浅谈火电厂中预防信号干扰

摘要：为预防和减少发电厂的长期安全稳定运行中的信号干扰问题，解析火力发电厂中信号干扰问题以及解决对策。

引言：随着科学技术的发展，在火力发电厂中信号的传输和准确性直接影响着整个机组长期安全稳定运行和经济运行。抗信号干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键，火力发电厂中信号干扰问题时常发生，提高信号抗干扰能力，尽可能屏蔽掉干扰源对电力建设及机组长期稳定运行有着极为重要的意义。

关键词：预防干扰 屏蔽接地

中图分类号：F470.22 文献标识码：A

1干扰源

1.1电源干扰，在火力发电厂中各种设备在运行中的环境比较复杂和恶劣，电气设备有时直接或间接地受到外部影响，如升压站隔离开关分合操作、系统设备接地故障时，电流流入接地网上不同两点间将呈现较大电位差；恶劣天气雷击等外部干扰。有时也受到内部电气设备本身产生的干扰，如机端励磁或硅整流励磁系统、输出高次谐波对转子保护等的干扰。火电厂的厂用电系统为DCS分散系统提供电源，同时在供电母线上通常接有较大型电力设备，如高压大容量电动机，此类大功率的电动机的启动，运行、 停机都会在输出线周围产生交变磁场，从而影响周围通往DCS的控制信号产生干扰，同时这些设备在启停过程中会引起母线电压的变化，从而造成低频干扰。

1.2电磁干扰是指电磁骚乱引起的设备、传输通道或系统性能能下降。对微机保护而言电磁干扰可能会造成微机保护装置计算或逻辑错误、程序运行出轨，甚至元器件损坏等严重后果。电磁干扰的形式一般分为两种，即横模干扰和共模干扰。横模干扰时串联于信号源的干扰，即串联干扰，其产生的原因可归结为长线传输的互感、分布电容的相互干扰以及工频干扰等。共模干扰是引起回路对地电位发生变化的干扰，即对地干扰。共模干扰可以是直流，也可以是交流，它是造成微机保护装置故障的主要原因。

1.3接地系统干扰，为了抑制电磁干扰对DCS系统的影响，同时也抑制带电设备向外发出干扰，通常DCS需要可靠的接地，主要是保护接地、和屏蔽接地、系统接地和逻辑接地。如果各接地点的电位分布不均产生电位差，就会引起地环路电流，从而影响DCS系统逻辑电路和模拟电路的正常工作。

2预防和减少干扰的措施

为了对可能造成干扰的电厂和磁场屏蔽，微机保护装置的机壳一般采用铁质材料做成，必要时应采用双层屏蔽措施。火力发电厂中，为了抑制各种电磁干扰对DCS的影响蔽，必须从方面进行屏蔽。

2.1隔离屏蔽

2.1.1正确隔离设备。在火力发电厂电厂中不仅要选择抗干扰能力强的电子设备，同时在电厂设计过程中还要考虑设备的正确隔离问题。为避免电厂的DCS硬件设备受到干扰，通常情况下电厂DCS机柜设置在集中控制室后面的专门电子设备间内，其电子间内一般只设置DCS专用机柜，不在设置其他电气开关柜；厂内网络控制及继电保护装置也单独设置在专用的电子间内，电子件内的地面宜采用防静电的活动地板，并采用带温度调节的空调设备保持空间温度及湿度防止静电干扰。电子间在建筑施工时宜在墙体内安装屏蔽材料，避免外界干扰侵入，同时强电设备及电路应远离电子间。

2.1.2 合理敷设电缆。为减少动力电缆辐射造成的电磁敷设干扰，不同类型的信号应有与其对应的电缆传输。在火力发电厂中DCS系统信号主要分为数字量信号、模拟量信号等，各类信号非常容易受外界干扰引发信号突变，因此应选择屏蔽电缆，有时重要信号更应选单芯的屏蔽电缆单独传输。

电缆敷设要选好电缆路径，控制电缆尽量远离高压母线及高压动力电缆并避免与之平行敷设，火电厂建设过程中，DCS控制系统线路电缆都是通过DCS电子设备间下方的电缆夹层引到DCS机柜的，电缆夹层设置一定层数的电缆通道，为减少动力电缆对DCS信号的干扰，应在电缆通道上分层敷设，敷设顺序一般为：信号电缆的电压等级应由高至低排列，由强电到弱点排列，几类电缆分层敷设时宜在层与层之间宜用金属隔板隔开，或直接选用电缆槽盒。厂区内电缆桥架中，禁止将高压电缆与低压电缆混放；低压电力电缆与控制信号电缆不宜混放，当同一通道内同时出现低压动力电缆与控制信号电缆时，控制信号电缆需采取隔离措施，可将控制信号线用铝箔纸包裹，也可起到一定的屏蔽作用。

