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摘 要：通过分析电厂热工信号常见的干扰来源，结合几起信号干扰事件，提出了有效的抗干扰措施，以提高DCS系统的抗干扰能力，为电厂人员提高参考和借鉴。
关键词：DCS控制系统;热工信号;屏蔽;接地;抗干扰措施
一、前言
随着自动化程度的不断提高，分散控制系统（DCS）已广泛应用于各电厂自动化控制，机组各种自动调节系统被控制量以及各模拟量测量的准确性和稳定性就显得极为重要。DCS控制系统下的设备分布广泛，使通讯信号容易受到外界因素的干扰，从而影响测点的稳定可靠。
二、本厂DCS系统概述
本厂控制系统采用西门子的SPPA-T3000分散控制系统，现场总线采用PROFIBUS协议。以DCS控制系统为基本系统，嵌入现场总线网络通信模件，形成现场总线的各级网络，连接现场总线仪表、设备，实现数据采集、控制和设备驱动。
DCS系统软件里主要采取速率限制、三取中、三取平均值等方法避免测量的不准确性引起误发机组保护，因此DCS信号的可靠、准确传输，是保障机组安全稳定运行的必要条件。
三、干扰来源与抑制措施
3.1干扰来源分类
影响控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大多产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。对DCS系统来说，干扰的主要来源有电力网络、电气设备、雷电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引线干扰。
3.1.1 电阻耦合干扰
在工作过程中，当多种信号线路一起进行信号传输时，由于电线上的绝缘材料老化漏电，对其他传输信号有所影响。除此之外，一些大功率电路在使用中如果发生线路老化，也会对信号产生较大的干扰。电缆老化，屏蔽材质损坏，易被其他电磁干扰影响，造成测量的误差。这种干扰在施工建设期间一般不会出现，往往是在机组运行相当长时候后出现的一种干扰形式。
3.1.2 电容电感耦合干扰
在DCS控制系统中，总有很多的信号线同时接入系统。其中这些信号线部分走电缆槽，部分走电缆管，结果造成同一个路径，附近往往会有许多不同种类的电缆。信号之间存在分布电容，对其他信号线形成干扰，同时，在传输信号周围环境产生交变磁通，例如动力线、电动机、发电机等都会产生这种磁场，造成较大的干扰。
3.1.3 雷击干扰
当发生雷击时，较大的电磁干扰可能形成在所需信号左右，雷击干扰方式主要有两种：一种是架空电源线，导致信号线遭遇雷击造成干扰;另一种是信号电缆周围遭遇雷击，导致信号线上形成电容、电感耦合分布，从而形成较大干扰，严重时损坏设备，造成人身事故。
3.2 抑制干扰措施
DCS控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产与经济运行，其中系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。针对不同的对象和环境，应采取不同的抗干扰措施，仪表信号传输过程中常见的抗干扰措施有：隔离、屏蔽、对绞、抑制共模干扰的生产及正确接地等。
3.2.1 隔离
隔离包括信号线隔离、供电系统隔离。将传递不同信号的电缆隔离开来，采用分层铺设的方法对电缆进行调控，以避免相互干扰。同时，不允许将信号线与交流电源线设在同一根电缆里，并保持一定的距离。由于现场会对大功率电机进行开关，产生高频信号，为防止高频电磁干扰系统，可以在供电线路上安装变压器，避免对系统的影响。
3.2.2 扭绞与屏蔽
信号线的扭绞即双绞线替代平行导线，可达到抑制磁场干扰的效果。
