摘要：以新疆中泰动力站工程中的热控信号干扰现象为例，分析热控信号的干扰因素，以及针对这些干扰因素提出解决热控信号干扰问题的处理和预控措施。
关键词：热控信号；干扰问题；分析
1引言
随着火力发电厂单元机组容量的扩大和自动化程度的不断提高，热工控制及仪表系统监视、控制的I/O数量越来越多。电厂的日常维护也大量涉及到DCS等仪控系统。但是在施工、调试、运行过程中，因热控系统受到干扰而造成硬件损坏的现象屡见不鲜，同时，对电厂的安全生产也构成了很大威胁因此，在施工及调试过程中，应该充分考虑抗干扰问题，从实际的施工建设中不断积累经验，采取有效的措施进行防范。
2热控信号干扰现象
除氧器作为火电机组热力系统上重要的一环，对其水位的准确检测意义重大。新疆中泰动力站工程除氧器处两台远程式水位计均为Magtech供LTM-300型磁致伸缩式液位变送器。自机组试运以来，两台液位计均不能准确的反应出除氧器的真实液位，从DCS监测画面可以看到此数据波动幅度大且频繁，同时就地磁翻板水位计显示数值亦存在偏差。此液位数据无法在机组投自动保护时使用。通过采用方差分析的方法来直观的显示液位测量的准确度，每隔一分钟对除氧器液位进行取样分析，取得10组数据如下表：
由表中数据计算得到平均值X=1788.4mm，标准差S=66.5750。可见数据的离散度偏大，测量数据准确度低。达不到机组正常运行所需要的监测要求。
3热控信号干扰问题分析
3.1电容耦合干扰
由于发电机组中敷设有大量的用于连接现场设备与控制系统的电源、控制和信号电缆，如果在电缆敷设阶段没有按照设计和施工要求进行，而是在电缆桥架通道中将电缆进行平行或交织敷设，此时具有不同性质的电缆、线路及电缆中的控制信号会在一起传输，且由于线路中的电流变化会引起周围磁场的变化，加之电缆的质量不符合设计要求、电缆绝缘材料老化或破坏、电缆的屏蔽层未进行连续连接、且存在接地点位差等问题，传输信号的电缆中会混杂有由于空间电磁辐射、电缆之间的电容性耦合、感性耦合、直接性耦合以及公共阻抗耦合等引起的无用信号，这些无用信号与有效信号进行叠加，因此会引起控制信号的失真问题。
3.2大型电气设备启停引起的干扰
大型电气设备如凝结水泵、电泵等进行启停时，会引起空间电磁辐射耦合，然后再通过电缆之间的电容耦合就会对热控信号产生干扰。由于在大型电气设备启停时，开关的闭合会导致负载电流的快速变化，而电流的变化会在周围产生一个较大的交变磁场，这个磁场会引起分布电容和电感，导致其中的控制与测量信号电缆受到感应而对信号产生干扰。此外，这个磁场还会通过信号电缆的耦合在电缆之间形成电动势，也会对线路上的信号产生干扰。
3.3接线问题引起的干扰
在进行信号电缆的施工阶段，如果由于人为原因而导致屏蔽层两端同时接地，那么这两端的接地系统就会出现一个电位差，这将会导致在信号电缆上产生一个很大的电流，此电流会与信号电流进行叠加，因而对模拟量信号产生波动，而如果这个叠加电流过大就会造成卡件损坏，影响设备的正常运行。而且如果在接地施工中采取不合理的施工工艺导致接地电阻值过大，就会使整个控制系统的地点位过高，也会对设备造成损坏，影响系统的正常运行。
3.4 空间辐射干扰
空间辐射主要包括雷电、雷达、无线电、通信等因素，其分布广泛，且具有随机性和复杂性，这些因素产生的电磁辐射不仅会对计算机内部的电路感应产生干扰，而且还会对计算机外围的设备和通信网络产生辐射，并由这些外围设备和通信线路的感应引入干扰[1]。此外雷击还可能在系统周围产生很大的电磁干扰，并通过各种接地引入干扰。环境中还会存在静电也往往成为毁坏系统设备的杀手。
4热控信号干扰问题处理措施
4.1采用正确的电缆敷设方式
由于火电厂中的电缆种类和数量繁多，所以应该首先根据实际情况安装足够的电缆通道，将强电和弱点电缆分开敷设，然后在电缆敷设施工时确保将电压超过220V，电流低于10A的电源电缆与信号电缆之间保持超过150mm的距离。对于电缆层层叠放且距离小于150mm的电缆，需要将其列入检修计划，在机组大修时进行电缆的重新敷设。
4.2选择科学的屏蔽线的接地点和接地方式
对于控制系统侧单点接地解决不了的某些干扰问题，可以断开控制系统侧单点接地，改在电缆始端一侧单点接地试验。处于严重电磁干扰环境的电缆，采用分屏加总屏电缆或铠装屏蔽型电缆，铠装层两端接地，内层屏蔽一端接地，有时利用金属电缆桥架对总屏或铠装层进行二点接地作为第一道屏蔽，利用分屏或铠装电缆的屏蔽层进行单点接地作为第二道防护，会取得较好效果[2]。
4.3加强隔离技术的应用
对于电缆间的电容耦合干扰，通过在芯线上加装电容、套装磁环的方法，为干扰信号提供泄放通道以减少或消除干扰。对于共模干扰，可采用通道隔离技术，切断外部干扰窜入输入输出通道的渠道，实现彼此隔离。但加装隔离器时，若采用无源隔离器，要注意被隔离的信号源是否具有带无源隔离器这一负载的能力；若采取有源隔离器，宜与对应测量或控制设备为同一电源（在确认电源容量满足的前提下），并采取有效措施，防止发生积聚电荷造成信号失真、漏电，从而出现执行器位置漂移、电源异常，导致测量与控制失常。
4.4其他措施
机组停运时或启动前，通过场强仪测量相关电气设备停运或启动过程中相关区域的场强变化，与记录的相关变送器干扰信号分析比较，以便找出产生干扰的电缆。在DCS 调试过程中，进入控制室及电子设备室要穿防静电工作服，在DCS卡件拔插时，要戴防静电手套，在电子设备室土建设计时，应考虑采用防静电地板，以减少静电所形成的干扰对DCS 系统的威胁。
5结论
火力发电厂热工仪表及控制系统抗干扰是一个重要的技术问题，在系统的设备选型、工程设计和安装调试过程中都要考虑现场的干扰情况，并对系统采取抗干扰措施，利用软硬件技术去解决系统中存在的或可能存在的干扰问题，才能有效地提高整个系统的安全可靠性。新疆中泰动力站工程热控信号经过改进提升后，再次使用了方差分析对除氧器液位测量的数据准确度进行了判定。得到样本平均值X=1641.5，标准偏差s=1.2845。本机组除氧器液位的测量准确度明显提升，受现场电磁干扰现象基本消除，能准确反映出运行中除氧器的真实液位，有效保障了机组安全、经济、可靠运行。
参考文献：
[1] 王渝锦.火电厂热控系统抗干扰技术[J].四川电力技术，2008，31（1）：91-94
[2] 王翔.滨海热电厂热控系统干扰问题分析处理与预控[J].浙江电力，2016（6）：35-38
论文作者:吴江
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：电缆论文; 干扰论文; 信号论文; 隔离器论文; 系统论文; 机组论文; 单点论文; 《电力设备》2017年第31期论文;