发电厂控制系统抗干扰问题研究

摘 要：本文指出的发电厂在工程实施和运用中不得不综合考虑的控制系统的抗干扰能力是通过分析几种干扰因素对发电厂的控制系统的影响，本文还列举了宁海电厂对总线控制系统的应用，采用现场总线设备的抗干扰能力，以及分析现场总线控制系统在火电厂的应用前景。

关键词：总线控制系统 抗干扰性能 火电厂

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0144-01

随着分散控制系统、可编程控制系统和总线控制系统在发电厂生产控制中广泛的应用，发电厂控制技术也得到了蓬勃的发展，但是控制系统的抗干扰能力关系到整个系统是否可以有效运行。要想提高控制系统的抗干扰能力，一方面必须要生产厂家提高设备的抗干扰的能力，而另一方面，就要求工程设计、安装施工以及使用维护过程中引起高度重视，这样就可以有效的增强系统的抗干扰能力了。

1 干扰源对系统的影响

1.1 干扰源概念及分类

干扰源就是电流或者电压剧烈变化的时候，由电荷剧烈移动产生的噪声源。而影响控制系统的干扰源和影响工业控制设备的干扰源是基本一样的。

干扰源主要分为差模干扰和共模干扰。差模干扰是由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压作用于信号两极间，对控制系统产生干扰，它是直接叠加的信号上的，并且直接影响着测量和控制的精度。共模干扰主要是由电网串入、地电位差以及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成，是信号对地的电位差。当采用隔离性能差的配电器供电室并且共模电压较大时，变送器输出的信号共模电压会很高，甚至可能高达130 V及以上。共模电压也可转化成差模电压，主要是通过不对称的电路，这会直接影响测控的信号，甚至会造成元器件的损坏，而这种干扰可能是直流也可能是交流的。解决这两种干扰源最有效的办法是在原来的电路上加上信号隔离器就可以解决这个问题了。

1.2 控制系统中电磁干扰的主要来源

控制系统受多种因素的干扰，其中主要受控制系统的电磁干扰主要来源于空间的辐射、系统的外界线、电源、信号线的接入、接地系统的混乱以及系统的内部原因。

空间辐射的分布是非常复杂的，它主要是由电力网络、电器设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备产生的。只有系统在空间辐射的范围内，它才会受到辐射的影响，它主要是先对控制设备的内部进行影响，然后再对电路感应产生影响；或是先对控制设备通信网络进行影响，然后再对通信线路进行干扰。

外界干扰即传导干扰，这种干扰现象最为严重，主要是通过电源盒信号线进行影响，这是由于发电厂是强电场和弱电磁场所密集的地方。

电源干扰是主要是因为电源引入导致控制系统的故障，由于供电网络覆盖了全厂，其影响了电网内部的变化，而控制系统的供电大多是来自电厂的供电网络的。

信号线引入的干扰是出传输有效信息外，控制系统连接的其他信号传输线总会受到外部干扰信号的影响，它的影响途径主要为：线通过供电的电源对电网进行干扰，干扰之后信号线就会受到空间电磁辐射感应的干扰，这个干扰是十分严重的。

接地可以提高电子设备电磁兼容性的有效办法，接地的正确与否会直接影响控制系统，正确的接地可以抑制电磁干扰和设备干扰的影响，但是错误的接地就会导致严重的信号干扰，导致系统无法正常运行。

系统内部的干扰是属于制造厂对系统进行电磁兼容设计，它是由系统内部元器件及电路间的相互作用产生的，比较复杂，但是应用部门是无法进行改变的，因此不需要过多的进行考虑，但是需要选择较多应用实绩或经过考验的系统。

2 工程实施中主要的抗干扰措施

抗干扰措施必须从开始阶段就采取抑制措施，这是为了保证控制系统在电磁干扰中少受或者免受内外电磁的干扰。主要有三种抑制措施：一是抑制干扰源；二是切断或减少电磁干扰的传播途径；三是提高设备配置及系统的抗干扰能力。

控制系统的抗干扰需要制造单位设计生产出具有较强的抗干扰能力的控制系统，使用部门结合实际情况在工程设计、安装施工和运行维护中进行全面的考虑并进行综合设计，这样才能保证控制系统的兼容性和可靠性，因此，控制系统的抗干扰是一个系统工程。此外还需要考虑系统外部的几种抑制措施，主要包括：对系统及外引线进行屏蔽来防空间辐射电磁的干扰；对外引线加装隔离器，特别是原理动力电缆，然后进行分层布置，以防通过外引线引入传导电磁的干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。

3 总线控制系统的应用

3.1 国华宁海电厂二期简介

浙能国华宁海电厂二期2×1000WM机组的燃煤机组（#5机组及#6机组）脱硫工程总线控制系统是使用现场总线技术。总线的模件卡设备采用德国西门子（SIEMENS）的产品。其中两台机组的脱硫公用系统部分挂在#5机组，OLM卡有28块，DP/PA Link卡有9块，DP/PA Coupler卡有18块，Repeater卡有4块，Terminal卡有36块，Y-Link卡有15块。

3.2 现场总线控制系统的抗干扰能力

国华宁海电厂的控制系统采用了当今自动化系统中流行的现场总线控制技术，但是在试运行期间却经常受到现场总线控制系统网络不稳定的困扰。通过对现场总线控制系统网络故障原因分析，提出现场总线控制系统在设计中必须保证接地系统的可靠性。国华宁海电厂的现场总线控制系统必须尽可能的避免电磁干扰，合理使用现场总线通讯元件提升系统的抗干扰能力，主要就可以保证整个总线控制系统的稳定不受干扰的运行。

但是在电站自动化领域中，现场总线技术的应用还需要进一步深入和扩大，所以其稳定性还是有待于时间的考验的，所以对于采用现场总线电动执行机构，应充分考虑电站自动化系统的特征和现场总线电动执行机构的优势，以此达到应有的效果。

4 FCS在火电厂的应用前景

由于现场总线控制系统具有较强的抗干扰能力，所以它是目前使用最为广泛的控制系统。这是过去使用的任何控制系统都无法与之作比较的，但是作为现场总线控制系统的核心部分—— 总线协议，它已经在火电厂控制系统的通信网络中成功运行，也为现场总线控制系统在火电厂的应用打下了坚实的基础。

5 结语

控制系统中的干扰因素是一个十分复杂的问题，因此抗干扰措施必须通过合理的设计才能有效地抑制干扰、抗干扰，对有些干扰情况还需做具体分析，采取对症下药的方法，这样才能够使控制系统正常工作。

参考文献

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[2] 西门子profibus厂家资料.

[3] 王常力.现场总线与DCS的讨论与实践[J].自动化博览.1999（5）.