屏蔽即采用金属导体隔绝元件和信号线。屏蔽可以很好的一直电容性耦合噪声，常用的方法是通过屏蔽双绞线连接模拟信号。
当经过电磁干扰严重区域的电缆或露天安装的控制设备信号和电源电缆屏蔽，宜采用复合式总屏蔽（内屏蔽层为一点接地，外层蔽层为两点接地）。
3.3.3 接地
DCS系统的接地主要分为工作接地（系统接地）和保护接地。
DCS必须有单独的接地系统，其接地体必须与交流地及其他用电设备接地分开，在电源地线的两点间有毫伏级、甚至是伏级电压，对于小信号电路来讲，是一种严重干扰，所以交流地与信号地必须隔离，不能混用为一点。确保DCS控制系统的模拟信号及控制电缆屏蔽层接地方式符合规定，通常同轴电缆和模拟信号测控电缆宜采用控制室侧集中一点接地方式。
3.3.4 其他抑制措施
针对以上几种抑制措施，具体还有以下方式：加装防浪涌保护器、加装防护罩、加装信号隔离装置、加装磁环等。
四、案例事故分析
4.1 閉式泵干扰造成气动执行机构反馈值波动事件
2017年12月26日，#6机闭式水箱补水气动门阀位反馈波动异常，闭式水箱液位较高。就地检查补水气动门在全关状态下投入自动，阀位在0～20%之间不断波动，导致不断补水，闭式水箱液位升高。
初步判断外界干扰导致执行机构定位器波动异常，在对定位器加强接地并进行自整定后，继续观察发现波动仍然存在，随后对该气动门逻辑里修改比例带、积分、微分参数以削弱干扰的影响，经观察后波动频率虽有所降低，但仍存在。在不断的观察分析后，该执行机构为总线设备，就地总线柜位置在#62闭式水泵边，由于闭式泵的干扰，使该总线下模拟量均受到波动影响。在对总线柜进行加强接地处理后，补水气动门恢复正常。
4.2 接地线松动引起振动测点跳变事件
2018年7月5日，#3燃机3瓦、4瓦轴承振动测点发生跳变，测点波动异常。
至现场检查后，确认实际振动数值正常，振动探头及其前置器均正常无故障，判断原因为外界干扰导致，并采取了以下措施：将现场的电气绝缘线与振动探头隔离开，并对进入DCS的电气信号进行排查。最终结果为转子接地松动，固定接地后，振动测点恢复正常。
4.3 雷击干扰造成设备损坏案例
2017年8月，#6机凝汽器循环水电动门、#1冷却塔流量计因遭遇雷击而造成板卡损坏，通讯异常。对其通讯板进行更换后，测点显示恢复正常。
对于易受雷电干扰的系统或设备，应请电气专业配合选择合理的位置安装防浪涌保护器，或确认已安装防浪涌保护器的位置合理。
4.4 防范措施
针对以上几起不安全事件，为防止现场干扰带来的影响，结合公司现场实际情况，应做好以下几项工作：
（1）重点观察易受干扰设备。检查总线设备画面趋势，接地是否完好，针对靠近干扰源的总线柜，应加强接地措施;对于室外露天设备，做好防护工作，针对易遭遇雷击的设备，还应加装防浪涌保护器;
（2）加强系统运行日常巡检制度，以便及时发现控制系统异常状况。运行中定期检查与自动、保护相关的测量信号历史曲线，若有信号波动现象，应引起高度重视，及时检查系统中设备各相应连接点是否松动或接触不良，电缆绝缘层是否有破损或接地，屏蔽层接地是否符合要求等，并进行处理;
（3）落实消缺台账记录工作。任何时候，一旦出现信号异变，热控人员应及时检查原因并保存异常现象曲线，注明相关参数后归档。
五、结束语
DCS系统可靠运行是机组安全稳定运行的重要前提，但由于现场热工电缆质量、铺设走向、接地及其他抗干扰措施不符合规范要求，导致热工测量信号受干扰发生跃变。因此需要热工专业人员在DCS安装和检修维护过程中，综合考虑各方面因素，制定有效的抗干扰措施，以抑制或消除干扰带来的影响。
参考文献：
[1] 杨蔚然、王志锡.热工仪表及控制装置安装[M].北京：中国电力出版社，2001.
