電廠熱工控制系統(tǒng)中抗干擾技術(shù)的應(yīng)用

朱堯堯

【摘 ?要】隨著電廠建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高效運行和安全生產(chǎn)成為電廠運行的工作內(nèi)容。但是電廠機(jī)組容量的增加具有熱控系統(tǒng)和系統(tǒng)日益復(fù)雜的功能，這是因為隨著電廠機(jī)組內(nèi)部的增加，內(nèi)外干擾的概率也相應(yīng)增加，帶來了熱量控制系統(tǒng)干擾因素增加，導(dǎo)致測量偏差失敗和動作失效，影響電廠正常生產(chǎn)。因此，采用科學(xué)有效的抗干擾技術(shù)，有效避免熱控系統(tǒng)造成的干擾信號干擾，分析熱系統(tǒng)的干擾源，從根本上提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力，通過選擇并應(yīng)用抗干擾技術(shù)，充分發(fā)揮電廠熱力系統(tǒng)和功能的作用，促進(jìn)電廠的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】電廠;熱工控制系統(tǒng);抗干擾技術(shù)

引言

熱工控制系統(tǒng)信號干擾是影響電廠設(shè)備運行的重要因素之一，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求不斷增加。因此解決熱工控制系統(tǒng)的信號干擾問題十分必要。電網(wǎng)和熱工控制系統(tǒng)自身都較為復(fù)雜，并且隨著熱工控制系統(tǒng)的逐漸復(fù)雜，內(nèi)部干擾信號逐漸增多，供電電源的干擾、信號線的干擾、熱工控制系統(tǒng)內(nèi)部干擾源等干擾因素都是目前較為常見的干擾問題。因此，控制熱工控制系統(tǒng)的干擾因素十分重要。要處理這一問題，文章對對電廠熱工控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)進(jìn)行了具體的分析。

1、熱工控制系統(tǒng)干擾源闡述

1.1供電電源干擾

電網(wǎng)具有覆蓋面積廣的特點，同時其又是熱工控制系統(tǒng)電源的主要來源。這導(dǎo)致熱工系統(tǒng)電源處于復(fù)雜的環(huán)境中，受到周圍磁場的影響較大，其中交直流傳動裝置導(dǎo)致的諧波、大型電力設(shè)備的啟動和停止都會導(dǎo)致控制系統(tǒng)電源受到干擾。雖然目前電網(wǎng)系統(tǒng)中對熱工控制系統(tǒng)的電源采用了部分隔離技術(shù)，但受其技術(shù)條件和構(gòu)造、參數(shù)等因素的影響，隔離效果較差，達(dá)不到理想的要求。

1.2信號線的干擾

連接熱工控制系統(tǒng)的信號線不可避免的會受到周邊信號干擾源的干擾，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)的信號較差。目前，熱工控制系統(tǒng)的主要干擾信號為：變送器供電電源及其周邊儀表的干擾和空間電磁輻射感應(yīng)干擾。后者較為常見且具有較大危害，即我們常見的外部信號干擾。外部干擾易影響信號線的測量精度，使信號出現(xiàn)異常，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)元件失去基本功能。尤其是對于本身隔離效果較差的系統(tǒng)，信號干擾將導(dǎo)致回流現(xiàn)象異常，嚴(yán)重時可導(dǎo)致系統(tǒng)處于死機(jī)狀態(tài)。

