儀控系統(tǒng)信號干擾和卡件安全問題淺析與防范

    隨著火力發(fā)電廠單元機(jī)組容量的擴(kuò)大和自動化程度的不斷提高，儀控系統(tǒng)監(jiān)視、控制的I/O點(diǎn)數(shù)眾多，對電廠的安全、經(jīng)濟(jì)、簡便運(yùn)行起到越來越重要的作用，電廠的日常維護(hù)和檢修也大量涉及到DCS等儀控系統(tǒng)。但是在基建、調(diào)試、運(yùn)行或者檢修中，系統(tǒng)的信號受到干擾、硬件損壞現(xiàn)象卻屢見不鮮，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失，并對電廠的安全生產(chǎn)構(gòu)成很大威脅。如今系統(tǒng)卡件高度集成化，耐電壓沖擊能力小，價格又昂貴，因此有必要關(guān)注這些問題，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，采取有效的防范措施。

　　干擾又叫噪聲，是竄入或疊加在系統(tǒng)電源、信號電纜上的與信號無關(guān)的電信號。干擾會造成測量的誤差、嚴(yán)重的干擾可造成設(shè)備損壞。常見的干擾有以下幾種：
　　（1）傳導(dǎo)干擾
　　1）當(dāng)幾種信號電纜在一起傳輸時，由于絕緣材料老化、漏電而影響到其它信號，即在其它信號中引入干擾。
　　2） 在一些現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，采用220V電源供電，有時設(shè)備燒壞，或者人為因素，造成電源與信號電纜間短路，強(qiáng)電竄入弱電，造成較大的干擾和設(shè)備損壞。
　　3） 由于接地不合理引起的共模干擾。如果信號電纜的兩端同時接地，則兩點(diǎn)的接地系統(tǒng)可能出現(xiàn)電位差異△E，可能會在信號電纜上產(chǎn)生一個很大的環(huán)流，疊加在信號電流上，造成模擬量信號波動，嚴(yán)重時可能引起卡件故障。
　　4） 在運(yùn)行過程中，卡件發(fā)出的采集信號長時間接地，形成的接地電流超過允許值，導(dǎo)致通道損壞。
　　以上這幾種傳導(dǎo)干擾中，由于現(xiàn)在儀控系統(tǒng)自身的設(shè)備狀態(tài)都有保障，因此，由于絕緣材料老化或設(shè)備燒壞等原因引起的干擾較少出現(xiàn)，而由于接地引起的干擾較為常見，也比較難以捉摸，應(yīng)該給予足夠的重視。
　?。?/span>2）電容電感耦合干擾
　　在被控現(xiàn)場，往往有很多信號走電纜槽或者走電纜管同時接入控制系統(tǒng)，這些信號電纜在一起走線，之間均有分布電容存在，會通過這些分布電容將干擾加到別的信號電纜上。另外，在交變信號電纜的周圍會產(chǎn)生交變的磁通，而這些交變磁通會在并行的導(dǎo)體之間產(chǎn)生電動勢，這也會造成線路上的干擾。
    （3）大型電氣設(shè)備引起的干擾
　　在大型電氣設(shè)備啟動和開關(guān)裝置動作頻繁的地方，電動機(jī)的啟動、開關(guān)的閉合產(chǎn)生的火花會在其周圍產(chǎn)生很大的交變磁場．這些交變磁場既可以通過在信號電纜上耦合產(chǎn)生干擾，也可能通過在電源電纜上耦合產(chǎn)生高頻干擾，這些干擾如果超過容許范圍，也會影響系統(tǒng)的工作。
　?。?/span>4）其它因素
　　雷擊可能在系統(tǒng)周圍產(chǎn)生很大的電磁干擾，也可能通過各種接地線引入干擾。靜電也往往成為毀壞系統(tǒng)設(shè)備的殺手。
  2 防止干擾和設(shè)備損壞的一般方法
　?。?/span>1）系統(tǒng)電源
　　系統(tǒng)電源應(yīng)該有冗余，各路配電模件應(yīng)該有獨(dú)立的截峰二極管（過壓）、自動斷路器（過流）等保護(hù)。供電系統(tǒng)采用隔離變壓器，使DCS系統(tǒng)接地點(diǎn)和動力強(qiáng)電系統(tǒng)接地點(diǎn)獨(dú)立開來，并采用電源低通濾波器來消除電網(wǎng)上的高次諧波。為避免波動，DCS供電要盡量來自負(fù)荷變化小的電網(wǎng)上。要嚴(yán)格防止強(qiáng)電通過端子排線路串入DC24V供電回路，并定期檢查機(jī)柜電源系統(tǒng)是否正常、供電電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)、系統(tǒng)接地是否可靠、良好、線路絕緣是否合格，停、送電按要求程序執(zhí)行。通過以上工作，這方面的風(fēng)險就可以有效避免。
　?。?/span>2）電纜敷設(shè)
　　強(qiáng)電電纜與弱電電纜應(yīng)分開敷設(shè)，電源電壓220V以上、電流10A以下的電源電纜和信號電纜之間的距離要大于150mm，電源電壓220V以上、電流10A以上的電源電纜與信號電纜之間的距離應(yīng)該大于600mm。若只能放在同一橋架內(nèi)，之間要裝隔離板。熱工電纜不可放在高壓電場內(nèi)。對于電容式設(shè)備的二次電纜，比如電容式電壓互感器的二次電纜，施工要與地靠近平直。在發(fā)電機(jī)等附近有較強(qiáng)輻射處，要注意應(yīng)該有銅皮或鋁箔等做成密封箱，來起到屏蔽作用。信號回路必須要有*的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場合，也要在就地或者控制室*接地，防止形成“地環(huán)路”。
　?。?/span>3）信號隔離
　　對于模擬量輸入輸出（AI/AO）回路，要防止從現(xiàn)場來的強(qiáng)電串入卡件，以及就地設(shè)備與DCS系統(tǒng)不共地可能產(chǎn)生的電勢差。重要回路應(yīng)該采取信號隔離器。對于數(shù)字量輸入輸出（DI/DO）回路，常用的解決方法就是對DI/DO信號采用繼電器隔離。比如對于一個馬達(dá)控制關(guān)反饋輸入回路：現(xiàn)場的常開接點(diǎn)閉合時，繼電器線圈帶電，輸出接點(diǎn)閉合，接點(diǎn)信號引入開關(guān)量采集卡件。這樣，強(qiáng)電就不會串入卡件的信號回路，發(fā)生故障時，也主要檢修隔離的外回路。采用繼電器進(jìn)行信號隔離的缺點(diǎn)是：需要給外回路添加供電回路；采用電磁隔離和光電隔離技術(shù)的開關(guān)量隔離器，可以減少為外回路供電的工作量。
    （4）大型電氣設(shè)備引起的干擾
　　在大型電氣設(shè)備啟動和開關(guān)裝置動作頻繁的地方，電動機(jī)的啟動、開關(guān)的閉合產(chǎn)生的火花會在其周圍產(chǎn)生很大的交變磁場．這些交變磁場既可以通過在信號電纜上耦合產(chǎn)生干擾，也可能通過在電源電纜上耦合產(chǎn)生高頻干擾，這些干擾如果超過容許范圍，也會影響。

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