浅析火电厂热控系统抗干扰技术

浅析火电厂热控系统抗干扰技术

韩立婷孟祥周

中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司山东济南250102

摘要：随着经济的发展与科技的进步，电力能源在人们的生产和生活中发挥着重要的作用，对于电厂的建设和规划国家也给予了大力的支持。在电厂的正常运行中，热工控制系统发挥着关键的作用，是电厂能够安全生产和高校运行的前提。但是，随着电厂规模的逐渐扩大，场内的各种设施引入了现代化的技术，热工控制系统的功能和体系也越来越复杂，受到的干扰因素也越来越多，影响着热工控制系统的正常运行。

关键词火电厂；热控系统；抗干扰技术

1.热控系统信号干扰的主要来源

1.1传导干扰

1.1.1漏电因素。在火电厂中，敷设有大量不同型号和类别的电缆。这些电缆在电缆通道中往往会交织在一起，如果相互接触的信号传输电缆由于绝缘材料老化而漏电，就会产生信号叠加而形成干扰，由于信号干扰产生的原因是绝缘材料老化，因此这种干扰在系统的运行前期一般不会出现。

1.1.2人为因素。由于系统中的一些执行单元采用220V或380V电源供电，有时因为操作失误造成电源与信号电缆短路，使高电压加到信号线上形成较大的干扰，甚至造成设备损坏。这种人为因素造成的信号干扰后果一般比较严重，不仅会致使设备损坏，甚至严重时还会发生人身伤害事故。

1.1.3共模干扰。如果不同的信号电缆屏蔽层两端同时接地，一旦两端的接地系统出现电位差就会在信号电缆上产生很大的地环流，并与信号电流叠加造成信号干扰。如果这种叠加的电流较大还有可能造成硬件损坏，影响系统的正常运行。此外，在分散控制系统（DCS）接地不良造成接地电阻值增大，使地电位抬高、超过允许值，也会会造成设备损坏。

1.2耦合干扰

首先，由于电缆槽或者电缆管中敷设有大量不同型号和类别的电缆，这些交织在一起的电缆之间均存在着分步电容，因此干扰信号会通过其加到别的信号电缆上产生信号干扰。此外，如果传输的是交变信号，就会在传输电缆的周围产生交变磁场，处于这个交变磁场中的其它信号电缆会感生出电动势造成线路上的耦合干扰。其次，由于在火电厂中存在大量的高压电气设备，在其启、停过程中会在其周围产生很大的交变磁场，并与信号电缆上耦合产生干扰，或在电源电缆上耦合产生高频干扰。

1.3辐射干扰

电磁辐射干扰的来源极为广泛和复杂，既包括雷电等自然现象产生的辐射干扰，也包括雷达、通信人造辐射源的干扰。这些电磁辐射，不仅能通过系统内部的电路感应产生干扰，还可通过外围设备和通信线路的感应产生干扰。例如在雷暴天气下的电磁辐射会对信号产生强干扰，甚至会造成机组跳闸。

1.4静电干扰

系统周围环境中的静电因素也不容忽视，其有可能成为毁坏系统设备的隐蔽杀手。因此进入电子设备间的人员不能穿容易产生静电火花的化纤衣服，而且要穿鞋套，尤其是在系统调试过程中更要对其引起足够重视。

2.热控系统信号干扰的抑制技术措施

2.1提高热控系统电源的稳定性及可靠性

在热控系统中，一般设计有热工电源盘，来为控制系统及现场仪表提供电源。在系统电源的设计时，应该考虑冗余供电，各路配电模件应该有独立的截峰二极管（过压）、自动断路器（过流）等保护，供电系统最好采用隔离变压器，使热控接地点和动力强电系统接地点独立开来。为避免波动，在热控DCS系统中，供电电源要尽量来自负荷变化小的电网上，要严格防止强电通过端子排线路串入DCS24V供电回路。在DCS应用中，一方面对现场的电网情况提出要求

