摘 要：目前電力工業(yè)生產(chǎn)中分散控制系統(tǒng)（DCS）的穩(wěn)定對電廠的安全穩(wěn)定運行起到舉足輕重的作用，DCS的控制功能涵蓋了電廠的模擬量控制系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)、外圍的輔控系統(tǒng)等等。

關(guān)鍵詞：DCS；抗干擾；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.119

0 前言

由DCS系統(tǒng)重要保護信號受干擾造成機組非停和引風機跳閘兩期事件為基礎(chǔ)，介紹了DCS系統(tǒng)信號干擾信號產(chǎn)生的原因，提出了機組防范干擾信號的措施，為相似工程提供了借鑒。

1 DCS系統(tǒng)信號干擾引起機組非停

某廠一次機組非停，跳閘首出為“給水壓力低低”，查看機組運行參數(shù)發(fā)現(xiàn)在非停事故前2s內(nèi)機組重要參數(shù)出現(xiàn)劇烈波動的現(xiàn)象，可見機組各參數(shù)受到較強干擾。

由于以上波動的信號分布在不同機柜和不同卡件上，對DCS 進行了檢查。由于大范圍的信號波動來自不同的機柜和模件處，檢修人員首先對機組DCS系統(tǒng)進行了全面檢查。分別排查了模件通道，DCS系統(tǒng)機柜接地，接地引線和地網(wǎng)的電阻值，DCS系統(tǒng)內(nèi)部24V直流電源等等，均為發(fā)現(xiàn)異常。由于大幅度波動信號主要集中在給水流量和給水壓力出，現(xiàn)場排查了各測點的變送器，信號電纜絕緣、接地均無異常。用標準信號發(fā)生器在現(xiàn)場加信號傳輸?shù)紻CS處，發(fā)現(xiàn)DCS顯示依然存在波動，可判斷信號在傳輸過程中受到強干擾。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)在DCS信號出現(xiàn)劇烈波動的時段，鍋爐側(cè)檢修人員在進行電焊作業(yè)，且電焊用工作電源來自檢修380V電源，因此初步判斷電焊機在工作時電源干擾，且電源干擾以電磁波的方式串入到DCS信號的測量回路中。為驗證判斷的正確性，在保證機組安全運行的基礎(chǔ)上，做好充足的安全措施后，電焊機開始作業(yè)時，用示波器對電源信號進行記錄，電焊機開始作業(yè)，DCS測量信號又出現(xiàn)劇烈波動，且示波器檢測到有高頻諧波分量。斷開電焊機檢修電源后，DCS測量信號恢復(fù)正常。由此判斷電焊機工作對檢修段母線電源造成了諧波干擾。

2 風機軸承溫度信號受干擾引起風機跳閘

某電廠調(diào)試期間，兩側(cè)引風機正常運行，期間引風機B在無任何征兆的情況下突然跳閘。查看歷史追憶，跳閘首出為引風機軸承溫度高，且歷史曲線顯示三個軸承溫度同時大幅度跳變，達到保護定值。由于該保護邏輯為模擬量判斷后三取二，并非單點保護，因此邏輯中未設(shè)計速率變化保護。因此三個溫度點同時跳變，達到跳閘值，導(dǎo)致引風機B停運。

由歷史曲線可看到三個軸承溫度同時出現(xiàn)大幅度波動，但根據(jù)設(shè)備正常運行工況分析引風機軸承溫度出現(xiàn)大幅度波動的可能性不大，基本判斷三個溫度點收到干擾。進一步排查三個溫度點的信號電纜，發(fā)現(xiàn)三個溫度測點信號由現(xiàn)場傳輸?shù)紻CS柜的電纜用同一根16芯電纜，該信號電纜在DCS側(cè)屏蔽線浮空，在現(xiàn)場端子排處屏蔽線已接地，以此避免了兩端接地造成共模干擾的可能性。為進一步查找原因，排除干擾源，在做好相關(guān)保護措施后，檢修人員用對講機在DCS模件處和現(xiàn)場接線端子排出模擬射頻干擾源，均未發(fā)生溫度點大幅度波動。

