消除交流干擾信號(hào)對(duì)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(hào)對(duì)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(jī)容量80萬(wàn)千瓦。擔(dān)負(fù)著為首都北京安全可靠供電和確保華北電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要任務(wù)。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)總會(huì)受到不同程度的交流干擾，影響數(shù)據(jù)采集工作，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究，決定加裝信號(hào)調(diào)理板解決交流干擾信號(hào)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的影響。

監(jiān)控系統(tǒng)；交流干擾；信號(hào)調(diào)理板

0 引言

現(xiàn)在大多數(shù)水電廠都實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守或少人值守的運(yùn)行方式，因此對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和監(jiān)視變得十分重要，十三陵電廠4套機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)采用DCS，共配置4臺(tái)PGP操作員站服務(wù)器、4臺(tái)PGP操作員站客戶端、2臺(tái)工程師站。該系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行直接關(guān)系到現(xiàn)場(chǎng)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(gè)現(xiàn)地控制單元，即6個(gè)LCU，其中1LCU-4LCU負(fù)責(zé)4臺(tái)蓄能機(jī)組的監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集工作，正常運(yùn)行時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)地電纜連接監(jiān)控端子板，通過(guò)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(yùn)行情況及故障介紹

在監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，電廠中存在嚴(yán)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(chǎng)中受到切割磁力線等干擾。針對(duì)干擾發(fā)生時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)機(jī)組在發(fā)電或抽水運(yùn)行時(shí)會(huì)對(duì)監(jiān)視工作造成較大干擾，尤其在傳送到監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)交流干擾信號(hào)影響4～20mA的輸出，最終影響數(shù)據(jù)采集工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)機(jī)組誤報(bào)警和誤跳機(jī)。

2 干擾原因分析

針對(duì)每次機(jī)組運(yùn)行時(shí)對(duì)監(jiān)控輸入端子板加裝錄波裝置。

對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的輸入AI端子板進(jìn)行錄波，選取發(fā)電工況進(jìn)行帶載運(yùn)行情況下試驗(yàn)，對(duì)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(jìn)行錄波。

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

（2）抽水狀態(tài)進(jìn)行錄波。

抽水工況監(jiān)控系統(tǒng)的輸入AI端子板波形見(jiàn)圖2。

（3）試驗(yàn)結(jié)果。

對(duì)機(jī)組發(fā)電、抽水運(yùn)行錄波分析發(fā)現(xiàn)定子繞組及鐵芯溫度計(jì)在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，受到磁場(chǎng)中切割磁力線干擾較大，造成數(shù)值變化不穩(wěn)定。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)監(jiān)控采集數(shù)據(jù)在磁場(chǎng)中受到切割磁力線影響，波動(dòng)較大，造成機(jī)組運(yùn)行時(shí)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(chǎng)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(guò)程

（1）選型過(guò)程。

針對(duì)試驗(yàn)波形的分析，經(jīng)過(guò)大量調(diào)研工作，發(fā)現(xiàn)BLT-P0102001型信號(hào)調(diào)理板對(duì)交流干擾信號(hào)的隔離效果很好，對(duì)各種工頻、射頻、電源干擾、輸入噪聲等，具有很強(qiáng)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(diǎn)”調(diào)整電位計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)電橋的平衡，使測(cè)量溫度在零點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)品輸出為4mA。U3為信號(hào)放大器，Z1為“比例”調(diào)整電位計(jì)，調(diào)節(jié)Z1，可改變U3的放大倍數(shù)，使測(cè)量溫度在滿度時(shí)，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(hào)點(diǎn)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(qiáng)，可在各種電磁環(huán)境下正常工作。

（2）現(xiàn)場(chǎng)安裝。

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

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

該調(diào)理板選用優(yōu)良軍工器件，并采用標(biāo)準(zhǔn)工藝生產(chǎn)。經(jīng)50h加電老化篩選，零點(diǎn)、滿度、非線性調(diào)整，表面三防噴涂，經(jīng)出廠測(cè)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(jià)位的同時(shí)，在性能方面沒(méi)有損失。信號(hào)調(diào)理板安裝實(shí)物圖見(jiàn)圖4。

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

4 加裝后前后錄波對(duì)比及運(yùn)行情況

前后對(duì)比機(jī)組啟動(dòng)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(hào)調(diào)理板后，數(shù)據(jù)采集運(yùn)行平穩(wěn)，抗干擾能力增強(qiáng)，在隨后多次的機(jī)組啟停過(guò)程中成功承受磁場(chǎng)切割磁力線干擾，2015年4月經(jīng)過(guò)黑啟動(dòng)發(fā)電車帶載試驗(yàn)的考驗(yàn)，至今已穩(wěn)定運(yùn)行167天。提高了整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)整體的運(yùn)行可靠性。可為其他抽水蓄能電廠在監(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(xiàn)標(biāo)識(shí)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(dòng)化。