浅议火电厂热控系统抗干扰技术

摘要：本文主要阐述了火电厂热控系统的干扰问题，分析了产生控制系统干扰的来源，并结合实际提出抗干扰的技术措施。

关键词：热控系统信号干扰抗干扰措施

随着计算机技术及网络通信技术的不断发展，DCS、PLC等控制系统在发电厂中得到广范应用，发电厂热力过程控制的稳定性和可靠性也有了很大的提高。但是在施工、调试、运行过程中，因热控系统受到干扰而造成硬件损坏的现象屡见不鲜，同时也对电厂的安全生产也构成了很大威胁。一方面我们也要在工程设计、安装和维护中高度重视，多方配合来共同解决问题，以求系统、有效地提高控制系统的抗干扰能力。

一、火电厂热控系统干扰的主要来源

1、传导干扰

（1）电缆绝缘老化漏电

在大型火力发电厂中，需要敷设大量的电力、控制、信号电缆。而许多电缆在电缆通道中交织在一起，当几种信号电缆在一起传输时，由于绝缘材料老化而漏电，将其信号叠加在其它信号上，即在其它信号中形成干扰，这种干扰在施工建设期间，一般不会出现，往往在机组运行相当长时间后出现的一种干扰形势。

（2）设备损坏或人为因素

在一些现场执行机构中，如电动阀门，电动执行器等，采用220V或380V电源供电，有时设备烧坏或者人为因素，造成电源与信号电缆间短路，使强电窜入弱电电缆之中，形成较大的干扰，以致造成设备损坏。由此而造成的后果也特别严重，往往会促成设备损坏，甚至人身事故的发生，这种干扰是在工程施工建设期间，由于管理不善或技术措施不恰当，便很容易出现这种干扰形势。

2、电容电感耦合干扰

在整个系统中，由于传输电源及信号的大量电缆将通过电缆槽或者电缆管同时接入控制系统，而传输这些信号的电缆在一起敷设时，它们之间均存在着分步电容，而干扰信号通过这些分步电容加到别的信号电缆上，使别的信号失真而扰。

3、大型电气设备启停引起的干扰

在火力发电厂中，存在大量的高压电气设备，而大型电气设备的启、停在运行过程中时有发生。电动机的启动、开关的闭合所产生的火花，会在其周围产生很大的交变磁场，这些交变磁场既可以通过在信号电缆上耦合产生干扰，也可能通过在电源电缆上耦合产生高频干扰，这些干扰如果超过允许范围，也会影响系统的工作。

4、来自空间的辐射干扰

来自空间的电磁辐射干扰分布极为复杂，由于在空问中存在着雷电、雷达、无线电、通信等，它们所产生的电磁辐射，不仅能通过计算机内部的电路感应产生干扰，还可通过对计算机设备及通信网络的辐射，由设备和通信线路的感应引入干扰。

二、热控系统抑制干扰的措施

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DCS 24V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、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。

3、电缆的正确选择和施工工艺减少干扰

对于不同的信号要选择不同的电缆传输。现场信号大致分为模拟量信号、开关量信号与数据通讯信号。模拟量信号包括模入和模出信号，此类信号应使用屏蔽对绞电缆连接，信号电缆芯的截面应大于等于lmm2。而高电平(或大电流)的开关量的输入输出信号可用一般对绞电缆(控制电缆)连接，但应与模拟量信号、低电平开关信号分开，单独走电缆槽。电缆屏蔽层宜选用铜带屏蔽或铝箔屏蔽。屏蔽层接地的原则为一端接地。仪表信号电缆与动力电缆交叉敷设时，宜成直角；平行敷设时，若动力电缆有屏蔽层，两者之间的距离一般为150mm；若动力电缆无屏蔽层，两者之间的最小允许距离按下表执行。

仪表电缆与动力电缆最小平行线间距

电缆在电缆沟内敷设时，必须严格按一定层次敷设，自下而上分层排列的顺序是：动力电缆、控制电缆、信号电缆（屏蔽电缆）。

4、对重要回路采取隔离技术

对于模拟量输入倘出(AL／AO)回路，要防止从现场来的强电窜入卡件，以及就地设备与DCS系统不共地可能产生电势差，这种电势差在信号回路中产生电流，对信号进行干扰。对于这种干扰，主要采用信号隔离器进行抑制，这样强电就不会串入卡件及信号回路，而且发生故障时，也主要检修隔离的外回路，较为方便简单。

5、良好的维护可以有效减少干扰的产生

在火电站热控系统维护中，不仅要定期对系统接地电缆进行绝缘测试，还要对信号电缆屏蔽层进行对地绝缘测试，防止因为长期运行过程中电缆屏蔽层出现多点接地现象。

加强对控制系统环境温度和湿度的认识，这些因素大幅度的变化会导致机柜内部出现温度和化学效应导致干扰的出现，因此必须将环境温度和湿度按照DCS厂家要求控制在一定范围之内。对控制系统卡件、机箱、电源定期进行清灰可以有效减少机柜内模板之间干扰的产生，接线端子良好的紧固也可以有效减少热电势带来的干扰。

三、结束语

火电厂热控DCS系统的干扰问题是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地采用各种抗干扰措施，利用软硬技术去解决系统中存在的或可能存在的干扰问题，才能有效地提高整个系统的稳定性可靠性，保证火电厂的安全生产。

参考文献：

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[3] 陈波，丁永君，陈小强.浙江火电厂DCS系统接地现状分析及建议[J].中国电力，2007（11）.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。