分散控制DCS系统抗干扰分析与研究.docx

          分散控制DCS系统抗干扰分析与研究                    摘 要：分散控制DCS系统作为电力企业的中枢神经系统，其运行可靠性对于机组安全稳定运行至关重要本文对DCS系统抗干扰能力和采取的措施等进行初步分析研究，为提高DCS系统可靠性提供参考和借鉴关键词：DCS系统；抗干扰；接地1引言随着自动化水平的不断提高，分散控制DCS系统在大中型电厂中得到广泛应用DCS功能涵盖除模拟量控制系统（MCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）、协调控制系统（CCS）等，到脱硫脱硝控制以及环保设备设施，直到外围辅控系统几乎所有设备DCS利用通讯网络使得其“控制分散、危险分散”的优点得到充分发挥，但受控设备的广泛分布也使得DCS信号受到更多因素干扰，因此采取有效措施提高抗干扰能力从而保证DCS系统可靠性非常重要2 DCS系统干扰分析2.1 干扰源及其对系统的干扰机制 干扰，是窜入或叠加在系统电源、信号线上的与其无关的电信号干扰的主要来源有电力网络、电气设备、雷电等引起的空间辐射干扰和系统电源线、信号线、接地等引起的系统外干扰DCS传输信号是一种微弱的电信号，要通过长距离传输到控制系统，因此像大功率马达和其它电气设备产生的强磁场、高压电气设备产生的大电场以及各种电磁波辐射等的存在和变化都有可能以不同的途径和方式窜入控制系统中。

干扰轻则影响信号精度，无法完成正常控制功能，重则造成设备跳闸或损坏常见干扰主要有以下几种：（1）电阻耦合干扰几种信号线在一起传输时，由于绝缘老化导致漏电而影响到其它信号，即在其它信号中引入干扰 （2）电容耦合干扰现场很多信号电缆并行敷设同时接入DCS信号线之间有分布电容存在，通过电容将干扰加到别的信号上；信号线与动力线并行，在动力线周围会产生交变磁场，也会造成线路上的干扰3）供电线路引入干扰大型设备启动时，电动机的启动、开关的闭合会在其周围产生很大的交变磁场．既可以通过在信号线上耦合产生干扰，也可能通过电源线上产生高频干扰，这些干扰超过容许范围也会影响DCS工作这种干扰有两种途径，一是通过电源串入，二是通过信号线串入4）雷击干扰雷击可能在系统周围产生很大的电磁干扰，也可通过各种接地线引入干扰3 DCS系统抗干扰措施3.1硬件措施抑制干扰必须从消除干扰源和切断耦合通道两方面着手，常用抑制措施有冗余配置、隔离、屏蔽、接地等针对不同情况，采用一种方法或其中几种方法结合在一起，可以取得很好效果3.1.1 冗余配置为提高系统抗干扰能力，DCS需从系统的冗余配置方面来设计机组运行中尤其投运时间较长的DCS，会偶发系统故障，要使故障点分散，采用冗余技术是有效手段之一。

充分利用 DCS 自身冗余无扰切换，将在很大程度上提高系统可靠性，尤其是大容量、高参数超（超）临界机组，对DCS控制器、电源、网络及服务器等在设计时应采用冗余配置另外对于机组的重要测点，如炉膛压力、汽包水位、重要辅机跳闸等参与保护的信号及控制逻辑应采取三取二或三取中判断逻辑，防止单一测点或信号出现故障造成异常，这也是冗余配置方式提高DCS抗干扰能力的措施3.1.2 合理隔离 首先保证所用的信号线具有可靠绝缘，保证导线之间不会产生漏电流，绝缘材料耐压等级、绝缘电阻必须符合规定，防止因接触引入干扰不同种类的信号线隔离铺设根据抗干扰能力高低将DCS信号分成几种类型：模拟量信号对高频脉冲信号的抗干扰能力很差，应使用屏蔽双绞线，且这些信号线必须单独采用电线管或电缆槽，不可与其它类型信号线在同一管中走线低电平开关量信号和数据通信线路，对低频脉冲信号的抗干扰能力比模拟量信号要强，采用屏蔽双绞线连接单独走线，不可和动力线和大负载信号线在一起平行走线高电平开关量的输入输出以及其它继电器输入输出信号，这类信号的抗干扰能力强于以上两种，但这些信号会干扰别的信号，因此应使用双绞线连接，单独走电缆管或电缆槽根据以上分析，需要将不同种类的信号线隔离铺设，同一类信号线可以放在电缆管或槽中，相似种类信号如果必须在同一电缆槽中走线，一定要用金属隔板隔开。

