初探電廠熱控儀表抗干擾問題之我見

摘要：在電廠熱工儀表中，經常存在較強的干擾，根據干擾不同的類型，采取不同的抗干擾方案，本文具體分析了發電廠熱控系統常見的一些問題和干擾，以及各種干擾的機理，指出在實際生產中控制系統干擾的來源，并結合實際提出抗干擾的有效措施。

關鍵詞：發電廠；儀表；熱控系統；干擾問題

引言

隨著計算機技術及網絡通信技術的不斷發展，DCS、PLC等控制系統在發電廠中得到廣范應用，發電廠熱力過程控制的穩定性和可靠性也有了很大的提高。但是一些外部因素常導致控制系統運算錯誤，信號顯示不準確，甚至保護誤動。為此，一方面我們要求提高硬件設備抗干擾性能。另一方面我們要在設計、施工和日常維護中加強管理，從多方面來提高系統抗干擾能力。

一、干擾的分類和原理

發電廠熱控系統工作環境復雜。被測量一般被轉換成微弱的低電壓、低電流信號遠距離傳輸。難免在信號采集和傳輸中出現一些與被測信號無關的電壓或電流信號，這種無關的電壓或電流信號稱為干擾。干擾的類型我們通常按照產生的原因、模式和波形分為三類：按照產生原因分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按照波形性質分為持續噪聲、偶發噪聲等；按照干擾信號對有用信號作用的方式分為共模干擾和差模干擾（電磁干擾），這是我們常見的也是本文討論重點。共模干擾是指系統輸入端相對與參考點（地）共有的干擾電壓信號，是在信號線上共有的干擾信號，是由于信號的接地端對控制系統接地端存在一定的電位差引起的。

二、干擾的主要來源

干擾信號主要是有干擾源產生，干擾源根據產生原因分為內部干擾和外部干擾。

1、控制機柜內部的干擾柜內部的干擾主要包括機柜內部的卡件、不合理走線、系統接線等因素； DCS卡件內部元器件及電路間由于絕緣不良，造成漏電阻，形成回路，引入干擾；機柜內部走線數量大，電纜槽合布置有限。電纜與二次線強電弱點信號沒有分開布置，產生交變磁場對模擬信號產生干擾；控制系統長期運行，接線端子出現松動，在不同金屬結合部位出現熱電勢和金屬腐蝕產生化學電勢，對信號回路產生干擾。

2、系統接地產生的干擾。控制系統良好的接地可以有效地抑制電磁干擾的影響。接地一般包括系統地、保護地、屏蔽地等。接地系統干擾主要是由于各個接地點電位分布不均，存在電勢差，引起環路電流。影響控制系統正常工作。

3、信號線引入系統的干擾。

三、干擾的作用方式

按照干擾的作用方式分類：干擾可分為常態干擾和共態干擾兩種。

所謂常態干擾，是指疊加在被測信號商干擾噪音。被測信號一般是直流信號或變換緩慢的交變信號，而干擾噪聲一般是變化較快的交變信號。

所謂共態干擾是指儀表、調節器、執行器等的兩根輸入信號線上共有的干擾電壓，這種干擾可能是直流的，也可能是交流的，其電壓值可以達到幾伏，或者幾十伏甚至更高。很大程度決定于現場環境和設備接地情況，由于信號端的接地點與信號接受端的接地點往往存在一定的電位差Um，所以，在信號的接受端有Um，Ui+Um兩個輸入信號，顯然Um是信號接受端共有的干擾電壓，所以稱為共態干擾。

在現場實際應用中，信號接收端有單端對地輸入和雙端不對地輸入兩種方式。在存在共態干擾的地方，不能使用單端對地輸入方式，因為此時的共態干擾完全轉化為常態干擾。所以，必須采用雙端不對地輸入。

四、抑制干擾的措施

由于干擾產生十分復雜，但是干擾源產生的干擾信號必須通過“路”和“場”的途徑進行傳播。以電路連接引入的干擾屬于“路”干擾；以電磁感應形式引入的干擾為“場”干擾。要抑制干擾，就是要從“路”和“場”著手。

1、選擇正確的接地方式，做好良好接地接地一是為了安全，二是為了抑制干，完善良好的接地是抑制干擾的有效途徑。根據減少干擾和保護人及設備安全的原則，從工程中的經驗顯示，盡量采用以下接地原則：即把整個系統分為“系統地”、“保護地”、“屏蔽地”，做到不混用；“三地”在最終處匯入一點接地，接地電阻應小于4 歐姆；機柜內“系統地”和“保護地”應該電氣隔離。

2、電纜的正確選擇和施工工藝減少干擾對于不同的信號要選擇不同的電纜傳輸。現場信號大致分為模擬量信號、開關量信號與數據通訊信號。模擬量信號包括模入和模出信號，此類信號應使用屏蔽對絞電纜連接，信號電纜芯的截面應大于等于lmm2。開關量信號包括開入和開出信號，低電平的開關信號應使用屏蔽對絞電纜連接，信號電纜截面應大于等于lmm2；而高電平（或大電流）的開關量的輸入輸出信號可用一般對絞電纜（控制電纜）連接，但應與模擬量信號、低電平開關信號分開，單獨走電纜槽。數據通訊信號電纜使用屏蔽對絞電纜。強弱電不能使用同一電纜。電纜敷設要求計算機的輸入輸出信號電纜應敷設在帶蓋的電纜槽中，電纜槽道及蓋板應保證良好接地。單根信號電纜應穿在鋼制電纜管中敷設，電纜管要保證良好接地。單根信號電纜應穿在鋼制電纜管中敷設，電纜管要保證良好接地。電纜屏蔽層宜選用銅帶屏蔽或鋁箔屏蔽。屏蔽層接地的原則為一端接地。電纜在電纜溝內敷設時， 必須嚴格按一定層次敷設，自下而上分層排列的順序是：動力電纜、控制電纜、信號電纜（屏蔽電纜）。

3、良好的維護可以有效減少干擾的產生在DCS系統維護中，定期對接地電纜進行絕緣測試，對信號電纜屏蔽層進行對地絕緣測試、防止屏蔽層多點接地。加強對DCS控制系統室內溫度濕度測試。防止機柜內部出現溫度和化學效應產生的干擾。另外，定期對接線端子進行緊固，減少由于接線松動帶來的熱電勢干擾。

結束語

在電廠熱工專業中，由于變送器、執行機構往往與調節器。二次顯示儀表距離較遠，信號傳輸線路較長，線路中經常存在著較強的干擾信號，嚴重的甚至影響儀表的正常顯示，調節機構的操作和熱工保護系統的正常動作，危機安全運行。所以，解決熱控儀表的抗干擾問題是非常重要的。