电厂热工控制系统中抗干扰技术的应用

朱尧尧

【摘  要】随着电厂建设规模的不断扩大，高效运行和安全生产成为电厂运行的工作内容。但是电厂机组容量的增加具有热控系统和系统日益复杂的功能，这是因为随着电厂机组内部的增加，内外干扰的概率也相应增加，带来了热量控制系统干扰因素增加，导致测量偏差失败和动作失效，影响电厂正常生产。因此，采用科学有效的抗干扰技术，有效避免热控系统造成的干扰信号干扰，分析热系统的干扰源，从根本上提高控制系统的抗干扰能力，通过选择并应用抗干扰技术，充分发挥电厂热力系统和功能的作用，促进电厂的可持续发展。

【关键词】电厂;热工控制系统;抗干扰技术

引言

热工控制系统信号干扰是影响电厂设备运行的重要因素之一，随着我国经济的快速发展，电力需求不断增加。因此解决热工控制系统的信号干扰问题十分必要。电网和热工控制系统自身都较为复杂，并且随着热工控制系统的逐渐复杂，内部干扰信号逐渐增多，供电电源的干扰、信号线的干扰、热工控制系统内部干扰源等干扰因素都是目前较为常见的干扰问题。因此，控制热工控制系统的干扰因素十分重要。要处理这一问题，文章对对电厂热工控制系统的抗干扰技术进行了具体的分析。

1、热工控制系统干扰源阐述

1.1供电电源干扰

电网具有覆盖面积广的特点，同时其又是热工控制系统电源的主要来源。这导致热工系统电源处于复杂的环境中，受到周围磁场的影响较大，其中交直流传动装置导致的谐波、大型电力设备的启动和停止都会导致控制系统电源受到干扰。虽然目前电网系统中对热工控制系统的电源采用了部分隔离技术，但受其技术条件和构造、参数等因素的影响，隔离效果较差，达不到理想的要求。

1.2信号线的干扰

连接热工控制系统的信号线不可避免的会受到周边信号干扰源的干扰，从而导致控制系统的信号较差。目前，热工控制系统的主要干扰信号为：变送器供电电源及其周边仪表的干扰和空间电磁辐射感应干扰。后者较为常见且具有较大危害，即我们常见的外部信号干扰。外部干扰易影响信号线的测量精度，使信号出现异常，甚至导致系统元件失去基本功能。尤其是对于本身隔离效果较差的系统，信号干扰将导致回流现象异常，严重时可导致系统处于死机状态。

1.3热工控制系统内部干扰源

热工控制系统自身电路复杂，不同电路之间常出现一定的电流或辐射干扰。其中包括逻辑电路相互间的干扰、逻辑电路对模拟电路的干扰、逻辑地对模拟地的干扰和各元件之间的相互干扰等。具体表现为控制机柜的内部信号干扰。导致其出现的原因为DCS卡件或其内的绝缘性能下降、机柜内部线路布置不合理，导致电缆同二次线强电、弱电信号出现重叠，造成模拟信号干扰、热工控制系统运行时间过长导致的线路松动，影响绝缘效果，或者由于金属腐蚀而化学电势，造成信号回路，影响线路信号的输出。要提高热工控制系统的效率，就要控制其内部干扰及其它干扰问题，确保其稳定运行是电厂设备更新的主要任务。

2、电厂热工控制系统中的干扰源与干扰信号分类

2.1干扰源分类

1）在电厂热工控制系统中，若有两个或两个以上的回路共同使用一个阻抗，此时的电源内阻与汇流条，将全部转变成公共阻抗，有可能发生回路干扰。2）漏电阻是一种较为常见的干扰源，漏电阻的数值越小，则说明漏电情况越严重。3）在雷击环境下，电厂热工控制系统周围将出现较多的电磁干扰现象，这些干扰会通过接地线进入到控制系统内部。4）当引入静电耦合时，电力系统的平行布置方式会提供一定的电抗通道，若平行导线之间存在大量的分布电容，电容产生的交变干扰信号，将进一步加大干扰。

2.2干扰信号的种类

1）干扰热工控制信号产生在两个极点之间，作为一种干扰信号差模干扰信号经过信号间的耦合感应，与电路失衡转变称为共模干扰信号。一般在系统内部进行叠加以及串联，电压产生电磁，影响到系统的测量和控制功能。