[2] 徐平、李金灿.电控及自动化设备可靠性工程技术[M].北京：清华大学出版社，997.8.
关键词：DCS控制系统;热工信号;屏蔽;接地;抗干扰措施
一、前言
随着自动化程度的不断提高，分散控制系统（DCS）已广泛应用于各电厂自动化控制，机组各种自动调节系统被控制量以及各模拟量测量的准确性和稳定性就显得极为重要。DCS控制系统下的设备分布广泛，使通讯信号容易受到外界因素的干扰，从而影响测点的稳定可靠。
二、本厂DCS系统概述
本厂控制系统采用西门子的SPPA-T3000分散控制系统，现场总线采用PROFIBUS协议。以DCS控制系统为基本系统，嵌入现场总线网络通信模件，形成现场总线的各级网络，连接现场总线仪表、设备，实现数据采集、控制和设备驱动。
DCS系统软件里主要采取速率限制、三取中、三取平均值等方法避免测量的不准确性引起误发机组保护，因此DCS信号的可靠、准确传输，是保障机组安全稳定运行的必要条件。
三、干扰来源与抑制措施
3.1干扰来源分类
影响控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大多产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。对DCS系统来说，干扰的主要来源有电力网络、电气设备、雷电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引线干扰。
3.1.1 电阻耦合干扰
在工作过程中，当多种信号线路一起进行信号传输时，由于电线上的绝缘材料老化漏电，对其他传输信号有所影响。除此之外，一些大功率电路在使用中如果发生线路老化，也会对信号产生较大的干扰。电缆老化，屏蔽材质损坏，易被其他电磁干扰影响，造成测量的误差。这种干扰在施工建设期间一般不会出现，往往是在机组运行相当长时候后出现的一种干扰形式。
3.1.2 电容电感耦合干扰
在DCS控制系统中，总有很多的信号线同时接入系统。其中这些信号线部分走电缆槽，部分走电缆管，结果造成同一个路径，附近往往会有许多不同种类的电缆。信号之间存在分布电容，对其他信号线形成干扰，同时，在传输信号周围环境产生交变磁通，例如动力线、电动机、发电机等都会产生这种磁场，造成较大的干扰。
3.1.3 雷击干扰
当发生雷击时，较大的电磁干扰可能形成在所需信号左右，雷击干扰方式主要有两种：一种是架空电源线，导致信号线遭遇雷击造成干扰;另一种是信号电缆周围遭遇雷击，导致信号线上形成电容、电感耦合分布，从而形成较大干扰，严重时损坏设备，造成人身事故。
3.2 抑制干扰措施
DCS控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产与经济运行，其中系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。针对不同的对象和环境，应采取不同的抗干扰措施，仪表信号传输过程中常见的抗干扰措施有：隔离、屏蔽、对绞、抑制共模干扰的生产及正确接地等。
3.2.1 隔离
隔离包括信号线隔离、供电系统隔离。将传递不同信号的电缆隔离开来，采用分层铺设的方法对电缆进行调控，以避免相互干扰。同时，不允许将信号线与交流电源线设在同一根电缆里，并保持一定的距离。由于现场会对大功率电机进行开关，产生高频信号，为防止高频电磁干扰系统，可以在供电线路上安装变压器，避免对系统的影响。
3.2.2 扭绞与屏蔽
信号线的扭绞即双绞线替代平行导线，可达到抑制磁场干扰的效果。
屏蔽即采用金属导体隔绝元件和信号线。屏蔽可以很好的一直电容性耦合噪声，常用的方法是通过屏蔽双绞线连接模拟信号。
