火电厂热工控制系统干扰源及抗干扰分析

乐鹰，王鹏辉

（华电电力科学研究院内蒙古分院，内蒙古 呼和浩特 010020）

火电厂热工控制系统干扰源及抗干扰分析

乐鹰，王鹏辉

（华电电力科学研究院内蒙古分院，内蒙古 呼和浩特 010020）

火电厂热工控制系统作为电厂自动化控制系统的重要组成部分，其可靠性直接关系着电厂电力生产系统的安全、稳定运行，但由于受系统本身、人员操作、外部环境等诸多因素的影响，火电厂热工控制系统易受各种信号的干扰，进而影响火电厂热工控制系统各项功能的发挥，带来一定的安全隐患，甚至导致事故的发生，因此，火电厂热工控制系统常见干扰源的挖掘，以及针对性抗干扰措施的制定具有重要意义。

热工控制系统；干扰；抗干扰

0 引言

受诸多因素的影响，火电厂热工控制系统难免会受到与热工控制信号无关的其它信号的干扰，这些干扰信号轻则影响热工控制系统的精确性，重则导致保护误动作的发生，甚至是造成电力事故，带来财产损失和人员伤害。

因此，针对主要干扰源采取针对性、可行性、有效性的信号抗干扰预防措施，对提高火电厂热工控制系统的可靠性具有重要的意义，同时也是保证火力发电厂机组安全、稳定运行不可或缺的技术措施之一。

文章在对电厂热工控制系统常见火干扰源进行总结归纳的基础上，提出了综合性的抗干扰措施，并结合案例对抗干扰预防作了深入分析，可为相关工作人员提供借鉴，以保证火电厂热工控制系统各项功能的正常发挥。

1 火电厂热工控制系统干扰源

火电厂热工控制系统的信息干扰来源于多个层面，但归纳而言主要包括系统本身、外部环境以及人员干扰三个方面，具体分析如下。

1.1 系统内部

火电厂热工控制系统是基于计算机、电子、通信等诸多技术来实现的，涉及多个部件，由于各器件本身抗干扰能力的参差不齐以及相互间的信号干扰，进而使系统内部干扰成为了火电厂热工控制系统的主要干扰源之一。

另外，在火电厂热工控制系统的应用过程中，由于缺乏对其软件部分的维护、更新和改造，容易造成无法充分发挥热工控制系统软件的各项功能，甚至是落后于硬件设施，自然难以提高热工控制系统的整体抗干扰性能，使系统的可靠性失去保证。

1.2 外部环境

除了内部系统干扰外，热工控制系统在信号接受和传递过程中还易受外部环境的干扰。外部环境的主要干扰源是电磁波，电磁波能对整体信号传输过程造成干扰，甚至是导致信号传递的混乱，进而接收到错误的数据和指令，出现终端接收数据与原始采集数据不一致的局面。若不能有效抑制电磁波对信息的干扰，会出现信号无法传输、信号传输错误、信号传输缓慢等情况，对整个电厂的数据传输带来不良影响，给电厂的运行带来安全隐患。同时，自然环境也会对热工控制系统产生干扰，例如雷电、温度、水分等在一定的条件下都有可能干扰热工控制系统的正常运行。

另外，电厂周围的无线通讯工具如手机、对讲机等产生的电磁波也会对热工控制系统产生干扰，通过信号线上以及设备电路板处耦合来影响信号的接收与传输。

1.3 工作人员

工作人员对电厂设备及热工系统的误操作也是热工控制系统的直接干扰源之一，在热工控制系统的实际操作过程中，由于工作人员专业素养的不强或者技术水平的够，容易在操作过程中出现各种问题，进而影响热工控制系统的整体可靠性及抗干扰能力。另外，少数工作人员无线通讯设备的不规范使用，也会对热工控制系统产生干扰。

2 热工控制系统中抗干扰措施

为了保证热工控制系统的安全、可靠运行，针对上述三种不同类型的干扰源，主要采用以下三种思路来抑制信号干扰对热工控制系统影响：消除、抑制干扰源，阻断干扰信号的传递路线以及削弱干扰信号电路的敏感性，细化到实践，包括多种技术措施。

