儀控系統信號干擾和卡件安全問題淺析與防范

　　隨著火力發電廠單元機組容量的擴大和自動化程度的不斷提高，儀控系統監視、控制的I/O點數眾多，對電廠的安全、經濟、簡便運行起到越來越重要的作用，電廠的日常維護和檢修也大量涉及到DCS等儀控系統。但是在基建、調試、運行或者檢修中，系統的信號受到干擾、硬件損壞現象卻屢見不鮮，造成了一定的經濟損失，并對電廠的安全生產構成很大威脅。如今系統卡件高度集成化，耐電壓沖擊能力小，價格又昂貴，因此有必要關注這些問題，不斷積累經驗，采取有效的防范措施。

1.主要干擾

　　干擾又叫噪聲，是竄入或疊加在系統電源、信號電纜上的與信號無關的電信號。干擾會造成測量的誤差、嚴重的干擾可造成設備損壞。常見的干擾有以下幾種：

　　（1）傳導干擾

　　1）當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） 在一些現場執行機構中，采用220V電源供電，有時設備燒壞，或者人為因素，造成電源與信號電纜間短路，強電竄入弱電，造成較大的干擾和設備損壞。

　　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，則兩點的接地系統可能出現電位差異△E，可能會在信號電纜上產生一個很大的環流，疊加在信號電流上，造成模擬量信號波動，嚴重時可能引起卡件故障。

　　4） 在運行過程中，卡件發出的采集信號長時間接地，形成的接地電流超過允許值，導致通道損壞。

　　以上這幾種傳導干擾中，由于現在儀控系統自身的設備狀態都有保障，因此，由于絕緣材料老化或設備燒壞等原因引起的干擾較少出現，而由于接地引起的干擾較為常見，也比較難以捉摸，應該給予足夠的重視。

　　（2）電容電感耦合干擾

　　在被控現場，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，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生交變的磁通，而這些交變磁通會在并行的導體之間產生電動勢，這也會造成線路上的干擾。

　　（3）大型電氣設備引起的干擾

　　在大型電氣設備啟動和開關裝置動作頻繁的地方，電動機的啟動、開關的閉合產生的火花會在其周圍產生很大的交變磁場．這些交變磁場既可以通過在信號電纜上耦合產生干擾，也可能通過在電源電纜上耦合產生高頻干擾，這些干擾如果超過容許范圍，也會影響系統的工作。

　　（4）其它因素

　　雷擊可能在系統周圍產生很大的電磁干擾，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設備的殺手。

2 防止干擾和設備損壞的一般方法

　　（1）系統電源

　　系統電源應該有冗余，各路配電模件應該有獨立的截峰二極管（過壓）、自動斷路器（過流）等保護。供電系統最好采用隔離變壓器，使DCS系統接地點和動力強電系統接地點獨立開來，并采用電源低通濾波器來消除電網上的高次諧波。為避免波動，DCS供電要盡量來自負荷變化小的電網上。要嚴格防止強電通過端子排線路串入DC24V供電回路，并定期檢查機柜電源系統是否正常、供電電壓是否在規定范圍內、系統接地是否可靠、良好、線路絕緣是否合格，停、送電按要求程序執行。通過以上工作，這方面的風險就可以有效避免。

　　（2）電纜敷設

　　強電電纜與弱電電纜應分開敷設，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該大于600mm。若只能放在同一橋架內，之間要裝隔離板。熱工電纜不可放在高壓電場內。對于電容式設備的二次電纜，比如電容式電壓互感器的二次電纜，施工要與地靠近平直。在發電機等附近有較強輻射處，要注意應該有銅皮或鋁箔等做成密封箱，來起到屏蔽作用。信號回路必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產生傳導干擾的場合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環路”。

　　（3）信號隔離

　　對于模擬量輸入輸出（AI/AO）回路，要防止從現場來的強電串入卡件，以及就地設備與DCS系統不共地可能產生的電勢差。重要回路應該采取信號隔離器。對于數字量輸入輸出（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。比如對于一個馬達控制關反饋輸入回路：現場的常開接點閉合時，繼電器線圈帶電，輸出接點閉合，接點信號引入開關量采集卡件。這樣，強電就不會串入卡件的信號回路，發生故障時，也主要檢修隔離的外回路。采用繼電器進行信號隔離的缺點是：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的開關量隔離器，可以減少為外回路供電的工作量。

　　（3）大型電氣設備引起的干擾

　　在大型電氣設備啟動和開關裝置動作頻繁的地方，電動機的啟動、開關的閉合產生的火花會在其周圍產生很大的交變磁場．這些交變磁場既可以通過在信號電纜上耦合產生干擾，也可能通過在電源電纜上耦合產生高頻干擾，這些干擾如果超過容許范圍，也會影響