電廠熱工控制系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾技術(shù)

王平鋒　湯澤煜　梁平

[摘? ? 要]目前，各行業(yè)快速發(fā)展態(tài)勢和用電需求增加，推動電廠工程規(guī)模不斷發(fā)展，生產(chǎn)制造水平逐步提高，綜合管理水平不斷提高，電廠實(shí)現(xiàn)綜合整治。但是，在電廠發(fā)展的過程中，熱工控制系統(tǒng)的作用和管理系統(tǒng)也越來越復(fù)雜。值得一提的是，隨著發(fā)電機(jī)組的改進(jìn)，外部環(huán)境影響不斷擴(kuò)大，安全生產(chǎn)成為當(dāng)前電廠業(yè)務(wù)運(yùn)營的關(guān)鍵職責(zé)，必須促進(jìn)針對抗干擾技術(shù)的研究。

[關(guān)鍵詞]電廠熱工;控制系統(tǒng)應(yīng)用;抗干擾技術(shù)

[中圖分類號]TM621.4 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–00–03

[Abstract]At present， the rapid development trend of various industries and the increase in electricity demand have promoted the continuous development of power plant engineering scale， slow completion of efficient operation， gradual improvement of production and manufacturing level， and continuous improvement of comprehensive management level. The power plant has achieved comprehensive renovation. However， in the process of power plant development， the role of thermal control systems and management systems have become more and more complex. It is worth mentioning that with the improvement of generator sets， the external environmental impact continues to expand， and safe production has become a key responsibility of the current power plant business operations. Research on anti-interference technologies must be promoted.

[Keywords]power plant thermal engineering; control system application; anti-interference technology

在電廠熱工控制系統(tǒng)的過程中，如果受到抗干擾的一系列比較嚴(yán)重的影響，極易引發(fā)大中型安全生產(chǎn)事故。對此，文章對電廠熱工控制系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探討，并簡單解讀幾種常見的抗干擾技術(shù)及其影響的來信號，對抗干擾技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了進(jìn)一步討論，期待協(xié)助確保電廠熱工控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1 熱工控制系統(tǒng)干擾信號的種類

1.1 共模干擾數(shù)據(jù)信號

電廠熱工控制系統(tǒng)對地電位差是共模干擾數(shù)據(jù)信號引起的關(guān)鍵感應(yīng)。這種電位差影響熱工控制系統(tǒng)的關(guān)鍵手段是波輻射和電網(wǎng)入侵。此外，累積電壓多是由對地電位差引起的電廠熱工控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號路徑的磁感應(yīng)。共模干擾數(shù)據(jù)信號作為電廠熱工控制系統(tǒng)的關(guān)鍵抗干擾，在電廠安全運(yùn)行中可以合理抑制。

1.2 差模抗干擾

發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)的差?？垢蓴_是由熱工控制系統(tǒng)在積累和串聯(lián)的過程中保溫控制數(shù)據(jù)信號的相互影響而引起的。電廠熱工控制系統(tǒng)兩個(gè)頂點(diǎn)之間的電壓受差?？垢蓴_的影響很大，差模影響和共模干擾通常是交叉影響的。

2 干擾主要原因

2.1 接地電阻和公共阻抗

接地電阻的標(biāo)準(zhǔn)值可以確定絕緣層可以多少。電信號的問題主要是接地電阻本身的原材料問題。熱工控制系統(tǒng)長期也會造成接地電阻脆化，最終造成絕緣層不足而導(dǎo)致供電狀態(tài)。這種情況很可能會對系統(tǒng)造成影響。共同特性阻抗是指幾個(gè)控制回路的交叉性條件，不同的控制回路會相互影響。

2.2 靜電感應(yīng)耦合和感應(yīng)耦合

熱工控制系統(tǒng)中的電信號線遍布平行平面，其中的電容器可以為抗干擾提供安全通道。一般來說，這種效應(yīng)的直接原因多是靜電感應(yīng)。在電信號線遍布的周邊地區(qū)，一般會出現(xiàn)磁場，利用電導(dǎo)體造成相互影響，而抗干擾是根據(jù)感應(yīng)電動勢的變化影響熱工控制系統(tǒng)。

