電廠DCS控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性探討

電廠DCS控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性探討

Summary：DCS是目前國內(nèi)電站廣泛使用的一種新的控制方式，它的可靠性、抗干擾能力直接關(guān)系到電廠的安全與穩(wěn)定運行。本文對DCS系統(tǒng)的特性進行了分析，對干擾源類型和干擾信號類型進行了介紹，并指出DCS系統(tǒng)的改進將使DCS系統(tǒng)的控制水平和可靠性得到進一步提高。本文還對電腦的干擾能力進行了分析。并對DCS系統(tǒng)進行了改進，并提出了相應(yīng)的抗干擾措施。Keys：電廠；DCS控制系統(tǒng)；可靠性；抗干擾性前言：火力發(fā)電廠的DCS控制系統(tǒng)是一種大型的電氣設(shè)備，它的廣泛應(yīng)用對保證電力生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟運行起著重要的作用。它的內(nèi)部信號很弱，會受到周圍環(huán)境的干擾。事實證明，如果不能很好地處理這些干擾，那么電腦的控制系統(tǒng)就會出現(xiàn)故障，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患，對公司和個人來說，都是巨大的損失。所以，如何提高DCS系統(tǒng)的可靠性、抗干擾能力，是確保電力設(shè)備的安全和降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。1干擾源及一般分類1.1干擾源類型在DCS系統(tǒng)中，由于電壓、電流劇烈變化，電荷劇烈移動，從而引起干擾。干擾的來源通?？煞譃閮?nèi)外兩類。外源干擾可分為兩類，一種是輻射產(chǎn)生電路，它直接干擾DCS，另一類是DCS的信號源。內(nèi)部干擾是指由于DCS系統(tǒng)中原有設(shè)備與線路間的EMI而造成的，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此，在選用DCS系統(tǒng)時，應(yīng)盡可能選擇具有良好實踐效果的廠家。外部干擾和內(nèi)部干擾有某種關(guān)聯(lián)，而干擾往往由外部干擾、內(nèi)部干擾和兩種干擾相互關(guān)聯(lián)。我國電廠DCS系統(tǒng)受外界干擾影響較大，尤其是采用了變頻裝置，對DCS系統(tǒng)造成了很大的影響。1.2干擾信號類型：串模干擾和共模干擾在實際應(yīng)用中，可以把干擾信號分為兩類：串模干擾和共模干擾。串模干擾是由一個連續(xù)的有效輸入信號疊加而成的，串模信號和一個有效的輸入信號疊加到接收端，構(gòu)成了一個直接的干擾。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有二，一是內(nèi)部的擾動，另一種是由電磁耦合引起的外界擾動。輸入信號是一個慢速的UC信號，串模干擾信號多為變化較快的雜亂交變信號和工頻干擾。通常采用過濾技術(shù)來去除干擾。共模干擾并不直接與信號源的信號源相疊加，因而不會直接影響到系統(tǒng)的輸出。但是，它可以被轉(zhuǎn)換成一定的串模電壓，并在信號源上疊加，從而產(chǎn)生干擾。如何有效地抑制共模信號向串模信號的轉(zhuǎn)換，是抑制共模干擾的重要途徑。1.3干擾傳播路徑干擾信號可以通過“場”或者“路”的方式傳播，而干擾信號則來自干擾源?！皥觥钡母蓴_是由電磁場引起的；“路”的干擾源于線路的連接。其特點包括：AC電源電路，漏電阻，共用電阻，信號I/O回路，靜電耦合，電磁感應(yīng)等。2提高電廠DCS控制系統(tǒng)可靠性和抗干擾性的有效對策2.1合理化設(shè)計系統(tǒng)接地裝置為確保DCS系統(tǒng)的信號傳輸順暢，必須進行合理的接地系統(tǒng)設(shè)計。不適當(dāng)?shù)慕拥貢o系統(tǒng)帶來很大的影響，而適當(dāng)?shù)慕拥夭僮髂芷鸬胶芎玫囊种谱饔?，保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定。我們在進行接地系統(tǒng)的設(shè)計時要特別重視。常見的接地方法有保護接地、工作接地、屏蔽接地等，除了防雷以外，其它的接地方式都可以與電力系統(tǒng)的接地系統(tǒng)共享[1]。在實施接地作業(yè)時，要做到科學(xué)區(qū)分，并按其特性進行接地。