發電廠控制系統抗幹擾措施 

　一、幹擾源對(duì)系統的(de)幹擾
　　
　　2.1幹擾源及幹擾分(fēn)類
　　
　　影(yǐng)響控制系統的(de)幹擾源與一般影(yǐng)響工業控制設備的(de)幹擾源一樣，大(dà)都産生在電流或電壓劇烈變化(huà)的(de)部位，這(zhè)些電荷劇烈移動的(de)部位就是噪聲源，即幹擾源。
　　
　　幹擾類型通(tōng)常按幹擾産生的(de)原因、噪聲幹擾模式和(hé)噪聲的(de)波形性質的(de)不同劃分(fēn)。其中：按噪聲産生的(de)原因不同，分(fēn)爲放電噪聲、浪湧噪聲、高(gāo)頻(pín)振蕩噪聲等；按噪聲的(de)波形、性質不同，分(fēn)爲持續噪聲、偶發噪聲等；按噪聲幹擾模式不同，分(fēn)爲共模幹擾和(hé)差模幹擾。共模幹擾和(hé)差模幹擾是一種比較常用(yòng)的(de)分(fēn)類方法。共模幹擾是信号對(duì)地的(de)電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信号線上感應的(de)共态(同方向)電壓叠加所形成。共模電壓有時(shí)較大(dà)，特别是采用(yòng)隔離性能差的(de)配電器供電室，變送器輸出信号的(de)共模電壓普遍較高(gāo)，有的(de)可(kě)高(gāo)達130V以上。共模電壓通(tōng)過不對(duì)稱電路可(kě)轉換成差模電壓，直接影(yǐng)響測控信号，造成元器件損壞(這(zhè)就是一些系統I/O模件損壞率較高(gāo)的(de)主要原因)，這(zhè)種共模幹擾可(kě)爲直流、亦可(kě)爲交流。差模幹擾是指作用(yòng)于信号兩極間的(de)幹擾電壓，主要由空間電磁場(chǎng)在信号間耦合感應及由不平衡電路轉換共模幹擾所形成的(de)電壓，這(zhè)種直接疊加在信号上，直接影(yǐng)響測量與控制精度。所以此時(shí)的(de)儀表即建議(yì)選用(yòng)搞幹擾性好的(de)儀表，即隔離性強的(de)儀表，CpInf-0-2.html
　　
　　2.2控制系統中電磁幹擾的(de)主要來(lái)源
　　
　　2.2.1來(lái)自空間的(de)輻射幹擾
　　
　　空間的(de)輻射電磁場(chǎng)(EMI)主要是由電力網絡、電氣設備的(de)暫态過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高(gāo)頻(pín)感應加熱(rè)設備等産生的(de)，通(tōng)常稱爲輻射幹擾，其分(fēn)布極爲複雜(zá)。若系統置于射頻(pín)場(chǎng)内，就會受到輻射幹擾，其影(yǐng)響主要通(tōng)過兩條路徑：一是直接對(duì)控制設備内部的(de)輻射，由電路感應産生幹擾；而是對(duì)控制設備通(tōng)信網絡的(de)輻射，由通(tōng)信線路的(de)感應引入幹擾。輻射幹擾與現場(chǎng)設備布置及設備所産生的(de)電磁場(chǎng)大(dà)小，特别是頻(pín)率有關，一般通(tōng)過設置屏蔽電纜和(hé)PLC局部屏蔽及高(gāo)壓洩放元件進行保護。
　　
　　2.2.2來(lái)自系統外接線的(de)幹擾
　　
　　主要通(tōng)過電源和(hé)信号線引入，通(tōng)常稱爲傳導幹擾。這(zhè)種幹擾在發電現場(chǎng)較嚴重。因爲發電廠是強電場(chǎng)和(hé)強電磁場(chǎng)密集的(de)地方。
　　
　　a、來(lái)自電源的(de)幹擾
　　
　　實踐證明(míng)，因電源引入的(de)幹擾造成控制系統故障的(de)情況很多(duō)，由于控制系統的(de)供電大(dà)都來(lái)自電廠的(de)供電網絡，其覆蓋全廠，電網内部的(de)變化(huà)，如開關操作浪湧、大(dà)型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的(de)諧波、電網短路暫态沖擊等，都通(tōng)過配電線路傳到電源。控制電源通(tōng)常采用(yòng)隔離電源，但其結構及制造工藝因素使其隔離性能并不理(lǐ)想。實際上，由于分(fēn)布參數特别是分(fēn)布電容的(de)存在，絕對(duì)隔離是不可(kě)能的(de)。共地性此時(shí)就顯得(de)尤爲重要XiazaiInf-0-4.html
　　
　　2.2.2.2來(lái)自信号線引入的(de)幹擾
　　
