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[摘 要]本文首先分析了不同DCS接地系统的设计，然后提出了火电机组的DCS系统的接地设计方案及需注意问题。DCS接地系统是保证电厂DCS安全可靠运行不可缺少的条件，而且也是避免人身伤害或设备损坏的重要手段。？本文在此详细的阐述了自己的观点和看法，可供同行参考和借鉴。
[关键词]火力发电厂； 分散控制系统（DCS）； 接地； 设计；
中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0189-01
一、前言
DCS自上世纪九十年代开始投运至今，DCS在国内火电厂的使用已相当普遍。但是，国内火电厂DCS应用总水平远未充分发挥应有的作用。调研表明，在工程应用中，一半以上的误动跳机次数是因DCS（含DEH）系统自身故障造成，而且DCS故障多呈现“软故障”的特点，甚至留下反复跳机的隐患；所以，当前DCS应用的重要任务就是如何挖掘其资源，规范设计，科学、合理、有效使用DCS并提高国内火电厂DCS的利用率。而DCS系统合理、可靠的接地非常重要。随着社会的发展，新的电力形势对机组自动化系统的安全、可靠性以及自动控制水平都有了更高要求。结合近年来DCS工程实践经验，作者就DCS应用中的一些常见问题进行了分析、探讨，希望能对提高国内火电厂DCS应用水平有积极作用。
二、火电厂DCS接地分类
在发电厂中，连接到接地网的系统有防雷接地、厂用电接地、设备接地、仪表接地。在这里主要讨论的DCS接地系统包括设备接地和仪表接地。DCS接地系统应具备两种功能：一是保护人和设备不受损害，当进入DCS系统的信号、供电电源或DCS系统设备本身出现问题时，能有效承受过载电流并可迅速将其导入大地。二是抑制干扰的工作接地，接地系统应能为DCS提供屏蔽层，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供参考零电位。对于装有安全栅防爆措施的系统，如化工行业所用的系统，还要求有本安地。
1、保护接地。保护接地的主要目的是保证人身和设备的安全。当电气设备的金属外壳由于进线电源绝缘被损坏，有可能带上危险相电压，为了防止这种危险电压危及人身和设备安全，对电气设备可能接触到的金属部位采取接地的措施称为保护接地。
2、工作接地。工作接地指为保证进入DCS的各种信号不受或少受外界干扰，使DCS及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而采取的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系统中还有本安接地。1）机壳地是将系统中平时不带电的金属部分（机柜外壳、操作台外壳等）与地之间形成良好的导电连接，与大地形成等电位。机壳地是为了防止漏电或静电荷积累造成对设备及人身的伤害而采取的保护措施，因此也称为保护地。2）逻辑地（机器逻辑地、主机电源地），是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等的电源输出地。3）屏蔽地（模拟地），它可把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉，以提高信号精度。DCS系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地，线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成闭合回路干扰。铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地，必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。4）本安地是专门给配有本安回路中的安全栅专设的接地。这种接地除了抑制干扰外，还能使仪表和系统具有本质安全性质。
三、发电厂DCS 常见接地故障
1、总线接地故障。由于接地总线的工作环境和现场总线都十分恶劣，所以电厂DCS常见故障中的总线接地故障的发生频率往往高于电厂DCS常见故障中的其他故障。如果能有效地控制住电厂DCS常见故障中的总线接地故障的发生，那么电厂DCS的安全稳定运行能力就得到了保证。笔者经过对电厂DCS常见故障中的总线接地故障进行探究，最终发现造成电厂DCS常见故障中的总线接地故障的原因就是厂检修人员在对电厂DCS进行日常维护检查时，出现行为失范从而导致的电厂DCS常见故障中的总线接地故障。
2、预防接地故障的对策。1）可以采用防止总线开路和总线接触不良等作为主要手段，预防总线节点引起的发电厂DCS常见故障。在此基础上，还可以采用制定专门的检查同轴电缆和更换同轴电缆的有关规定，以实现同轴电缆不会出现松动的现象，预防总线节点引起的发电厂DCS常见故障。2）对于发电厂DCS常见故障对策主要有：第一步，采用双路冗余配置，以提高通讯的可靠性。第二步，先妥善处理就地总线与就地设备的连接部位。以上两个步骤都能在很大的程度上对预防总线就地起的发电厂DCS常见故障，起到很大的作用。
