初探電廠熱控儀表抗干擾問題之我見

摘要：在電廠熱工儀表中，經(jīng)常存在較強(qiáng)的干擾，根據(jù)干擾不同的類型，采取不同的抗干擾方案，本文具體分析了發(fā)電廠熱控系統(tǒng)常見的一些問題和干擾，以及各種干擾的機(jī)理，指出在實(shí)際生產(chǎn)中控制系統(tǒng)干擾的來源，并結(jié)合實(shí)際提出抗干擾的有效措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；儀表；熱控系統(tǒng)；干擾問題

引言

隨著計算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，DCS、PLC等控制系統(tǒng)在發(fā)電廠中得到廣范應(yīng)用，發(fā)電廠熱力過程控制的穩(wěn)定性和可靠性也有了很大的提高。但是一些外部因素常導(dǎo)致控制系統(tǒng)運(yùn)算錯誤，信號顯示不準(zhǔn)確，甚至保護(hù)誤動。為此，一方面我們要求提高硬件設(shè)備抗干擾性能。另一方面我們要在設(shè)計、施工和日常維護(hù)中加強(qiáng)管理，從多方面來提高系統(tǒng)抗干擾能力。

一、干擾的分類和原理

發(fā)電廠熱控系統(tǒng)工作環(huán)境復(fù)雜。被測量一般被轉(zhuǎn)換成微弱的低電壓、低電流信號遠(yuǎn)距離傳輸。難免在信號采集和傳輸中出現(xiàn)一些與被測信號無關(guān)的電壓或電流信號，這種無關(guān)的電壓或電流信號稱為干擾。干擾的類型我們通常按照產(chǎn)生的原因、模式和波形分為三類：按照產(chǎn)生原因分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按照波形性質(zhì)分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按照干擾信號對有用信號作用的方式分為共模干擾和差模干擾（電磁干擾），這是我們常見的也是本文討論重點(diǎn)。共模干擾是指系統(tǒng)輸入端相對與參考點(diǎn)（地）共有的干擾電壓信號，是在信號線上共有的干擾信號，是由于信號的接地端對控制系統(tǒng)接地端存在一定的電位差引起的。

二、干擾的主要來源

干擾信號主要是有干擾源產(chǎn)生，干擾源根據(jù)產(chǎn)生原因分為內(nèi)部干擾和外部干擾。

1、控制機(jī)柜內(nèi)部的干擾柜內(nèi)部的干擾主要包括機(jī)柜內(nèi)部的卡件、不合理走線、系統(tǒng)接線等因素； DCS卡件內(nèi)部元器件及電路間由于絕緣不良，造成漏電阻，形成回路，引入干擾；機(jī)柜內(nèi)部走線數(shù)量大，電纜槽合布置有限。電纜與二次線強(qiáng)電弱點(diǎn)信號沒有分開布置，產(chǎn)生交變磁場對模擬信號產(chǎn)生干擾；控制系統(tǒng)長期運(yùn)行，接線端子出現(xiàn)松動，在不同金屬結(jié)合部位出現(xiàn)熱電勢和金屬腐蝕產(chǎn)生化學(xué)電勢，對信號回路產(chǎn)生干擾。

2、系統(tǒng)接地產(chǎn)生的干擾。控制系統(tǒng)良好的接地可以有效地抑制電磁干擾的影響。接地一般包括系統(tǒng)地、保護(hù)地、屏蔽地等。接地系統(tǒng)干擾主要是由于各個接地點(diǎn)電位分布不均，存在電勢差，引起環(huán)路電流。影響控制系統(tǒng)正常工作。

3、信號線引入系統(tǒng)的干擾。

三、干擾的作用方式

按照干擾的作用方式分類：干擾可分為常態(tài)干擾和共態(tài)干擾兩種。

所謂常態(tài)干擾，是指疊加在被測信號商干擾噪音。被測信號一般是直流信號或變換緩慢的交變信號，而干擾噪聲一般是變化較快的交變信號。

所謂共態(tài)干擾是指儀表、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器等的兩根輸入信號線上共有的干擾電壓，這種干擾可能是直流的，也可能是交流的，其電壓值可以達(dá)到幾伏，或者幾十伏甚至更高。很大程度決定于現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)備接地情況，由于信號端的接地點(diǎn)與信號接受端的接地點(diǎn)往往存在一定的電位差Um，所以，在信號的接受端有Um，Ui+Um兩個輸入信號，顯然Um是信號接受端共有的干擾電壓，所以稱為共態(tài)干擾。

