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摘要： 分析本公司发电机组由于DCS控制系统干扰信号波动造成多次机组跳闸的原因，介绍其处理过程及实际效果，指出DCS系统施工中应注意的接地问题及防护措施。
关键词： DCS控制系统；接地；分析处理
中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671—7597（2011）0110124－01
0 前言
我公司有1台3MW余热发电机组采用了DCS控制系统。刚投入使用时出现了5次由于DCS系统干扰信号波动造成机组停机现象，严重影响了安全生产。DCS控制系统干扰信号大范围波动，说明计算机控制系统受到严重的电噪声干扰。抗干扰一般从三方面入手：1）消除干扰源；2）切断干扰途径；3）提高自身抗干扰能力。对于计算机控制系统，既要防止外部干扰(主要是切断干扰途径)，又要消除系统自身各组成单元相互产生的耦合干扰。通常，解决干扰的重要手段和最有效的措施是计算机系统接地和采用屏蔽技术。
1 DCS系统接地回路普查
DCS系统的接地技术是最基本的抗干扰手段，因此，首先检查了计算机接地电阻符合技术要求，进一步检查接地时发现接地方式不规范。对于电厂的DCS控制系统与电气量是密不可分的，检查DCS系统接地回路时发现，对于接地问题上存在着分歧。DCS控制系统要求一点接地，但继电保护要求在现场两点接地，这与热工自动化专业规定屏蔽层一点接地不一致。当电气量进入DCS时，两种规定冲突。
2 DCS控制系统的接地规范
DCS控制系统的接地根据接地目的分类：
1）保护接地凡控制系统的机柜、操作台、仪表柜、配电柜、继电器柜等用电设备的金属外壳及控制设备正常不带电的金属部分，由于多种原因（如绝缘老化、零线接地断线等）而可能带危险电压者，匀应做保护接地。而低于36V的供电设备，如果无特殊需要可不作保护接地。
2）工作接地它包括信号回路接地、屏蔽接地和安全仪表接地。对于隔离信号可以不接地，即输入/输出信号之间的电路是隔离的，对地势绝缘的，其电源是独S40|建成投产，在锅炉、汽轮发电机、水处理等全线生产过程采用了DCS控制系统（也称为集散控制系统），为公司的生产管理、运行操作理提供了有力保障。但整个系统在实际运行中经常出现参数突变、设备失控、死机等意外问题。对于屡次发生的故障和处理总结表明干扰是引起故障的主要原因，经进一步检查表明是由于安装单位施工时的疏忽，没有将接地系统完善，从而因接地系统不完善而引起了各种故障的发生。
3 接地问题分析
电缆屏蔽层的接地有两种接地方式，即两点接地和一点接地，从防止暂态过电压看，屏蔽层采用两点接地为好，两点接地使电磁感应在屏蔽层上产生一个感应纵向电流，该电流产生一个与主干扰相反的二次场，抵消主干扰场的作用，使干扰电压降低，但是，两点接地存在两个问题：① 当接地网上出现短路电流或雷击电流时，由于电缆屏蔽层两点的电位不同，使屏蔽层内流过电流，可能烧毁屏蔽层；② 当屏蔽层内流过电流时，对每个芯线将产生干扰信号。
1）对继电保护和自动装置来说，由于其输入和输出均有一端在开关场的高压或超高压环境中，电磁感应干扰是主要矛盾，且电缆芯所在回路为强电回路因而屏蔽层电流产生的干扰信号影响较小，故继电保护和自动装置规程规定屏蔽层宜在两端接地；理论上讲，电气电缆屏蔽层多点接地，屏蔽层完全处于等电位，干扰将减至最小，但实际无法办到，因此电气后退为“宜”两端接地。由于静态保护的现场设备相对集中这也易于实现。
对于大量应用的通过高压开关场的常规二次回路，如电流、电压回路及直流控制回路等，其控制电缆的屏蔽层一般采用两点接地，因为这些电缆通常是长距离电缆，高压开关场的电磁干扰很强烈，必须采用两点接地以降低电磁干扰。接地点（特别是靠近高压设备的接地点）应离开大短路接地电流或雷电入地点适当距离，以尽量避免这些大接地电流在接地网中产生不均衡电压。
