发电厂控制系统几种抗干扰问题研究.PDF

2009 年全国发电厂热工自动化专业会议论文集 发电厂控制系统几种抗干扰问题研究 裴俊峰 （华能沁北电厂） 【摘 要】本文分析了各种干扰因素对发电厂控制系统的干扰，指出在发电厂在工程实施及运行中必须综合考 虑控制系统的抗干扰性能，并结合沁北电厂一二期工程提出了几种有效的抗干扰措施。 【关键词】控制系统 干扰 供电 接地 1 概述 随着发电厂控制技术的不断发展，目前分散控制系统（DCS ）、可编程控制系统（PLC ）、现场 总线（FCS ）技术在发电厂生产过程控制中得到广泛的应用。控制系统的可靠性直接影响到发电企 业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所 使用的各种类型控制设备，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它 们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高控制系统可靠性，一方面要求生 产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视， 多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能 2 干扰源对系统的干扰 2.1 干扰源及干扰分类 影响控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变 化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。 干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声 产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持 续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一 种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐 射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差 的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达 130V 以上。共模电压通过不 对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统 I/O 模件损坏 率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰 电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种直接 1615 2009 年全国发电厂热工自动化专业会议论文集 叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 2.2 控制系统中电磁干扰的主要来源 2.2.1 来自空间的辐射干扰 空间的辐射电磁场（EMI ）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电 视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若系统置于所射频 场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对控制设备内部的辐射，由电路感 应产生干扰；而是对控制设备通信网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备 布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和 PLC 局部屏蔽及高压 泄放元件进行保护。 2.2.2 来自系统外接线的干扰 主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在发电现场较严重。因为发电厂是 强电场和强电磁场密集地方。 来自电源的干扰 实践证明，因电源引入的干扰造成控制系统故障的情况很多，由于控制系统的供电大都来自电 厂的供电网络，其覆盖全厂，电网内部的变化，如开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动 装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过配电线路传到电源。控制电源通常采用隔离电源， 但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝 对隔离是不可能的。 来自信号线引入的干扰 与控制系统连接的各类信号（信号线和控制指令线）传输线，除了传输有效的各类信息之外， 总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供 电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外 部感应干扰，这是很严重的。由信号引