四、接地系统的设计方案
DCS系统的各电子机柜中应设有独立的安全地、系统地、屏蔽地和防雷接地等。除防雷接地外，其他接地一般可与电气接地网共地。不同性质的地用分干线接入各自的汇流板（或者直接接入总的汇流板），各汇流板用总干线接入公共接地极（网），在最终处汇入一点接地，可直接接到接地电阻小于4Q的电厂电气接地网上。DCS厂家一般在出厂时在控制柜底部装設一根接地铜条，控制站内部的安全地、信号参考地、屏蔽地三地都连接在该铜条上。操作员机柜、打印机等均应接保护地。DCS系统的总结汇流铜排应置于防护的总接地箱中，总接地箱可设置在集控室下的电缆夹层中。
1、控制站接地。控制站机柜的底部装有一根接地汇流铜条，控制站内部的安全地、信号参考地、屏蔽地三地都连接在该铜条上。
2、操作台接地。操作台底座安装有一根接地汇流排，安全地即外壳连接到此汇流排上，它的任何金属部件应和大地处于浮置状态，以利于系统的一点接地。
3、远程IO柜接地。如果系统的通信线路上无电气隔离装置，远程站（控制站、操作站）的工作接地汇流排应汇总到控制系统的工作接地汇总板上；保护接地汇流排汇总到就近的电器保护接地上。如果系统的通信线路上设有电气隔离装置，远程站的工作接地汇流排和保护接地汇流排应汇总到就近的总汇流接地铜排（如吹灰动力远程IO柜的接地）或就近全厂接地网。
五、设计过程注意问题
根据所了解现场运行中DCS接地系统存在的问题和生产运行的经验，设计过程严格按厂家规范执行，避免易忽略的问题。
1、避免两点接地。在输入DCS的信号中，有的因测量元件的特性使信号回路的信号源存在接地点，如通常测量金属壁温度的热电偶和开关量信号中的电接点水位的电极等。而通常传输信号的电缆屏蔽层要求单点接地，这样就有可能因屏蔽层与信号源的两点接地产生干扰。要防止信号回路的两点接地，一者选择能与大地隔离的测量元件（如选择与套管绝缘的热电偶元件）；对于测量需要必须接地的测量元件（如为减少误差焊于管道的测量金属壁的热电偶）或已经使用接地的信号源元件，应将屏蔽层接地点改在信号源侧接地，以减少地电位差。
2、屏蔽电缆接地。当屏蔽电缆途经接线盒或中间端子柜分开或合并时，应在接线盒或中间端子柜内将其两端电缆的屏蔽层通过端子连接。
六、结束语
目前DCS接地系统在大中容量的火力发电厂中得到广泛应用，在电气控制系统（ECS）接入到DCS系统中后，如何解决运行过程中的搭配问题，实现电厂DCS系统机、炉、电一体化集中协调控制功能要求，则是所有电气DCS系统工作人员研究的一个重要内容，需要在实践应用中不断深化和修正改善，确保火力发电机组安全可靠、节能经济的高效稳定运行。
参考文献
[1] 巩超.CGSE-ES冗余分布式控制系统的分析与设计[D].上海交通大学，2008.
[关键词]火力发电厂； 分散控制系统（DCS）； 接地； 设计；
中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0189-01
一、前言
DCS自上世纪九十年代开始投运至今，DCS在国内火电厂的使用已相当普遍。但是，国内火电厂DCS应用总水平远未充分发挥应有的作用。调研表明，在工程应用中，一半以上的误动跳机次数是因DCS（含DEH）系统自身故障造成，而且DCS故障多呈现“软故障”的特点，甚至留下反复跳机的隐患；所以，当前DCS应用的重要任务就是如何挖掘其资源，规范设计，科学、合理、有效使用DCS并提高国内火电厂DCS的利用率。而DCS系统合理、可靠的接地非常重要。随着社会的发展，新的电力形势对机组自动化系统的安全、可靠性以及自动控制水平都有了更高要求。结合近年来DCS工程实践经验，作者就DCS应用中的一些常见问题进行了分析、探讨，希望能对提高国内火电厂DCS应用水平有积极作用。
二、火电厂DCS接地分类
在发电厂中，连接到接地网的系统有防雷接地、厂用电接地、设备接地、仪表接地。在这里主要讨论的DCS接地系统包括设备接地和仪表接地。DCS接地系统应具备两种功能：一是保护人和设备不受损害，当进入DCS系统的信号、供电电源或DCS系统设备本身出现问题时，能有效承受过载电流并可迅速将其导入大地。二是抑制干扰的工作接地，接地系统应能为DCS提供屏蔽层，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供参考零电位。对于装有安全栅防爆措施的系统，如化工行业所用的系统，还要求有本安地。
1、保护接地。保护接地的主要目的是保证人身和设备的安全。当电气设备的金属外壳由于进线电源绝缘被损坏，有可能带上危险相电压，为了防止这种危险电压危及人身和设备安全，对电气设备可能接触到的金属部位采取接地的措施称为保护接地。