　　與控制系統連接的(de)各類信号(信号線和(hé)控制指令線)傳輸線，除了(le)傳輸有效的(de)各類信息之外，總會有外部幹擾信号侵入。此幹擾主要有兩種途徑：一是通(tōng)過變送器供電電源或共用(yòng)信号儀表的(de)供電電源串入的(de)電網幹擾，這(zhè)往往被忽視；二是信号線受空間電磁輻射感應的(de)幹擾，即信号線上的(de)外部感應幹擾，這(zhè)是很嚴重的(de)。由信号引入幹擾會引起I/O信号工作異常和(hé)測量精度大(dà)大(dà)降低，嚴重時(shí)将引起元器件損傷。對(duì)于隔離性能差的(de)系統，還(hái)将導緻信号間互相幹擾，引起共地系統總線回流，造成邏輯數據變化(huà)、誤動和(hé)死機。控制系統因信号引入幹擾造成I/O模件損壞數相當嚴重，由此引起系統故障的(de)情況也(yě)很多(duō)。
　　
　　2.2.2.3來(lái)自接地系統混亂的(de)幹擾
　　
　　接地是提高(gāo)電子設備電磁兼容性(EMC)的(de)有效手段之一。正确的(de)接地，既能抑制電磁幹擾的(de)影(yǐng)響，又能抑制設備向外發出幹擾；而錯誤的(de)接地，反而會引入嚴重的(de)幹擾信号，使系統将無法正常工作。
　　
　　控制系統的(de)地線包括系統地、屏蔽地、交流地和(hé)保護地等。接地系統混亂對(duì)PLC系統的(de)幹擾主要是各個(gè)接地點電位分(fēn)布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環路電流，影(yǐng)響系統正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發生異常狀态如雷擊時(shí)，地線電流将更大(dà)。
　　
　　此外，屏蔽層、接地線和(hé)大(dà)地有可(kě)能構成閉合環路，在變化(huà)磁場(chǎng)的(de)作用(yòng)下(xià)，屏蔽層内會出現感應電流，通(tōng)過屏蔽層與芯線之間的(de)耦合，幹擾信号回路。若系統地與其它接地處理(lǐ)混亂，所産生的(de)地環流就可(kě)能在地線上産生不等電位分(fēn)布，影(yǐng)響邏輯電路和(hé)模拟電路的(de)正常工作。邏輯電壓幹擾容限較低，邏輯地電位的(de)分(fēn)布幹擾容易影(yǐng)響邏輯運算(suàn)和(hé)數據存貯，造成數據混亂、程序跑飛(fēi)或死機。模拟地電位的(de)分(fēn)布将導緻測量精度下(xià)降，引起信号測控的(de)嚴重失真和(hé)誤動作。
　　
　　2.2.3來(lái)自系統内部的(de)幹擾
　　
　　主要由系統内部元器件及電路間的(de)相互電磁輻射産生，如邏輯電路相互輻射及其對(duì)模拟電路的(de)影(yǐng)響，模拟地與邏輯地的(de)相互影(yǐng)響及元器件間的(de)相互不匹配使用(yòng)等。這(zhè)都屬于制造廠對(duì)系統内部進行電磁兼容設計的(de)内容，比較複雜(zá)，作爲應用(yòng)部門是無法改變，可(kě)不必過多(duō)考慮，但要選擇具有較多(duō)應用(yòng)實績或經過考驗的(de)系統。
 　　

一、概述
　　
　　随著(zhe)發電廠控制技術的(de)不斷發展，目前分(fēn)散控制系統(DCS)、可(kě)編程控制系統(PLC)、現場(chǎng)總線(FCS)技術在發電廠生産過程控制中得(de)到廣泛的(de)應用(yòng)。控制系統的(de)可(kě)靠性直接影(yǐng)響到發電企業的(de)安全生産和(hé)經濟運行，系統的(de)抗幹擾能力是關系到整個(gè)系統可(kě)靠運行的(de)關鍵。自動化(huà)系統中所使用(yòng)的(de)各種類型控制設備，有的(de)是集中安裝在控制室，有的(de)是安裝在生産現場(chǎng)和(hé)各電機設備上，它們大(dà)多(duō)處在強電電路和(hé)強電設備所形成的(de)惡劣電磁環境中。要提高(gāo)控制系統可(kě)靠性，一方面要求生産廠家提高(gāo)設備的(de)抗幹擾能力；另一方面，要求工程設計、安裝施工和(hé)使用(yòng)維護中引起高(gāo)度重視，多(duō)方配合才能完善解決問題，有效地增強系統的(de)抗幹擾性能
　　
　　　
　　三、工程實施中主要抗幹擾措施
　　
　　爲了(le)保證系統在工業電磁環境中免受或減少内外電磁幹擾，必須從設計階段開始便采取三個(gè)方面抑制措施：抑制幹擾源；切斷或衰減電磁幹擾的(de)傳播途徑；提高(gāo)裝置和(hé)系統的(de)抗幹擾能力。這(zhè)三點就是抑制電磁幹擾的(de)基本原則。
　　
