电厂热工控制系统常见抗干扰技术方案分析
龙志强
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龙志强,. 电厂热工控制系统常见抗干扰技术方案分析[J]. 动力技术研究,2024.1. DOI:10.12721/ccn.2024.159366.
摘要:
本文从电厂具体工作情况出发,首先对热工控制系统所面临的干扰特征做出了分析,而后进一步以此作为基础,提出了对应的干扰排除策略讨论,对于推进电厂工作环境中的热工控制系统稳定性有着一定的积极意义。
关键词: 电厂热工控制干扰
DOI:10.12721/ccn.2024.159366
基金资助:

在发电厂工作过程中,热工控制系统发挥着重要的作用。其作为保障电厂安全稳定运行的关键之一,随着电厂规模的不断扩大而发挥着越来越重要的作用。整体而言,随着电厂的发展,更多设备都会参与到发电过程之中,用来实现工作效率的提升和安全的保障等诸多职能,热工控制系统的价值即在于面向数量不断增加的诸多发电相关设备展开有效管控,保证发电厂的稳定安全运行。但是随着发电领域中不断出现的新型设备,热工控制系统如果想要落实有效的控制,也必须不断展开优化,其功能和结构,在近些年都有所变化,一方面所承担的职责不断增加 ,另一个方面对应的自身结构也日渐复杂。在这样的背景之下,热工控制系统所面对的干扰问题也越来越严重。具体而言,虽然在该体系中的干扰形态多样,但是整体可以分为两类,即差模干扰和共模干扰。其中前者是因为热工控制信号在系统内部串联与叠加时相互作用而形成,对应的影响主要表现在电压方面,会给热工控制系统的测量与控制方面的工作带来不良影响。而后者则是因为热工控制信号对地所产生的电位差引起,这种电位差会于系统中产生其他诸多影响,例如电磁辐射,以及电网窜入等问题,从而对热工控制系统造成不良影响,还可能会因为其电位差导致系统信号传输链路上出现线路感应。考虑到热工控制系统对于电厂正常作业如此重要的作用,以及干扰的危害,有必要对干扰问题展开深入分析,并且确定出对应的控制方案。

一、热工控制系统环境中主要干扰源分析

在热工控制系统之中,主要的干扰源包括如下几个方面:

首先,源于信号电源的干扰。在发电厂工作环境中,热工控制系统的运行电源为厂用电网,UPS备用,但是这样的电网在实际运行过程中很容易受到空间磁场的影响。尤其是在电厂环境中,众多大型设备,诸如引风机、循环泵等都在这一环境中展开工作,并且频繁启动关停,都会造成电路环境中的谐波,从而造成对于热工控制系统的干扰。

其次,信号线干扰。因为热工控制系统的信号为若丹信号,而承载此类信号的传输线路,必然会受到外部信号的干扰,这是弱电系统在强电环境中展开工作的一个必然结果。强电工作环境中会产生电磁场,弱电信号通过信号线路从这样的环境中穿过,即便通信线路本身包裹有屏障,或者在线路外部再包裹线管或者线槽,都无法保证完全不被外部环境所干扰。而信号线之间存在的分布电容,同样是造成信号线干扰形成的原因之一。

再次,系统未能合理接地。热工控制系统的接地,是保障对于电磁干扰抑制,以及设备向外发出干扰控制实现的必要条件。实际工作中常常会出现接地系统不合理的问题,具体而言就是各个接地点电位分布不均,导致了接地体系中电位差的存在。这种电位差会进一步造成地环路电流,并且给热工控制系统带来不利影响。

最后,工作空间中的电磁辐射也不能忽视,可以作为一个相对来说比较独立的感染源进行对待。具体来说,就是就地测量仪表作为控制系统测量十分重要,但是却无法避免空间磁场的干扰。以及热工控制系统内部的元件及电路之间相互电磁感应等,同样也是干扰形成的主要原因。主要形态包括逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

