發電廠控制系統抗干擾問題研究

柳衛榮

摘 要：本文指出的發電廠在工程實施和運用中不得不綜合考慮的控制系統的抗干擾能力是通過分析幾種干擾因素對發電廠的控制系統的影響，本文還列舉了寧海電廠對總線控制系統的應用，采用現場總線設備的抗干擾能力，以及分析現場總線控制系統在火電廠的應用前景。

關鍵詞：總線控制系統 抗干擾性能 火電廠

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0144-01

隨著分散控制系統、可編程控制系統和總線控制系統在發電廠生產控制中廣泛的應用，發電廠控制技術也得到了蓬勃的發展，但是控制系統的抗干擾能力關系到整個系統是否可以有效運行。要想提高控制系統的抗干擾能力，一方面必須要生產廠家提高設備的抗干擾的能力，而另一方面，就要求工程設計、安裝施工以及使用維護過程中引起高度重視，這樣就可以有效的增強系統的抗干擾能力了。

1 干擾源對系統的影響

1.1 干擾源概念及分類

干擾源就是電流或者電壓劇烈變化的時候，由電荷劇烈移動產生的噪聲源。而影響控制系統的干擾源和影響工業控制設備的干擾源是基本一樣的。

干擾源主要分為差模干擾和共模干擾。差模干擾是由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓作用于信號兩極間，對控制系統產生干擾，它是直接疊加的信號上的，并且直接影響著測量和控制的精度。共模干擾主要是由電網串入、地電位差以及空間電磁輻射在信號線上感應的共態（同方向）電壓迭加所形成，是信號對地的電位差。當采用隔離性能差的配電器供電室并且共模電壓較大時，變送器輸出的信號共模電壓會很高，甚至可能高達130 V及以上。共模電壓也可轉化成差模電壓，主要是通過不對稱的電路，這會直接影響測控的信號，甚至會造成元器件的損壞，而這種干擾可能是直流也可能是交流的。解決這兩種干擾源最有效的辦法是在原來的電路上加上信號隔離器就可以解決這個問題了。

1.2 控制系統中電磁干擾的主要來源

控制系統受多種因素的干擾，其中主要受控制系統的電磁干擾主要來源于空間的輻射、系統的外界線、電源、信號線的接入、接地系統的混亂以及系統的內部原因。

空間輻射的分布是非常復雜的，它主要是由電力網絡、電器設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備產生的。只有系統在空間輻射的范圍內，它才會受到輻射的影響，它主要是先對控制設備的內部進行影響，然后再對電路感應產生影響；或是先對控制設備通信網絡進行影響，然后再對通信線路進行干擾。

外界干擾即傳導干擾，這種干擾現象最為嚴重，主要是通過電源盒信號線進行影響，這是由于發電廠是強電場和弱電磁場所密集的地方。

電源干擾是主要是因為電源引入導致控制系統的故障，由于供電網絡覆蓋了全廠，其影響了電網內部的變化，而控制系統的供電大多是來自電廠的供電網絡的。

信號線引入的干擾是出傳輸有效信息外，控制系統連接的其他信號傳輸線總會受到外部干擾信號的影響，它的影響途徑主要為：線通過供電的電源對電網進行干擾，干擾之后信號線就會受到空間電磁輻射感應的干擾，這個干擾是十分嚴重的。

接地可以提高電子設備電磁兼容性的有效辦法，接地的正確與否會直接影響控制系統，正確的接地可以抑制電磁干擾和設備干擾的影響，但是錯誤的接地就會導致嚴重的信號干擾，導致系統無法正常運行。

系統內部的干擾是屬于制造廠對系統進行電磁兼容設計，它是由系統內部元器件及電路間的相互作用產生的，比較復雜，但是應用部門是無法進行改變的，因此不需要過多的進行考慮，但是需要選擇較多應用實績或經過考驗的系統。

2 工程實施中主要的抗干擾措施

抗干擾措施必須從開始階段就采取抑制措施，這是為了保證控制系統在電磁干擾中少受或者免受內外電磁的干擾。主要有三種抑制措施：一是抑制干擾源；二是切斷或減少電磁干擾的傳播途徑；三是提高設備配置及系統的抗干擾能力。

控制系統的抗干擾需要制造單位設計生產出具有較強的抗干擾能力的控制系統，使用部門結合實際情況在工程設計、安裝施工和運行維護中進行全面的考慮并進行綜合設計，這樣才能保證控制系統的兼容性和可靠性，因此，控制系統的抗干擾是一個系統工程。此外還需要考慮系統外部的幾種抑制措施，主要包括：對系統及外引線進行屏蔽來防空間輻射電磁的干擾；對外引線加裝隔離器，特別是原理動力電纜，然后進行分層布置，以防通過外引線引入傳導電磁的干擾；正確設計接地點和接地裝置，完善接地系統。

3 總線控制系統的應用

3.1 國華寧海電廠二期簡介

浙能國華寧海電廠二期2×1000WM機組的燃煤機組（#5機組及#6機組）脫硫工程總線控制系統是使用現場總線技術。總線的模件卡設備采用德國西門子（SIEMENS）的產品。其中兩臺機組的脫硫公用系統部分掛在#5機組，OLM卡有28塊，DP/PA Link卡有9塊，DP/PA Coupler卡有18塊，Repeater卡有4塊，Terminal卡有36塊，Y-Link卡有15塊。

3.2 現場總線控制系統的抗干擾能力

國華寧海電廠的控制系統采用了當今自動化系統中流行的現場總線控制技術，但是在試運行期間卻經常受到現場總線控制系統網絡不穩定的困擾。通過對現場總線控制系統網絡故障原因分析，提出現場總線控制系統在設計中必須保證接地系統的可靠性。國華寧海電廠的現場總線控制系統必須盡可能的避免電磁干擾，合理使用現場總線通訊元件提升系統的抗干擾能力，主要就可以保證整個總線控制系統的穩定不受干擾的運行。

但是在電站自動化領域中，現場總線技術的應用還需要進一步深入和擴大，所以其穩定性還是有待于時間的考驗的，所以對于采用現場總線電動執行機構，應充分考慮電站自動化系統的特征和現場總線電動執行機構的優勢，以此達到應有的效果。

4 FCS在火電廠的應用前景

由于現場總線控制系統具有較強的抗干擾能力，所以它是目前使用最為廣泛的控制系統。這是過去使用的任何控制系統都無法與之作比較的，但是作為現場總線控制系統的核心部分—— 總線協議，它已經在火電廠控制系統的通信網絡中成功運行，也為現場總線控制系統在火電廠的應用打下了堅實的基礎。

5 結語

控制系統中的干擾因素是一個十分復雜的問題，因此抗干擾措施必須通過合理的設計才能有效地抑制干擾、抗干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，采取對癥下藥的方法，這樣才能夠使控制系統正常工作。

參考文獻

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