浅析DCS控制系统的抗干扰问题及解决方法

摘要：本文结合射阳港发电厂三期工程DCS控制系统安装与调试过程中出现的一些问题和现象分析了各种干扰因素对发电厂控制系统的影响，指出在发电厂工程实施及运行中必须综合考虑控制系统的抗干扰性能的必要性，并提出与运用了几种有效的抗干扰措施。

关键词：DCS 控制系统 抗干扰 问题 解决方法

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）08-0008-01

随着发电厂控制技术的不断发展，目前分散控制系统（DCS）技术在发电厂生产过程控制中得到了广泛的应用。控制系统的可靠性直接影响到发电企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。要提高控制系统可靠性，一方面要求生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面要求工程设计、安装施工和使用维护多方配合有效地增强系统的抗干扰性能。

1 工程概况

江苏射阳港电厂2х660MW燃煤发电机组工程控制系统采用分散控制系统（DCS），由艾默生控制系统有限公司供货，实现单元机组炉、机、电集中监控，完成单元机组主辅机及热力系统的检测、控制、报警、联锁保护、故障诊断、机组启/停、正常运行操作、事故处理和操作指导等功能。

每台机组配置40块模件和扩展柜，2块网络柜，2块电源柜，3块DEH机柜，1块ETS机柜，4块MEH机柜。每台机组配置28只DCS远程I/O智能数据采集前端。公用系统配置4块模件柜，1块电源柜。

本工程在设计过程中计算机接地网采用电气地作为计算机接地的方式，控制系统机柜与电源柜接地箱分开设置。控制系统的接地方案遵循一点接地的原则。

2 干扰源对系统的干扰

2.1 来自空间的辐射干扰

一般通过设置屏蔽电缆和局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

2.2 来自系统外接线的干扰

这种干扰在发电现场较严重。因为发电厂是强电场和强电磁场密集的地方。

2.2.1 来自电源的干扰

电源引入的干扰造成控制系统故障的情况很多，虽然控制电源通常采用隔离电源，实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。

2.2.2 来自信号线引入的干扰

与控制系统连接的各类信号传输线，总会有外部干扰信号侵入。控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

2.2.3 来自接地系统混乱的干扰

接地系统混乱对DCS系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，引起环路电流，影响系统正常工作。

3 工程实施中主要抗干扰措施

为了保证系统在现场电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。以下就是在本工程中使用的几种主要抗干扰措施介绍

3.1 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰

在控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入控制系统主要通过DCS系统的供电电源、变送器供电电源和与DCS系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。对于DCS系统供电的电源，我们采用隔离性能较好的不间断供电电源（UPS），对于变送器和共用信号仪表供电选择分布电容小、抑制带大的配电器，以减少DCS系统的干扰。

3.2 电缆敷设与接线

不同类型的信号及控制电缆分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类与动力电缆分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敖设，以减少电磁干扰。对于信号电缆及控制电缆都采用了屏蔽电缆，在工程的实际使用过程中收到了不错的效果。

屏蔽电缆采用单端接地原则，全线路的屏蔽层应有可靠的电气连续性。

3.3 硬件滤波及软件抗干扰措施

在工程施工过程中在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。在DCS控制系统的软件设计和组态时，还在软件方面进行抗干扰处理。采用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。

3.4 正确选择接地点，完善接地系统

本工程不设置单独的DCS接地系统，控制系统接地线采用并联一点接地和串联一点接地方式。DCS系统的过程控制柜之间通过接地电缆并联，由各控制机柜处单点接到DCS机柜专用接地箱，然后专用接地箱再通过接地电缆接至电气接地点，接地点半径10米内无大电流、电压启停设备的接地点，要求整个接地线缆至接地点的电阻小于2Ω。使用双路电源时，两个电源最好在同一点接地。

4 工程调试过程中出现的典型事例及解决方法

在分部调试过程中，送风机动叶位置反馈信号出现失真：控制指令为50%开度，但是位置反馈信号围绕50%上下以较大幅度波动。由于现场送风机动叶调节电动门的位置信号变送器自带电源，电源的接地点A和DCS系统接地点B可能存在电势差，不对称接地在信号回路上产生电流，叠加在4～20mA的模拟信号上，从而导致位置反馈信号波动幅度较大。在信号回路C/D处增加信号隔离器，使干扰回路被断开，信号恢复了正常。

本工程两台汽泵前置泵都设置了前置泵跳闸信号，从6KV开关柜送至汽机DCS机柜，发现DCS机柜直流电源系统报警，由于两个汽泵前置泵跳闸信号并接至开关柜控制回路与开关柜和DCS机柜信号回路形成环路，导致DCS机柜直流电源接地，于是将开关柜侧两信号断开并重新选择空端子连接，报警信号消除。

5 结语

控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰施工过程中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制干扰，才能使控制系统正常工作。通过在射阳港电厂三期工程DCS控制系统的施工中我们总结出了很多有关抗干扰的方法，将会为机组的安全运行和维护提供保障。