葉國滿，屠士鳳，林 晨，王世云，丁俊宏

（1.浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 樂清 325609；2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014）

發(fā)電廠廠區(qū)現(xiàn)場線路密布，設(shè)備啟停頻繁，存在嚴(yán)重的電場和磁場干擾源。處于這種環(huán)境中的熱控系統(tǒng)設(shè)備及電纜，經(jīng)常會受到控制回路自身、電磁耦合、靜電感應(yīng)或接地線電位波動產(chǎn)生的干擾。這些干擾輕則會引起設(shè)備誤發(fā)報警信號，降低系統(tǒng)可靠性，重則導(dǎo)致設(shè)備不能正常運行或損壞，甚至引起機組跳閘，因此提高控制系統(tǒng)抗干擾水平和人員對干擾故障的快速處理能力，對熱控專業(yè)來說尤為重要。

1 干擾信號處理

1.1 干擾信號檢查與軟件處理

1.1.1 脫硫凈煙氣流速跳變現(xiàn)象檢查

樂清發(fā)電廠的2號機組C修和3號機組A修期間，分別對2號和3號機組的脫硫凈煙氣流量測量裝置進行了改造。改造結(jié)束投入運行后，發(fā)現(xiàn)凈煙氣流速均存在跳變現(xiàn)象。

凈煙氣流速計算方法為：就地3只差壓變送器及壓力和溫度測量信號送入PLC（可編程邏輯控制器）控制系統(tǒng)，經(jīng)壓力和溫度補償后計算其流速，計算公式為：

式中：V為被測氣體流速；K為風(fēng)量測量裝置流量系數(shù)，取0.75；ΔP為風(fēng)量測量裝置輸出差壓；t為被測氣體溫度；Px為被測氣體管內(nèi)壓力。

檢查PLC控制柜輸入/輸出信號屏蔽線，確認(rèn)單端接地情況良好。查看歷史曲線，發(fā)現(xiàn)流速信號和溫度補償信號同時跳變，經(jīng)試驗確認(rèn)是溫度補償信號跳變引起流速信號跳變。

1.1.2 脫硫凈煙氣流速信號干擾的軟件處理

對2號、3號機組的凈煙氣溫度信號記錄曲線進行分析，發(fā)現(xiàn)溫度通道檢測到的尖峰出現(xiàn)時間雖然很短，僅幾毫秒，但若尖峰出現(xiàn)在信號采集的時段內(nèi)，就會造成流速信號跳變。因此，采取在PLC控制柜的信號電纜上套裝磁環(huán)、溫度信號輸入端加電容等措施，但效果均不明顯。查看就地?zé)犭娮柙?，發(fā)現(xiàn)有螺絲松動，但更換元件后也沒有效果。經(jīng)分析研究后，決定修改PLC控制軟件，通過編程實現(xiàn)濾波，在溫度信號尖峰出現(xiàn)的瞬間不采樣，保持之前的測量值輸出，以消除溫度尖峰信號的干擾。

處理后，溫度信號顯示跳變情況未再發(fā)生，凈煙氣流速信號跳變情況也隨之消除。

1.2 信號異常波動現(xiàn)象的檢查和處理

某日，機組正常運行中，3號機組脫硫系統(tǒng)2號增壓風(fēng)機液壓油箱油溫信號出現(xiàn)波動，查找及處理過程如下：

（1）經(jīng)檢查，干擾信號來自2號增壓風(fēng)機液壓油箱，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)信號電纜屏蔽層未接地，在控制柜對該信號電纜屏蔽線作接地處理后，信號仍有波動。

（2）現(xiàn)場側(cè)用電阻箱加信號試驗，屏蔽電纜屏蔽層接地和不接地2種方式下，信號仍有波動。

（3）在2號增壓風(fēng)機液壓油箱油溫控制柜輸入端加0.033 μF電容，信號波動現(xiàn)象消除。

2 消除信號干擾的軟/硬件方法

發(fā)電廠現(xiàn)場的熱工測量與控制設(shè)備處于隨時可能出現(xiàn)強電場和強磁場的環(huán)境，其輸出或接收的模擬量及開關(guān)量信號通過密布的電纜連接控制系統(tǒng)。為了避免或降低信號干擾，熱控人員要熟悉和掌握提高系統(tǒng)抗干擾能力的方法，采取主動預(yù)控措施，一旦發(fā)生干擾就能迅速查找并予以解決。信號干擾故障的常用處理有以下幾種。

