火力发电厂计算机监控系统的抗干扰措施

【 摘 要 】 火力发电厂运行的过程中，计算机监控系统对于其正常运行具有非常重要的作用，但是在实际的工作过程中，由于干扰源众多，会对计算机监控系统的正常工作产生一定的干扰，采取有效的抗干扰措施，保证计算机监控系统的正常工作是非常必要的。

【 关键词 】 火力发电厂；计算机监控系统；抗干扰措施

1 引言

随着计算机技术及各项信息通信技术的快速发展，计算机监控系统广泛的应用于火力发电厂中，该系统的应用，使得火力发电厂在运行的过程中能够及时的发现系统中的异常，对于保证火力发电厂的安全稳定运行具有非常重要的作用，但是由于计算机监控系统的工作环境及自身条件的影响，使得系统在工作的过程中容易受到较强的干扰，对其干扰的类型及主要的传播途径进行分析，并采取有效的措施抑制干扰非常的必要，本文就针对此予以简单分析。

2 火力发电厂计算机监控系统中主要的干扰源

在火力发电厂计算机监控系统的运行过程中，能够造成系统干扰的因素是多种多样的，从整体上来对其进行简单分析，主要可以将其各种干扰源划分为内部干扰源与外部干扰源两类，其中内部干扰主要是指由于计算机监控系统的本身的制造工艺、系统结构等造成的干扰，要消除这部分的干扰，需要对计算机自身的程序设计、系统结构等进行分析；而外部干扰主要指的是计算机监控系统所处的外部环境所造成的干扰，这部分的干扰与其自身的系统结构没有直接的关系。

计算机监控系统所处空间中的电或者磁会对系统造成较严重的干扰，而其所处空间中的电或磁是来源于多种不同的途径的，电气设备运行过程中的工频过电压、雷击过电压、静电感应、交流电磁感应、暂态过程等都会导致空间中出现较强烈的电或者磁。另外，天体及太阳附设的电晕、火花、广播、电磁波等都会造成空间中电或磁的产生，这些空间中的电或磁，不仅会对计算机监控系统产生直接的内部辐射，还会对系统中的信号线、通讯线、电源等产生影响，从而对计算机监控系统造成间接的干扰。

3 火力发火力发电厂计算机监控系统工作过程中各干扰的主要传播途径

接地网干扰、磁场耦合干扰、电场耦合干扰、直接耦合方式是火力电厂计算机监控系统工作过程中各种干扰常见的集中传播途径，对这几种传播途径进行简单分析。

（1）接地网的干扰。其主要的传播方式是：如果在接地网的工作过程中，有大容量的设备出现了对地短路，该短路电流会在运行的过程中造成接地网上聚变电压的出现，而计算机监控系统中的逻辑地之间是有电阻存在的，这就会导致逻辑地之间出现电位差，这会直接的影响到计算及的安全、稳定运行，在这样的干扰中，减小接地电阻的值是有效的消除干扰的途径，可以采用并联的连接方式实现各个逻辑地的接地母线与接地网的连接。

（2）磁场耦合。该种干扰的主要传播途径是：相关干扰信号进入到计算机监控系统的电路中时，主要的传播途径是电流导体产生的磁场与信号线的互感、耦合，消除这种干扰的有效途径是将信号线与电源进行屏蔽。

（3）电场的耦合。相关的测量信号与干扰信号之间具有分布的电容，通过分布电容耦合，干扰信号会经过信号引线进入到计算机电路中，要想有效的消除此类干扰，最有效的方法是对电场进行有效的屏蔽。

（4）在直接耦合的传播方式中，干扰信号进入到计算机监控系统的电路中是之间通过导线传输进入的，计算机接地线、计算机供电电源、计算机输入输出信号线等都是干扰信号传输过程中经过的路线，要对这种形式的干扰予以有效的消除，其中最有效的措施是采取有效的去耦措施。

4 电厂计算机监控系统中各干扰的主要表现形式

4.1 共模干扰

共模干扰与差模干扰是计算机监控系统中的干扰信号主要的两种表现形式，其中的共模干扰指的是信号源的对地电位与信号放大器对地电位之差Vc，对放大器所造成的干扰，这一类的干扰就是共模干扰，其结构图如图1所示。

上式中，Zr表示的含义是放大器的内阻，Vc表示的含义是共模电压，Vs表示的含义是信号源，对共模电压对计算机监控系统的影响进行分析时，发现其首先是转换成了差模干扰的形式，然后将其加入到计算机的输入端，对计算机监控系统造成一定的影响，转换为差模干扰电压Vn的过程如图2所示。