　　控制系統的(de)抗幹擾是一個(gè)系統工程，要求制造單位設計生産出具有較強抗幹擾能力的(de)産品，且有賴于使用(yòng)部門在工程設計、安裝施工和(hé)運行維護中予以全面考慮，并結合具體情況進行綜合設計，才能保證系統的(de)電磁兼容性和(hé)運行可(kě)靠性。主要考慮來(lái)自系統外部的(de)幾種抑制措施。主要内容包括：對(duì)系統及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁幹擾；對(duì)外引線進行隔離、濾波，特别是要遠(yuǎn)離動力電纜，分(fēn)層布置，以防通(tōng)過外引線引入傳導電磁幹擾；正确設計接地點和(hé)接地裝置，完善接地系統。另外還(hái)必須利用(yòng)軟件手段，進一步提高(gāo)系統的(de)安全可(kě)靠性。
　　
　　3.1采用(yòng)性能優良的(de)電源，抑制電網引入的(de)幹擾
　　
　　在控制系統中，電源占有極重要的(de)地位。電網幹擾串入控制系統主要通(tōng)過PLC系統的(de)供電電源(如CPU電源、I/O電源等)、變送器供電電源和(hé)與PLC系統具有直接電氣連接的(de)儀表供電電源等耦合進入的(de)。現在，對(duì)于PLC系統供電的(de)電源，一般都采用(yòng)隔離性能較好的(de)電源，而對(duì)于變送器供電的(de)電源和(hé)PLC系統有直接電氣連接的(de)儀表的(de)供電電源，并沒受到足夠的(de)重視，雖然采取了(le)一定的(de)隔離措施，但普遍還(hái)不夠，主要是使用(yòng)的(de)隔離變壓器分(fēn)布參數大(dà)，抑制幹擾能力差，經電源耦合而串入共模幹擾、差模幹擾。所以，對(duì)于變送器和(hé)共用(yòng)信号儀表供電應選擇分(fēn)布電容小、抑制帶大(dà)(如采用(yòng)多(duō)次隔離和(hé)屏蔽及漏感技術)的(de)配電器，以減少PLC系統的(de)幹擾。此外，爲保證電網饋點不中斷，可(kě)采用(yòng)在線式不間斷供電電源(UPS)供電，提高(gāo)供電的(de)安全可(kě)靠性。并且UPS還(hái)具有較強的(de)幹擾隔離性能，是一種PLC控制系統的(de)理(lǐ)想電源。
　　
　　3.2電纜敷設
　　
　　爲了(le)減少動力電纜輻射電磁幹擾，尤其是變頻(pín)裝置饋電電纜。筆者在某工程中，采用(yòng)了(le)銅帶铠裝屏蔽電力電纜，從而降低了(le)動力線産生的(de)電磁幹擾，該工程投産後取得(de)了(le)滿意的(de)效果。不同類型的(de)信号及控制電纜分(fēn)别由不同電纜傳輸，信号電纜應按傳輸信号種類與動力電纜分(fēn)層敖設，嚴禁用(yòng)同一電纜的(de)不同導線同時(shí)傳送動力電源和(hé)信号，避免信号線與動力電纜靠近平行敖設，以減少電磁幹擾。另外對(duì)于信号電纜及控制電纜應采用(yòng)屏蔽電纜
　　
　　3.3硬件濾波及軟件抗幹擾措施
　　
　　信号在接入計算(suàn)機前，在信号線與地間并接電容，以減少共模幹擾；在信号兩極間加裝濾波器可(kě)減少差模幹擾。由于電磁幹擾的(de)複雜(zá)性，要根本消除硬件幹擾影(yǐng)響是不可(kě)能的(de)，因此在PLC控制系統的(de)軟件設計和(hé)組态時(shí)，還(hái)應在軟件方面進行抗幹擾處理(lǐ)，進一步提高(gāo)系統的(de)可(kě)靠性。常用(yòng)的(de)一些措施：數字濾波和(hé)工頻(pín)整形采樣，可(kě)有效消除周期性幹擾；定時(shí)校正參考點電位，并采用(yòng)動态零點，可(kě)有效防止電位漂移；采用(yòng)信息冗餘技術，設計相應的(de)軟件标志位；采用(yòng)間接跳轉，設置軟件陷阱等提高(gāo)軟件結構可(kě)靠性。
　　
　　3.4正确選擇接地點，完善接地系統
　　
　　發電廠控制系統的(de)接地對(duì)控制系統抗幹擾尤爲重要，接地方式的(de)好壞将直接影(yǐng)響控制系統的(de)性能。接地的(de)目的(de)通(tōng)常有兩個(gè)，其一爲了(le)安全，其二是爲了(le)抑制幹擾。完善的(de)接地系統是控制系統抗電磁幹擾的(de)重要措施之一。系統接地方式有：浮地方式、直接接地方式和(hé)電容接地三種方式。
　　
　　3.4.1PLC控制系統接地：PLC控制系統屬于高(gāo)速低電平控制裝置，應采用(yòng)直接接地方式。由于信号電纜分(fēn)布電容和(hé)輸入裝置濾波等的(de)影(yǐng)響，裝置之間的(de)信号交換頻(pín)率一般都低于1MHz，所以PLC控制系統接地線采用(yòng)并聯一點接地和(hé)串聯一點接地方式。集中