对通过高压开关场的是电平很低的弱电系统，则接地方式需慎重考虑，这种情况最好采用抗干扰性能较强的传输回路，或采用加装隔离的措施。对于信号电平较低的弱电回路，更需要用屏蔽电缆以降低高频电磁干扰，如回路较短宜采用一点接地，以降低外部电场的共模干扰，对弱电回路一般应采用双绞线以降低感应藕合的差模干扰，因为双绞线两线上感应的干扰电压接近相等，但应用回路中是相抵销的。所以计算机监控系统中屏蔽电缆屏蔽层一般采用一点接地，接地点选在计算机屏柜侧。
在检查单点接地时，对部分设备进计算机控制电缆两侧接地、部分信号控制电缆屏蔽层松软、锡皮屏蔽、电缆中部屏蔽层断裂等现象进行了彻底处理，更换带铜网屏蔽层的优质电缆。
2）针对余热发电DCS控制系统干扰信号波动问题，首先，分析了DCS系统的接地方式，检查并核实了接地设计的规范性和实际接地系统，测量了接地电阻，实现了所有信号屏蔽层的单点接地。其次，更换了部分控制电缆，加强了其抗干扰能力；提高了DCS系统信号采集的抗干扰能力。通过3MW机组DCS模拟量波动问题的处理，提出以下建议：① DCS控制系统电缆的选取至关重要，要选用带优质铜网屏蔽层的控制电缆，最好是带优质铜网屏蔽层的双绞线电缆。② 在干扰源侧单点接地，有利于干扰电压对地放电，可有效防止干扰电压的串入。
引入隔离措施是必须的，特别是对于强弱电之间的转换、交直流、信号公共端的地电位不等等与控制系统进行通信，必需进行电气上的隔离。
4 结论
通过以上措施，清理了DCS控制信号电缆屏蔽层多点接地问题，采取了隔离措施，提高了DCS系统信号采集的抗干扰能力，干扰信号消失，控制系统稳定，收到了良好的效果。
参考文献：
[1]王智、张毅，DCS抗干扰和接地设计若干问题的讨论[J].石油化工自动化，2003，（05）.
[2]刘晓峰、李英文，DCS控制系统的接地防护[J].电气应用，2007，（01）.
[3]黄振利、李珍，DCS系统工作接地保护装置的技术改良[J].自动化仪表，2004，（10）.
[4]王春珍，DCS系统抗干扰接地措施[J].有色金属设计，2005，（02）.
[5]刘焕玲，电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰性探讨[J].中国科技信息，2006，（18）.
关键词： DCS控制系统；接地；分析处理
中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671—7597（2011）0110124－01
0 前言
我公司有1台3MW余热发电机组采用了DCS控制系统。刚投入使用时出现了5次由于DCS系统干扰信号波动造成机组停机现象，严重影响了安全生产。DCS控制系统干扰信号大范围波动，说明计算机控制系统受到严重的电噪声干扰。抗干扰一般从三方面入手：1）消除干扰源；2）切断干扰途径；3）提高自身抗干扰能力。对于计算机控制系统，既要防止外部干扰(主要是切断干扰途径)，又要消除系统自身各组成单元相互产生的耦合干扰。通常，解决干扰的重要手段和最有效的措施是计算机系统接地和采用屏蔽技术。
1 DCS系统接地回路普查
DCS系统的接地技术是最基本的抗干扰手段，因此，首先检查了计算机接地电阻符合技术要求，进一步检查接地时发现接地方式不规范。对于电厂的DCS控制系统与电气量是密不可分的，检查DCS系统接地回路时发现，对于接地问题上存在着分歧。DCS控制系统要求一点接地，但继电保护要求在现场两点接地，这与热工自动化专业规定屏蔽层一点接地不一致。当电气量进入DCS时，两种规定冲突。
2 DCS控制系统的接地规范
DCS控制系统的接地根据接地目的分类：
1）保护接地凡控制系统的机柜、操作台、仪表柜、配电柜、继电器柜等用电设备的金属外壳及控制设备正常不带电的金属部分，由于多种原因（如绝缘老化、零线接地断线等）而可能带危险电压者，匀应做保护接地。而低于36V的供电设备，如果无特殊需要可不作保护接地。