2.2正确接地。采用正确合理的接地也是抑制干扰的主要方法，接地处理包括 两个方面：一是设备外壳的接地；另一种是设备装置内部的各种地。电厂DCS系统的接地主要有屏蔽电缆接地和系统接地，屏蔽电缆分为低频电缆和高频电缆，低频电缆信号电缆屏蔽层应单点接地；高频信号电缆和电力电缆的屏蔽层至少应在电缆两端接地，最好多点接地。DCS系统的模拟量信号属于低频电缆，须采用单点接地方式。电缆屏蔽层的接地位置：信号浮空时，在计算机侧接地，信号源接地时靠近信号源接地，放大器浮空时屏蔽层一端与屏蔽罩相连，另一端接共模地。不接地时应在DCS侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并做绝缘处理，避免多点接地；多测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，在全线路内只允许有一个接地点。在工程安装过程中信号传输用的屏蔽电缆的芯线露出屏蔽层应尽量短，全屏蔽层的接地要采用焊接或压接端子的方式牢固连接。所有金属电缆桥架或金属电缆线管也要做好可靠接地。

另外接地系统的接地质量对DCS控制系统的防干扰能力至关重要。通常火电厂内将DCS控制系统的不同性质的接地，分别用绝缘电缆引致电子设备间内总接地盘柜的汇集母排上，再由汇集母排接入电气地网。各种接地电缆与地线汇集母排的连接，宜在终端搪锡后采用线鼻子压接，同时用带防松弹簧垫片的螺栓固定或直接焊接在地线汇集母排上。从总接地柜引出的主接地电缆在桥架外时，宜做穿管保护至独立的接地极处，以接地极为圆心的15米范围内或与之相聚的5个接地桩内不得有高压强电流设备的安全接地或保护接地，地极上不能连接其他设备，独立地网的接地电阻值不能大于2欧姆。

2.3滤波。滤波是抑制传到干扰的一种很好方法。由于信号干扰的复杂性，完全消除干扰几乎不可能，在控制系统的软件或硬件设计时应考虑抗干扰的滤波处理。软件方面，可采用数字滤波和工频整型采样消除周期性干扰；硬件方面可在信号入口对地并联滤波器消除进入信号回路的干扰脉冲，减少共模干扰，同时可在信号两极之间加装滤波器减少差模干扰。在电源输入端接上滤波器，可以抑制开关电源产生并向电网反馈的干扰，也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，在滤波电路中，还可以采用很多专用的滤波原件，如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁环等，它们能够改善电路的滤波特性。恰当的设计或选择滤波，并正确的安装和使用，也是抗干扰技术的重要组成部分。

2.4其他措施，合理地分配和布置设备、接地、屏蔽隔离等措施并不能完全阻断干扰窜入，由于现场环境复杂，还必须利用微机等设备的特点，采取有效的软硬件措施，防止窜入干扰。在火力发电厂中可做采样数据的干扰辨识，由于干扰可能造成采样输入数据错误，特别对于重要模拟量输入信号，通常可以采用多重化的冗余方法来保证采集数据的可靠，同时也可依靠逻辑程序做出口密码的核对，复算等，来提高信号的准确度。

3结语

在火力发电厂中干扰源普遍存在，做好控制系统的抗干扰措施是电厂安全运行的重要保障，要把屏蔽接地、设备选型作为重要因素考虑，设计电缆线路、以及施工时应采取各种措施尽可能地避免干扰；施工人员在接线过程中，一定要正确的做好接地措施，如电缆屏蔽线，机柜屏蔽线等接地。特别注意采购屏蔽电缆的质量，把好电缆敷设关；电厂的运行人员在运行过程中发现问题要及时准确解决，尽量避免运行中强电干扰源对控制系统造成干扰。

随着电厂运行的日益复杂化，信号干扰源也会随之发生变化，这就对电厂的设计、设备供货、施工、运行维护等提出了更高的要求，只有在各环节加强控制，提高各方面的质量，同时不断研究新设备、新技术，与时俱进，才能在火电长期稳定运行中创造良好成绩。

参考文献：

1 苗颖 《谈预防和抑耕电磁干扰信号》

2周倩《火电厂DCS系统信号抗干扰研究及实例》

3 孙丽华 《电力工程基础》

作者简介：

蒙占月，男，32岁，天津电力建设公司广西南宁分布式工程项目部，现任质量部副部长，助理工程师，从事电气、热控工程管理。联系电话：15578896942