变频器对DCS控制系统干扰的分析和思考程英

变频器对DCS控制系统干扰的分析和思考程英

程英

国家电投集团远达环保工程有限公司重庆401122

摘要：目前，随着我国社会经济的不断发展，DCS系统因为自身具备非常好的灵活性、通用性、安全性以及可靠性等优势，所以在我国电力、石油以及化工等行业得到了非常广泛的使用和推广，并在使用的过程中发挥出了良好的使用价值。本文主要对变频器对DCS的干扰问题进行深入的分析，探讨其故障原因，解决方案。

关键词：DCS；变频器；故障分析；维护

1前言

DCS也被称作为分散控制系统，在其性质上属于一种综合性的高科技产品，其中主要是集合了信息技术、控制技术、CRT技术以及网络技术等几个部分。目前，DCS系统在电力以及石油等行业中已得到了广泛的应用，虽然在应用的过程中发挥出非常明显的优势，但是也会出现故障，这些问题得不到有效的解决，会对生产过程的稳定、安全、经济运行造成非常严重的影响。因此，一定要对DCS系统中存在的故障问题引起足够的重视，结合实际情况找出导致故障出现的各种影响因素，这样才能及时采取有效的措施进行解决，从而为DCS系统的安全使用提供良好的基础保障。

2DCS的故障情况

2.1DCS系统本身问题故障实例

DCS系统在应用的过程中，最常见的问题就是DCS自身存在故障。

2.1.1电源及接地问题

某电厂的DCS电源为三型电源，在刚刚开始设置的时候是根据二型电源的接地方式来进行安装设计的。在投入到实际的使用过程之后，DCS经常会出现各种故障问题。该电厂在刚刚建立的时候，在对DCS接地网进行安装的过程中存在一定的缺陷，这就导致DCS系统在运行的过程中经常会出现温度变化较大的现象，并且该电厂最后因为电源连线存在问题造成汽机侧控制系统损坏。

2.1.2系统配置问题

某电厂300MV机组DCS改造，在对系统的配置负荷率计算的过程中没有严格按照具体的流程来进行，导致计算结果不具备一定的准确性。另外，在改造的过程中减少了项目资金的投入力度，导致技术指标即将超出最大限值，并且在对个别控制器进行调试的过程中负荷率已经超出了85%。在之后操作人员又重新增加了配置，最后DCS的故障问题才实现了有效的解决。

2.2人为因素造成的DCS故障分析

2.2.1人员生产过程中操作不当

某电厂的检修人员在对问题进行处理的过程中，因为操作失误将DCS继电器柜输出继电器动作，导致锅炉MFT；某电厂的DCS卡件出现了故障问题时，工作人员没有对其中出现故障问题的设备进行认真的分析和处理，最终导致刚刚替换的卡件损坏。

2.2.2管理制度不够完善

某电厂的光驱没有做好相应的封闭工作，存在部分工作人员在上夜班的过程中擅自违规使用电脑的情况，长期频繁使用，造成操作员站死机。还有，某电厂没有对DCS的备份做好相应的制度管理工作，操作人员在对该站软件进行升级的过程中没有落实好相应的备份工作，导致升级后控制站硬件出现了故障，系统在之后的运行过程中经常出现网络连接问题。

2.3变频器的干扰

（1）变频器电源及控制输出产生的电磁干扰比较强烈能够影响和干扰到离它比较近的连接的控制线路,存在危害系统运行的问题。

（2）系统由于和变频器共处同一供电网络整个系统受到变频器操作浪涌、电网内部变化、交直流谐波以及相关的设备启停的影响比较大。

（3）变频器自身还能产生一定的干扰。对于非线性负载的变频器整流桥来说在同一电网中产生的谐波同样能够干扰到其他电子、电气设备等。尽可能地抑制干扰源,对传播途径进行切断或者衰减操作,是保证系统在工业应用中安全稳定的运行质量的有效措施。