2.2选择正确的系统接地方式，完善系统接地

接地的目的通常有两个，一是为了安全，二是为了抑制干扰。完善的接地系统是热控控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。系统接地的方式一般可分为：浮地方式、直接接地方式和电容接地方式三种。对现在普遍使用的热控DCS系统而言，属于低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入模板滤波等的影响，信号交换频率一般都低于1MHz，所以集中布置的DCS系统信号接地线采用星型接地方式。接地极的接地电阻小于2Ω，接地极最好埋在距建筑物10～15M远处（或与控制器间不大于50m），而且系统接地点必须与强电设备接地点相距15m以上。多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，同时选择适当的接地处单点连接。

2.3物理隔离

电磁干扰是影响系统可靠性的最主要的外部因素。因为干扰与距离的平方成正比，所以在条件允许的情况下，可加大微机与干扰源的距离来进行物理隔离，如采用光电隔离和变压器隔离。使所有的信号线很好地绝缘，使其不可能漏电，这样，防止由于接触引入的干扰；将不同种类的信号线隔离铺设（在不同一电缆槽中，或用隔板隔开），我们可以根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分成几等。模拟量信号（特别是低电平的AI信号如热电偶、热电阻信号等）对高频的脉冲信号的抗干扰能力是很差的，在实际应用中用使用屏蔽双绞线连接，并尽量将信号线单独占用电线管或电缆槽，不与其它信号在同一电缆管（或槽）中走线。低电平的开关信号（一些状态干接点信号），数据通信线路（RS232、EIA485等），对低频的脉冲信号的抗干扰能力比上种信号要强，对开关量信号采用屏蔽线对通信线采用双绞线连接，并单独走线，不与动力线和大负载信号线一起走线。高电平的DI、DO以及其它继电器输入输出信号，这类信号的抗干扰能力又强于以上两种，但这些信号可能会干扰别的信号，因此使用屏蔽线连接，也单独走电缆管或电缆槽。同一类信号放在一条电缆管或槽中。还有一种隔离是将信号源同计算机在电气上进行隔离，这样，会大大地减小共模干扰对计算机造成的危害。如：用隔离放大器将信号的输入端子与计算机部分完全隔离（有的系统中采用隔离变压器，或继电器等方式隔离，对开关量则可以采用继电器进行隔离）。这样，地电位不同所产生的干扰信号形不成回路，抑制了干扰的危害。第四种隔离是供电系统的隔离为了防止供电线路上引入共模高频干扰信号，可以在供电线路上设隔离变压器进行干扰隔离。

2.4屏蔽

抑制干扰源最有效的方法就是将易受干扰的通道远离强干扰源，并对干扰源进行屏蔽。对于系统中I/O设备与现场的连线，常用双绞线或同轴电缆对其进行保护。在使用屏蔽层和屏蔽电缆时，屏蔽层采用“一点接地”原则。随着#5~#7机组改造，DCS电缆全部采用屏蔽电缆，屏蔽层正确接地已成为抗干扰的重要环节。

2.5正确敷设电缆

在施工中必须安装充足的电缆通道，以确保强电与弱电缆能够单独敷设。而且电缆应尽可能做到分层敷设，电力电缆、控制电缆与信号电缆应按从上至下顺序排列分层敷设；如果条件具备，电力电缆、控制电缆与信号电缆应该分别在不同的电缆通道中敷设，尤其信号电缆，应该和其它两种电缆分开敷设，从而保证弱信号电缆距离强信号电缆远一点。

结语

随着当前科学技术的不断发展，在电厂调试过程中，对热控系统抗干扰技术要求也越来越高，为了电厂安全的正常运行，需要我们对系统采取抗干扰措施，利用软硬件技术去解决系统中存在的或可能存在的干扰问题，进而提高系统的安全可靠性。

参考文献：

[1]李苏，乙拉图.电厂热工控制系统中的抗干扰技术分析[J].电源技术应用，2014（03）.

[2]陈侃.火电厂热控系统干扰问题分析及对策[J].产业与科技论坛，2013（07）.