GDIS在DCS接地系统中应用

方光进

（湖北三宁化工股份有限公司，湖北枝江 443200）

一般情况下，化工生产过程完全处于封闭的状态，利用手动操作的方式，不仅生产难度相对较大，存在的危险系数也相对较大。同时，DCS 接地系统经常会因为地接不完善，导致跳闸等问题的产生，这样严重影响了DCS 接地系统运行的稳定性和安全性，甚至还会影响化工生产。然而，近几年随着各项科学技术的发展，化工领域为了提升DCS 接地系统运行的稳定性，逐渐将GDIS 应用到其中，通过自身的性能，抑制DCS 接地系统，主要是避免因为接地不完善所引发的各项问题。

1 GDIS分析

GDIS 即地网干扰抑制干扰器，主要是用于连续生产过程中的关键敏感控制设备，这样可以在地网高频方面起到预防、抗干扰的作用，图1所示[1]。同时，GDIS 的应用可以有效地抑制由地电位反击、接地过电压等，对设备所造成的二次干扰，这样可减少DCS 控制系统的应用，以及避免精密产生较大的误动和测量误差等。

GDIS 地网干扰抑制器在有效保证系统可靠接地的前提下（保证系统对地泄流能力），能够阻断接地网高频干扰信号，并且通过接地线对控制系统造成干扰的途径（由下向上形成高频阻断）。

图1 GDIS抑制干扰原理示意图

2 应用背景

在明确GDIS 相关内容以后，就需要将其应用到设备中。但是，在GDIS 应用之前，需要明确应用背景，这样才能保证GDIS 应用的有效性[2]。

2.1 干扰源

自动化系统中所使用的各种类型PLC 和DCS 系统，有的安装在控制室中，还有的安装在生产现场以及各类电机设备上，并且大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，因此一定要提升PLC 和DCS 系统的可靠性和稳定性，就需要对干扰源和干扰路径进行详细分析，常见的干扰源主要包括：雷电干扰、开关操作浪涌干扰、大型设备的启停干扰、交直流变频传动装置引起的谐波干扰、谐振过电压干扰、电网短路引起暂态冲击干扰、地网干扰等方面[4]。

2.2 干扰路径

在明确干扰源以后，就需要对干扰路径进行分析，其实按照噪声产生原因的不同，可以分为：放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等，并且噪声干扰模式不同，可以分为共模干扰和差模干扰。其中共模干扰主要是指信号对地的电位差，并且利用电网传入、地电位差、空间电辐射等方面，可以在信号上感应的共态或者同方向电压叠加形成，这种共模干扰为直流。另外，差模干扰主要是指作用于信号两极之间的干扰电压，并且主要是利用电磁场在信号间耦合感应，以及不平衡电路转换共模干扰等方面所形成的电压，并且将其直接叠加在信号上，这样也会造成一定的影响[5]。另外，常见的干扰路径有：电源线干扰、信号线干扰、空间电磁辐射干扰、接地线 干扰。

3 GDIS在DCS接地系统中的应用

接地是提升电子设备电磁兼容性的关键，保证接地的正确性，才能起到抑制的作用，降低干扰的产生，并且也在一定程度上抑制设备向外界发生干扰信号，反之就会造成严重的影响，导致DCS 接地系统运行异常[6]。

DCS 接地系统主要包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。其中接地系统混乱的话，对DCS 系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，这样就会引起的环路问题的产生，严重影响DCS 接地系统的正常运行。另外，利用GDIS 地网干扰抑制器，可以有效解决该项问题，主要是因为GDIS 地网干扰抑制器适用于连续生产过程中的关键敏感控制设备，这样可以有效起预防地网高频干扰、抑制由地电位反击、接地过电压等造成的二次设备干扰等方面[7]。同时，GDIS 地网干扰抑制器的应用，可以有效提升自动化控制系统，以及精密仪器的性能，这样可以大大降低误动作以及测量误差等问题的产生。由此看来，GDIS 地网干扰抑制器在该方面应用的时候，主要是起到有效隔离地网干扰、降低控制系统被干扰的影响，以及预防因为局部停电所导致的非计划性停车、预防因为次生事故导致的起火爆炸而引发安全事故。

选取某一DCS 机柜间做测试。该机柜间共有60面机柜，每面机柜有工作地和保护地。GDIS 安装在工作地排至电气接地总排之间，如图2。

图2 DCS接地系统GDIS安装位置图

为了测试其使用效果，对安装前后接地电流值及干扰度进行测试。通过进一步测试，见图3，得出以下结论：

图3 DCS接地干扰抑制功能测试（稳态测试）

（1）设备投运前，系统稳态接地电流为1 000mA 级别，接地电流含有严重的多频谱谐波成分，波形畸变严重，杂散瞬变脉冲群干扰严重；

（2）设备投运后，统稳态接地电流为100mA 级别，接地电流的谐波THD 降低且均为低频电流，完全消除高频接地干扰，消除电流尖峰及电流纹波干扰；

（3）稳态接地电流值明显降低，接地干扰明显下降；

（4）250Hz 及以下低频通道未受影响，波形正常，保证了接地可靠性；

（5）本次测试属于稳态测试，稳态测试状态下GDIS 装置在接地干扰抑制、降低接地电流等均有明显效果，接地电流抑制率≥80%。

4 结束语

化工作为我国经济发展的重要支持，与其他行业生产有着很大的不同，主要是危险性和腐蚀性相对较大，并且传统的人工操作，在很大程度上增加了各项故障的产生，对工作人员的身体健康造成了严重的影响。因此，为了避免各种问题的产生，将GDIS 应用到DCS 接地系统中，以加强对各个方面的控制，降低各项问题的产生，提升化工生产的效率，也在最大程度上保障化工人员的身体健康，以实现良好的经济效益，促进化工行业的发展进程。