2）当热工控制信号对地面产生一定量的电位差以后，使得热工控制系统信号线路出现感应现象，共模干扰信号干扰电厂的热工控制系统，采用的是对地电位差的方式，以电磁辐射等方式对电工控制系统产生一定的影响。

3、电厂热工控制系统中的干扰源与干扰信号分类

3.1干扰源分类

1）在电厂热工控制系统中，若有两个或两个以上的回路共同使用一个阻抗，此时的电源内阻与汇流条，将全部转变成公共阻抗，有可能发生回路干扰。2）漏电阻是一种较为常见的干扰源，漏电阻的数值越小，则说明漏电情况越严重。3）在雷击环境下，电厂热工控制系统周围将出现较多的电磁干扰现象，这些干扰会通过接地线进入到控制系统内部。4）当引入静电耦合时，电力系统的平行布置方式会提供一定的电抗通道，若平行导线之间存在大量的分布电容，电容产生的交变干扰信号，将进一步加大干扰。

3.2干扰信号的种类

1）干扰热工控制信号产生在两个极点之间，作为一种干扰信号差模干扰信号经过信号间的耦合感应，与电路失衡转变称为共模干扰信号。一般在系统内部进行叠加以及串联，电压产生电磁，影响到系统的测量和控制功能。

2）当热工控制信号对地面产生一定量的电位差以后，使得热工控制系统信号线路出现感应现象，共模干扰信号干扰电厂的热工控制系统，采用的是对地电位差的方式，以电磁辐射等方式对电工控制系统产生一定的影响。电源和信号，以减少电磁干扰。DCS机柜中信号导线和控制导线屏蔽线应遵循单端接地，这种连接方式比其它方式更具抗干扰能力，计算机通讯电缆、预制电缆、光缆与强电导线专门隔开或保持一定距离，避免通讯干扰。

3.3屏蔽干扰信号

屏蔽干扰信号主要是用铁皮或搭设较大的铝合金材料制成罩子和小房子，将需要防护的仪表元件、信号线以及电路和控制柜等的部分包起来，防止静电或电磁感应，目的是把测量设备与干扰信号隔离开来，隔断电容性耦合。在工程中主要使用带有屏蔽层的电缆，对于热工控制系统中重要的参数、易干扰的模拟量信号和计算机I/O信号必须采用屏蔽电缆和带有屏蔽的双绞线电缆。

3.4平衡抑制

所谓的平衡抑制技术即借助于平衡电路，当两条导线具有相同的传输信号，而且还产生相同干扰电压的时候，就能够使得导线中的干扰电压形成一个平衡的状态，从而抵消干扰信号，进而使得电厂的热工控制系统免收外部磁场的影响。此项技术是热工控制系统抗干扰技术中的一个重要组成部分，而且也是所有抗干扰技术中比较简单而又灵活的方法之一。所以，在热工控制系统的运行过程中，要科学合理地运用平衡抑制技术，将双绞线看做系统平衡电路，从而有效抑制外部电磁场中的干扰信号，使得电厂的热工控制系统能够安全稳定地运行。

3.5接地保护

接地保护可分为保护接地和工作接地，所谓保护接地就是保护电气设备以及人身安全的接地：工作接地是电路回路中一个公用的电位参考点，主要作用是互容耦合产生电压差和低压差相互消除。根据干扰的强弱、信号线电流的大小、电源的类别来划分，包括信号地、功率地、外壳地。其中屏蔽接地是工作接地的一种，DCS机柜测量连接的屏蔽线接地，能很好的防止自身带来的干扰，又能防止外部设备引入的干扰，屏蔽接地要遵循一点接地的原则，从而能很好的抑制共模和差模干扰，保证仪表的可靠性、精确性。

4、结束语

总而言之，系统要正常稳定运行，必须要提高热工控制系统的抗干扰能力，威胁电厂安全运行的因素众多，其中多种干扰信号的影响产生的后果较为严重。因此，为提高电厂热工控制系统的抗干扰能力，采用平衡抑制、物理隔离、屏蔽干扰技术等技术，在促進电厂可持续发展，保证促进电厂的可持续发展方面，意义非常重大的，值得在工作实践中加以推广。

参考文献：

[1]刘明辉.电厂热工控制系统应用中的抗干扰技术研究[J].电工技术，2016（12）：44-45.

[2]孙守江.电厂热工控制系统应用中的抗干扰技术[J].电子技术与软件工程，2015（21）：159-160

（作者单位：山东电力建设第三工程有限公司）