消除交流干擾信號對監(jiān)控系統(tǒng)的影響

李 珅

（北京十三陵蓄能電廠，北京市昌平區(qū) 102200）

消除交流干擾信號對監(jiān)控系統(tǒng)的影響

李 珅

（北京十三陵蓄能電廠，北京市昌平區(qū) 102200）

十三陵電廠是華北地區(qū)最大的抽水蓄能發(fā)電廠，裝機容量80萬千瓦。擔(dān)負著為首都北京安全可靠供電和確保華北電網(wǎng)穩(wěn)定運行的重要任務(wù)。機組正常運行時，監(jiān)控系統(tǒng)總會受到不同程度的交流干擾，影響數(shù)據(jù)采集工作，針對這個問題進行研究，決定加裝信號調(diào)理板解決交流干擾信號對監(jiān)控系統(tǒng)的影響。

監(jiān)控系統(tǒng)；交流干擾；信號調(diào)理板

0 引言

現(xiàn)在大多數(shù)水電廠都實現(xiàn)了無人值守或少人值守的運行方式，因此對設(shè)備的實時監(jiān)控和監(jiān)視變得十分重要，十三陵電廠4套機組監(jiān)控系統(tǒng)采用DCS，共配置4臺PGP操作員站服務(wù)器、4臺PGP操作員站客戶端、2臺工程師站。該系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行直接關(guān)系到現(xiàn)場設(shè)備的穩(wěn)定性和生產(chǎn)的安全性。監(jiān)控系統(tǒng)采用ABB公司的 Symphony系統(tǒng)，該系統(tǒng)共裝有6個現(xiàn)地控制單元，即6個LCU，其中1LCU-4LCU負責(zé)4臺蓄能機組的監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集工作，正常運行時監(jiān)控系統(tǒng)通過現(xiàn)地電纜連接監(jiān)控端子板，通過端子板給監(jiān)控系統(tǒng)送4～20mA電流量，完成采集和控制工作。

1 監(jiān)控運行情況及故障介紹

在監(jiān)控系統(tǒng)正常運行時，電廠中存在嚴重復(fù)雜的電磁干擾，比如靜電感應(yīng)、高功率微波、電源諧波、磁場中受到切割磁力線等干擾。針對干擾發(fā)生時間進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)機組在發(fā)電或抽水運行時會對監(jiān)視工作造成較大干擾，尤其在傳送到監(jiān)控系統(tǒng)運行時交流干擾信號影響4～20mA的輸出，最終影響數(shù)據(jù)采集工作，嚴重時會出現(xiàn)機組誤報警和誤跳機。

2 干擾原因分析

針對每次機組運行時對監(jiān)控輸入端子板加裝錄波裝置。

對監(jiān)控系統(tǒng)的輸入AI端子板進行錄波，選取發(fā)電工況進行帶載運行情況下試驗，對靠近定子的設(shè)備：冷風(fēng)、熱溫、線圈、鐵芯溫度加裝錄波。

（1）發(fā)電狀態(tài)進行錄波。

發(fā)電工況監(jiān)控系統(tǒng)的輸入AI端子板波形見圖1。

（2）抽水狀態(tài)進行錄波。

抽水工況監(jiān)控系統(tǒng)的輸入AI端子板波形見圖2。

（3）試驗結(jié)果。

對機組發(fā)電、抽水運行錄波分析發(fā)現(xiàn)定子繞組及鐵芯溫度計在機組運行時，受到磁場中切割磁力線干擾較大，造成數(shù)值變化不穩(wěn)定。機組啟動時監(jiān)控采集數(shù)據(jù)在磁場中受到切割磁力線影響，波動較大，造成機組運行時的冷風(fēng)、熱溫、線圈及鐵芯溫度等參數(shù)采集結(jié)果變化幅度較大。

最終確定為磁場中切割磁力線干擾導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)采集結(jié)果偏差較大。

圖1 發(fā)電工況監(jiān)控系統(tǒng)的輸入AI端子板波形Fig.1 The output waveform of the monitoring system AI terminal board while generation

圖2 抽水工況監(jiān)控系統(tǒng)的輸入AI端子板波形Fig.2 The output waveform of the monitoring system AI terminal board while pumping