2）工作接地它包括信号回路接地、屏蔽接地和安全仪表接地。对于隔离信号可以不接地，即输入/输出信号之间的电路是隔离的，对地势绝缘的，其电源是独S40|建成投产，在锅炉、汽轮发电机、水处理等全线生产过程采用了DCS控制系统（也称为集散控制系统），为公司的生产管理、运行操作理提供了有力保障。但整个系统在实际运行中经常出现参数突变、设备失控、死机等意外问题。对于屡次发生的故障和处理总结表明干扰是引起故障的主要原因，经进一步检查表明是由于安装单位施工时的疏忽，没有将接地系统完善，从而因接地系统不完善而引起了各种故障的发生。
3 接地问题分析
电缆屏蔽层的接地有两种接地方式，即两点接地和一点接地，从防止暂态过电压看，屏蔽层采用两点接地为好，两点接地使电磁感应在屏蔽层上产生一个感应纵向电流，该电流产生一个与主干扰相反的二次场，抵消主干扰场的作用，使干扰电压降低，但是，两点接地存在两个问题：① 当接地网上出现短路电流或雷击电流时，由于电缆屏蔽层两点的电位不同，使屏蔽层内流过电流，可能烧毁屏蔽层；② 当屏蔽层内流过电流时，对每个芯线将产生干扰信号。
1）对继电保护和自动装置来说，由于其输入和输出均有一端在开关场的高压或超高压环境中，电磁感应干扰是主要矛盾，且电缆芯所在回路为强电回路因而屏蔽层电流产生的干扰信号影响较小，故继电保护和自动装置规程规定屏蔽层宜在两端接地；理论上讲，电气电缆屏蔽层多点接地，屏蔽层完全处于等电位，干扰将减至最小，但实际无法办到，因此电气后退为“宜”两端接地。由于静态保护的现场设备相对集中这也易于实现。
对于大量应用的通过高压开关场的常规二次回路，如电流、电压回路及直流控制回路等，其控制电缆的屏蔽层一般采用两点接地，因为这些电缆通常是长距离电缆，高压开关场的电磁干扰很强烈，必须采用两点接地以降低电磁干扰。接地点（特别是靠近高压设备的接地点）应离开大短路接地电流或雷电入地点适当距离，以尽量避免这些大接地电流在接地网中产生不均衡电压。
对通过高压开关场的是电平很低的弱电系统，则接地方式需慎重考虑，这种情况最好采用抗干扰性能较强的传输回路，或采用加装隔离的措施。对于信号电平较低的弱电回路，更需要用屏蔽电缆以降低高频电磁干扰，如回路较短宜采用一点接地，以降低外部电场的共模干扰，对弱电回路一般应采用双绞线以降低感应藕合的差模干扰，因为双绞线两线上感应的干扰电压接近相等，但应用回路中是相抵销的。所以计算机监控系统中屏蔽电缆屏蔽层一般采用一点接地，接地点选在计算机屏柜侧。
在检查单点接地时，对部分设备进计算机控制电缆两侧接地、部分信号控制电缆屏蔽层松软、锡皮屏蔽、电缆中部屏蔽层断裂等现象进行了彻底处理，更换带铜网屏蔽层的优质电缆。
2）针对余热发电DCS控制系统干扰信号波动问题，首先，分析了DCS系统的接地方式，检查并核实了接地设计的规范性和实际接地系统，测量了接地电阻，实现了所有信号屏蔽层的单点接地。其次，更换了部分控制电缆，加强了其抗干扰能力；提高了DCS系统信号采集的抗干扰能力。通过3MW机组DCS模拟量波动问题的处理，提出以下建议：① DCS控制系统电缆的选取至关重要，要选用带优质铜网屏蔽层的控制电缆，最好是带优质铜网屏蔽层的双绞线电缆。② 在干扰源侧单点接地，有利于干扰电压对地放电，可有效防止干扰电压的串入。
引入隔离措施是必须的，特别是对于强弱电之间的转换、交直流、信号公共端的地电位不等等与控制系统进行通信，必需进行电气上的隔离。
4 结论
通过以上措施，清理了DCS控制信号电缆屏蔽层多点接地问题，采取了隔离措施，提高了DCS系统信号采集的抗干扰能力，干扰信号消失，控制系统稳定，收到了良好的效果。
参考文献：
[1]王智、张毅，DCS抗干扰和接地设计若干问题的讨论[J].石油化工自动化，2003，（05）.
[2]刘晓峰、李英文，DCS控制系统的接地防护[J].电气应用，2007，（01）.
[3]黄振利、李珍，DCS系统工作接地保护装置的技术改良[J].自动化仪表，2004，（10）.
[4]王春珍，DCS系统抗干扰接地措施[J].有色金属设计，2005，（02）.
[5]刘焕玲，电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰性探讨[J].中国科技信息，2006，（18）.