電廠干擾及其應(yīng)對措施

姜 輝，張家祥

(1．華電國際坪石發(fā)電B廠，廣州 韶關(guān) 512229;2．鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州 450052)

隨著電廠自動化程度越來越高，PLC、DCS等技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于電廠的各個系統(tǒng)，電廠控制趨向集中，大量控制電纜與動力電纜在電纜夾層相互交錯敷設(shè)，設(shè)備共生導致的干擾困擾著電廠熱控、繼保人員，并且嚴重危及機組安全，電廠內(nèi)經(jīng)常因干擾源引起輔機保護定值動作，嚴重的甚至引起跳機及機組停運。所以，從根本上尋找干擾的來源，從而在設(shè)計、安裝、使用及維護中盡量采取避免干擾的措施，是電廠相關(guān)從業(yè)人員需要深入研究的重要課題。

1 DCS系統(tǒng)干擾形式及抗干擾措施

坪石電廠的兩臺300MW循環(huán)流化床機組剛投產(chǎn)時，某些聯(lián)鎖保護經(jīng)常莫名其妙地動作，就地查系統(tǒng)的時候發(fā)現(xiàn)沒有動作條件滿足。這些問題集中起來表現(xiàn)為模擬量瞬時跳動較大，其峰值達到動作值，導致相應(yīng)的聯(lián)鎖動作。其中比較有代表性的有兩類。

1．1 開式水泵母管壓力低聯(lián)啟備用泵

在DCS聯(lián)鎖邏輯中有一項是判斷開式水泵出口母管壓力，低于0．2MPa聯(lián)啟備用泵。某次誤動作后，檢查該壓力信號所在的現(xiàn)場變送器，經(jīng)校驗確認變送器無故障;查DCS歷史曲線發(fā)現(xiàn)壓力信號瞬間低至0．2MPa以下又迅速恢復正常值，初步判斷為信號干擾。

熱控人員檢查就地變送器接線，發(fā)現(xiàn)緊固無接地現(xiàn)象;信號電纜有屏蔽層，現(xiàn)場屏蔽線未接地(保證單端接地);該信號電纜進DCS機柜后從屏蔽層引出一根細銅絲，與其他電纜的細銅絲絞接后接至DCS機柜屏蔽地。

因為銅絲較細較長，判斷為在DCS機柜中與其他銅絲絞接中發(fā)生斷裂，引起屏蔽多點接地或浮空。于是找出該信號所在的電纜，在DCS機柜側(cè)重新做屏蔽接地，完成后再未出現(xiàn)信號跳動現(xiàn)象。

類似的問題還出現(xiàn)在凝結(jié)水泵、閉式水泵和循環(huán)水泵等系統(tǒng)中，再出現(xiàn)后采取同樣的方式也全部解決了。

結(jié)論:由于安裝時對工藝要求沒有嚴格按照規(guī)程執(zhí)行，降低安裝標準，在機組調(diào)試及試運階段未能發(fā)現(xiàn)缺陷和暴露問題，機組運行時間久了容易出現(xiàn)屏蔽銅線斷裂、緊固螺絲松脫等隱蔽缺陷。這類缺陷在運行中處理需要在現(xiàn)場控制柜內(nèi)對布線進行較大改動，存在一定風險。所以在安裝階段要嚴格要求，監(jiān)理和甲方需要經(jīng)常檢查屏蔽線的緊固程度和走線是否符合規(guī)程要求，才能避免以后機組運行中不必要的風險。

1．2 高溫過熱器出口壓力高聯(lián)開高過對空排汽電動門

鍋爐側(cè)主蒸汽壓力取自高溫過熱器出口壓力變送器，DCS判斷該壓力高于17．75聯(lián)鎖開對空排汽門。該聯(lián)鎖運行中經(jīng)常動作，查歷史曲線，發(fā)現(xiàn)也是瞬間壓力波動后又回復。

熱控人員檢查就地變送器、重做屏蔽線后，該聯(lián)鎖誤動作的次數(shù)減少，但仍不能完全杜絕。判斷為現(xiàn)場設(shè)備至DCS模擬量輸入模塊間的信號電纜較長，阻抗較大，電纜間的分布式電容充放電效應(yīng)使信號電纜上產(chǎn)生的干擾信號無法完全消除。

為此考慮采用軟件數(shù)字濾波的方法來解決問題。在DCS邏輯中增加輸入信號品質(zhì)判斷，設(shè)置高溫過熱器出口壓力信號變化速率高于5%認為是壞點，原邏輯中的相應(yīng)聯(lián)鎖自動切除;但是如果機組負荷變化速率超過10%(即認為機組甩負荷)，則不認為是壞點，聯(lián)鎖仍然可以正常動作。這樣修改邏輯后，既能切除正常運行中的信號突變，又能保證真正的工況突變引起的信號變化不被切除。修改完后，對空排汽門再也沒有誤動作了。

結(jié)論:變送器信號從現(xiàn)場到電子間，電纜長度較長，因為電纜質(zhì)量、接線方式、DCS模塊的抗干擾能力等各種各樣的原因，整治起來需要較大投入;但是DCS的邏輯修改卻越來越方便，在DCS的控制方案里面進行組態(tài)修改并在線下裝所能夠達到的效果，與硬件改造后的效果幾乎一樣。所以在機組運行中，軟件濾波不失為一種很好的抗干擾解決方法。