2.3 天氣要素

一般在溫度差的標(biāo)準(zhǔn)下，特別是在雷雨天氣下，電力線周圍會產(chǎn)生非常大的場，會產(chǎn)生抗干擾。同時(shí)，自動控制系統(tǒng)本身有很多電線接頭。當(dāng)遇到極端溫度條件時(shí)，對導(dǎo)線接頭的影響也會對熱工控制系統(tǒng)造成一定程度的影響。

2.4 無線設(shè)備的影響

無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在正常情況下可以自發(fā)產(chǎn)生無線電波。如果無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在電廠熱工控制系統(tǒng)的自然環(huán)境中使用，會影響場地發(fā)生，而抗干擾可以通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號路由來影響它。在這個(gè)階段，可以通過繞過干擾信號的方式來處理無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的影響。

3 電廠熱工控制系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾技術(shù)干擾信號分析

3.1 耦合引入的干擾信號

在電廠熱工控制系統(tǒng)中，控制數(shù)據(jù)信號的電纜總數(shù)和種類都比較多。一般在布置時(shí)采用平行平面進(jìn)行布局，既保證美觀大方，又便于管理、維修，但這種排序方法必須是電纜中間有很多電容器。此類電容器將成為干擾的感應(yīng)安全通道，增加熱工控制系統(tǒng)受外部干擾信號影響的概率。

3.2 漏電阻干擾信號

漏電阻是接地電阻絕緣性能差造成的。其標(biāo)示值的大小是在額定工作電壓下根據(jù)電容器的交流電壓與漏電流之比。標(biāo)示值越大，供水接地電阻供電越嚴(yán)重。接地電阻絕緣不良的最關(guān)鍵原因是絕緣材料脆化、破壞，或產(chǎn)品質(zhì)量問題。當(dāng)電信號狀況發(fā)生時(shí)，會影響其他數(shù)據(jù)信號，因此對熱工控制系統(tǒng)的形成具有一定影響。

3.3 公共阻抗干擾信號

共同特性阻抗是在兩個(gè)或多個(gè)控制回路中一起應(yīng)用的特性阻抗。但是，在具體應(yīng)用中，當(dāng)電流量以公共阻抗為基準(zhǔn)時(shí)，在回流過程中是非常重要的?？刂苹芈分g容易造成影響，多個(gè)電信號電路一起使用時(shí)也會產(chǎn)生干擾信號。因此，在設(shè)計(jì)開關(guān)電信號控制回路時(shí)，盡量減少幾個(gè)電信號電路共用一個(gè)公共阻抗的現(xiàn)象。

3.4 耦合引入的干擾信號

所謂耦合就是電感引入的感應(yīng)電流，因?yàn)樗械慕涣餍盘柧€周圍都有交變場。如果系統(tǒng)電信號電路中并行處理的電導(dǎo)體中存在感應(yīng)電動勢，則會對線路中的信號會造成一定的沖擊，危及熱工控制系統(tǒng)的安全系數(shù)。

3.5 雷擊等自然條件引入的干擾信號

發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)中的電信號電路在雷擊等外界自然條件的破壞下，不可避免地會產(chǎn)生非常大的抗干擾。這種干擾信號會根據(jù)熱工控制系統(tǒng)中的導(dǎo)線接頭引入系統(tǒng)，影響系統(tǒng)的一切正常運(yùn)行，甚至對系統(tǒng)造成不同程度的損壞。

3.6 設(shè)備本身引入的干擾信號

在熱工控制系統(tǒng)中，電子計(jì)算機(jī)等電氣設(shè)備在通斷時(shí)，會產(chǎn)生一定的工作電壓或電流，并會產(chǎn)生耦合干擾信號;日常生活中的現(xiàn)代信息內(nèi)容，如手機(jī)、錄音機(jī)、平板電腦等通訊設(shè)備，在應(yīng)用過程中會發(fā)出更明顯的波，與波的耦合會導(dǎo)致耦合產(chǎn)生交變磁場，從而產(chǎn)生干擾信號。干擾信號會利用儀表設(shè)備或電力回路耦合設(shè)備，進(jìn)一步影響發(fā)電廠的熱工控制系統(tǒng)。

