火電廠熱工控制系統(tǒng)干擾源及抗干擾分析

樂鷹，王鵬輝

（華電電力科學(xué)研究院內(nèi)蒙古分院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

火電廠熱工控制系統(tǒng)干擾源及抗干擾分析

樂鷹，王鵬輝

（華電電力科學(xué)研究院內(nèi)蒙古分院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

火電廠熱工控制系統(tǒng)作為電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性直接關(guān)系著電廠電力生產(chǎn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，但由于受系統(tǒng)本身、人員操作、外部環(huán)境等諸多因素的影響，火電廠熱工控制系統(tǒng)易受各種信號(hào)的干擾，進(jìn)而影響火電廠熱工控制系統(tǒng)各項(xiàng)功能的發(fā)揮，帶來一定的安全隱患，甚至導(dǎo)致事故的發(fā)生，因此，火電廠熱工控制系統(tǒng)常見干擾源的挖掘，以及針對性抗干擾措施的制定具有重要意義。

熱工控制系統(tǒng)；干擾；抗干擾

0 引言

受諸多因素的影響，火電廠熱工控制系統(tǒng)難免會(huì)受到與熱工控制信號(hào)無關(guān)的其它信號(hào)的干擾，這些干擾信號(hào)輕則影響熱工控制系統(tǒng)的精確性，重則導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作的發(fā)生，甚至是造成電力事故，帶來財(cái)產(chǎn)損失和人員傷害。

因此，針對主要干擾源采取針對性、可行性、有效性的信號(hào)抗干擾預(yù)防措施，對提高火電廠熱工控制系統(tǒng)的可靠性具有重要的意義，同時(shí)也是保證火力發(fā)電廠機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行不可或缺的技術(shù)措施之一。

文章在對電廠熱工控制系統(tǒng)常見火干擾源進(jìn)行總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上，提出了綜合性的抗干擾措施，并結(jié)合案例對抗干擾預(yù)防作了深入分析，可為相關(guān)工作人員提供借鑒，以保證火電廠熱工控制系統(tǒng)各項(xiàng)功能的正常發(fā)揮。

1 火電廠熱工控制系統(tǒng)干擾源

火電廠熱工控制系統(tǒng)的信息干擾來源于多個(gè)層面，但歸納而言主要包括系統(tǒng)本身、外部環(huán)境以及人員干擾三個(gè)方面，具體分析如下。

1.1 系統(tǒng)內(nèi)部

火電廠熱工控制系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)、電子、通信等諸多技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，涉及多個(gè)部件，由于各器件本身抗干擾能力的參差不齊以及相互間的信號(hào)干擾，進(jìn)而使系統(tǒng)內(nèi)部干擾成為了火電廠熱工控制系統(tǒng)的主要干擾源之一。

另外，在火電廠熱工控制系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，由于缺乏對其軟件部分的維護(hù)、更新和改造，容易造成無法充分發(fā)揮熱工控制系統(tǒng)軟件的各項(xiàng)功能，甚至是落后于硬件設(shè)施，自然難以提高熱工控制系統(tǒng)的整體抗干擾性能，使系統(tǒng)的可靠性失去保證。

1.2 外部環(huán)境

除了內(nèi)部系統(tǒng)干擾外，熱工控制系統(tǒng)在信號(hào)接受和傳遞過程中還易受外部環(huán)境的干擾。外部環(huán)境的主要干擾源是電磁波，電磁波能對整體信號(hào)傳輸過程造成干擾，甚至是導(dǎo)致信號(hào)傳遞的混亂，進(jìn)而接收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)和指令，出現(xiàn)終端接收數(shù)據(jù)與原始采集數(shù)據(jù)不一致的局面。若不能有效抑制電磁波對信息的干擾，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)無法傳輸、信號(hào)傳輸錯(cuò)誤、信號(hào)傳輸緩慢等情況，對整個(gè)電廠的數(shù)據(jù)傳輸帶來不良影響，給電廠的運(yùn)行帶來安全隱患。同時(shí)，自然環(huán)境也會(huì)對熱工控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，例如雷電、溫度、水分等在一定的條件下都有可能干擾熱工控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

另外，電廠周圍的無線通訊工具如手機(jī)、對講機(jī)等產(chǎn)生的電磁波也會(huì)對熱工控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，通過信號(hào)線上以及設(shè)備電路板處耦合來影響信號(hào)的接收與傳輸。

1.3 工作人員

工作人員對電廠設(shè)備及熱工系統(tǒng)的誤操作也是熱工控制系統(tǒng)的直接干擾源之一，在熱工控制系統(tǒng)的實(shí)際操作過程中，由于工作人員專業(yè)素養(yǎng)的不強(qiáng)或者技術(shù)水平的夠，容易在操作過程中出現(xiàn)各種問題，進(jìn)而影響熱工控制系統(tǒng)的整體可靠性及抗干擾能力。另外，少數(shù)工作人員無線通訊設(shè)備的不規(guī)范使用，也會(huì)對熱工控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

2 熱工控制系統(tǒng)中抗干擾措施

為了保證熱工控制系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，針對上述三種不同類型的干擾源，主要采用以下三種思路來抑制信號(hào)干擾對熱工控制系統(tǒng)影響：消除、抑制干擾源，阻斷干擾信號(hào)的傳遞路線以及削弱干擾信號(hào)電路的敏感性，細(xì)化到實(shí)踐，包括多種技術(shù)措施。

另外，基于DCS系統(tǒng)在電廠熱工控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，還可采用數(shù)字濾波技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)等軟件技術(shù)，效果較為顯著。

