发电厂控制系统信号干扰的分析与研究

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1、发电厂控制系统信号干扰的分析与研宄李鹏天津泰环再牛.资源利用有限公司摘要：木文主要对发电机组分散控制系统回路中信号的干扰来源、传播途径及其分类进行了阐述，并对信号干扰问题提出了一些解决方法。1前言目前火电机组大都釆用DCS系统，控制与现场信号采集密不可分，电厂各设备信号分布在生产现场的各个角落，因而DCS系统的信号采集是处于干扰频繁的恶劣环境中，干扰是有用信号以外的噪声，这些干扰会影响系统的测试精度，降低系统的可靠性，甚至导致系统的运行混乱，造成生产事故。干扰是客观存在的，在现场通过试验寻求解决干扰问题的措施，以期对现场出现的信号干扰问题的处理能有所帮助。2干扰分

2、类按照干扰信号对热工信号的作用方式，可以将干扰信号分为以下几大类：串模干扰、井模干扰、长线传输干扰、接地系统的干扰。串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声，即干扰串联在信号源回路中,其产生原因如图1所示，当干扰线上有交变电流流过时，由电流产生的电磁干扰信号就会通过分布电容C1和C2的耦合产生串模干扰电压，引至DCS系统的输、上山人¥而。信号在长线传输中除了会受到外界干扰和引起信号延迟外，还可能会产生波反射现象：当信号在松线传输时，由于传输线的分布电容和分布电感的影响，信号会在传输线内部产生正向前进的电压波和电流波，称为入射波，如果传输线的终端阻抗与传输线的阻抗不匹

3、配，入射波到达终端时会引起反射。在电厂DCS系统中，接地主要分为系统地、信号地、保护地和屏蔽地。系统地也称系统基准地，通常也是系统电源地，是为DCS信号提供的一个基准点；信号地指作为传感器、变送器、放大器等信号的零电位；保护地也叫安全地，是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施；屏蔽地是为了避免电磁场对仪表和信号的干扰而采取的屏蔽网接地。3干扰来源及其传播途径根据干扰的来源分类，我们将干扰分为外部干扰和内部干扰：外部干扰由使用条件和外部因素决定，火电厂中主要有来自天电干扰（雷电及其他气象引起的干扰电波）、电气设备的干扰（动力机械、电焊机等）

4、以及来自电源的工频干扰；内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺所引入的，火电厂中主要冇分布电容及分布电感引起的耦合感应、电磁场辐射感应、长线传输造成的波反射、多点接地造成的电位差引入的干扰以及元器件产生的噪声等。干扰的传播途径主要有3种：静电耦合、磁场耦合、公共阻抗耦合。静电耦合式电场通过电容耦合途径窜入其他线路的，两根并排的导线之间会构成分布电容，此分布电容会对两根线路上的信号产生干扰；磁场耦合式通过导体间的互感耦合进来的，在任何载流导体周围空间都会产生磁场，而交变磁场则对周围闭合电路产生感应电势，此干扰电势将会对导体上的有用信号产生干扰；公共阻抗耦合发生在两个

5、电路的电流流经一个公共阻抗吋，一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路，从而产生干扰噪声的影响。4信号干扰的一般解决方法DCS系统的抗干扰措施主要包括：抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统自身的抗干扰能力。（1）按照干扰信号分类采取措施：对于串模干扰，由于信号电压和干扰电压串联，一般常采用双绞线与滤波器两种措施。采用双绞线可以使外界电磁场在双绞线相邻的小环路上形成相反方向的感应电势，从而抵消或者减弱干扰作用;根据串模干扰频率与被测信号频率的分布特性，可以选具有低通、高通、带通等滤波器，对干扰信号进行抑制；对于共模干扰，共模干扰的抗干扰措施主

6、要是抑制共模干扰电压、隔离两个地之间的电联系或者采用双端差动输入方式，具体措施主要是变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽等。(2)采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰：在DCS控制系统中，电源占极重要的地位。电网干扰串入DCS控制系统，主要通过DCS系统的供电电源、变送器供电电源和与DCS系统具奋直接电气连接的仪表供电电源耦合进入的。现在DCS系统的供电电源，一般都采用安全可靠、具奋较强隔离性的UPS电源(在线式不间断供电电源)。而对于变送器、及其它与DCS系统直接连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器

7、分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。(3)正确选择接地点，完善接地系统接地的0的通常有两个，.其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是DCS控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。系统接地方式冇：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对DCS控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz,所以DCS控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的DCS系统适于并联一点接地方式：从各柜体不同的中心接地点以单独的接地线引向系统接地

8、汇集板，再