號要提供一個單獨端子以連接屏蔽電纜的屏蔽層。所有的端子盒內(nèi)應(yīng)有高低電平隔離措施，避免高電平對低電平的干擾。所有輸入模件都設(shè)防抖動濾波處理，如果輸入信號在4ms之后仍抖動，模件不接受該接點信號。重要的輸入或輸出信號的通道應(yīng)冗余設(shè)置，并分別配置在不同通道板上。通道之間均應(yīng)隔離，通道與電源及外部相互隔離。機柜門應(yīng)有導(dǎo)電密封墊條，以提高抗射頻干擾（RFI）能力。DCS機房本身應(yīng)當(dāng)遠離高壓電和有交變磁場的場合，機房內(nèi)設(shè)置防靜電的地板與門，運行時機房相對濕度宜保持在45%～50%。所以，除了選擇有一定抗靜電性能的系統(tǒng)之外，還要使用帶濕度調(diào)節(jié)的空調(diào)設(shè)備。

3.2 接地回路的抗干擾措施

DCS系統(tǒng)接地分成兩大類，即保護接地和工作接地。工作接地是為了使DCS以及與之相連的儀表均能可靠運行并保證測量和控制精度而設(shè)的接地。儀表工作接地的原則為單點接地，信號回路中應(yīng)避免產(chǎn)生接地回路否則應(yīng)采用隔離器將兩點接地隔離。DCS控制柜的各單元的工作接地要同時接一個工作連接地母線，且工作接地采用單獨的接地體并與電氣接地體相距5m以上。在控制室內(nèi)的盤、臺、柜內(nèi)應(yīng)分類設(shè)置保護接地匯流排、信號及工作接地匯流排，且提供一根連貫的銅接地匯流母線，應(yīng)用螺栓連接或焊到柜的框架上，盤上所暴露金屬部件及所有安裝在盤上的儀表的外殼均要有效接到保護接地匯流排。

3.3 電源的抗干擾方法

DCS控制系統(tǒng)中有許多干擾是來自電源的，所以要求在電源上采取一定的抗干擾措施，以滿足系統(tǒng)的要求。在火電廠一般采用UPS電源供電，經(jīng)逆變后的開關(guān)電源穩(wěn)壓并通過濾波器得到穩(wěn)恒直流電壓作為DCS電源，由于經(jīng)過多級變壓器和穩(wěn)壓濾波環(huán)節(jié)，其穩(wěn)壓能力與抗干擾效果都比較理想。這樣也使DCS系統(tǒng)接地點和動力系統(tǒng)接地點獨立開來，可消除供電回路的高次諧波。每天巡檢時要檢查機柜電源系統(tǒng)、供電電壓、系統(tǒng)接地是否正常。

3.4 防雷電干擾

在弱電監(jiān)控主電源的配電房低壓輸出端、UPS及重要設(shè)備電源進線處并聯(lián)安裝電源防雷箱；對防雷要求高的弱電信號線盡可能采用光纜，重要的卡件和信號點加裝SPD；線路盡可能短、不架空，有條件時應(yīng)產(chǎn)盡量采取穿管埋線；重要的弱電設(shè)備均設(shè)在機柜內(nèi)，且控制柜在雷擊前及時關(guān)閉柜門，并檢查機柜接地是否可靠；DCS系統(tǒng)設(shè)備進行等電位連接單獨接地，并將接地金屬棒深埋地下。

4 結(jié)束語

在火電廠DCS系統(tǒng)應(yīng)用中，干擾問題直接關(guān)系著機組安全穩(wěn)定運行，值得關(guān)注。本文針對干擾的來源和性質(zhì)，制定了行之有效的防范措施，盡可能的減小干擾信號對DCS系統(tǒng)的影響，使機組穩(wěn)定可靠的運行。

參考文獻

[1]孟凡濤.DCS抗干擾措施在煉油企業(yè)的應(yīng)用[J].管理觀察，2009（1

0），101-102.

[2]羅坤遠.DCS防雷接地探討[J].自動化與儀器儀表，2008（6），82-83.

作者簡介：趙世遠（1983，3-），男，漢，河南信陽，寶鋼湛江鋼鐵有限公司能源環(huán)保部，熱工專業(yè)工程師，碩士學(xué)位，檢測儀表與自動化裝置專業(yè)。