在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中，信號接收端有單端對地輸入和雙端不對地輸入兩種方式。在存在共態(tài)干擾的地方，不能使用單端對地輸入方式，因?yàn)榇藭r的共態(tài)干擾完全轉(zhuǎn)化為常態(tài)干擾。所以，必須采用雙端不對地輸入。

四、抑制干擾的措施

由于干擾產(chǎn)生十分復(fù)雜，但是干擾源產(chǎn)生的干擾信號必須通過“路”和“場”的途徑進(jìn)行傳播。以電路連接引入的干擾屬于“路”干擾；以電磁感應(yīng)形式引入的干擾為“場”干擾。要抑制干擾，就是要從“路”和“場”著手。

1、選擇正確的接地方式，做好良好接地接地一是為了安全，二是為了抑制干，完善良好的接地是抑制干擾的有效途徑。根據(jù)減少干擾和保護(hù)人及設(shè)備安全的原則，從工程中的經(jīng)驗(yàn)顯示，盡量采用以下接地原則：即把整個系統(tǒng)分為“系統(tǒng)地”、“保護(hù)地”、“屏蔽地”，做到不混用；“三地”在最終處匯入一點(diǎn)接地，接地電阻應(yīng)小于4 歐姆；機(jī)柜內(nèi)“系統(tǒng)地”和“保護(hù)地”應(yīng)該電氣隔離。

2、電纜的正確選擇和施工工藝減少干擾對于不同的信號要選擇不同的電纜傳輸。現(xiàn)場信號大致分為模擬量信號、開關(guān)量信號與數(shù)據(jù)通訊信號。模擬量信號包括模入和模出信號，此類信號應(yīng)使用屏蔽對絞電纜連接，信號電纜芯的截面應(yīng)大于等于lmm2。開關(guān)量信號包括開入和開出信號，低電平的開關(guān)信號應(yīng)使用屏蔽對絞電纜連接，信號電纜截面應(yīng)大于等于lmm2；而高電平（或大電流）的開關(guān)量的輸入輸出信號可用一般對絞電纜（控制電纜）連接，但應(yīng)與模擬量信號、低電平開關(guān)信號分開，單獨(dú)走電纜槽。數(shù)據(jù)通訊信號電纜使用屏蔽對絞電纜。強(qiáng)弱電不能使用同一電纜。電纜敷設(shè)要求計算機(jī)的輸入輸出信號電纜應(yīng)敷設(shè)在帶蓋的電纜槽中，電纜槽道及蓋板應(yīng)保證良好接地。單根信號電纜應(yīng)穿在鋼制電纜管中敷設(shè)，電纜管要保證良好接地。單根信號電纜應(yīng)穿在鋼制電纜管中敷設(shè)，電纜管要保證良好接地。電纜屏蔽層宜選用銅帶屏蔽或鋁箔屏蔽。屏蔽層接地的原則為一端接地。電纜在電纜溝內(nèi)敷設(shè)時， 必須嚴(yán)格按一定層次敷設(shè)，自下而上分層排列的順序是：動力電纜、控制電纜、信號電纜（屏蔽電纜）。

3、良好的維護(hù)可以有效減少干擾的產(chǎn)生在DCS系統(tǒng)維護(hù)中，定期對接地電纜進(jìn)行絕緣測試，對信號電纜屏蔽層進(jìn)行對地絕緣測試、防止屏蔽層多點(diǎn)接地。加強(qiáng)對DCS控制系統(tǒng)室內(nèi)溫度濕度測試。防止機(jī)柜內(nèi)部出現(xiàn)溫度和化學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生的干擾。另外，定期對接線端子進(jìn)行緊固，減少由于接線松動帶來的熱電勢干擾。

結(jié)束語

在電廠熱工專業(yè)中，由于變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)往往與調(diào)節(jié)器。二次顯示儀表距離較遠(yuǎn)，信號傳輸線路較長，線路中經(jīng)常存在著較強(qiáng)的干擾信號，嚴(yán)重的甚至影響儀表的正常顯示，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的操作和熱工保護(hù)系統(tǒng)的正常動作，危機(jī)安全運(yùn)行。所以，解決熱控儀表的抗干擾問題是非常重要的。