1.3熱工控制系統(tǒng)內(nèi)部干擾源

熱工控制系統(tǒng)自身電路復(fù)雜，不同電路之間常出現(xiàn)一定的電流或輻射干擾。其中包括邏輯電路相互間的干擾、邏輯電路對模擬電路的干擾、邏輯地對模擬地的干擾和各元件之間的相互干擾等。具體表現(xiàn)為控制機(jī)柜的內(nèi)部信號干擾。導(dǎo)致其出現(xiàn)的原因為DCS卡件或其內(nèi)的絕緣性能下降、機(jī)柜內(nèi)部線路布置不合理，導(dǎo)致電纜同二次線強(qiáng)電、弱電信號出現(xiàn)重疊，造成模擬信號干擾、熱工控制系統(tǒng)運行時間過長導(dǎo)致的線路松動，影響絕緣效果，或者由于金屬腐蝕而化學(xué)電勢，造成信號回路，影響線路信號的輸出。要提高熱工控制系統(tǒng)的效率，就要控制其內(nèi)部干擾及其它干擾問題，確保其穩(wěn)定運行是電廠設(shè)備更新的主要任務(wù)。

2、電廠熱工控制系統(tǒng)中的干擾源與干擾信號分類

2.1干擾源分類

1）在電廠熱工控制系統(tǒng)中，若有兩個或兩個以上的回路共同使用一個阻抗，此時的電源內(nèi)阻與匯流條，將全部轉(zhuǎn)變成公共阻抗，有可能發(fā)生回路干擾。2）漏電阻是一種較為常見的干擾源，漏電阻的數(shù)值越小，則說明漏電情況越嚴(yán)重。3）在雷擊環(huán)境下，電廠熱工控制系統(tǒng)周圍將出現(xiàn)較多的電磁干擾現(xiàn)象，這些干擾會通過接地線進(jìn)入到控制系統(tǒng)內(nèi)部。4）當(dāng)引入靜電耦合時，電力系統(tǒng)的平行布置方式會提供一定的電抗通道，若平行導(dǎo)線之間存在大量的分布電容，電容產(chǎn)生的交變干擾信號，將進(jìn)一步加大干擾。

2.2干擾信號的種類

1）干擾熱工控制信號產(chǎn)生在兩個極點之間，作為一種干擾信號差模干擾信號經(jīng)過信號間的耦合感應(yīng)，與電路失衡轉(zhuǎn)變稱為共模干擾信號。一般在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行疊加以及串聯(lián)，電壓產(chǎn)生電磁，影響到系統(tǒng)的測量和控制功能。

2）當(dāng)熱工控制信號對地面產(chǎn)生一定量的電位差以后，使得熱工控制系統(tǒng)信號線路出現(xiàn)感應(yīng)現(xiàn)象，共模干擾信號干擾電廠的熱工控制系統(tǒng)，采用的是對地電位差的方式，以電磁輻射等方式對電工控制系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。

3、電廠熱工控制系統(tǒng)中的干擾源與干擾信號分類

3.1干擾源分類

1）在電廠熱工控制系統(tǒng)中，若有兩個或兩個以上的回路共同使用一個阻抗，此時的電源內(nèi)阻與匯流條，將全部轉(zhuǎn)變成公共阻抗，有可能發(fā)生回路干擾。2）漏電阻是一種較為常見的干擾源，漏電阻的數(shù)值越小，則說明漏電情況越嚴(yán)重。3）在雷擊環(huán)境下，電廠熱工控制系統(tǒng)周圍將出現(xiàn)較多的電磁干擾現(xiàn)象，這些干擾會通過接地線進(jìn)入到控制系統(tǒng)內(nèi)部。4）當(dāng)引入靜電耦合時，電力系統(tǒng)的平行布置方式會提供一定的電抗通道，若平行導(dǎo)線之間存在大量的分布電容，電容產(chǎn)生的交變干擾信號，將進(jìn)一步加大干擾。

3.2干擾信號的種類

1）干擾熱工控制信號產(chǎn)生在兩個極點之間，作為一種干擾信號差模干擾信號經(jīng)過信號間的耦合感應(yīng)，與電路失衡轉(zhuǎn)變稱為共模干擾信號。一般在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行疊加以及串聯(lián)，電壓產(chǎn)生電磁，影響到系統(tǒng)的測量和控制功能。

