浅析电厂热工控制系统中干扰来源分析及控制对策王文兵

浅析电厂热工控制系统中干扰来源分析及控制对策王文兵

王文兵

（大唐阳城国际发电有限责任公司山西晋城048102）

摘要：随着我国国家电网铺设的普及，在电厂热工控制系统中，其信号一直会受到干扰，在这种情况下，电厂的热工控制系统就会经常出现测量上的偏差和控制失灵的问题，很大程度上威胁了热工控制系统的安全运行。本文对电厂热工控制系统应用中的干扰来源进行了分析，并提出了控制对策，希望为以后抗干扰技术的发展提供可靠的依据。

关键词：电厂；热工控制系统；抗干扰

一、电厂热工控制系统的干扰来源

1.1漏电阻

漏电阻即绝缘电阻，其数值主要由电容中通过的漏电流、额定工作电压下直流电压之间的比值确定的。如果漏电阻的数值越小，则说明漏电情况越严重。而漏电情况的发生与绝缘不良有很大的关系。一些绝缘材料易发生老化、绝缘性能降低，一旦出现漏电加重的情况，就会对其他信号造成影响，最终影响电厂热工控制系统的运行。

1.2公共阻抗

在两个或两个以上的回路中，如果使用同一个阻抗，则可能会在公共阻抗的影响下，在回路之间产生干扰。而当多个电路共同使用统1个电源时，电源的内阻与汇流条会共同作用形成公共阻抗，进而对电厂热工控制系统造成干扰。

1.3静电耦合引入

在电力系统中，需要平行布置很多控制信号线，而在平行导线之间分布有电容，这会形成一定的电抗通道给交变干扰信号，进而使外部干扰进入的概率大大提升，增加影响电厂热工控制系统的概率。

1.4电磁耦合引入

电磁耦合指的是一种感应电势，它是由电感作用引入的。交变电磁场会在所有交变信号线周围产生和存在。在并行导体之间，这些电磁场会产生电动势，进而干扰线路，且影响电厂的热工控制系统。

1.5雷击

雷击是在雷雨天气中十分常见的一种自然现象，如果防雷措施做的不到位，则会对很多电力设备和系统造成影响。在雷击的影响下，电厂热工控制系统周围将会有很大的电磁干扰产生，同时，这些干扰将会通过各种设备的接地线进入热工控制系统中，对其造成干扰。

1.6无线通信设备

随着科技的发展，多种多样的无线通信设备大量出现，比如手机、笔记本电脑等设备。它们在工作时会产生较强的电磁波，这些电磁波又会形成一定的交变磁场。而在电厂信号线、仪表和仪器等设备中，交变磁场通过电路耦合效应，会对电厂热工控制系统造成一定的干扰。

二、电厂热工控制系统的主要干扰源及种类

2.1干扰源

a、电源接入干扰

通过具体实践表明，因为电源接入干扰导致人工控制系统出现问题的情况出现较多，通常热工控制系统进行供电的电源是由电网提供，因为电网覆盖范围比较大，容易受到空间全部电磁场的干扰，特别是因为电网内部出现变化，比如说大型电力设备起停、交直流传动装置导致的谐波、开关操作浪涌以及电网短路暂态冲击等问题，都将会通过输电线路直接传递到电源用户。热工控制系统电源一般使用的是隔离技术，然而因为其结构以及制造技术的制约，导致其隔离性较弱，加之分布参数的问题，不能实现绝对隔离。

b、信号线的干扰

信号线的干扰，同热工控制系统之间进行连接的种种信号传输线，除传输有效的种种信息之外，同时还会存在外部信号的干扰。当前干扰信号的形式主要包括有两种：首先是使用公用信号仪表以及变送器供电电源的干扰，这种干扰较为容易被忽视。第二，空间电磁辐射感应导致信号线受到一定的干扰，就是通常所说的信号线外部感应干扰，这种干扰对于系统的危害较大，因为信号线的干扰导致测量精度的降低以及I/O信号出现异常，较为严重之时还会导致元器件损坏问题，而对隔离性能比较差的热工系统，将会导致信号之间的彼此干扰情况出现，使得共地系统总线出现回流现象，进而使得逻辑数据出现异常、误动以及死机情况。