4 電廠熱工控制系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾技術(shù)

4.1 屏蔽隔離技術(shù)

在熱工控制系統(tǒng)的正常過程中，可選擇屏蔽技術(shù)解決干擾信號，實(shí)現(xiàn)抗干擾。這種技術(shù)的關(guān)鍵原因是操縱干擾信號，使其無法進(jìn)入熱工控制系統(tǒng)，從而不會影響系統(tǒng)的可靠性。以某保溫公司為例，為更好地保證電廠熱工控制系統(tǒng)能夠正常進(jìn)行，電廠熱工控制系統(tǒng)中屏蔽安裝系統(tǒng)的基本建設(shè)中，應(yīng)用屏蔽金屬材料保護(hù)整體目標(biāo)物體的結(jié)構(gòu)，達(dá)到阻擋沖擊的目的。值得一提的是，系統(tǒng)的這種屏蔽還可以抑制電流量引起的耦合噪聲。也就是說，熱工控制系統(tǒng)不僅不易受到外場的危害，同時(shí)也滿足熱工控制系統(tǒng)對精密測量精度的要求。

4.2 平衡抑制技術(shù)

除了以上幾個(gè)方面，在具體應(yīng)用的整個(gè)過程中，平衡抑制技術(shù)比較普遍，具有操作步驟簡單方便的特點(diǎn)。因此，它是電廠熱工控制系統(tǒng)中較為常見的抗干擾技術(shù)。從具體應(yīng)用的角度來看，這類技術(shù)的適用性很強(qiáng)，其關(guān)鍵的基本原理是徹底解決干擾信號。最常見的方法是并聯(lián)安裝相同的傳輸線信號，達(dá)到特定效果。工作電壓的影響和傳輸線中的干擾信號會相互抵消，完成信號頭的去除。這種抗干擾技術(shù)最常用于去除場引起的干擾信號，進(jìn)而對系統(tǒng)進(jìn)行合理的阻止。例如，為了進(jìn)一步提高平衡抑制技術(shù)的抗干擾能力，某保溫公司選擇了5類雙絞線結(jié)構(gòu)，安裝在熱工控制系統(tǒng)中，依托5類雙絞線。不僅可以合理去除內(nèi)部線路的影響，而且可以在一定程度上抑制磁場引起的干擾信號，從而保證熱工控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 應(yīng)用物理隔離措施

物理隔離技術(shù)指使用物理隔離和阻斷以多種方式屏蔽干擾信號。進(jìn)而保護(hù)了系統(tǒng)不受干擾信號的影響，提高了電廠熱工控制系統(tǒng)的可靠性。也可以采用物理隔離的方法，擴(kuò)大傳輸線電阻的阻值，達(dá)到抗干擾的實(shí)際效果。在實(shí)際應(yīng)用中，采用絕緣效果好的原材料，可以合理提高漏電阻的絕緣性能，防止漏電阻對其產(chǎn)生影響，提高電廠熱工控制系統(tǒng)的抗干擾能力。電廠熱工控制系統(tǒng)采用物理隔離方式抗干擾時(shí)，應(yīng)注意其設(shè)置方法和相關(guān)等級的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要關(guān)注以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

（1）弱電開關(guān)電信號系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)應(yīng)使用不同的連接線，因?yàn)橥痪€接頭會造成相互影響。

（2）同種信號傳輸時(shí)，應(yīng)將功能轉(zhuǎn)移到多芯電纜上，防止不同信號傳輸時(shí)相互影響。

（3）自控系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和防雷線接頭應(yīng)分開接地，避免三網(wǎng)信號相互影響，保證發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)的可靠性。

（4）電廠熱工控制系統(tǒng)的電纜應(yīng)避免敷設(shè)在平行面上，防止輸電線路之間相互影響。

（5）發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)中不同類型的信號線會相互影響。因此，強(qiáng)信號線和弱信號線不能布設(shè)在同一根電纜中。應(yīng)采用不同電纜分開傳輸，強(qiáng)信號電纜、弱信號電纜、電信號插頭、干擾信號線等不同信號傳輸線之間的距離應(yīng)盡可能大，防止相互干擾。