3变频器对DCS系统的干扰

某氟化公司DCS系统（集散控制系统）的催化剂进料调节阀信号间歇出现OOP（输出信号线断）报警，同时该调节阀瞬间全开，造成催化剂流量异常波动，严重影响装置的安全稳定运行。

DCS系统现场总线通信模块冗余一直在切换，无法稳定，所有现场数据显示不正常，不是空白无显示，数据显示卡死没有改变，不能反映现场情况，技术人员不能操作，导致锅炉无法驱动。

4故障原因分析及处理

4.1故障原因分析

由于出现的是OOP报警，自然怀疑是信号线断，对该信号线路进行检查，结果线路完好。先判断是其DCS卡件故障，对报警点的DCS卡件进行更换。但故障仍未得到解决。这时，我们意识到一定是存在干扰，从而对该DCS信号造成影响。为减少干扰，对仪表接地进行改造，但故障仍未解决。经过对该DCS信号点排查，最后只剩下由变频器送至DCS的信号线最值得怀疑。为证实干扰源是由变频器产生，我们将该变频器的出线电缆从铁氧体环中穿过，并将变频器至DCS的信号线与变频器的输入、输出线尽量远离并交叉。通过以上措施，DCS上该点的OOP报警频率有一定程度下降。这就证实了干扰源来自变频器。那么下一步的措施就是尽量减少变频器的干扰。

为了消除变频器对DCS信号的干扰，我们采取了如下措施，将接地线加粗并将接地点尽量靠近变频器;同时，将变频器送DCS的信号线在变频器出线侧穿钢管敷设，并将钢管可靠接地。通过以上措施，DCS出现OOP报警的频率明显降低，但仍未能彻底消除变频器干扰。会不会是变频器故障呢?为此我们更换了变频器，干扰信号马上消除。就当我们以为彻底解决问题的时候，该故障又在一个月后出现。至此，该故障点除了变频器至DCS的信号线未更换，其他元器件都已经更换过。于是，我们将该屏蔽信号线进行了更换，结果故障得到了彻底解决。

4.2降低变频器对DCS信号干扰的措施

该故障是由于变频器至DCS的距离较远(200m)，原屏蔽控制线质量较差，导致变频器高频信号通过至DCS的控制线影响附近信号线。同时，以下措施能较好的降低变频器的干扰：

4.2.1合理布线

能在相当大程度上削弱干扰信号的强度，布线时，各种设备的控制线应尽量远离变频器的输入、输出线。控制线在空间上，应尽量和变频器的输入、输出线交叉，最好是垂直交叉。

4.2.2削弱干扰源

接入电抗器或滤波器，对小功率变频器，成本较高，我们采用一种低成本的电磁干扰抑制方法:将电机电缆从铁氧体环中穿过，使穿过部分导线的阻抗局部增大，阻止电磁干扰电流通过。如将导线在铁氧体环上绕几圈，总的电感和阻抗值将随圈数的平方而增大。电机电缆可从铁氧体环中穿过三次。但应注意，连接电机和变频器的接地线应留在环外。

4.2.3对线路进行屏蔽

变频器到电动机之间的连接线，应尽量穿入金属管内，金属管应该接地。信号线屏蔽层不论是接公共端还是接地，都只能在一端进行，切不可两端都接。

4.2.4准确接地

接地线应尽量地粗一些，接地点应尽量靠近变频器;接地线应尽量远离电源线;变频器所用地接地线，必须和其他设备地接地线分开;必须绝对避免把所有设备的接地线连在一起后再接地;变频器的接地端子不能和电源的“零线”相接。

5结束语

在现代化工生产中，变频器的应用越来越广泛，电气和仪表的联系也越来越密切，强电干扰弱电信号的问题时有发生。DCS系统被变频器干扰导致故障时，要解决问题需要电气系统和仪表系统两者的综合考虑分析。

参考文献

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