火电厂DCS系统中抗干扰技术的应用

火电厂DCS系统中抗干扰技术的应用

陈志学

南京科远智慧科技集团股份有限公司 江苏南京 210000

摘要：DCS系统是分布控制系统的简称，又可以叫做集散控制系统。该控制系统是一种基于微处理器的新型仪表控制系统，在实现集中管理的同时，也实现了分散管理，在我国许多行业中都得到非常广泛的应用。作为我国国民生产和生活能源的重要来源，火电厂也采用DCS系统进而实现有序高效地运行。因此在分析DCS系统运行特点和工作原理的基础上，讨论了在火电厂中应用DCS系统的安全性和可靠性。

关键字：火电厂；电磁干扰；DCS系统；安全性；可靠性

引言：随着我国社会经济的不断发展，导致人们生活与生产方面的能源消耗变得越来越大，对能源的需求也更加突出。尽管各种新型环保发电方式在社会发展变化中层出不穷，但火力发电在我国能源生产中仍占有重要地位。但是DCS系统中存在电磁干扰，它将对火电厂的运行安全产生伤害，并且降低应用可靠性，因此技术人员应当合理使用抗电磁干扰的处理方法，保障控制系统正常运行。

一、DCS系统的介绍

DCS分布式控制系统是计算机技术和自动化技术共同发展的产物。它具有很强的通用性，同时涵盖系统配置灵活、控制功能完整、有好的人机界面、安装简单、调试方便以及运行安全可靠等特点。因此，DCS系统广泛应用于冶金、石油等诸多行业，特别是火电厂机组运行中，起到很好控制作用。我国为了提高发电能力，火电厂不断提高自身设备的性能，机组容量和运行参数也得到扩充。所以一定要认真分析其电磁干扰问题，采取科学有效的措施使DCS系统运行更加安全可靠。

二、DCS系统电磁干扰来源

1.系统内干扰

DCS系统具备很多运行装置，而这些元器件之间在动态工作时，有可能产生内部干扰，造成电路间的相互电磁辐射，不利于控制系统的综合使用。其内部干扰还体现在逻辑电路相互辐射及对模拟电路的影响等，这类干扰主要是由于在设计DCS系统时，选用的设计方案和材料不同，若是出现该情况，企业则无法修护或是更换，因此在购买时需要技术人员针对现实需要进行选用。

2.电源干扰

火电厂设备用电过程中，DCS系统控制了较多大型装置，然而这些装置在电网中可能会产生脉冲干扰，例如设备开关、电流传输、短路冲击等等情况下。从某个角度来讲，大型电力设备本身功率较大，所以在使用过程中周围出现时变电磁场，电场和磁场都会根据时间变化而变化，这就对一旁的设备不可避免地产生了干扰。同时，在设备启动或是停止过程中，也会因为母线电压异常波动或是超过额定值引起低频干扰，这就需要技术人员在处理中特别注意。大部分干扰信号是依靠于供电电源来扰乱系统正常运行的，从而降低了设备的可靠性，因此只有提高控制系统不受电源脉冲干扰，才能使得本身的实用性真正发挥出来。

3.信号线传导干扰

在DCS系统设备中，实现各类信号一直维持正常传输并不容易，常常会遭受到外部信号的侵扰，使得火电设备发生错误动作。例如，干扰信号有可能经过变送器供电电源串连接入，直流系统一旦发生接地，就会导致保护误动或是拒动，而外部信号的干扰还包括了切换电压干扰、电磁辐射干扰等等。信号线传导干扰导致测量精度降低、元件损坏、设备误动等事故，所以找出干扰原因并进行设计完善是解决该问题最好的方法。

4.接地系统干扰

在现实工作中，许多错误的接地方法引入了干扰因素，严重情况下会让DCS系统不能正常运行，因此保持正确的接地系统是避免外部干扰的方式之一。DCS系统接地需要遵循统一的接地网，每一个接地点都需要和它相连接，并且之间相隔的距离不能太远，严格保障系统安全。同时，信号线选用屏蔽电缆进行接地，屏蔽层接地一定要确保单点接地，防止所有电路的地线就近接地。信号电缆当中若是存在接头处，需要将该地方的屏蔽层进行适当相交，并把屏蔽层暴露在外面的地方用绝缘带包裹起来。为了减少电磁干扰控制系统的使用，DCS系统一定要安全接地。

