浅谈火电厂热控系统抗干扰技术

浅谈火电厂热控系统抗干扰技术

张云刚

新疆华电喀什热电有限责任公司

摘 要：本文作者结合多年工作实践经验，首先分析了火电厂热控系统的干扰因素及其引发原因，然后在此基础上进一步探讨针对此类问题应当采取的抗干扰措施。

关键词：火电厂；热控系统；抗干扰技术

随着我国市场经济的发展，科学技术的提升和革新，火电厂热控系统得以不断改进。目前，我国火力发电厂单元机组的容量仍在不断扩大，而其自动化性能也得到不断提升。分散控制系统（Distributed Control System，DCS）和可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）等控制系统在火力发电厂中得到了广泛的推广和应用，故而，火电厂的热控系统的稳定性也得到了保障。但是在实际施工过程中，抑或在装备调试、热控系统运行的时候，还是会时常出现一些外部干扰因素或机械内部原因而导致硬件损坏的情况。这无疑影响了整个热力过程控制的稳定性，给火电厂的安全生产埋下了巨大安全隐患。由此可见，如何有效的提升火电厂热力过程控制的稳定性，完善热控系统的抗干扰技术，是火电厂工程施工和调试人员亟待解决的课题。

1 简析火电厂热控系统的信号干扰因素

所谓干扰，顾名思义是指对系统电源或信号电缆上的电信号带来消极影响的外在因素和内部原因。一般程度的干扰只是对电信号会产生影响，造成测量或计算结果与正确结论存在一定差距，但是如若是干扰情况过于严重，则有可能会破坏仪器设备，引发安全事故。笔者针对火电厂热控系统中存在的问题及信号干扰因素，现将其归纳如下。

1.1 传导干扰

（1）漏电因素。在火电厂中，敷设有大量不同型号和类别的电缆。这些电缆在电缆通道中往往会交织在一起，如果相互接触的信号传输电缆由于绝缘材料老化而漏电，就会产生信号叠加而形成干扰，由于信号干扰产生的原因是绝缘材料老化，因此这种干扰在系统的运行前期一般不会出现。

（2）人为因素。由于系统中的一些执行单元采用220V或380V电源供电，有时因为操作失误造成电源与信号电缆短路，使高电压加到信号线上形成较大的干扰，甚至造成设备损坏。这种人为因素造成的信号干扰后果一般比较严重，不仅会致使设备损坏，甚至严重时还会发生人身伤害事故。

（3）共模干扰。如果不同的信号电缆屏蔽层两端同时接地，一旦两端的接地系统出现电位差就会在信号电缆上产生很大的地环流，并与信号电流叠加造成信号干扰。如果这种叠加的电流较大还有可能造成硬件损坏，影响系统的正常运行。此外，在分散控制系统（DCS）接地不良造成接地电阻值增大，使地电位抬高、超过允许值，也会会造成设备损坏。

1.2 电容电感耦合干扰

如上所言，火电厂特别是设备齐全的大型火力发电厂在设立之初，便会在地表铺设大量的电力电缆、热控系统电缆以及接受信号的电缆。在完整的电力系统中，这些电缆将会经由一个方向而被接入总控制系统。这些电缆之间会出现一种非电容形态形成的一种分布参数，即分步电容。分布电容可通过将干扰信号传输至其他信号中，由此间接促使其他信号传输过程汇总受到干扰而失去真实性。

1.3 辐射干扰

电磁辐射干扰的来源极为广泛和复杂，既包括雷电等自然现象产生的辐射干扰，也包括雷达、通信人造辐射源的干扰。这些电磁辐射，不仅能通过系统内部的电路感应产生干扰，还可通过外围设备和通信线路的感应产生干扰。例如在雷暴天气下的电磁辐射会对信号产生强干扰，甚至会造成机组跳闸。

1.4静电干扰

系统周围环境中的静电因素也不容忽视，其有可能成为毁坏系统设备的隐蔽杀手。因此进入电子设备间的人员不能穿容易产生静电火花的化纤衣服，而且要穿鞋套，尤其是在系统调试过程中更要对其引起足够重视。

2 热控系统抑制干扰的主要措施

2.1 完善热力控制系统的稳定性

通常情况下，为了保证热控系统的稳定性，在其原始设计中便融合了热工电源盘的设计方案，以此为电力热力控制系统供应稳定可靠的电源。但是在实际应用中，热控系统时常会因为内外因作用而稳定性受到影响，针对于此，必须完善热力控制系统的稳定性，这需要做到：

1）由自负荷稳定的电网作为电源的供应系统。

2）采取双冗余方式予以处理热控系统的分布。

2.2采用科学、合理的接地方法

控制系统中的绝大多数设备和线缆都需要进行接地处理，对于这些种类、数量繁多的地线怎样布局就成为控制系统中的重点工作之一。采用科学、合理的接地方法是热控系统抗干扰的关键措施，并直接影响到整个系统的抗干扰能力以及安全稳定性，在施工过程中的接地技术措施主要有以下几方面：（1）信号传输电缆接地的基本原则。传输低频信号的电缆之间的电感干扰可以忽略不计，但是受接地线环路干扰的影响较大，因此应该采用一点接地的方式。由于高频信号传输时，地线上较强的电感会促使地线的阻抗升高，从而引发各地线之间的耦合现象。随着信号频率的升高，地线的阻抗会大幅上升，并使得地线成为事实上的发射天线，向外辐射干扰信号影响系统的稳定性，因此对于高频信号传输电缆尽可能采取多点接地的方式。如果必须采取一点接地的方式，在接地施工时要尽量缩短地线的长度降低地线阻抗，以减小噪声辐射。因此系统施工过程中，施工技术人员首先要明确各设备的技术要求，选择科学正确的接地方式，以保证控制信号稳定传输。（2）电缆屏蔽层的处理。必须保证进入控制系统盘柜的电缆屏蔽完整，所有信号电缆的屏蔽体必须利用接插件进行连接，如果两条以上的屏蔽电缆使用一个插件连接，则必须保证这些电缆的屏蔽层分别使用不同的接线端子，以避免形成地环路产生干扰。（3）对关键回路采用必要的隔离技术。针对模拟回路信号干扰的抑制问题，应该主要预防强电窜入卡件和设备与控制系统不共地产生电势差造成的信号回路电流干扰。因此，对于模拟回路应当采取信号隔离器实施抑制。

2.3正确敷设电缆

为避免强弱电之间的短路产生信号干扰，在系统的基础施工中安装足够的电缆槽或电缆通道，使强电与弱电缆能够分槽敷设。条件具备的情况下应该将电力电缆、控制电缆与信号电缆敷设在不同的电缆通道中，如果这些电缆必须在同一通道敷设，应尽量将电力电缆、控制电缆与信号电缆从上至下分层敷设，使弱信号电缆与强信号电缆保持一定的距离。

2.4继电器隔离方式的使用分析

现场设备与模块之间是否需需要继电器进行信号隔离，目前尚无定论。一般认为以模块本身的抗干扰能力，完全可以防止干扰信号的入侵，同时由于系统接线简化还可以减少故障点，提高系统的安全性。尽管模块具有良好的抗干扰性能，但继电器耐过电压、过电流冲击的能力更强，在系统的实际运用，曾有使用继电器有效避免了过压、过流信号损坏PLC模块的实例。因此对这一问题还有待理论研究和实际应用的进一步检验。

3 结束语

综上所述，火电厂热控系统中存在诸多因素影响信号传播，为了完善其抗干扰技术，必须分析信号干扰因素，分类予以解决。

参考文献

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