儀控系統(tǒng)信號(hào)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(dòng)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(duì)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)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(hào)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(duì)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(jià)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。

1.主要干擾

　　干擾又叫噪聲，是竄入或疊加在系統(tǒng)電源、信號(hào)電纜上的與信號(hào)無關(guān)的電信號(hào)。干擾會(huì)造成測(cè)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(hào)電纜在一起傳輸時(shí)，由于絕緣材料老化、漏電而影響到其它信號(hào)，即在其它信號(hào)中引入干擾。

　　2） 在一些現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，采用220V電源供電，有時(shí)設(shè)備燒壞，或者人為因素，造成電源與信號(hào)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(hào)電纜的兩端同時(shí)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(huì)在信號(hào)電纜上產(chǎn)生一個(gè)很大的環(huán)流，疊加在信號(hào)電流上，造成模擬量信號(hào)波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)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(hào)長時(shí)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。

　　（2）電容電感耦合干擾

　　在被控現(xiàn)場(chǎng)，往往有很多信號(hào)走電纜槽或者走電纜管同時(shí)接入控制系統(tǒng)，這些信號(hào)電纜在一起走線，之間均有分布電容存在，會(huì)通過這些分布電容將干擾加到別的信號(hào)電纜上。另外，在交變信號(hào)電纜的周圍會(huì)產(chǎn)生交變的磁通，而這些交變磁通會(huì)在并行的導(dǎo)體之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這也會(huì)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(dòng)和開關(guān)裝置動(dòng)作頻繁的地方，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、開關(guān)的閉合產(chǎn)生的火花會(huì)在其周圍產(chǎn)生很大的交變磁場(chǎng)．這些交變磁場(chǎng)既可以通過在信號(hào)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(huì)影響系統(tǒng)的工作。

　　（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

　　（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(dòng)斷路器（過流）等保護(hù)。供電系統(tǒng)最好采用隔離變壓器，使DCS系統(tǒng)接地點(diǎn)和動(dòng)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(dòng)，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(xiǎn)就可以有效避免。

　　（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(hào)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(hào)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(chǎng)內(nèi)。對(duì)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(hào)回路必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場(chǎng)合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。

　　（3）信號(hào)隔離

　　對(duì)于模擬量輸入輸出（AI/AO）回路，要防止從現(xiàn)場(chǎng)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(shì)差。重要回路應(yīng)該采取信號(hào)隔離器。對(duì)于數(shù)字量輸入輸出（DI/DO）回路，常用的解決方法就是對(duì)DI/DO信號(hào)采用繼電器隔離。比如對(duì)于一個(gè)馬達(dá)控制關(guān)反饋輸入回路：現(xiàn)場(chǎng)的常開接點(diǎn)閉合時(shí)，繼電器線圈帶電，輸出接點(diǎn)閉合，接點(diǎn)信號(hào)引入開關(guān)量采集卡件。這樣，強(qiáng)電就不會(huì)串入卡件的信號(hào)回路，發(fā)生故障時(shí)，也主要檢修隔離的外回路。采用繼電器進(jìn)行信號(hào)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。

　　（3）大型電氣設(shè)備引起的干擾

　　在大型電氣設(shè)備啟動(dòng)和開關(guān)裝置動(dòng)作頻繁的地方，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、開關(guān)的閉合產(chǎn)生的火花會(huì)在其周圍產(chǎn)生很大的交變磁場(chǎng)．這些交變磁場(chǎng)既可以通過在信號(hào)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(huì)影響