c、热工控制系统内部的干扰

在热工控制系统的内部干扰通常是通过电路间以及系统内部之间电磁辐射呈现，比如说逻辑电路彼此之间的辐射以及对于模拟电路的影响，逻辑地以及模拟地之间彼此影响、元器件之间的彼此不相匹配使用等等。当前这些都是热工系统制造商在对系统内部进行电磁兼容设计之时需要考虑的问题，极为复杂，要求作为应用部门需要选择经过考验成熟、有较好应用业绩的控制系统。

d、接地系统干扰

电力系统在正常接地时，能有效抑制周围电磁干扰，若电力系统出现错误接地时，就会产生干扰信号对电力系统的运行造成干扰。

e、雷击干扰

在雷击时，系统及其周围就会产生电磁干扰源，从而干扰系统控制信号。

f、漏电电阻干扰

该干扰的形成主要是由于电阻绝缘效果不佳引起的，电阻绝缘出现漏电现象，从而干扰控制系统信号。

g、现代通讯工具的干扰

在手机、电话机等通讯工具的电磁波干扰下，形成电路耦合干扰，从而干扰系统的控制信号路线及仪表。

h、计算机供电线路干扰

由于电厂电气设备的启动操作及开关装置的运作比较频繁，在运作时产生的火花与其周围形成交变磁场，并直接作用在系统信号路线或电源路线上，从而形成耦合或高频干扰，直接影响计算机系统的运行。

2.2种类

a、差模干扰信号

热工控制信号在系统内部进行叠加与串联，因彼此的相互作用而形成的一种干扰信号即为差模干扰信号。此信号主要作用于热工控制信号的两个极点间的电压，并能够产生叠加，从而导致电力系统的运作失常，或影响到其测量力度。

b、共模干扰信号

热工控制信号与地面产生的电位差，可转换为电磁辐射，并对热工控制系统产生一定的影响；或以对地电位差的方式，使热工控制系统信号出现感应现象，从而产生叠加，生成共模干扰信号，对整个热工系统进行干扰。

三、抑制干扰信号的方法

通过对干扰来源的分析可以看出，如果想要对干扰信号进行抑制，要遵守以下三个原则：①消除干扰源，或抑制干扰源；②对干扰信号的传递进行阻拦；③减少电路的敏感性。

3.1物理隔离

绝缘的可靠性是采用物理隔离技术的第一个条件，以此来防止每个导线间有漏电阻、漏电的情况存在。为确保绝缘的安全可靠性，在项目建设过程中需要选择的电压水平可以满足绝缘材料和绝缘电阻的有关规定。同时，敷设方法正确同样也是物理隔离的一个重要条件，具体操作如下：

①不可进行平行敷设，需要确保强，弱信号线分离，也不可使用一条电缆或是捆扎处理，扩展信号线和动力导线与干扰源的距离，在导线进行穿管敷设的时候，还需要确保信号线和电源线不在同一导线管。

②尽最大可能确保多芯电缆传递类似测量信号。

③避免电力系统和弱电信号电路共用地线。两线相同的信号，第一短接头与场面连接。

④电气和防雷和分布式控制系统是不可共用同一个接地网络的，三者之间要保持一定的距离。

3.2对干扰信号进行屏蔽

由于干扰信号的不可避免性，因此可选择人工屏蔽干扰信号，减少干扰信号的影响。屏蔽装置主要由以下几部分组成：金属导体，信号线，电路盒和电路元件。工作原理：依照热系统和干扰信号耦合现象不同，把屏蔽装置将热系统和干扰信号的进行分开处理，在不同电流间产生屏蔽作用，达到抑制干扰信号的目的。

