电厂干扰及其应对措施

2012-08-15张家祥

郑州铁路职业技术学院学报 2012年1期

姜辉，张家祥

(1．华电国际坪石发电B厂，广州韶关 512229;2．郑州铁路职业技术学院，河南郑州 450052)

随着电厂自动化程度越来越高，PLC、DCS等技术越来越广泛地应用于电厂的各个系统，电厂控制趋向集中，大量控制电缆与动力电缆在电缆夹层相互交错敷设，设备共生导致的干扰困扰着电厂热控、继保人员，并且严重危及机组安全，电厂内经常因干扰源引起辅机保护定值动作，严重的甚至引起跳机及机组停运。所以，从根本上寻找干扰的来源，从而在设计、安装、使用及维护中尽量采取避免干扰的措施，是电厂相关从业人员需要深入研究的重要课题。

1 DCS系统干扰形式及抗干扰措施

坪石电厂的两台300MW循环流化床机组刚投产时，某些联锁保护经常莫名其妙地动作，就地查系统的时候发现没有动作条件满足。这些问题集中起来表现为模拟量瞬时跳动较大，其峰值达到动作值，导致相应的联锁动作。其中比较有代表性的有两类。

1．1 开式水泵母管压力低联启备用泵

在DCS联锁逻辑中有一项是判断开式水泵出口母管压力，低于0．2MPa联启备用泵。某次误动作后，检查该压力信号所在的现场变送器，经校验确认变送器无故障;查DCS历史曲线发现压力信号瞬间低至0．2MPa以下又迅速恢复正常值，初步判断为信号干扰。

热控人员检查就地变送器接线，发现紧固无接地现象;信号电缆有屏蔽层，现场屏蔽线未接地(保证单端接地);该信号电缆进DCS机柜后从屏蔽层引出一根细铜丝，与其他电缆的细铜丝绞接后接至DCS机柜屏蔽地。

因为铜丝较细较长，判断为在DCS机柜中与其他铜丝绞接中发生断裂，引起屏蔽多点接地或浮空。于是找出该信号所在的电缆，在DCS机柜侧重新做屏蔽接地，完成后再未出现信号跳动现象。

类似的问题还出现在凝结水泵、闭式水泵和循环水泵等系统中，再出现后采取同样的方式也全部解决了。

结论:由于安装时对工艺要求没有严格按照规程执行，降低安装标准，在机组调试及试运阶段未能发现缺陷和暴露问题，机组运行时间久了容易出现屏蔽铜线断裂、紧固螺丝松脱等隐蔽缺陷。这类缺陷在运行中处理需要在现场控制柜内对布线进行较大改动，存在一定风险。所以在安装阶段要严格要求，监理和甲方需要经常检查屏蔽线的紧固程度和走线是否符合规程要求，才能避免以后机组运行中不必要的风险。

1．2 高温过热器出口压力高联开高过对空排汽电动门

锅炉侧主蒸汽压力取自高温过热器出口压力变送器，DCS判断该压力高于17．75联锁开对空排汽门。该联锁运行中经常动作，查历史曲线，发现也是瞬间压力波动后又回复。

热控人员检查就地变送器、重做屏蔽线后，该联锁误动作的次数减少，但仍不能完全杜绝。判断为现场设备至DCS模拟量输入模块间的信号电缆较长，阻抗较大，电缆间的分布式电容充放电效应使信号电缆上产生的干扰信号无法完全消除。

为此考虑采用软件数字滤波的方法来解决问题。在DCS逻辑中增加输入信号品质判断，设置高温过热器出口压力信号变化速率高于5%认为是坏点，原逻辑中的相应联锁自动切除;但是如果机组负荷变化速率超过10%(即认为机组甩负荷)，则不认为是坏点，联锁仍然可以正常动作。这样修改逻辑后，既能切除正常运行中的信号突变，又能保证真正的工况突变引起的信号变化不被切除。修改完后，对空排汽门再也没有误动作了。

结论:变送器信号从现场到电子间，电缆长度较长，因为电缆质量、接线方式、DCS模块的抗干扰能力等各种各样的原因，整治起来需要较大投入;但是DCS的逻辑修改却越来越方便，在DCS的控制方案里面进行组态修改并在线下装所能够达到的效果，与硬件改造后的效果几乎一样。所以在机组运行中，软件滤波不失为一种很好的抗干扰解决方法。

以上两例是电厂非常典型的干扰形式和抗干扰的解决、防范措施。其思路一是从硬件方面排除接线端子、线路、屏蔽线，以及变送器本身及卡件的干扰;二是从软件方面进行优化和改进，省时省力省钱，前提是保证无扰下装，避免对运行机组的影响。

2 PLC系统干扰形式及措施

电厂采用PLC技术的程控系统，程控室一般环境较好，其主PLC一般不易受干扰。但远程I/O柜，特别是输煤系统的远程I/O柜，由于现场环境恶劣，周围伴有高电压、大电流的动力设备，极易受到电磁干扰。

坪石电厂输煤程控系统#5远程I/O柜安装在现场输煤转运站，该转运站还安装了翻车机的6kV变压器和翻车机变频器。刚投产时，翻车机翻重车时，远程I/O柜内的PLC输入输出卡件的状态灯就乱跳，导致输煤程控信号紊乱，一些皮带机、叶轮给煤机、弧形筛等设备的运行状态时断时续，整个输煤程控系统都无法正常运行。

从现象来判断，明显是干扰所致。热控人员依次检查信号线、屏蔽线及通讯用同轴电缆的对地电压，发现均有100多伏交流电压存在。为此，采取了两项措施:一是检查远程I/O柜接地电阻，发现其接地电阻有200多欧姆，重新安装远程I/O柜的接地桩，将整个转运站的接地网重新按照规程良好接地;二是把通讯用同轴电缆从动力电缆桥架中拉出，从地面走线，避免动力电缆的电磁干扰附加在同轴电缆信号中。

采取以上两项措施后，PLC系统大为稳定，但仍然不能完全杜绝翻车机干扰输煤程控运行。我们从网上找到一些资料，资料中提到翻车机的变频器运行中会产生一些射频干扰，通过PLC的电源线进入到输入输出模件中。于是将远程I/O柜取自翻车机变压器后的原电源甩开，重新引一路220VAC给远程柜供电。完成以上三项措施后，翻车机再也没有影响程控运行了。

结论:电厂中PLC系统一般为单系统或小型控制系统使用，且多为辅控系统，不像DCS系统安装集中且控制的是机组主要系统，在机组试运阶段就容易暴露缺陷。因此PLC系统的屏蔽和接地更容易被忽视，更容易出现故障，查找问题时头绪也会更多。解决手段是在安装阶段就要引起重视，从建筑的屏蔽线母排安装开始就要跟踪到位，发现问题及时解决;并且要做好防尘设计和独立电源设计，尤其要重视与大功率高频设备的共用电源。