4.4 處理好系統(tǒng)干擾故障

（1）接地裝置不良引起的計(jì)算機(jī)軟件常見故障。主要原因是系統(tǒng)接地裝置的電位差分布不均，造成一定的電位差，進(jìn)而產(chǎn)生的循環(huán)系統(tǒng)電流，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)軟件無法正常運(yùn)行。因此，工作人員可以使用測量儀提示連接點(diǎn)顯示浮動狀態(tài)，保證熱工控制系統(tǒng)連接地址的設(shè)置質(zhì)量，清除系統(tǒng)異常，以確保安全運(yùn)行。

（2）由于總線耦合器切換導(dǎo)致維護(hù)動作錯(cuò)誤。當(dāng)母聯(lián)開關(guān)的電纜具有明顯的抗干擾性能時(shí)，系統(tǒng)會影響維護(hù)動作控制信號。可以應(yīng)用五種具有實(shí)際屏蔽效果的雙絞線，促進(jìn)電纜線的影響改變方向，并與弱電電纜線保持相對距離，避免其對信號頭的影響?？刂葡到y(tǒng)。

（3）電廠絕熱發(fā)電機(jī)組跳閘常見故障。由于循環(huán)系統(tǒng)泵房距離中央主控室較遠(yuǎn)，其控制信號受外場影響，循環(huán)泵產(chǎn)生電信號跳閘，進(jìn)而引起保溫發(fā)電機(jī)組跳閘。因此，對循環(huán)泵和中間主控室的接地保護(hù)進(jìn)行合理檢查，并在仿真信號中加入電容濾波控制回路，促進(jìn)干擾信號的消除。

4.5 其他處理措施

在具體應(yīng)用的整個(gè)過程中，除了在上述各類電廠熱工控制系統(tǒng)應(yīng)用中采用抗干擾技術(shù)外，還可以基于其他解決方案，合理放置電信號的應(yīng)用。對于熱電公司，工作人員必須按時(shí)測量儀器的作用。在具體檢查的整個(gè)過程中，改進(jìn)對接地裝置電位差的操縱，進(jìn)而合理改善不均勻性，防止因接地裝置不良引起的系統(tǒng)常見故障。接地裝置電位差的不均勻會引起較大的電位差，從而在熱工控制系統(tǒng)中引起系統(tǒng)循環(huán)電流。值得一提的是，母聯(lián)開關(guān)電纜抗干擾能力強(qiáng)，會出現(xiàn)保持姿勢的情況。

要多注意接地裝置的電位差，檢查中央主控室、循環(huán)泵等區(qū)域地接地保護(hù)至關(guān)重要。同時(shí)選用具有屏蔽功能的五類雙絞線，可以合理避免循環(huán)泵出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。以一家火力發(fā)電廠為例。在具體過程中，需要檢驗(yàn)員對循環(huán)泵等區(qū)域進(jìn)行檢驗(yàn)。同時(shí)還要防止循環(huán)泵跳閘，保證弱電電纜與循環(huán)泵之間保持一定距離，防止發(fā)電機(jī)組受到損壞出現(xiàn)電信號跳閘故障。

5 結(jié)束語

電廠熱工控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵干擾信號是差模干擾信號和共模干擾信號。干擾信號包括耦合引入的干擾信號、漏電阻干擾信號、公共特性阻抗干擾信號、蓮花耦合等。共同引入的干擾信號、雷擊等自然條件引入的干擾信號、機(jī)械設(shè)備本身引入的干擾信號。現(xiàn)階段，電廠采用較為常見的抗干擾技術(shù)的關(guān)鍵是屏蔽系統(tǒng)軟件技術(shù)、平衡抑制技術(shù)和物理隔離技術(shù)等。在具體應(yīng)用中危害抗干擾技術(shù)的關(guān)鍵要素是必須利用技術(shù)、人為因素、干擾信號等因素，防止因接地裝置不良、母線跳閘、電力跳閘等安全事故引起的保溫自控系統(tǒng)常見故障。選用多種抗干擾技術(shù)，提高電廠自動絕緣水平，控制系統(tǒng)的抗干擾性保證了電廠熱工控制系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

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