為了使DCS系統(tǒng)不受到地面設(shè)備的影響，通常采用DCS系統(tǒng)的保護接地模式，并將所有的線路都集中到地面上。一些大型的變壓器、高頻電器無法在相鄰地區(qū)進行，如果無法滿足外部裝置的安裝要求，則必須對各種電器進行物理隔離。在抗干擾時，按單點接地原則，接地信號線應(yīng)置于屏蔽層的同一側(cè)。此外，控制中心應(yīng)有一個地面控制室。此外，地面控制室內(nèi)各接地系統(tǒng)必須采用常規(guī)的絕緣方式，采用絕緣裝置進行信號的抗干擾。2.2集散控制系統(tǒng)的電源配置DCS供電應(yīng)符合全國電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的供電結(jié)構(gòu)。在UPS設(shè)備中，為保證系統(tǒng)的正常運行，必須為其提供必要的備用電源。通常使用單獨的電力供應(yīng)和發(fā)電裝置。在系統(tǒng)工作時，必須將主機與后備機并聯(lián)，以確保兩臺電源能自動、順暢地轉(zhuǎn)換。為確保DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出，電廠DCS供電方式應(yīng)該是冗余配置方式和UPS充電方式。此外，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載很小時，可以使用單相UPS供電，也可以通過變壓器等設(shè)備供電。供電設(shè)備要有防護，接地系統(tǒng)必須是均勻的。零導(dǎo)線不能接地，否則會給DCS系統(tǒng)帶來很大的影響[2]。2.3接地接地是最常用的方法，以保證系統(tǒng)的安全，減少不正常的干擾。正確選取接地可以降低干擾的效果，但是，地面的錯誤也會引起系統(tǒng)的失效。配電控制系統(tǒng)由電力線路、屏蔽線路、交流線路及保安裝置組成。其主要原因在于各觸頭上的電勢分布不均勻，而各觸頭的電勢差異會使環(huán)流對系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生不利的影響。比如，當(dāng)電纜屏蔽層兩側(cè)發(fā)生不正常的情況，比如觸電，會引起很大的影響。在靠近地面時，電流的強度會逐漸減弱，從而導(dǎo)致A、B屏蔽線的兩端產(chǎn)生回路電流。DCS系統(tǒng)的接地形式，一般有兩種方法，保護接地和工作接地。工作地面包括邏輯接地和屏蔽接地，接地系統(tǒng)獨立安裝，接地電阻低于4Ω安全網(wǎng)和防爆裝置也要求有足夠的安全接地。為了避免靜電的累積，保護裝置的人員傷亡，工作站的現(xiàn)場控制柜及終端柜應(yīng)與地面連接。采用工廠的特殊接地系統(tǒng)來實現(xiàn)防護接地。低于4Ω的接地電阻。2.4軟件管理與維護在DCS系統(tǒng)軟件的管理和維護中，除提供相應(yīng)的軟件備份之外，還詳細地記錄了DCS軟件的具體應(yīng)用，并對其進行了調(diào)整。深入了解軟件的功能、全面性和系統(tǒng)的測試，是檢測各個層級的許可等級的關(guān)鍵。嚴(yán)格地管理各種軟件，如果存在實際需求，軟件必須馬上進行升級。有些裝置應(yīng)該被科學(xué)地、安全地隔離并在運行或維護中保持，運行站點不可避免地會發(fā)生故障。在此背景下，既要對設(shè)備的故障進行及時地檢修，又要確保操作人員的監(jiān)視工作和操作工作站的正常運轉(zhuǎn)[3]。在實際應(yīng)用中，存在著許多問題，這些問題很難處理。這時，要按照設(shè)備的實際使用狀況，對其進行嚴(yán)格的檢驗。若操作臺不能正常運行，可以通過切斷電源或借用電路控制器來停止設(shè)備。為保證軟件的安全使用，必須對軟件進行持續(xù)的升級和改進。用科學(xué)的方法排除CPU和設(shè)備電源燈的故障，提高排除故障的效率。結(jié)束語DCS系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，相互間關(guān)系密切，火力發(fā)電廠的生產(chǎn)和運營環(huán)境十分復(fù)雜。在DCS系統(tǒng)的運行中，由于外部信號的干擾，使DCS的實際工作變得不穩(wěn)定。因此，對DCS系統(tǒng)進行信號干擾分析，密切關(guān)注DCS的工作，定期檢查DCS的各部件，并采取有效的管理措施，提高DCS系統(tǒng)的設(shè)計水平，防止DCS系統(tǒng)受到信號的影響，確保DCS系統(tǒng)的正常工作。Reference：[1]丁道寒.電廠DCS控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性探討[