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儀控係統信號幹擾和卡件安全問題淺析與防範
北京平和創業科技發展有限公司
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  隨著火力發電廠單元機組容量的擴大和自動化程度的不斷提高,儀控係統監視、控製的I/O點數眾多,對電廠的安全、經濟、簡便運行起到越來越重要的作用,電廠的日常維護和檢修也大量涉及到DCS等儀控係統。但是在基建、調試、運行或者檢修中,係統的信號受到幹擾、硬ying件jian損sun壞huai現xian象xiang卻que屢lv見jian不bu鮮xian,造zao成cheng了le一yi定ding的de經jing濟ji損sun失shi,並bing對dui電dian廠chang的de安an全quan生sheng產chan構gou成cheng很hen大da威wei脅xie。如ru今jin係xi統tong卡ka件jian高gao度du集ji成cheng化hua,耐nai電dian壓ya衝chong擊ji能neng力li小xiao,價jia格ge又you昂ang貴gui,因yin此ci有you必bi要yao關guan注zhu這zhe些xie問wen題ti,不bu斷duan積ji累lei經jing驗yan,采cai取qu有you效xiao的de防fang範fan措cuo施shi。

  1 儀控係統的信號幹擾因素

  幹擾又叫噪聲,是竄入或疊加在係統電源、信號電纜上的與信號無關的電信號。幹擾會造成測量的誤差、嚴重的幹擾可造成設備損壞。常見的幹擾有以下幾種:

  (1)傳導幹擾

  1)當幾種信號電纜在一起傳輸時,由於絕緣材料老化、漏電而影響到其它信號,即在其它信號中引入幹擾。

  2) 在一些現場執行機構中,采用220V電源供電,有時設備燒壞,或者人為因素,造成電源與信號電纜間短路,強電竄入弱電,造成較大的幹擾和設備損壞。

  3) 由於接地不合理引起的共模幹擾。如果信號電纜的兩端同時接地,則兩點的接地係統可能出現電位差異△E,可能會在信號電纜上產生一個很大的環流,疊加在信號電流上,造成模擬量信號波動,嚴重時可能引起卡件故障。

  4) 在運行過程中,卡件發出的采集信號長時間接地,形成的接地電流超過允許值,導致通道損壞。

  yishangzhejizhongchuandaoganraozhong,youyuxianzaiyikongxitongzishendeshebeizhuangtaidouyoubaozhang,yinci,youyujueyuancailiaolaohuahuoshebeishaohuaidengyuanyinyinqideganraojiaoshaochuxian,eryouyujiediyinqideganraojiaoweichangjian,yebijiaonanyizhuomo,yinggaigeiyuzugoudezhongshi。

  (2)電容電感耦合幹擾

  在(zai)被(bei)控(kong)現(xian)場(chang),往(wang)往(wang)有(you)很(hen)多(duo)信(xin)號(hao)走(zou)電(dian)纜(lan)槽(cao)或(huo)者(zhe)走(zou)電(dian)纜(lan)管(guan)同(tong)時(shi)接(jie)入(ru)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong),這(zhe)些(xie)信(xin)號(hao)電(dian)纜(lan)在(zai)一(yi)起(qi)走(zou)線(xian),之(zhi)間(jian)均(jun)有(you)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)存(cun)在(zai),會(hui)通(tong)過(guo)這(zhe)些(xie)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)將(jiang)幹(gan)擾(rao)加(jia)到(dao)別(bie)的(de)信(xin)號(hao)電(dian)纜(lan)上(shang)。另(ling)外(wai),在(zai)交(jiao)變(bian)信(xin)號(hao)電(dian)纜(lan)的(de)周(zhou)圍(wei)會(hui)產(chan)生(sheng)交(jiao)變(bian)的(de)磁(ci)通(tong),而(er)這(zhe)些(xie)交(jiao)變(bian)磁(ci)通(tong)會(hui)在(zai)並(bing)行(xing)的(de)導(dao)體(ti)之(zhi)間(jian)產(chan)生(sheng)電(dian)動(dong)勢(shi),這(zhe)也(ye)會(hui)造(zao)成(cheng)線(xian)路(lu)上(shang)的(de)幹(gan)擾(rao)。

(3)大型電氣設備引起的幹擾

  在大型電氣設備啟動和開關裝置動作頻繁的地方,電動機的啟動、開關的閉合產生的火花會在其周圍產生很大的交變磁場.這zhe些xie交jiao變bian磁ci場chang既ji可ke以yi通tong過guo在zai信xin號hao電dian纜lan上shang耦ou合he產chan生sheng幹gan擾rao,也ye可ke能neng通tong過guo在zai電dian源yuan電dian纜lan上shang耦ou合he產chan生sheng高gao頻pin幹gan擾rao,這zhe些xie幹gan擾rao如ru果guo超chao過guo容rong許xu範fan圍wei,也ye會hui影ying響xiang係xi統tong的de工gong作zuo。