3.3接地保护的处理

接地保护是最安全的，其不单单可以保护系统的安全，同时也能最大限度保护人的安全。在进行接地处理工作时，通常有两种方式：

①通过连接的金属部分导出连接体，使电气设备及电气仪表在通常情况下可使短路电流不通过设备，直接进入地表，减少对仪器造成损害；

②耦合所产生的电压差和大地进行被抵消作用。无论什么样的模式，必须遵循一个原则：削弱干扰信号的强度，抑制共模和差模干扰产生，对系统自身形成保护力。

3.4平衡抑制的处理

运用电路本身的特点进行平衡式的抑制处理。因为电路之间是存在一定的平衡关系的，所以可以根据这种关系，使电位差、干扰信号进行互相的抵消。以此来达到抑制干扰信号工作的目的。在实际的工作中，常见的平衡电路是双绞钱。此原理是利用两根平等线代替线路中的双绞钱，以此来达到降低干扰作用的目的。

四、控制对策

4.1屏蔽系统干扰

屏蔽系统干扰主要是利用金属导体，将电厂热工控制系统中的电路、信号线等重要部位进行全面包围，对相应的屏蔽体系进行构建。同时，还应应用隔离测量的方法，严密测量系统设备和干扰信号，进而对电流产生的耦合性噪声进行抑制。在外部电磁场存在的环境中，可对系统测量信号进行充分保护，避免其受到电磁场的影响和干扰。因此，在电厂热工控制系统的运行过程中，所采用的电缆应具有良好的屏蔽功能，这样才能在外部电磁场的影响下对系统的控制信号进行有效保护。

4.2平衡抑制

平衡抑制指的是利用平衡电路。如果有相同的传输信号出现在2条导线中，同时，还有相同的干扰电压产生，则平衡电路就能使干扰电压在导线中形成相对稳定的状态，从而消除干扰信号，保护电厂热工控制系统在外部磁场中不受干扰。在电厂热工控制系统的干扰控制中，平衡抑制是十分重要的手段之一，同时，也是十分灵活、有效的方式。因此，在实际工作中，应对平衡抑制进行科学、合理的应用。系统中的平衡电路可用双绞线替代，进而对电厂热工控制系统的外部电磁场干扰进行有效控制，保证电厂热工控制系统的良好运行状态。

4.3物理隔离

物理隔离是电厂热工控制系统干扰控制中的基础措施，其应用范围十分广泛。应采取科学、有效的方法进行具体设置，充分引用物理隔离。在设置过程中，不可出现平行设置的情况。注意严格分离强、弱信号导线，不能将其放在一起捆扎，也不能使用同一条电缆。对于动力导线和干扰源信号导线之间的距离，要在条件允许的范围内尽可能拉大。在穿管进行导线铺设的过程中，避免使用同一根电导线管对信号线和电源线连接。同时，应确保同类测量信号的传递通过芯电缆进行。如果相同的信号在2根导线中传递，则应保证这2根导线是在同一条电缆中铺设的。而且，还应避免出现弱电信号回路、强电系统同时与地线连接的情况。如果2根导线的接地线路型号相同，则应在短接后将其连接至地线。

4.4接地保护技术

接地保护技术是热工控制系统抗干扰的重要手段之一，也是安全的保护措施。屏蔽系统技术、平衡抑制技术、物理隔离技术等的应用主要在于对系统本身的保护，而接地保护既能有效保证系统的安全，也能有效保证人身的安全。在接地处理时，一般可分为保护接地与工作接地两种模式。其中，接地保护是通过金属部分的连接，以连接出一个连接体，电气设备及电仪表在通常情况下能使短路的电流直接接入大地，而无需通过电气设备及仪表，从而起到保护设备安全的作用；而工作接地则是通过耦合作用产生的电压差和低压差进行消除，从而提高仪表工作的可靠性与精确性。其实，无论采用何种接地模式，都必须要遵循保护原则，即减弱干扰信号的强度，并抑制共模干扰信号与差模干扰信号的产生，从而保护热工控制系统。

结束语

综上所述，鉴于热工控制系统在现代电厂建设与经营中的重要作用，必须了解各种干扰源，并采取有效的抗干扰技术进行解决，以提高热工控制系统的抗干扰能力，从而保证电厂的高效运行与安全生产，最终提高电厂的经济效益。

参考文献：

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[3]陈刚.电厂热工控制系统应用中的抗干扰技术研究[J].科技资讯，2014（32）：91-92.