對三個溫度測點進行拆線檢查，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場接線端子盒處的屏蔽線有毛刺穿透到金屬電纜套管，檢修人員對電纜屏蔽層進行處理，將屏蔽線接地移至DCS側(cè)，解除現(xiàn)場側(cè)屏蔽層接地。處理后恢復(fù)溫度高高跳風機保護，運行多日，三個溫度測點均顯示正常，未發(fā)生溫度點大幅度波動的現(xiàn)象。

3 信號干擾產(chǎn)生的原因

對于DCS系統(tǒng)來說，干擾信號的來源主要是電氣設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)、雷電等引起的輻射干擾和接地、電源線、信號線引起的系統(tǒng)引線干擾。這些與DCS信號無關(guān)的信號疊加或串入到DCS信號后，會對DCS采集的信號產(chǎn)生較強干擾，DCS信號會出現(xiàn)大幅度波動。由于DCS系統(tǒng)采集的信號大多為微弱的電信號，并且還需要經(jīng)過從現(xiàn)場到控制系統(tǒng)的長距離傳輸，因此現(xiàn)場設(shè)備中的諸如高壓電氣設(shè)備產(chǎn)生較強的電磁場及電磁波輻射，馬達設(shè)備產(chǎn)生的強磁場都會以不同途徑和方式串入到DCS系統(tǒng)中。

4 提高DCS 抗干擾能力

4.1 做好干擾信號隔離措施

一般DCS系統(tǒng)采集的模擬量信號必須使用帶屏蔽的雙絞線，以提高抗高頻脈沖信號的干擾能力，且模擬量信號電纜不能與其他類型的電纜在同一槽盒走線，應(yīng)單獨使用電纜槽盒和電纜套管。開關(guān)量信號電纜最好也采用帶屏蔽的雙絞線，提高對低頻脈沖信號的抗干擾能力，且不可與動力電纜及大負載信號線平行走線。由此可見在DCS信號電纜走線的過程中需將不同類型的信號線隔離鋪設(shè)，特別是動力電纜與信號電纜應(yīng)隔離在不同的槽盒。相似類型的信號電纜若在同一槽盒，需用隔板將不同的電纜隔離。

4.2 DCS系統(tǒng)的可靠接地

在DCS系統(tǒng)中，接地是抑制噪聲和防止干擾的主要方法。接地的作用總的來說只有兩種：一是保護人員和設(shè)備不受損害叫保護接地；二是抑制干擾叫屏蔽（工作）接地。接地的含義可以理解為一個等電位點或等電位面，它是電路或系統(tǒng)的基準電位，但不一定為大地電位。保護地線必須在大地電位上，信號地線依據(jù)設(shè)計要求可以是大地電位，也可以不是大地電位。

保護接地是將DCS中平時不帶電的金屬部分（機柜外殼，操作臺外殼等與地之間形成良好的導(dǎo)電連接，使機殼和地等電位，以保護設(shè)備和人身安全。屏蔽地把現(xiàn)場信號傳輸時所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS系統(tǒng)中信號電纜的屏蔽層應(yīng)做屏蔽接地。線纜屏蔽層必須一端接地，防止形成閉合回路干擾。

4.3 系統(tǒng)冗余配置

在實際的工程應(yīng)用中，DCS系統(tǒng)出了提高硬件設(shè)備的品質(zhì)，還從系統(tǒng)的配置方面進行考慮。在DCS系統(tǒng)的使用過程中，系統(tǒng)及重要保護測點難免會出現(xiàn)一些故障，為使故障分散開來，重要配置如DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、電源、控制器、通訊都采用了冗余配置，很大程度上提高了DCS系統(tǒng)的可靠性。

另外，機組運行過程中的重要保護測點如爐膛壓力、汽機轉(zhuǎn)速、汽包水位、給水流量、凝汽器真空、重要輔機的跳閘測點及相關(guān)邏輯應(yīng)采用三重冗余方式配置。對某些帶有保護的單點溫度測點，在邏輯中應(yīng)設(shè)置慢信號保護，防止干擾信號造成溫度測點的飛升。

參考文獻：

[1]周倩，魯學(xué)農(nóng)等.火電廠DCS 系統(tǒng)信號抗干擾研究及實例[J].中國電力，2012，30（04）：65-67.

作者簡介：呂強，男，助理工程師，主要從事電廠自動化及主機保護工作。