其中共模干扰电压Vn的计算公式如下式所示：

Vn=Ic1×Zs1-Ic2×Zs2=

Vc×Zs1/（Zc1+Zs1）-Vc×Zs2/（Zc2+Zs2）

由于上式中的Zc1?Zs1，Zc2?Zs2可以将上式进行简化，简化之后的计算公式为：

Vn≈Vc×（Zs1/Zc1-Zs2/Zc2）

在实际的应用中，如果想要是系统的抗共模干扰的能力得到有效的提升，在保证系统正常运行的前提下，要采用尽量短的信号引入线，并且Zc1与Zc2的取值要尽量的大，并且其阻值应该在理论上保持相等，这是因为从理论上来分析，如果Zs1/Zc1与Zs2/Zc2的值相等，那么Vn的值为0，在实际的分析中，通常将共模抑制比作为衡量放大器的抑制共模干扰的能力，可以将其应用CMRR来进行表示，其表示式如下式所示。

CMRR=20LgVc/Vn

上式中，Vn表示的含义是差模差模干扰电压，Vc表示的含义是共模干扰电压，空间电磁场的信号线的感应、地电位差的感应以及电网干扰的窜入是共模干扰产生的最主要的原因。

4.2 差模干扰

差模干扰主要是指干扰存在的形式是串联于信号源回路中，其结构图如图3所示。

图3中，A表示的是计算机输入回路中的放大器，Vs表示的含义是信号源，如果有交变电流Ia流过临近的干扰线，该交变电流所产生的电磁干扰信号会经过C1、C2分布电容的耦合，被引入至放大器的输入端，上图中b表示的是差模干扰的表现形式，Vn表示的含义是叠加于Vs上的差模干扰的值，50Hz的工频干扰、空间磁场引起的磁场耦合、分布式电容引起的电场耦合等是导致差模干扰产生的最主要的原因。

5 对通过电源线进入系统的干扰进行抑制的相关措施

计算机监控系统中的供电电源是直接应用电网供电，而电网在实际的分布中，其空间中具有非常广泛的分布范围，这将会使其受到严重的电磁波的干扰，而在电网的运行过程中，电网的暂态状态、大型设备的启停、开关操作浪涌等电网内部的变化都会经过输电线路传入到电源中，为了有效的减少进入耦合中的干扰的值，在计算机监控系统运行的过程中，应该选用隔离性能比较好的电源，对于一些与计算机监控系统有着直接的联系的相关电气设备的供电电源，其进入耦合中的共模电压的值一般是比较大的，一般会选用隔离效果比较好的小容量电容来进行有效的隔离。另一方面，想要有效地提高系统中的供电可靠性，可以应用线式UPS将公用仪表系统、变送器、计算机等进行有效的连接，使其采用统一的供电系统，这能够对相关的干扰进行有效的隔离。

6 火力发电厂计算机监控系统的接地系统的简单分析

6.1 逻辑接地

逻辑接地的主要目的是为计算机监控系统中的各个逻辑地提供基准零电位，这主要是由于在计算机监控系统中，其内部具有较多的电子线路，而各个线路中的直流工作电位是有所不同的，要使其能够进行正常的工作，必须具有一个统一的参考零电位，并且地球具有稳定的电位，静电容量的值也很大，将其作为计算机系统的基准电位非常的合适，逻辑地接电气接地网、逻辑地接专用接地网、逻辑地浮空是常用的集中逻辑地的处理方式。

6.2 屏蔽接地

系统中进行屏蔽接地的主要目的是为屏蔽层上的静电电荷、感应电压及感应电流提供其所需的通向大地的通道，在进行屏蔽接地建设的过程中，应该保证有且只有一点接地，在具体的实施过程中，应该注意以下的问题：（1）在壳式热电阻及热电偶的连接过程中，应该将测量信号线中的屏蔽层在信号源侧进行接地；（2）在进行绝缘式热电阻及热电偶的连接时，其测量信号线的屏蔽层的接地应该在计算机侧来完成；（3）如果信号电缆中含有接头，在进行屏蔽层的相关接头的连接时，应该采用绝缘带将屏蔽层的部分包好，以免在其运行的过程中出现多点接地的情况；（4）如果要在就地端子箱处应用对绞多芯总屏电缆取代多个对绞对屏信号电缆进行信号的传输，应该注意各个接头的妥善连接。

7 结束语

在火力发电厂的运行过程中，计算机监控系统对于保证电厂的正常运行具有非常重要的作用，由于工作环境的特殊，计算机监控系统通常面临着较大的干扰，并且干扰源也是多种多样的，本文就在对其主要的干扰源、干扰源传播途径、表现形式等进行简单分析的基础上，提出了相关的抗干扰措施，由于火力电厂的电磁环境比较复杂，在实际的干扰抑制过程中，需要对各种干扰因素进行综合的分析，这样才能取得有效的抗干扰作用，保证计算机监控系统的稳定运行。

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作者简介：

宋延成（1967-），男，东北电力学院，大学本科，中电投东北电力有限公司，高级工程师；主要研究方向和关注领域：从事信息化建设与管理工作。