另外，基于DCS系统在电厂热工控制系统中的广泛应用，还可采用数字滤波技术、数字处理技术等软件技术，效果较为显著。

2.1 软件优化

对热工控制系统软件部分的优化是提高其抗干扰能力的重要举措，不仅要加强对整个控制系统软件部分的维护与检修，及时发现缺陷并加以解决。还要定期对软件进行升级和改造，进而完善系统的各项功能和提高系统的整体性能。

2.2 环境控制

环境对热工控制系统的影响是不容忽视的，应加强对热工控制系统运行自然环境的控制，特别是对于温度、水分、湿度等关键要素的控制，还应尽力避免或者减少雷电对热工控制系统的影响，削弱自然环境中电磁波对热工控制系统信号的干扰。

2.3 物理隔离

大量实践证明，物理隔离是有效抑制信号干扰的技术措施之一，在热工控制系统中应用物理隔离技术首先要确保绝缘的可靠，导线之间无漏电阻、漏电流存在，并选择耐压等级较高的绝缘材料。然后按相关规范及标准敷设导线，尽量不要平行敷设，并将导线捆扎在一起，要将弱电信号导线和强电信号导线隔离开来。

另外要注意的是，信号导线与动力导线不要共用同一根电缆，导线穿管敷设时信号线与电源线也不能共用一根导线管。若两根导线信号一致，可共同敷设于同一电缆上，但要确保采用多芯电缆来传递同类控制信号。且尽量与干扰源保持一定的距离，并分开设置DCS系统和电气、防雷接地之间的接地网，也要保持一定的距离。

2.4 干扰屏蔽

干扰信号的屏蔽是常用的信号干扰抑制手段，主要是利用金属导体将需要屏蔽的设备及线路等包围起来，进而隔离测量设备和信号源，这对于电流性噪声耦合的抑制是非常有效的，可以减小甚至是避免外部电磁场对控制信号的干扰。

2.5 接地保护

接地保护主要是通过接地保护装置来抑制干扰源，分为保护接地和工作接地两种方式。保护接地一般针对电气设备中不带电金属通过金属连接体来接地，如果仪表盘意外带电，接地短路电流可通过接地电阻。工作接地的目的是互容耦合和互感消除，避免仪器受到干扰信号的影响。基于干扰信号削弱考虑，屏蔽线一定要接地。

3 热工控制系统中抗干扰案例分析

在热工控制系统的实际运行过程中，受干扰源的信号干扰，易发生各种故障，这就要求针对故障产生的原因，合理应用上述信号干扰抑制、切断方法来提高热工控制系统的抗干扰能力，进而保证热工控制系统的安全、稳定运行，以下为笔者实际工作中所遇到的典型案例处理过程，可为类似情况的处理提供参考。

3.1 循环水泵跳闸引发的机组跳闸

A火电厂，夏季水温较高，同时机组负荷较大，未知原因导致电厂循环水泵出现跳闸，进而引发机组跳闸。针对以上情况现场对仪表、系统进行检查，未发现问题产生的直接原因，事故记录仪检测信号也未发现任何有用的信息。

根据经验，泵房与控制室距离较远，判断可能是信号干扰所导致的。因此，首先全面检查接地系统，并对模拟信号增加电熔滤波回路，但仍然存在跳闸现象。然后在分布式控制系统组态中，通过数字滤波技术检查保护停运信号，跳闸现象得到彻底解决。

3.2 接地引发的计算机工作紊乱

B火电厂热工控制系统在运行过程中，出现计算机工作紊乱现象。经研究发现，主要原因是接地问题所导致的信息干扰。控制系统的接地点电位分布较为散乱，接地点之间有电位差存在，造成地环路电流，进而影响控制系统的正常运行。

对于这种现象，只需对现场仪表接地点作浮空处理，保证控制系统一点处于接地的状态，即可有效解决。

4 结语

从上述案例处理可以看出，干扰源对火电厂热工控制系统的安全、稳定运行会造成直接影响，除了加强日常对各种干扰导致的故障进行处理外，关键在于通过上述各项技术措施来提高火电厂热工控制系统的抗干扰能力，从而预防和避免各种信息的干扰。

[1]李国良.电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰性探讨[J].自动化应用，2016,(9).

TM621.4

A

1671-0711（2016）12（上）-0093-02