热工信号干扰原因分析及抗干扰措施研究

热工信号干扰原因分析及抗干扰措施研究

马超

（国网能源伊犁煤电有限公司新疆省伊犁州伊宁市835311）

摘要：信号干扰问题一直是影响热工控制系统工作的一个重要问题，在系统长期处于恶劣环境下会出现不同程度的干扰现象，而解决热控信号的干扰问题关系到热控信号的测量、调节和保护是否能安全、可靠、经济的运行。本文从对干扰信号的来源进行了分析，并提出了热工信号抗干扰措施，以此在实际工作中解决干扰故障问题。

关键词：热工控制；信号干扰；抗干扰；热控信号

1引言

随着我国经济建设的快速发展，电力工业和热工自动化水平也在逐渐提高，对就地采集信号的准确性、快速性和稳定性也提出了更高的要求。在国内各个电厂都广泛应用了分散控制系统（DCS），DCS系统集合了计算机技术、系统控制技术、通信技术和显示技术等，能够实现过程控制和过程管理。热工控制信号大部分是mA、mV、频率等微电信号，而干扰信号是叠加或串入到信号线、系统电源上，和热工信号无关的电信号，可以分为差模干扰和共模干扰，当正常信号被干扰时，会发生畸变、晃动、消失等现象，这些干扰信号轻则会带来参数失真，重则会导致保护误动，严重时会引发重大事故。为了保证系统安全稳定的运行，保障测量精度的准确性，必须要对系统中热工信号干扰问题进行深入研究。

2干扰信号来源分析

干扰源可以分为热工系统外引线干扰源和内部干扰。

2.1热工系统外引线干扰源

系统外引线干扰源是指DCS系统外的电源和信号线的干扰，其包括电源、信号线、接地系统混乱时引起的干扰等。

（1）电源干扰

机组运行过程中，因电源干扰造成的DCS系统故障较多，正常情况下DCS系统是由电网提供供电电源。但是电网的覆盖范围广阔，容易受到外部环境中所有电磁场的影响，当电网内部发生开关操作浪涌、短路暂态冲击和大型设备启停时等变化时，会通过输电线路传输到DCS系统的电源上，尽管已经应用了隔离技术，但因制作工艺和结构不够完善，分布电容无法隔离，而导致隔离性变差，系统电源性能不稳定，甚至存在无法正常工作的情况。

（2）接地系统干扰

热工控制系统的接地包括系统地、屏蔽地、逻辑地、信号地和保护地等，接地能够提高电子设备的电磁兼容性，当正确接地时，既可以削弱电磁干扰，也可以防止设备向外发出干扰，当错误接地时，会引入严重的干扰信号。各个接地点的电位分布不均匀，会存在电位差，从而引起电势环流，造成干扰，因此模拟信号要求电缆屏蔽层必须单点接地，如果两端接地会形成电流流经屏蔽层，在发生雷击等异常现象时会产生巨大的地线电流，损坏设备。屏蔽层、接地线和大地会形成闭合的环路，当周围的磁场发生变化时，会产生感应电流干扰信号回路。此外，当系统地和其他接地处理混乱时，存在地环电流，也会影响DCS系统内电路正常工作。

（3）信号线干扰

和热工控制系统连接的各类信号传输线，在传输信息的同时，也可能会被外部信号侵入，这类干扰分为两种：第一种是变送器或信号仪表供电电源串入的干扰；第二种是外部感应干扰，通常是受到空间电磁辐射产生的，这种干扰会造成的测量值远远偏离实际值，且出现频繁波动、震荡过大等情况，并容易引起信号间的互相干扰，造成设备误动或死机，引发更多的系统故障，因此第二种干扰对系统的损耗要远大于第一种。

2.2热控系统内部干扰

由于部分制造商在对热控系统在制造时会对系统进行复杂的电磁兼容设？，会容易引起元器件和电路间的互电磁辐射，从而引发系统内部干扰。

3热工信号抗干扰措施

3.1热控信号电缆和其他电缆分层敷设

要解决钢制电缆架桥被电磁干扰，可以遵循以下原则：按照CECS31标准进行设计、制作和施工；按照分层安装的原则进行桥架安装，分层敷设动力、控制和信号电缆，合理的优化排列层；并合理的安装金属电缆桥架系统时要将主桥架封闭并接地，同时采用铜芯电缆连接主通道的每个节桥架；平行敷设信号电缆和电力电缆时，必须按照文件规定敷设电缆间距离；交叉敷设时最好成直角；接地线必须接入电气接地网。

3.2电子间控制柜采取防干扰措施

电子间控制柜的接地系统要符合要求才可以避免信号干扰，电子设备之间禁止通过无线通信设备进行信号传输；电子设备之间要使用屏蔽网等屏蔽措施和防静电措施；在没有制造厂的明确说明的情况下，控制系统机柜不能直接连接建筑物钢筋；在各个控制柜内部，要独立设置交流地、逻辑接地和屏蔽接地铜排，且同一个控制柜内的不同接地铜排之间要保证相互绝缘，同时分别设计机柜接地点；接地线可以采用电缆或者有绝缘护套的导线固定在接地柜或地线汇集板上，并保证单点接地。

3.3正确选择信号电缆及屏蔽层规范接地

机柜的外壳即安全地，可以避免工作人员和设备承受高电压伤害而采取的保护措施；计算机电源的中性点即交流电接地；计算输入信号的屏蔽电缆层接地，可以释放静电能量；计算机内部逻辑地要参考零电位点。除此以外，为了保证控制电缆的屏蔽层和接地点正确连接，将干扰信号尽可能的降低要对信号电缆屏蔽层按照规范进行接地。信号源在测量现场接地的测点屏蔽线的屏蔽层可以按照以下方法进行接地：可以选用对绞屏蔽线的单根屏蔽线的测点屏蔽层，在屏蔽层测点附近的现场接地，多个单根对绞屏蔽线的测点，在现场可以利用就地接线盒对该线的屏蔽层和多芯电缆的总屏蔽层可靠的链接在一起之后就近接地。信号源在测量现场不接地的测点屏蔽线的屏蔽层接地要在计算机侧进行接地。

4结语

综上所述，如果热工干扰信号小于控制系统能承受的值，则机组可以安全稳定的运行，反之则会受到干扰信号的影响产生波动，进而系统发生故障，影响运行的可靠性和准确性。尽管信号干扰是复杂的问题，但是要遵循规范和标准，对其进行重视，认真的对原因进行分析和查找，从而可以保证系统安全稳定的运行。

参考文献：

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