二、热工控制系统常见干扰控制技术

上面一个部分中,对于电厂环境下热工控制系统比较常遇到的干扰源进行了分析,虽然并不能对所有的干扰问题进行覆盖,但是也基本可以覆盖超过九成以上的干扰情况。针对这些情况做出对应的干扰控制,则可以从如下几个方面着手展开:

1.接地优化

接地是实现对于热工控制系统保护的首要途径,具体而言,包括保护接地和工作接地两类。其中前者重点指将热工控制系统中不应该带电的金属部分与大地连通,使机壳和地等电位。此种接地方式还用于保证设备经典能够实现有效导出,虽然热工控制系统设备机壳通常不带电,但是在通电工作的时候,不能避免电源的供电火线与外壳保持绝缘,如果二者之间存在短路,则外壳必然带电。这个时候加强接地,能够对设备以及工作人员形成保护。而工作接地则是为了使热工控制系统能可靠运行并保证测量和控制精度而设置的接地,它分机器逻辑地、信号回路接地、系统接地、屏蔽接地和本安接地。在落实工作接地的时候,需要注意严格按照标准执行,保证合规操作。

2.平衡抑制

所谓平衡抑制,就是利用电路的平衡关系,重点利用相互绝缘的双绞线来进行信号的传输,而尽量避免使用两根导线平行传输信号。此种方式可以在一定程度上抵御来自外界的电磁干扰,还可以降低多对双绞线之间的相互干扰。双绞线的结果是两根绝缘导线相互缠绕,这样的结构决定了这两根导线上的共模干扰信号是一致的,在接收信号的差分电路中可以将共模信号消除,从而实现共模干扰的排除,有利于热工控制系统正常运行的维持。

3.物理隔离

信号传输线路实现物理隔离,是落实信号传输质量和热工控制系统正常运行的一个重要手段,看似比较“笨”的方法,但是确是最为有效的。物理隔离可以保证信号传输的质量,但是同时也有着比较高的要求。想要实现物理隔离,首先在施工的时候需要选择耐压等级满足标准的绝缘材料和绝缘电阻;其次在进行施工的时候也要严格遵守施工规章制度进行操作,确保接头处也能够实现物理隔离,并且保护线路不会在施工的过程中遭受损伤。对于强弱电线路的信号环境同样应当进行规划并且保持隔离,还应当对多芯电缆的使用进行规划,尽量用于传递同类型的数据信号。

4.合理屏蔽

合理规划屏蔽,避免干扰信号对热工控制系统内部的信号形成影响,其重点在于将需要屏蔽的信号线、组合件、元件、电路等用金属导体包围起来,隔离测量设备和干扰信号,使测量信号不被外界电磁场影响。实际工作中此种方法更多用于消除静电感应影响,因为电源而带来的干扰同样也应当 包括在这一领域之中。常见的做法是,对于静电感应问题,可以考虑采用屏蔽电缆来实现,并且所有电缆均布置在穿线管或者电缆槽盒中。而对于源于电源的干扰,则可以考虑增加滤波器来实现对于干扰的剔除。除此以外,对于信号线进行屏蔽干扰,还可以考虑采取增加隔离器或者信号分配器进行干扰的消除。

三、结论

对于电厂环境中的热工控制系统而言,确保其传输数据的准确,是关系到电厂正常安全运行的重要根基之一。这是一个相对而言庞大的工作,热工控制系统存在于整个电厂工作流程的每一个环节,对应的干扰排除工作也会随之分布在电厂中的各个角落。实际工作中唯有从细节着手,不断优化,才能获取良好效果。

参考文献:

[1]陈志明.抗干扰技术在电厂热工控制系统中的应用研究[J].科技风,2016,(24):66+68.

[2]秦志泉.电厂热工控制系统应用中的抗干扰技术研究[J].技术与市场,2017,24(07):139+141.


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