2.1 軟件優(yōu)化

對熱工控制系統(tǒng)軟件部分的優(yōu)化是提高其抗干擾能力的重要舉措，不僅要加強(qiáng)對整個(gè)控制系統(tǒng)軟件部分的維護(hù)與檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷并加以解決。還要定期對軟件進(jìn)行升級和改造，進(jìn)而完善系統(tǒng)的各項(xiàng)功能和提高系統(tǒng)的整體性能。

2.2 環(huán)境控制

環(huán)境對熱工控制系統(tǒng)的影響是不容忽視的，應(yīng)加強(qiáng)對熱工控制系統(tǒng)運(yùn)行自然環(huán)境的控制，特別是對于溫度、水分、濕度等關(guān)鍵要素的控制，還應(yīng)盡力避免或者減少雷電對熱工控制系統(tǒng)的影響，削弱自然環(huán)境中電磁波對熱工控制系統(tǒng)信號(hào)的干擾。

2.3 物理隔離

大量實(shí)踐證明，物理隔離是有效抑制信號(hào)干擾的技術(shù)措施之一，在熱工控制系統(tǒng)中應(yīng)用物理隔離技術(shù)首先要確保絕緣的可靠，導(dǎo)線之間無漏電阻、漏電流存在，并選擇耐壓等級較高的絕緣材料。然后按相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)敷設(shè)導(dǎo)線，盡量不要平行敷設(shè)，并將導(dǎo)線捆扎在一起，要將弱電信號(hào)導(dǎo)線和強(qiáng)電信號(hào)導(dǎo)線隔離開來。

另外要注意的是，信號(hào)導(dǎo)線與動(dòng)力導(dǎo)線不要共用同一根電纜，導(dǎo)線穿管敷設(shè)時(shí)信號(hào)線與電源線也不能共用一根導(dǎo)線管。若兩根導(dǎo)線信號(hào)一致，可共同敷設(shè)于同一電纜上，但要確保采用多芯電纜來傳遞同類控制信號(hào)。且盡量與干擾源保持一定的距離，并分開設(shè)置DCS系統(tǒng)和電氣、防雷接地之間的接地網(wǎng)，也要保持一定的距離。

2.4 干擾屏蔽

干擾信號(hào)的屏蔽是常用的信號(hào)干擾抑制手段，主要是利用金屬導(dǎo)體將需要屏蔽的設(shè)備及線路等包圍起來，進(jìn)而隔離測量設(shè)備和信號(hào)源，這對于電流性噪聲耦合的抑制是非常有效的，可以減小甚至是避免外部電磁場對控制信號(hào)的干擾。

2.5 接地保護(hù)

接地保護(hù)主要是通過接地保護(hù)裝置來抑制干擾源，分為保護(hù)接地和工作接地兩種方式。保護(hù)接地一般針對電氣設(shè)備中不帶電金屬通過金屬連接體來接地，如果儀表盤意外帶電，接地短路電流可通過接地電阻。工作接地的目的是互容耦合和互感消除，避免儀器受到干擾信號(hào)的影響。基于干擾信號(hào)削弱考慮，屏蔽線一定要接地。

3 熱工控制系統(tǒng)中抗干擾案例分析

在熱工控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，受干擾源的信號(hào)干擾，易發(fā)生各種故障，這就要求針對故障產(chǎn)生的原因，合理應(yīng)用上述信號(hào)干擾抑制、切斷方法來提高熱工控制系統(tǒng)的抗干擾能力，進(jìn)而保證熱工控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，以下為筆者實(shí)際工作中所遇到的典型案例處理過程，可為類似情況的處理提供參考。

3.1 循環(huán)水泵跳閘引發(fā)的機(jī)組跳閘

A火電廠，夏季水溫較高，同時(shí)機(jī)組負(fù)荷較大，未知原因?qū)е码姀S循環(huán)水泵出現(xiàn)跳閘，進(jìn)而引發(fā)機(jī)組跳閘。針對以上情況現(xiàn)場對儀表、系統(tǒng)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)生的直接原因，事故記錄儀檢測信號(hào)也未發(fā)現(xiàn)任何有用的信息。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，泵房與控制室距離較遠(yuǎn)，判斷可能是信號(hào)干擾所導(dǎo)致的。因此，首先全面檢查接地系統(tǒng)，并對模擬信號(hào)增加電熔濾波回路，但仍然存在跳閘現(xiàn)象。然后在分布式控制系統(tǒng)組態(tài)中，通過數(shù)字濾波技術(shù)檢查保護(hù)停運(yùn)信號(hào)，跳閘現(xiàn)象得到徹底解決。

3.2 接地引發(fā)的計(jì)算機(jī)工作紊亂

B火電廠熱工控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)計(jì)算機(jī)工作紊亂現(xiàn)象。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，主要原因是接地問題所導(dǎo)致的信息干擾。控制系統(tǒng)的接地點(diǎn)電位分布較為散亂，接地點(diǎn)之間有電位差存在，造成地環(huán)路電流，進(jìn)而影響控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

對于這種現(xiàn)象，只需對現(xiàn)場儀表接地點(diǎn)作浮空處理，保證控制系統(tǒng)一點(diǎn)處于接地的狀態(tài)，即可有效解決。

4 結(jié)語

從上述案例處理可以看出，干擾源對火電廠熱工控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)造成直接影響，除了加強(qiáng)日常對各種干擾導(dǎo)致的故障進(jìn)行處理外，關(guān)鍵在于通過上述各項(xiàng)技術(shù)措施來提高火電廠熱工控制系統(tǒng)的抗干擾能力，從而預(yù)防和避免各種信息的干擾。

[1]李國良.電廠DCS控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性探討[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2016,(9).

TM621.4

A

1671-0711（2016）12（上）-0093-02