以上兩例是電廠非常典型的干擾形式和抗干擾的解決、防范措施。其思路一是從硬件方面排除接線端子、線路、屏蔽線，以及變送器本身及卡件的干擾;二是從軟件方面進行優(yōu)化和改進，省時省力省錢，前提是保證無擾下裝，避免對運行機組的影響。

2 PLC系統(tǒng)干擾形式及措施

電廠采用PLC技術(shù)的程控系統(tǒng)，程控室一般環(huán)境較好，其主PLC一般不易受干擾。但遠程I/O柜，特別是輸煤系統(tǒng)的遠程I/O柜，由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，周圍伴有高電壓、大電流的動力設(shè)備，極易受到電磁干擾。

坪石電廠輸煤程控系統(tǒng)#5遠程I/O柜安裝在現(xiàn)場輸煤轉(zhuǎn)運站，該轉(zhuǎn)運站還安裝了翻車機的6kV變壓器和翻車機變頻器。剛投產(chǎn)時，翻車機翻重車時，遠程I/O柜內(nèi)的PLC輸入輸出卡件的狀態(tài)燈就亂跳，導致輸煤程控信號紊亂，一些皮帶機、葉輪給煤機、弧形篩等設(shè)備的運行狀態(tài)時斷時續(xù)，整個輸煤程控系統(tǒng)都無法正常運行。

從現(xiàn)象來判斷，明顯是干擾所致。熱控人員依次檢查信號線、屏蔽線及通訊用同軸電纜的對地電壓，發(fā)現(xiàn)均有100多伏交流電壓存在。為此，采取了兩項措施:一是檢查遠程I/O柜接地電阻，發(fā)現(xiàn)其接地電阻有200多歐姆，重新安裝遠程I/O柜的接地樁，將整個轉(zhuǎn)運站的接地網(wǎng)重新按照規(guī)程良好接地;二是把通訊用同軸電纜從動力電纜橋架中拉出，從地面走線，避免動力電纜的電磁干擾附加在同軸電纜信號中。

采取以上兩項措施后，PLC系統(tǒng)大為穩(wěn)定，但仍然不能完全杜絕翻車機干擾輸煤程控運行。我們從網(wǎng)上找到一些資料，資料中提到翻車機的變頻器運行中會產(chǎn)生一些射頻干擾，通過PLC的電源線進入到輸入輸出模件中。于是將遠程I/O柜取自翻車機變壓器后的原電源甩開，重新引一路220VAC給遠程柜供電。完成以上三項措施后，翻車機再也沒有影響程控運行了。

結(jié)論:電廠中PLC系統(tǒng)一般為單系統(tǒng)或小型控制系統(tǒng)使用，且多為輔控系統(tǒng)，不像DCS系統(tǒng)安裝集中且控制的是機組主要系統(tǒng)，在機組試運階段就容易暴露缺陷。因此PLC系統(tǒng)的屏蔽和接地更容易被忽視，更容易出現(xiàn)故障，查找問題時頭緒也會更多。解決手段是在安裝階段就要引起重視，從建筑的屏蔽線母排安裝開始就要跟蹤到位，發(fā)現(xiàn)問題及時解決;并且要做好防塵設(shè)計和獨立電源設(shè)計，尤其要重視與大功率高頻設(shè)備的共用電源。

3 結(jié)語

電廠干擾無處不在，所有的動力設(shè)備、動力電纜都將對空間產(chǎn)生交變的磁場，同時變頻器的廣泛使用也使射頻干擾客觀存在。要避免干擾對正常信號的影響，需要從設(shè)計、安裝和使用等各個環(huán)節(jié)進行把關(guān)。

設(shè)計上要盡量避免動力電纜與控制電纜同層，交匯時盡量成90度分層敷設(shè);在環(huán)境惡劣的位置安裝的機柜要考慮到防塵和散熱，避免DCS、PLC的模件及CPU過熱;盡量避免將機柜與變頻器柜、變壓器柜放在一起，實在不能避免也應(yīng)設(shè)計可靠的相互隔離措施。

安裝時，要嚴格遵守設(shè)計圖紙和安裝規(guī)程，必須保證信號電纜單端接地、一點接地的原則，不能因為需要美觀省事而不重視屏蔽線的制作;同時甲方和監(jiān)理需要監(jiān)督到位，將設(shè)計上的細節(jié)落到實處，發(fā)現(xiàn)不合格的安裝質(zhì)量需要立即返工，稍一放松就可能留下隱患。

使用中要經(jīng)常檢查接地電阻是否合格;屏蔽接地是否良好;并定期對現(xiàn)場機柜、冷卻風扇進行清灰工作，保證DCS、PLC機柜和卡件的運行環(huán)境達到最優(yōu);同時要做好軟件和邏輯備份，以便出現(xiàn)問題時可以立即恢復。

在具體應(yīng)用過程中，應(yīng)對不同干擾信號源和現(xiàn)象進行分析，有針對性地采用不同的防范措施，提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力，以保證控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。