2、工作接地。工作接地指为保证进入DCS的各种信号不受或少受外界干扰，使DCS及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而采取的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系统中还有本安接地。1）机壳地是将系统中平时不带电的金属部分（机柜外壳、操作台外壳等）与地之间形成良好的导电连接，与大地形成等电位。机壳地是为了防止漏电或静电荷积累造成对设备及人身的伤害而采取的保护措施，因此也称为保护地。2）逻辑地（机器逻辑地、主机电源地），是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等的电源输出地。3）屏蔽地（模拟地），它可把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉，以提高信号精度。DCS系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地，线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成闭合回路干扰。铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地，必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。4）本安地是专门给配有本安回路中的安全栅专设的接地。这种接地除了抑制干扰外，还能使仪表和系统具有本质安全性质。
三、发电厂DCS 常见接地故障
1、总线接地故障。由于接地总线的工作环境和现场总线都十分恶劣，所以电厂DCS常见故障中的总线接地故障的发生频率往往高于电厂DCS常见故障中的其他故障。如果能有效地控制住电厂DCS常见故障中的总线接地故障的发生，那么电厂DCS的安全稳定运行能力就得到了保证。笔者经过对电厂DCS常见故障中的总线接地故障进行探究，最终发现造成电厂DCS常见故障中的总线接地故障的原因就是厂检修人员在对电厂DCS进行日常维护检查时，出现行为失范从而导致的电厂DCS常见故障中的总线接地故障。
2、预防接地故障的对策。1）可以采用防止总线开路和总线接触不良等作为主要手段，预防总线节点引起的发电厂DCS常见故障。在此基础上，还可以采用制定专门的检查同轴电缆和更换同轴电缆的有关规定，以实现同轴电缆不会出现松动的现象，预防总线节点引起的发电厂DCS常见故障。2）对于发电厂DCS常见故障对策主要有：第一步，采用双路冗余配置，以提高通讯的可靠性。第二步，先妥善处理就地总线与就地设备的连接部位。以上两个步骤都能在很大的程度上对预防总线就地起的发电厂DCS常见故障，起到很大的作用。
四、接地系统的设计方案
DCS系统的各电子机柜中应设有独立的安全地、系统地、屏蔽地和防雷接地等。除防雷接地外，其他接地一般可与电气接地网共地。不同性质的地用分干线接入各自的汇流板（或者直接接入总的汇流板），各汇流板用总干线接入公共接地极（网），在最终处汇入一点接地，可直接接到接地电阻小于4Q的电厂电气接地网上。DCS厂家一般在出厂时在控制柜底部装設一根接地铜条，控制站内部的安全地、信号参考地、屏蔽地三地都连接在该铜条上。操作员机柜、打印机等均应接保护地。DCS系统的总结汇流铜排应置于防护的总接地箱中，总接地箱可设置在集控室下的电缆夹层中。
1、控制站接地。控制站机柜的底部装有一根接地汇流铜条，控制站内部的安全地、信号参考地、屏蔽地三地都连接在该铜条上。
2、操作台接地。操作台底座安装有一根接地汇流排，安全地即外壳连接到此汇流排上，它的任何金属部件应和大地处于浮置状态，以利于系统的一点接地。
3、远程IO柜接地。如果系统的通信线路上无电气隔离装置，远程站（控制站、操作站）的工作接地汇流排应汇总到控制系统的工作接地汇总板上；保护接地汇流排汇总到就近的电器保护接地上。如果系统的通信线路上设有电气隔离装置，远程站的工作接地汇流排和保护接地汇流排应汇总到就近的总汇流接地铜排（如吹灰动力远程IO柜的接地）或就近全厂接地网。
五、设计过程注意问题
根据所了解现场运行中DCS接地系统存在的问题和生产运行的经验，设计过程严格按厂家规范执行，避免易忽略的问题。
1、避免两点接地。在输入DCS的信号中，有的因测量元件的特性使信号回路的信号源存在接地点，如通常测量金属壁温度的热电偶和开关量信号中的电接点水位的电极等。而通常传输信号的电缆屏蔽层要求单点接地，这样就有可能因屏蔽层与信号源的两点接地产生干扰。要防止信号回路的两点接地，一者选择能与大地隔离的测量元件（如选择与套管绝缘的热电偶元件）；对于测量需要必须接地的测量元件（如为减少误差焊于管道的测量金属壁的热电偶）或已经使用接地的信号源元件，应将屏蔽层接地点改在信号源侧接地，以减少地电位差。
2、屏蔽电缆接地。当屏蔽电缆途经接线盒或中间端子柜分开或合并时，应在接线盒或中间端子柜内将其两端电缆的屏蔽层通过端子连接。
六、结束语
目前DCS接地系统在大中容量的火力发电厂中得到广泛应用，在电气控制系统（ECS）接入到DCS系统中后，如何解决运行过程中的搭配问题，实现电厂DCS系统机、炉、电一体化集中协调控制功能要求，则是所有电气DCS系统工作人员研究的一个重要内容，需要在实践应用中不断深化和修正改善，确保火力发电机组安全可靠、节能经济的高效稳定运行。
参考文献
[1] 巩超.CGSE-ES冗余分布式控制系统的分析与设计[D].上海交通大学，2008.