摘要: 在發(fā)電廠的自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行中，常常會受到干擾信號的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行出錯，給生產(chǎn)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(chǎn)生原因及干擾的處理方法。對電廠自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：信號干擾；隔離；屏蔽；接地

一.引言。

隨著自動化技術(shù)在發(fā)電廠生產(chǎn)中應(yīng)用的不斷深入，PLC、DCS以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備在電廠中的應(yīng)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(dǎo)致控制回路不可避免的產(chǎn)生了干擾信號，導(dǎo)致服務(wù)器的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)失真，造成設(shè)備擾動，甚至導(dǎo)致設(shè)備誤動作，造成生產(chǎn)停滯，甚至設(shè)備損壞，嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)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(jīng)成為電廠設(shè)計(jì)施工中的重要問題。[1]

二.干擾的產(chǎn)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(shè)備誤動，甚至導(dǎo)致設(shè)備直接損壞。干擾產(chǎn)生的原因，一是設(shè)備自身產(chǎn)生；二是外部設(shè)備或環(huán)境導(dǎo)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(shè)備（尤其是可控硅整流設(shè)備）的存在，導(dǎo)致諧波或者其他高頻干擾信號的產(chǎn)生，造成干擾信號由電源引入設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行。

（2）電磁干擾。由于現(xiàn)場環(huán)境中大功率或者高頻設(shè)備的存在，產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁干擾，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行不正常。

（3）控制線路引入的干擾。控制線路和現(xiàn)場設(shè)備相連，將其他設(shè)備的干擾信號直接引入控制系統(tǒng)。或者線路較長，由于電磁感應(yīng)，導(dǎo)致線路自身產(chǎn)生干擾信號。[2]

三.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(shè)計(jì)施工階段就開始采取措施對干擾進(jìn)行抑制。從源頭上消除干擾的引入或者衰減干擾信號的強(qiáng)度。設(shè)備自身產(chǎn)生干擾的情況比較少，對于這種情況，往往對設(shè)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。

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(bǔ)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(cè)加裝濾波器、隔離變壓器或者UPS穩(wěn)壓電源，對電源進(jìn)行濾波隔離，消除電源干擾。

2.電磁干擾。

對于電磁干擾，一方面在自動化設(shè)備安裝時，應(yīng)遠(yuǎn)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(shè)備加裝金屬隔離板或隔離網(wǎng)的措施，避免對設(shè)備的干擾。

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(dāng)?shù)卮胧蠖鄶?shù)干擾的影響還是可以消除的。

（1）信號隔離。對于開關(guān)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(jìn)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(shè)過程中，動力線、控制線和信號線應(yīng)分層鋪設(shè)，應(yīng)避免動力線和控制線近距離交叉平行鋪設(shè)。鋪設(shè)過程中，應(yīng)避免電纜絕緣破損，導(dǎo)致強(qiáng)電引入。柜內(nèi)接線端子設(shè)計(jì)過程中應(yīng)保證強(qiáng)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(yīng)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(yán)重的情況，可以對控制電纜外加金屬管，并對金屬管進(jìn)行多點(diǎn)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(hù)工作人員的最重要最有效的措施。一方面進(jìn)行保護(hù)接地，保證用電設(shè)備機(jī)座和外殼必須可靠接地，以確保工作人員和設(shè)備的安全，并防止靜電積累損壞設(shè)備。另一方面進(jìn)行工作接地。對屏蔽層和設(shè)備地進(jìn)行良好接地，以達(dá)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(dāng)，方式不正確，則有可能反而把干擾信號引入系統(tǒng)中，

3.1 工作接地的種類，

（1）設(shè)備邏輯地，也是設(shè)備的電源地，是電子設(shè)備內(nèi)部的邏輯低電平公共地。
（2）信號回路地，如變送器和開關(guān)信號的負(fù)端接地等。

（3）屏蔽層接地。信號線或者設(shè)備接地點(diǎn)的地。

3.2 接地方式。

根據(jù)系統(tǒng)的工作頻率接地一般采用如下幾種方式：

（1）單點(diǎn)接地。系統(tǒng)的工作頻率低于1MHZ時一般采用單點(diǎn)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(shí)用，避免了系統(tǒng)外的其他電流經(jīng)地線耦合進(jìn)入系統(tǒng)，損壞設(shè)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(shè)立接地極，所有設(shè)備靠近接地極測單端接地，而電纜的現(xiàn)場設(shè)備端不接地。[3]

（2）多點(diǎn)接地。整個系統(tǒng)的設(shè)備接地就近連接接地，地線比較短，比較適合高頻設(shè)備接地。采用這種接地方式，可以使電子設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)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(diǎn)的要求較高，應(yīng)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(jù)干擾信號的頻率不同，在地線系統(tǒng)內(nèi)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(shè)備地與大地及其他導(dǎo)電結(jié)構(gòu)絕緣隔離，此種方式抗干擾能力強(qiáng)，但容易造成靜電積累。

四.結(jié)論。

控制系統(tǒng)的抗干擾工作是電廠建設(shè)和運(yùn)行中的重要任務(wù)。必須在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)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(jù)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(shè)備的可靠安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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

[2] 西門子profibus廠家資料.