2.1 利用軟件消除干擾的方法

通過軟件處理干擾信號的特點是：簡單易行、修改靈活、不需要增加硬件、節(jié)省資源，因此采用軟件抗干擾技術(shù)作為硬件措施的輔助手段來抑制干擾信號，可以取得很好的效果。

2.1.1 延遲濾波比較法抑制模擬量信號干擾

對于模擬量信號的周期性干擾，通過延遲濾波比較法進行抑制可以取得較好的效果，組態(tài)邏輯見圖1。正常情況下，模擬量輸入信號（IN）經(jīng)過一階延遲濾波后直接輸出（OUT），即OUT=IN；當(dāng)有干擾信號時，輸入信號IN經(jīng)過一階延遲濾波后與含有干擾信號的IN信號相減，取絕對值與最大偏差值HL進行比較，若大于或等于HL的預(yù)設(shè)值，OUT1=1，延遲濾波器LG切換至跟蹤狀態(tài)，此時OUT保持干擾發(fā)生前的采樣值IN，直到干擾信號減弱，OUT1=0，OUT=IN。該邏輯的缺點是一階延遲濾波時間time會影響信號的靈敏度。

圖1 延遲濾波比較法組態(tài)邏輯

2.1.2 信號變化速率及壞點閉鎖邏輯

圖2是目前在某些DCS系統(tǒng)中采用的信號變化速率保護邏輯。信號回路正常情況下，輸入信號大于保護定值H1時將發(fā)出保護跳閘信號。當(dāng)信號回路不正常時，判斷信號為壞點，屏蔽保護動作輸出信號；當(dāng)信號的變化率超過設(shè)定的限值H2時，SR觸發(fā)器置1，保護動作被閉鎖；測點故障消除后保護閉鎖解除，保護重新投入運行。只要信號變化率的限值H2設(shè)置合適，在干擾、斷線情況下，該邏輯能夠有效防止保護誤動。該邏輯的缺點是：報警手動復(fù)歸連接的模塊如采用或門，速率大報警信號將隨著信號回歸而消失，運行中速率保護動作可能被運行或熱工人員所忽視。如采用與門，速率保護動作后要由運行人員手動復(fù)歸，才能使保護重新投入運行，存在保護不能及時投入的可能。如將邏輯修改成如圖3所示，則上述缺點可以避免。該邏輯在信號回歸后，速率保護自動恢復(fù)投入，而報警信號則需要人工手動復(fù)歸才能消失，以提醒運行或熱控人員進行原因分析與查找。

圖2 信號變化速率及壞點閉鎖邏輯

使用該邏輯作為熱電阻信號速率保護時，還要注意熱電阻輸入通道模塊內(nèi)通常要設(shè)置一階濾波時間參數(shù)，若該時間參數(shù)設(shè)置過大，即使輸入溫度信號有較大變化，該模件輸出變化也可能變緩慢，此時若使用如圖3所示的邏輯作為溫度變化率邏輯，將失去控制意義。故組態(tài)時需修改系統(tǒng)默認(rèn)的一階濾波時間參數(shù)，將其設(shè)置成較小的值或0。