3 解決過程

（1）選型過程。

針對試驗波形的分析，經(jīng)過大量調(diào)研工作，發(fā)現(xiàn)BLT-P0102001型信號調(diào)理板對交流干擾信號的隔離效果很好，對各種工頻、射頻、電源干擾、輸入噪聲等，具有很強的抗干擾能力。聯(lián)系廠家要求加裝電阻將輸入電壓轉(zhuǎn)換呈線性關(guān)系的4～20mA兩線制輸出。電路圖如圖3所示。

圖3中，Rt選取100Ω鉑電阻，和電阻R1～R3組成平衡電橋，用于將Rt隨溫度變化的電阻值轉(zhuǎn)換成差分電壓。Z2為“零點”調(diào)整電位計，通過調(diào)節(jié)電橋的平衡，使測量溫度在零點時，產(chǎn)品輸出為4mA。U3為信號放大器，Z1為“比例”調(diào)整電位計，調(diào)節(jié)Z1，可改變U3的放大倍數(shù)，使測量溫度在滿度時，滿足輸出為4～20mA電流量。U4、Q1、R9組成輸出電流變換電路，其右端為產(chǎn)品的電源部分。二極管D1可防止因電源反接出現(xiàn)產(chǎn)品燒毀的現(xiàn)象。

在各主要信號點都放置了合適規(guī)格的電容器，用于濾波和退耦。使得抗電磁干擾能力很強，可在各種電磁環(huán)境下正常工作。

（2）現(xiàn)場安裝。

圖3 電路原理圖Fig.3 The circuit principle diagram

采取8路測量電路一體化設(shè)計的方式。可通過附件直接安裝在儀表導(dǎo)軌上。電源也是通過同一接線端子連接，使得安裝和接線都很方便。另外，各測量電路板均采用接插件和主板連接，當維護或出現(xiàn)故障時，每路都可直接拆卸和更換?？删S修性較好。

該調(diào)理板選用優(yōu)良軍工器件，并采用標準工藝生產(chǎn)。經(jīng)50h加電老化篩選，零點、滿度、非線性調(diào)整，表面三防噴涂，經(jīng)出廠測試，產(chǎn)品的一致性和可靠性得到保證。使得產(chǎn)品在保持低價位的同時，在性能方面沒有損失。信號調(diào)理板安裝實物圖見圖4。

圖4 信號調(diào)理板安裝實物圖Fig.4 Installation of physical map of the signal conditioning board

4 加裝后前后錄波對比及運行情況

前后對比機組啟動的錄波（圖5中綠色、紅色為安裝調(diào)理板后監(jiān)控端子板采集波形）。

圖5 優(yōu)化后效果圖Fig.5 Effect diagram after optimization

在監(jiān)控AI端子板前加裝信號調(diào)理板后，數(shù)據(jù)采集運行平穩(wěn)，抗干擾能力增強，在隨后多次的機組啟停過程中成功承受磁場切割磁力線干擾，2015年4月經(jīng)過黑啟動發(fā)電車帶載試驗的考驗，至今已穩(wěn)定運行167天。提高了整個監(jiān)控系統(tǒng)整體的運行可靠性?？蔀槠渌樗钅茈姀S在監(jiān)控系統(tǒng)消除干擾方面提供一定參考。

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Effect of Eliminating Ac Interference Signal on Monitoring System

LI Shen
(Beijing Shisanling Pumped Storage Power Station State Grid Xin Yuan，Beijing 102200，China)

Shi Sanling power plant is the largest pumped storage power plant in North China，with an installed capacity of 80MW，who is responsible for the safe and reliable power supply in the capital Beijing and the important task to ensure the stable operation of the North China Power Grid.When the unit operation normally，monitoring system is always by varying degrees of AC interference，affect the work of data acquisition，the research，decided to install the signal conditioning board to solve the effect of AC interference signal to the monitoring and control system.

monitoring system; AC interference; signal conditioning board

TM622 文獻標識碼：A 學(xué)科代碼：470.4099 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2016.06.018

2016-08-03

李 珅（1981—），男，北京，北京十三陵蓄能電廠，工程師，主要研究方向：電氣元件及其自動化。