李艾宸

（華北電力大學控制與計算機工程學院，北京 102206）

發(fā)電廠控制系統(tǒng)信號干擾問題分析與處理

李艾宸

（華北電力大學控制與計算機工程學院，北京 102206）

電子設備在發(fā)電廠生產中應用日漸廣泛。在發(fā)電廠的自動化控制系統(tǒng)運行中，由于大功率高頻設備的存在，控制設備和網絡通訊常常會受到干擾信號的影響，導致系統(tǒng)運行出錯，甚至設備損壞，給生產造成不必要的損失。本文主要介紹了發(fā)電廠控制系統(tǒng)中干擾信號的產生原因及干擾的處理方法。對電廠自動化控制系統(tǒng)的設計和維護有一定的借鑒意義。

信號干擾 隔離 屏蔽 接地

1 引言

隨著自動化技術在發(fā)電廠生產中應用的不斷深入，PLC、DCS以及計算機監(jiān)控設備在電廠中的應用越來越普遍。由于電廠中供電環(huán)境和電磁環(huán)境的影響，導致控制回路不可避免的產生了干擾信號，導致服務器的監(jiān)控數(shù)據失真，造成設備擾動，甚至導致設備誤動作，造成生產停滯，甚至設備損壞，嚴重影響了發(fā)電機組的正常運行，危及電力系統(tǒng)的供電安全。因此，控制系統(tǒng)的信號抗干擾問題已經成為電廠設計施工中的重要問題。［1］

2 干擾的產生原因

干擾廣泛存在于控制系統(tǒng)中。常常造成測量誤差，設備誤動，甚至導致設備直接損壞。干擾產生的原因，一是設備自身產生；二是外部設備或環(huán)境導致。

常見的外部干擾通常有如下幾種方式：

（1）電源干擾。由于供電系統(tǒng)中其他用電設備（尤其是可控硅整流設備）的存在，導致諧波或者其他高頻干擾信號的產生，造成干擾信號由電源引入設備，導致設備不能正常運行。

（2）電磁干擾。由于現(xiàn)場環(huán)境中大功率或者高頻設備的存在，產生強大的電磁干擾，導致設備運行不正常。

（3）控制線路引入的干擾。控制線路和現(xiàn)場設備相連，將其他設備的干擾信號直接引入控制系統(tǒng)?；蛘呔€路較長，由于電磁感應，導致線路自身產生干擾信號。［2］

3 常用的抗干擾措施

為了杜絕或者減小干擾信號對系統(tǒng)的影響，必須從設計施工階段就開始采取措施對干擾進行抑制。從源頭上消除干擾的引入或者衰減干擾信號的強度。設備自身產生干擾的情況比較少，對于這種情況，往往對設備加裝濾波器減小或消除干擾信號。下面主要介紹外部干擾信號的抑制措施。

3.1 電源干擾

對于電源干擾，一方面可以為供電系統(tǒng)加裝自動補償濾波裝置，消除或減弱諧波對電源的干擾。另一方面可以在控制器的電源側加裝濾波器、隔離變壓器或者UPS穩(wěn)壓電源，對電源進行濾波隔離，消除電源干擾。

3.2 電磁干擾

對于電磁干擾，一方面在自動化設備安裝時，應遠離大功率高頻干擾源，以降低電磁波的干擾。由于特殊原因造成干擾源距離過近時，可以采取對干擾源或者設備加裝金屬隔離板或隔離網的措施，避免對設備的干擾。

3.3 線路引入的干擾

目前常見的干擾大都是通過線路引入的。只要采取適當?shù)卮胧?，大多?shù)干擾的影響還是可以消除的。

（1）信號隔離。對于開關量信號可以在信號的輸入輸出端加裝中間繼電器，電壓電流等模擬量信號可以加裝信號隔離器，對信號進行隔離，避免干擾的引入。

（2）合理布線。電纜溝或者電纜橋架分層安裝布線，并且保證橋架可靠接地。電纜鋪設過程中，動力線、控制線和信號線應分層鋪設，應避免動力線和控制線近距離交叉平行鋪設。鋪設過程中，應避免電纜絕緣破損，導致強電引入。柜內接線端子設計過程中應保證強弱電分開排布。

（3）線路屏蔽。對于高頻大功率的動力線可以應用屏蔽電纜，并對屏蔽層接地，降低對外界的影響。對于控制線可以使用屏蔽雙絞線，對屏蔽層可靠接地，對于外界干擾源影響過于嚴重的情況，可以對控制電纜外加金屬管，并對金屬管進行多點接地，來消除干擾的影響。

（4）可靠接地。接地是抑制電磁干擾、保護工作人員的最重要最有效的措施。一方面進行保護接地，保證用電設備機座和外殼必須可靠接地，以確保工作人員和設備的安全，并防止靜電積累損壞設備。另一方面進行工作接地。對屏蔽層和設備地進行良好接地，以達到抗干擾的目的。正確可靠的接地可以很好的抑制干擾，但是如果接地不當，方式不正確，則有可能反而把干擾信號引入系統(tǒng)中，

3.3.1 工作接地的種類

（1）設備邏輯地，也是設備的電源地，是電子設備內部的邏輯低電平公共地。

（2）信號回路地，如變送器和開關信號的負端接地等。

（3）屏蔽層接地。信號線或者設備接地點的地。

3.3.2 接地方式

根據系統(tǒng)的工作頻率接地一般采用如下幾種方式：

（1）單點接地。系統(tǒng)的工作頻率低于1MHZ時一般采用單點接地，即把整個系統(tǒng)的地都接在同一個接地極上，此種方式簡單且實用，避免了系統(tǒng)外的其他電流經地線耦合進入系統(tǒng)，損壞設備。但是消耗接地材料較多，成本較高，而且隨著接地極日積月累的腐蝕，其接地阻抗會逐漸變大，影響接地效果。如今大多數(shù)的PLC和DCS控制系統(tǒng)大都采用這種接地方式。即在靠近控制系統(tǒng)位置設立接地極，所有設備靠近接地極測單端接地，而電纜的現(xiàn)場設備端不接地。［3］

（2）多點接地。整個系統(tǒng)的設備接地就近連接接地，地線比較短，比較適合高頻設備接地。采用這種接地方式，可以使電子設備的電路結構得到簡化，使接地電阻減小，地線間的雜散電感和分布電容有效減少。但這種方式對接地點的要求較高，應使接地線的分布電容和雜散電感盡可能減少，保證良好連接。

（3）混合接地。根據干擾信號的頻率不同，在地線系統(tǒng)內使用電容電感連接，濾去特定頻率的干擾信號。

（4）懸浮地。即設備地與大地及其他導電結構絕緣隔離，此種方式抗干擾能力強，但容易造成靜電積累。

4 結語

控制系統(tǒng)的抗干擾工作是電廠建設和運行中的重要任務。必須在系統(tǒng)的設計、施工、運行的各個環(huán)節(jié)都給予足夠的重視。干擾信號雖小，但其可能造成的損失卻很大。但是只要根據現(xiàn)場情況，采取合理措施，完全可以使干擾得到很好的抑制，保障設備的可靠安全運行。

［1］陸雨晴，馮麗輝.PLC、DCS、FCS在電廠中的應用研究［J］.昆明理工大學學報：理工版，2005（Z1）：25-27.

［2］西門子profibus廠家資料.

［3］王常力.現(xiàn)場總線與DCS的討論與實踐［J］.自動化博覽，1999（5）.

李艾宸（1987—），女，遼寧鐵嶺人，碩士在讀。