发电厂控制系统信号干扰问题分析与处理

摘要: 在发电厂的自动化控制系统运行中，常常会受到干扰信号的影响，导致系统运行出错，给生产造成不必要的损失。本文主要介绍了发电厂控制系统中干扰信号的产生原因及干扰的处理方法。对电厂自动化控制系统的设计和维护有一定的借鉴意义。

关键词：信号干扰；隔离；屏蔽；接地

一.引言。

随着自动化技术在发电厂生产中应用的不断深入，PLC、DCS以及计算机监控设备在电厂中的应用越来越普遍。由于电厂中供电环境和电磁环境的影响，导致控制回路不可避免的产生了干扰信号，导致服务器的监控数据失真，造成设备扰动，甚至导致设备误动作，造成生产停滞，甚至设备损坏，严重影响了发电机组的正常运行，危及电力系统的供电安全。因此，控制系统的信号抗干扰问题已经成为电厂设计施工中的重要问题。[1]

二.干扰的产生原因。

干扰广泛存在于控制系统中。常常造成测量误差，设备误动，甚至导致设备直接损坏。干扰产生的原因，一是设备自身产生；二是外部设备或环境导致。

常见的外部干扰通常有如下几种方式：

（1）电源干扰。由于供电系统中其他用电设备（尤其是可控硅整流设备）的存在，导致谐波或者其他高频干扰信号的产生，造成干扰信号由电源引入设备，导致设备不能正常运行。

（2）电磁干扰。由于现场环境中大功率或者高频设备的存在，产生强大的电磁干扰，导致设备运行不正常。

（3）控制线路引入的干扰。控制线路和现场设备相连，将其他设备的干扰信号直接引入控制系统。或者线路较长，由于电磁感应，导致线路自身产生干扰信号。[2]

三.常用的抗干扰措施。

为了杜绝或者减小干扰信号对系统的影响，必须从设计施工阶段就开始采取措施对干扰进行抑制。从源头上消除干扰的引入或者衰减干扰信号的强度。设备自身产生干扰的情况比较少，对于这种情况，往往对设备加装滤波器减小或消除干扰信号。下面主要介绍外部干扰信号的抑制措施。

1.电源干扰。

对于电源干扰，一方面可以为供电系统加装自动补偿滤波装置，消除或减弱谐波对电源的干扰。另一方面可以在控制器的电源侧加装滤波器、隔离变压器或者UPS稳压电源，对电源进行滤波隔离，消除电源干扰。

2.电磁干扰。

对于电磁干扰，一方面在自动化设备安装时，应远离大功率高频干扰源，以降低电磁波的干扰。由于特殊原因造成干扰源距离过近时，可以采取对干扰源或者设备加装金属隔离板或隔离网的措施，避免对设备的干扰。

3.线路引入的干扰。

目前常见的干扰大都是通过线路引入的。只要采取适当地措施，大多数干扰的影响还是可以消除的。

（1）信号隔离。对于开关量信号可以在信号的输入输出端加装中间继电器，电压电流等模拟量信号可以加装信号隔离器，对信号进行隔离，避免干扰的引入。

（2）合理布线。电缆沟或者电缆桥架分层安装布线，并且保证桥架可靠接地。电缆铺设过程中，动力线、控制线和信号线应分层铺设，应避免动力线和控制线近距离交叉平行铺设。铺设过程中，应避免电缆绝缘破损，导致强电引入。柜内接线端子设计过程中应保证强弱电分开排布。

（3）线路屏蔽。对于高频大功率的动力线可以应用屏蔽电缆，并对屏蔽层接地，降低对外界的影响。对于控制线可以使用屏蔽双绞线，对屏蔽层可靠接地，对于外界干扰源影响过于严重的情况，可以对控制电缆外加金属管，并对金属管进行多点接地，来消除干扰的影响。

（4）可靠接地。接地是抑制电磁干扰、保护工作人员的最重要最有效的措施。一方面进行保护接地，保证用电设备机座和外壳必须可靠接地，以确保工作人员和设备的安全，并防止静电积累损坏设备。另一方面进行工作接地。对屏蔽层和设备地进行良好接地，以达到抗干扰的目的。正确可靠的接地可以很好的抑制干扰，但是如果接地不当，方式不正确，则有可能反而把干扰信号引入系统中，

3.1 工作接地的种类，

（1）设备逻辑地，也是设备的电源地，是电子设备内部的逻辑低电平公共地。
（2）信号回路地，如变送器和开关信号的负端接地等。

（3）屏蔽层接地。信号线或者设备接地点的地。

3.2 接地方式。

根据系统的工作频率接地一般采用如下几种方式：

（1）单点接地。系统的工作频率低于1MHZ时一般采用单点接地，即把整个系统的地都接在同一个接地极上，此种方式简单且实用，避免了系统外的其他电流经地线耦合进入系统，损坏设备。但是消耗接地材料较多，成本较高，而且随着接地极日积月累的腐蚀，其接地阻抗会逐渐变大，影响接地效果。如今大多数的PLC和DCS控制系统大都采用这种接地方式。即在靠近控制系统位置设立接地极，所有设备靠近接地极测单端接地，而电缆的现场设备端不接地。[3]

（2）多点接地。整个系统的设备接地就近连接接地，地线比较短，比较适合高频设备接地。采用这种接地方式，可以使电子设备的电路结构得到简化，使接地电阻减小，地线间的杂散电感和分布电容有效减少。但这种方式对接地点的要求较高，应使接地线的分布电容和杂散电感尽可能减少，保证良好连接。

（3）混合接地。根据干扰信号的频率不同，在地线系统内使用电容电感连接，滤去特定频率的干扰信号。

（4）悬浮地 。即设备地与大地及其他导电结构绝缘隔离，此种方式抗干扰能力强，但容易造成静电积累。

四.结论。

控制系统的抗干扰工作是电厂建设和运行中的重要任务。必须在系统的设计、施工、运行的各个环节都给予足够的重视。干扰信号虽小，但其可能造成的损失却很大。但是只要根据现场情况，采取合理措施，完全可以使干扰得到很好的抑制，保障设备的可靠安全运行。

参考文献：

[1] 陆雨晴,冯丽辉．PLC、DCS、FCS在电厂中的应用研究[J].昆明理工大学学报：理工版，2005（Z1）：25-27.

[2] 西门子profibus厂家资料.