3.1.3 屏蔽措施抑制干扰源最有效的方法就是将易受干扰的通道远离强干扰源，并对干扰源进行屏蔽屏蔽就是用金属导体把被屏蔽的元件、组合件和信号线包围起来最常见的就是用屏蔽双绞线代替两根平行线连接模拟信号主要用于抑制电流性噪声耦合对于系统中I／O设备与现场的连线，常用双绞线或同轴电缆对其进行保护在使用屏蔽层和屏蔽电缆时，屏蔽层采用“一点接地”原则DCS电缆应全部采用屏蔽电缆，屏蔽正确接地是抗干扰的重要措施3.1.4 系统接地接地是DCS抗干扰的重要措施，DCS的接地主要分为工作接地和保护接地工作接地是将电气设备、用电仪表正常情况不带电的金属部分与接地体之间做良好的金属连接，若金属部分意外带电，短路电流大多通过金属连接排出工作接地的目的是为了减少或抑制干扰，接地连线应使用铜芯绝缘电线和电缆，最终汇集到接地板上屏蔽电缆的屏蔽层应单点接地DCS采用独立接地网时，若制造厂无特殊要求，则其接地极与电气接地网之间应保持l0m以上的距离，接地电阻不应大于2Ω当DCS与电气系统共用一个接地网时，控制系统接地线与电气接地网只允许有一个连接点，且接地电阻应小于0.5Ω保护接地是为了保证人身和设备安全而设置，目的是快速释放大量堆积的静电荷和雷电荷，此外，保护接地还可以防止静电积聚。

信号线使用屏蔽电缆，且合理敷设并接地信号屏蔽层必须保证单点接地，从现场仪表到DCS的I／O之间的连线必须用屏蔽电缆，在计算机处一点接地若必须现场端接地，必须注意原信号的输入端不许和计算机的接地线有任何电气连接，计算机在处理这类信号时必须在前端采用隔离措施信号电缆按传输信号种类分层敷设，以免受外界电磁干扰、雷电干扰及外界损伤3.2 软件措施电力企业DCS系统工作现场干扰复杂，硬件方面虽采取了一系列抗干扰技术措施，但仍会有干扰进入系统，因此还必须在软件方面进行抗干扰处理，提高系统安全可靠性软件抗干扰措施很多，目前常用的方法为数字滤波数字滤波就是通过计算机程序对采样信号进行平滑加工，消除在模拟量通道中引入的尖峰干扰，保护有用信号，减弱或消除干扰信号3.3 外部因素为提高DCS抗干扰能力，除DCS自身采取防范措施外，对于运行维护人员来讲，应规范进行日常硬件和软件维护，对DCS系统按时巡检，同时应按规程及设备要求，为DCS提供适宜的温湿度条件、良好的供电质量，采取防粉尘、防腐蚀、防鼠害和防干扰措施等，都是提高DCS系统可靠性的重要外部保障4 总结DCS的广泛应用，对其抗干扰能力提出更高要求，抗干扰分析是一个长期的重要课题。

干扰对控制设备危害极大，现场情况错综复杂，影响DCS因素很多，只有全面考虑造成DCS故障的外扰和内扰，对系统采取抗干扰措施，采用软硬件结合的方法解决干扰问题，提高系统抗干扰能力，才能减少DCS设备故障，提高整个系统安全可靠性，保证机组安全稳定运行  -全文完-。