当经过电磁干扰严重区域的电缆或露天安装的控制设备信号和电源电缆屏蔽，宜采用复合式总屏蔽（内屏蔽层为一点接地，外层蔽层为两点接地）。
3.3.3 接地
DCS系统的接地主要分为工作接地（系统接地）和保护接地。
DCS必须有单独的接地系统，其接地体必须与交流地及其他用电设备接地分开，在电源地线的两点间有毫伏级、甚至是伏级电压，对于小信号电路来讲，是一种严重干扰，所以交流地与信号地必须隔离，不能混用为一点。确保DCS控制系统的模拟信号及控制电缆屏蔽层接地方式符合规定，通常同轴电缆和模拟信号测控电缆宜采用控制室侧集中一点接地方式。
3.3.4 其他抑制措施
针对以上几种抑制措施，具体还有以下方式：加装防浪涌保护器、加装防护罩、加装信号隔离装置、加装磁环等。
四、案例事故分析
4.1 閉式泵干扰造成气动执行机构反馈值波动事件
2017年12月26日，#6机闭式水箱补水气动门阀位反馈波动异常，闭式水箱液位较高。就地检查补水气动门在全关状态下投入自动，阀位在0～20%之间不断波动，导致不断补水，闭式水箱液位升高。
初步判断外界干扰导致执行机构定位器波动异常，在对定位器加强接地并进行自整定后，继续观察发现波动仍然存在，随后对该气动门逻辑里修改比例带、积分、微分参数以削弱干扰的影响，经观察后波动频率虽有所降低，但仍存在。在不断的观察分析后，该执行机构为总线设备，就地总线柜位置在#62闭式水泵边，由于闭式泵的干扰，使该总线下模拟量均受到波动影响。在对总线柜进行加强接地处理后，补水气动门恢复正常。
4.2 接地线松动引起振动测点跳变事件
2018年7月5日，#3燃机3瓦、4瓦轴承振动测点发生跳变，测点波动异常。
至现场检查后，确认实际振动数值正常，振动探头及其前置器均正常无故障，判断原因为外界干扰导致，并采取了以下措施：将现场的电气绝缘线与振动探头隔离开，并对进入DCS的电气信号进行排查。最终结果为转子接地松动，固定接地后，振动测点恢复正常。
4.3 雷击干扰造成设备损坏案例
2017年8月，#6机凝汽器循环水电动门、#1冷却塔流量计因遭遇雷击而造成板卡损坏，通讯异常。对其通讯板进行更换后，测点显示恢复正常。
对于易受雷电干扰的系统或设备，应请电气专业配合选择合理的位置安装防浪涌保护器，或确认已安装防浪涌保护器的位置合理。
4.4 防范措施
针对以上几起不安全事件，为防止现场干扰带来的影响，结合公司现场实际情况，应做好以下几项工作：
（1）重点观察易受干扰设备。检查总线设备画面趋势，接地是否完好，针对靠近干扰源的总线柜，应加强接地措施;对于室外露天设备，做好防护工作，针对易遭遇雷击的设备，还应加装防浪涌保护器;
（2）加强系统运行日常巡检制度，以便及时发现控制系统异常状况。运行中定期检查与自动、保护相关的测量信号历史曲线，若有信号波动现象，应引起高度重视，及时检查系统中设备各相应连接点是否松动或接触不良，电缆绝缘层是否有破损或接地，屏蔽层接地是否符合要求等，并进行处理;
（3）落实消缺台账记录工作。任何时候，一旦出现信号异变，热控人员应及时检查原因并保存异常现象曲线，注明相关参数后归档。
五、结束语
DCS系统可靠运行是机组安全稳定运行的重要前提，但由于现场热工电缆质量、铺设走向、接地及其他抗干扰措施不符合规范要求，导致热工测量信号受干扰发生跃变。因此需要热工专业人员在DCS安装和检修维护过程中，综合考虑各方面因素，制定有效的抗干扰措施，以抑制或消除干扰带来的影响。
参考文献：
[1] 杨蔚然、王志锡.热工仪表及控制装置安装[M].北京：中国电力出版社，2001.
[2] 徐平、李金灿.电控及自动化设备可靠性工程技术[M].北京：清华大学出版社，997.8.