2）當(dāng)熱工控制信號對地面產(chǎn)生一定量的電位差以后，使得熱工控制系統(tǒng)信號線路出現(xiàn)感應(yīng)現(xiàn)象，共模干擾信號干擾電廠的熱工控制系統(tǒng)，采用的是對地電位差的方式，以電磁輻射等方式對電工控制系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。電源和信號，以減少電磁干擾。DCS機(jī)柜中信號導(dǎo)線和控制導(dǎo)線屏蔽線應(yīng)遵循單端接地，這種連接方式比其它方式更具抗干擾能力，計算機(jī)通訊電纜、預(yù)制電纜、光纜與強(qiáng)電導(dǎo)線專門隔開或保持一定距離，避免通訊干擾。

3.3屏蔽干擾信號

屏蔽干擾信號主要是用鐵皮或搭設(shè)較大的鋁合金材料制成罩子和小房子，將需要防護(hù)的儀表元件、信號線以及電路和控制柜等的部分包起來，防止靜電或電磁感應(yīng)，目的是把測量設(shè)備與干擾信號隔離開來，隔斷電容性耦合。在工程中主要使用帶有屏蔽層的電纜，對于熱工控制系統(tǒng)中重要的參數(shù)、易干擾的模擬量信號和計算機(jī)I/O信號必須采用屏蔽電纜和帶有屏蔽的雙絞線電纜。

3.4平衡抑制

所謂的平衡抑制技術(shù)即借助于平衡電路，當(dāng)兩條導(dǎo)線具有相同的傳輸信號，而且還產(chǎn)生相同干擾電壓的時候，就能夠使得導(dǎo)線中的干擾電壓形成一個平衡的狀態(tài)，從而抵消干擾信號，進(jìn)而使得電廠的熱工控制系統(tǒng)免收外部磁場的影響。此項技術(shù)是熱工控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)中的一個重要組成部分，而且也是所有抗干擾技術(shù)中比較簡單而又靈活的方法之一。所以，在熱工控制系統(tǒng)的運行過程中，要科學(xué)合理地運用平衡抑制技術(shù)，將雙絞線看做系統(tǒng)平衡電路，從而有效抑制外部電磁場中的干擾信號，使得電廠的熱工控制系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定地運行。

3.5接地保護(hù)

接地保護(hù)可分為保護(hù)接地和工作接地，所謂保護(hù)接地就是保護(hù)電氣設(shè)備以及人身安全的接地：工作接地是電路回路中一個公用的電位參考點，主要作用是互容耦合產(chǎn)生電壓差和低壓差相互消除。根據(jù)干擾的強(qiáng)弱、信號線電流的大小、電源的類別來劃分，包括信號地、功率地、外殼地。其中屏蔽接地是工作接地的一種，DCS機(jī)柜測量連接的屏蔽線接地，能很好的防止自身帶來的干擾，又能防止外部設(shè)備引入的干擾，屏蔽接地要遵循一點接地的原則，從而能很好的抑制共模和差模干擾，保證儀表的可靠性、精確性。

4、結(jié)束語

總而言之，系統(tǒng)要正常穩(wěn)定運行，必須要提高熱工控制系統(tǒng)的抗干擾能力，威脅電廠安全運行的因素眾多，其中多種干擾信號的影響產(chǎn)生的后果較為嚴(yán)重。因此，為提高電廠熱工控制系統(tǒng)的抗干擾能力，采用平衡抑制、物理隔離、屏蔽干擾技術(shù)等技術(shù)，在促進(jìn)電廠可持續(xù)發(fā)展，保證促進(jìn)電廠的可持續(xù)發(fā)展方面，意義非常重大的，值得在工作實踐中加以推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉明輝.電廠熱工控制系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾技術(shù)研究[J].電工技術(shù)，2016（12）：44-45.

[2]孫守江.電廠熱工控制系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（21）：159-160

（作者單位：山東電力建設(shè)第三工程有限公司）