5.辐射干扰

目前，辐射干扰是由于电网产生，会因为自然现象、射频元素或高频设备等瞬态过程受到影响，同时干扰源相对较为复杂。如果DCS系统放置在高射频场内，一方面是直接干扰内部的辐射，由电路感应引起；另一方面是通信网络的辐射，由通信线路的感应造成。辐射干扰在DCS系统电磁干扰多类来源中属于最为严重干扰，通常需要配置屏蔽电缆、高压泄压装置，也可以进行局部系统屏蔽操作，推进设备采取有效保护措施。

三、屏蔽电磁干扰的有效措施分析

1.正确隔离设备

为了能够正确隔离设备不受到电磁干扰，在建立DCS系统时，我们需要规划好专门的电子设备间。技术人员对于火电厂中设备隔离方案需要进行严格把控，通常相关的硬件设备都是装置在电子间内，并距离主控室的距离较近。在电子间墙面中，配置了屏蔽材料，而地面也使用防静电材料，建筑使用土建钢筋当做接地引线，也可以为建筑单独布置其它引线接地。不仅如此，带有强电的火电设备不能放置于距离电子间较近的地方，操作人员进入期间也不可以使用电磁设备，以防运行过程中有所干扰，在最大程度上保障集中控制系统不遭受外界电磁干扰。

2.合理选择供电电源

在火电厂集中控制系统中，相较于电网的干扰，都是经过不同供电电源串连接入，其表现形式包括尖峰、浪涌、下陷，会在设备线路通行进而影响到整体系统发挥失常，因此一定要选用可靠性能较高的电源，才可以保障系统平稳良好地运行。例如变送器供电电源，技术人员需要选用分布电容参数小、抑制带直径大的配电器，当然还是要取决于电缆尺寸和长度，以及绝缘材料等。变送器主要是将非标准电信号经过自身转变，输出标准电信号提供给设备使用，因此能够广泛在电气测量、自动控制以及调度系统进行应用。以上选用合理供电电源有利于在启停过程中就控制好电源稳定，并应具备良好的接地质量，保障整体系统正常发挥。

3.提升接地系统的接地质量

经过大量实验证明，该系统中能拥有良好的接地质量相当地重要，同时有利于提升DCS屏蔽电磁干扰的能力。DCS系统是高速低电平控制装置，完善接地系统对于它来说，也是抗电磁干扰的重要措施之一，因此需要选用单点接地方式。另一方面，工作接地和保护接地对于DCS系统而言，它们实际作用是不一样的。工作接地的作用是保护电压恒定，同时低压测量结果精准度会较高一些，当遇到雷击时也能够很好地释放雷电流。而保护接地主要作用在于使用户不受伤害，减少他们发生电流触电的可能性。总之，在DCS系统中，提升接地系统的接地质量值得操作人员格外重视，这是保障接地工作可靠性的重要方法。

4.做好DCS系统的优化工作

火电厂分散控制系统是一个动态系统，需要不断更新和改进。但是，仅仅只做到对各类电磁干扰进行屏蔽是远远不够的，为了可以在真正意义上将分散控制系统的作用发挥出来，那么需要将DCS系统的优化工作落实到位。首先就是对分布式控制系统进行定期的升级，让分散控制系统的智能化和自动化水平得到合理地提高，消除内部电磁干扰在运行过程中的扰乱问题。从某种意义来讲，这也代表了火电厂热控系统中的控制能力、监测能力也在不断增强，通过技术人员对其技术开展质量管控检查，不仅紧密围绕系统优化工作，同时也保障了整个火电厂运行的安全性和可靠性。此外，还应该对分散控制系统运行进行整体且系统的监督管理，将故障检查工作落实好，及时进行有效的反馈和调整。

结语

在现阶段，DCS系统在火电厂中的广泛应用，可以很大限度上将火电厂的自动化控制水平提高。但是。控制系统是一个庞大而复杂的组成，在调试过程中难免会出现电磁干扰故障。因此，有必要针对于DCS系统故障，进行深入分析和研究，提出有效的预防措施。火电厂还应制定并施行有关故障的应急预案，以便日后发生故障时能够及时、正确地采取故障操作流程。此外，还需要不断完善DCS系统的功能，以便更好地为电力生产进行服务。

参考文献：

[1]张鹏.火电厂DCS系统安全性和可靠性的分析[J].自动化应用,2018,(7):128-129.

[2]杨志佳.火电厂DCS系统中抗干扰技术的应用[J].科技成果管理与研究,2010,(12):68-70.