圖3 修改后的信號變化速率及壞點閉鎖邏輯

2.1.3 計數(shù)器法抑制數(shù)字量輸入信號干擾

數(shù)字量輸入的信號干擾可以利用計數(shù)器法進行抑制，組態(tài)邏輯如圖4所示。當(dāng)外部有輸入信號IN，控制系統(tǒng)重復(fù)采集連續(xù)的脈沖個數(shù)達N（一般情況下取2）且采集結(jié)果完全相同時才視為有效，計數(shù)器輸出使RS觸發(fā)器輸出即OUT為1；當(dāng)外部輸入信號IN由1變成0時，非門輸出1，RS觸發(fā)器的復(fù)位端R為1，將RS觸發(fā)器的輸出復(fù)位成0。而當(dāng)有瞬間干擾脈沖時，計數(shù)器CON將采集不到連續(xù)的N個完全相同的脈沖（即多次采集的信號總是變化不定），CON計數(shù)器無法輸出。由于計數(shù)器響應(yīng)速度較快，可對周期性的瞬時干擾起到一定的抑制作用，但不能消除超過CON計數(shù)器采樣時間的干擾。在滿足實時性要求的前提下，在各次采集數(shù)字信號之間插入一定的延時，數(shù)據(jù)的可靠性將進一步提高。如果系統(tǒng)實時性要求不是很高，建議指令重復(fù)周期盡可能長。

圖4 計數(shù)器法抑制數(shù)字量干擾信號

2.2 消除干擾的硬件方法

通過加硬件設(shè)備的方法來處理傳導(dǎo)干擾時，通常采用試湊法，給信號發(fā)生源及被干擾設(shè)備的信號或電源線等安裝濾波、隔離、瞬間泄放等元器件，以消除、降低或阻止傳導(dǎo)干擾的傳輸。

（1）對于共模轉(zhuǎn)串模造成的干擾，可采用線纜通過電容接地（22～220 μF）的方式； 對于電磁感應(yīng)造成的串模干擾，可以采用信號回路間加濾波電容（約0.033 μF）的方式。開始時先試接小容量，如有效果可逐步增加容量。對于電磁場耦合干擾，可在控制系統(tǒng)輸入信號芯線上套裝合適的磁環(huán)，如有效果再逐個增加磁環(huán)。在加大電容量或磁環(huán)個數(shù)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)信號出現(xiàn)衰減，就應(yīng)減少當(dāng)前的電容容量或磁環(huán)個數(shù)。

（2）在防雷擊區(qū)域或露天安裝的變送器、執(zhí)行機構(gòu)等設(shè)備或DCS通道，可采用在信號通道輸入端加裝防浪涌保護器、壓敏電阻或齊納二極管和電容組合方式，發(fā)生雷擊時能快速響應(yīng)并限制過電壓，有效保護儀表設(shè)備或DCS通道。

（3）當(dāng)PLC的輸入或輸出端連接感性負(fù)載時，為抑制電路電弧對PLC的干擾，可在直流感性元件兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，并注意額定電流和電壓的選擇。在交流感性元件兩端可并聯(lián)浪涌抑制器，也可用電阻（51～120 Ω）和電容（0.1～0.47 μF）串接，電容的額定電壓應(yīng)大于電源峰值電壓。

（4）若控制回路中使用接近開關(guān)、光電開關(guān)作輸入信號源，由于這類傳感器的漏電流較大，可能出現(xiàn)錯誤的輸入信號，此時可在控制系統(tǒng)的信號輸入端并聯(lián)旁路電阻，以減少輸入電阻。

（5）在測量精度和系統(tǒng)誤差允許范圍內(nèi)，對電位差形成的對地環(huán)路、高頻和低頻干擾、電氣進入DCS的信號和必須在現(xiàn)場端接地的變送器等傳感器，可在測量回路加裝信號隔離器，利用通道隔離技術(shù)切斷外部干擾竄入輸入/輸出通道的渠道。建議采用無源隔離器，否則，在電源容量允許的前提下，隔離器電源應(yīng)該與對應(yīng)的測量或控制儀表采用同一電源，并保證不引起信號失真。

（6）有雷擊侵入危險的輸入通道，可用自恢復(fù)保險絲（正溫度系數(shù)的熱敏電阻）代替電流保險絲，既能阻止雷擊瞬間的電流侵入，也可免除經(jīng)常更換的麻煩。

3 結(jié)語

電力生產(chǎn)中不可避免地會遇到各種各樣的信號干擾，必須充分了解干擾產(chǎn)生的機理，掌握提高系統(tǒng)抗干擾能力的具體措施和消除或降低干擾影響的途徑，在控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試和檢修維護過程中不斷積累經(jīng)驗，確保設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境下可靠運行。

[1]徐義亨.工業(yè)控制工程中的抗干擾技術(shù)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2010.