分散控制系统(DCS)接地电阻测试方法研究

孔德安

摘要：本文简介了分散控制系统(DCS)接地的分类，论述了接地电阻测试的重要性。阐述了电阻测试方法原理，同时分析测试方法的优劣点，指出了准确快速可靠地发现接地问题的方法，避免由于接地不可靠导致的信号干扰、人员触电等风险。

关键词：DCS；接地电阻；干扰

Abstract: This paper introduces the distributed control system ( DCS ) ground classification, discusses the importance of grounding resistance testing. Expounds the principle of resistance test method, test method and analysis of the advantages and disadvantages, pointing out quickly and accurately reliably detect grounding problems, avoid the ground does not reliably lead to signal interference, electric shock risk.

Key words: DCS; grounding resistance; interference

中图分类号：N34文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

前言

随着电力工业的迅速发展和热工自动化水平的提高，分散控制系统(DCS)已在国内各电厂中得到广泛应用，这对保证电厂安全、经济运行起到了十分重要的作用，并取得了良好的效果。合理、可靠的系统接地，是DCS系统非常重要的内容。为了保证DCS系统的监测控制精度和安全、可靠运行，必须对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极设计、接地箱布置等方面，进行认真设计和统筹考虑。

当进入计算机系统的信号、供电电源或计算机系统设备本身出现问题时，有效的接地系统可以迅速将过载电流导入大地，避免对人员的触电伤害和设备的损坏。接地系统还能够为I/O信号提供屏蔽，消除电子噪声干扰，防止设备外壳带电或静电积累，避免造成人员的触电伤害及设备的损坏。

正确接地是数字计算机系统可成功操作的关键，不养成好的接地习惯或在接地安装时走捷径，会使整个系统出现严重的问题并造成不可估量的损失。

1. DCS接地系统的分类

一般情况下，计算机系统有3种接地：逻辑地、保护地和屏蔽地。

1）保护地（CG，Cabinet Grounding）

它是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。计算机系统所有的I/O控制站机柜、历史站柜等均应接保护地。

2）逻辑地

也叫机器逻辑地、主机电源地，是为计算机系统电子系统提供可靠性和准确性的参考点，内部的逻辑电平负端公共地，也是直流电源输出地。如CPU的正负5伏、正负12伏的负端。需要接入公共接地极。

3）屏蔽地（AG，Analog Grounding）

也叫模拟地，它可以把信号传输时所受到的电磁干扰屏蔽掉，以提高信号质量。DCS系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地。

新疆华电昌吉热电厂三期2号机组空冷系统为DCS的远程柜，其传输来的温度测点在空冷风机变频器启动时有40度左右的恒定偏差，经过检查，结果发现电缆屏蔽线在就地控制柜与DCS控制柜二端同时接地，将就地接地线断开后干扰消失。所以，线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成闭合回路干扰，并且进入计算机系统中I/O信号应做屏蔽接地。

2. DCS接地系统检查的必要性

首先，在DCS行业规程中有明确要求：

1）DL/T 659—2006《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》要求：DCS采用独立接地网时，若制造厂无特殊要求，则其接地极与电厂电气接地网之间应保持10m以上的距离，且接地电阻不应大于2Ω。

2）DLT 5190.5-2004《电力建设施工及验收技术规范(第5部分：热工自动化)》要求：计算机及监控系统的接地系统采用独立接地网时，接地电阻不应大于2Ω。接地电阻应包括接地引线电阻。

其次，通过对新疆各厂的DCS系统接地连接电阻测试，能够发现平时难以发现的接地问题，见表1。

表1 DCS系统接地连接电阻测试中出现问题

综上所述，对DCS系统的接地系统检测，并采取及时地检修措施是必须必要的，既是规程规范的要求，也是保障DCS系统稳定安全运行的基础。

3. 接地电阻测量方法及原理

接地电阻必须用专用的测量仪表进行测量，接地电阻的检测方法是：

1）使用手摇式接地电阻测量仪。此方法必须离线测量。测量时系统需断电，将系统地线从机柜上拆下，接至仪器的测量端。另外还需打两个测量用接地桩，与系统接地体间隔30米一字排开。接地桩用导线连至测量仪。这种方法比较耗时，而且在许多情况下非常危险。一旦断开连接，就要求使用辅助接地棒。除了耗费更多的时间以外，要给接地棒找到合适的位置也很难，在某些情况下，甚至无法找到。

图1 钳形接地表测试原理

2）使用钳形接地表。此方法可在线进行，但系统与地必须构成回路（不是在系统地的接地体上短路）。使用此方法注意不要在信号线和网线上测量，以免产生干扰。这种“无棒”测试为接地测试仪提供了使用夹式变流器测量多接地系统中单个接地电阻的独特能力。测试时不需要使用接地棒。

在使用手摇式接地电阻测量仪测试时，要求用户将需要测试的单个接地路径与其它接地系统断开连接，以消除并联接地路径的影响。“无棒”接地电阻测试法消除了这些问题，是接地测试仪标准测试方法的完美补充。

图1为其原理图，用公式表示如下：

当R1...Rn电阻器的并联多个，则并联连接电阻远远小于所测接地连接RX：

近似地：

测试电压(U)是在不断开接地棒的情况下，通过夹式变流器直接电气连接提供。电流(I)也可由变流器检测得到。经过电流和电压的同步整流后，测试仪显示RX。

4总结

DCS系统一般情况设计将保护地与屏蔽地隔离开，分别独立的由连接电缆引入专门的接地铜牌，再由铜牌引入电气接地网，汇入大地，满足单点接地要求。DCS系统汇总后的接地线至电气接地网的电缆，可运用手摇式接地电阻测量仪测量，经过接地电阻测试后，一般很难出现问题，而问题较多的地方是DCS各控制机柜、操作台等至接地铜牌这部分，通过使用钳形接地表的测试方法能够快速方便地测量出这部分连接的电阻，及早发现并解决有问题接地电缆，从而规避安全隐患。

参考文献

[1]高晓康等，计算机辅助测试技术及应用[J] 计算机自动测量与控制 2001,9(5):4-5

[2]杨诺成 分散型计算机控制系统接地的分析 计算机测量与控制 2002.10(6)