  (4)其它因素

  雷擊可能在係統周圍產生很大的電磁幹擾,也可能通過各種接地線引入幹擾。靜電也往往成為毀壞係統設備的殺手。

2 防止幹擾和設備損壞的一般方法

  (1)係統電源

  係統電源應該有冗餘,各路配電模件應該有獨立的截峰二極管(過壓)、自動斷路器(過流)等保護。供電係統最好采用隔離變壓器,使DCS係統接地點和動力強電係統接地點獨立開來,並采用電源低通濾波器來消除電網上的高次諧波。為避免波動,DCS供電要盡量來自負荷變化小的電網上。要嚴格防止強電通過端子排線路串入DC24V供電回路,並定期檢查機櫃電源係統是否正常、供電電壓是否在規定範圍內、係統接地是否可靠、良好、線路絕緣是否合格,停、送電按要求程序執行。通過以上工作,這方麵的風險就可以有效避免。

  (2)電纜敷設

  強電電纜與弱電電纜應分開敷設,電源電壓220V以上、電流10A以下的電源電纜和信號電纜之間的距離要大於150mm,電源電壓220V以上、電流10A以上的電源電纜與信號電纜之間的距離應該大於600mm。若(ruo)隻(zhi)能(neng)放(fang)在(zai)同(tong)一(yi)橋(qiao)架(jia)內(nei),之(zhi)間(jian)要(yao)裝(zhuang)隔(ge)離(li)板(ban)。熱(re)工(gong)電(dian)纜(lan)不(bu)可(ke)放(fang)在(zai)高(gao)壓(ya)電(dian)場(chang)內(nei)。對(dui)於(yu)電(dian)容(rong)式(shi)設(she)備(bei)的(de)二(er)次(ci)電(dian)纜(lan),比(bi)如(ru)電(dian)容(rong)式(shi)電(dian)壓(ya)互(hu)感(gan)器(qi)的(de)二(er)次(ci)電(dian)纜(lan),施(shi)工(gong)要(yao)與(yu)地(di)靠(kao)近(jin)平(ping)直(zhi)。在(zai)發(fa)電(dian)機(ji)等(deng)附(fu)近(jin)有(you)較(jiao)強(qiang)輻(fu)射(she)處(chu),要(yao)注(zhu)意(yi)應(ying)該(gai)有(you)銅(tong)皮(pi)或(huo)鋁(lv)箔(bo)等(deng)做(zuo)成(cheng)密(mi)封(feng)箱(xiang),來(lai)起(qi)到(dao)屏(ping)蔽(bi)作(zuo)用(yong)。信(xin)號(hao)回(hui)路(lu)必(bi)須(xu)要(yao)有(you)唯(wei)一(yi)的(de)參(can)考(kao)地(di),屏(ping)蔽(bi)電(dian)纜(lan)遇(yu)到(dao)有(you)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)傳(chuan)導(dao)幹(gan)擾(rao)的(de)場(chang)合(he),也(ye)要(yao)在(zai)就(jiu)地(di)或(huo)者(zhe)控(kong)製(zhi)室(shi)唯(wei)一(yi)接(jie)地(di),防(fang)止(zhi)形(xing)成(cheng)“地環路”。

  (3)信號隔離

  對於模擬量輸入輸出(AI/AO)回路,要防止從現場來的強電串入卡件,以及就地設備與DCS係統不共地可能產生的電勢差。重要回路應該采取信號隔離器。對於數字量輸入輸出(DI/DO)回路,常用的解決方法就是對DI/DO信號采用繼電器隔離。比如對於一個馬達控製關反饋輸入回路:現xian場chang的de常chang開kai接jie點dian閉bi合he時shi,繼ji電dian器qi線xian圈quan帶dai電dian,輸shu出chu接jie點dian閉bi合he,接jie點dian信xin號hao引yin入ru開kai關guan量liang采cai集ji卡ka件jian。這zhe樣yang,強qiang電dian就jiu不bu會hui串chuan入ru卡ka件jian的de信xin號hao回hui路lu,發fa生sheng故gu障zhang時shi,也ye主zhu要yao檢jian修xiu隔ge離li的de外wai回hui路lu。采cai用yong繼ji電dian器qi進jin行xing信xin號hao隔ge離li的de缺que點dian是shi:需要給外回路添加供電回路;采用電磁隔離和光電隔離技術的開關量隔離器,可以減少為外回路供電的工作量。

(3)大型電氣設備引起的幹擾

  在大型電氣設備啟動和開關裝置動作頻繁的地方,電動機的啟動、開關的閉合產生的火花會在其周圍產生很大的交變磁場.這zhe些xie交jiao變bian磁ci場chang既ji可ke以yi通tong過guo在zai信xin號hao電dian纜lan上shang耦ou合he產chan生sheng幹gan擾rao,也ye可ke能neng通tong過guo在zai電dian源yuan電dian纜lan上shang耦ou合he產chan生sheng高gao頻pin幹gan擾rao,這zhe些xie幹gan擾rao如ru果guo超chao過guo容rong許xu範fan圍wei,也ye會hui影ying響xiang


 

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