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【摘要】电厂热工控制系统在信号干扰下，常出现控制偏差、控制保护动作失灵等故障，甚至导致严重的电力安全事故发生。笔者集合自身实际经验，分析电厂热工控制系统出现干扰信号的起因，并提出有效地抗干扰信号的起因，并提出有效地抗干扰对策，以保证电厂热工控制系统的安全运行。
【关键词】热工控制系统；干扰；抑制方法；抗干扰
中图分类号：TU996文献标识码： A 文章编号：
干扰是指窜入或叠加在系统电源、信号线上的与热工信号无关的电信号。干扰会造成控制系统测量误差，严重的干扰（如雷击、大的串模干扰）还会造成保护误动，甚至会引起严重的事故。因此，分析干扰产生的原因，归纳总结生产维护中的实际经验，采取相应的预防措施，可以有效的保证火电机组的安全性、可靠性。
一、干扰信号分类
按照干扰信号对热工信号作用的方式，可以把干扰信号分为两大类，即差模干扰和共模干扰。
1、差模干扰
差模干扰是指与有效输入信号串联迭加的干扰，如图1所示。其中，U1为信号源，R为信号源内阻，U2为差模干扰信号。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，它直接叠加在信号上，影响测量与控制精度。
2、共模干扰
共模干扰是系统输入端A、B相对于参考点（地）
共有的干扰电压信号，用U cm表示，如图2所示。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成。
图2中，信号处理部分接受端A和B对系统地的电压分别为Us+U cm和U cm。可见，U cm是A、B对地共有的电压，是共模电压。U cm可以是直流电压，也可以是交流电压，取决于产生干扰的环境条件。
图2共模干扰示意图
二、干扰源
電厂热工控制系统应用中常见的干扰有以下几种。
1、漏电阻。漏电阻是绝缘不良造成的，由于绝缘材料老化，漏电而影响到其它信号。
2、公共阻抗。当两个或多个回路共用一个阻抗时，可能会通过公共阻抗形成回路间干扰。例如多个电路公用电源时，电源内阻和汇流条便成为公共阻抗。
3、静电耦合引入的干扰。由于电力系统中许多控制信号线必须平行布置，平行导线之间分布电容的存在，为交变干扰信号提供电抗通道，使外部干扰窜入。
4、电磁耦合引入的干扰。电磁耦合是指通过电感引入的感应电势。任何交变信号线的周围均会产生交变的电磁场，而这些交变的电磁场会在并行的导体之间产生电动势，这也会造成线路上的干扰。
5、计算机供电线路上引入的干扰。火电厂大型电气设备启动频繁，大的开关装置动作也较频繁，这些电动机的启动、开关的闭合产生的火花会在其周围产生很大的交变磁场。这些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，这些干扰如果超过容许范围，也会影响计算机系统的工作。
6、雷击引入的干扰。雷击可能在系统周围产生很大的电磁干扰，也可能通过各种接地线引入干扰。
7、现代无线通讯工具产生的干扰。手机、对讲机等现代无线通讯工具会发射较强的电磁波，它所产生的交变磁场通过在信号线上、仪器仪表的电路板耦合产生干扰。
三、热工控制系统中抑制干扰信号的策略
因此我们可以通过以下三个方面来抑制干扰信号对热工控制系统的干扰：第一，将干扰源削弱或者消除。第二，阻断干扰信号的传递途径。第三，将接受干扰信号电路的敏感性削弱掉等。此外，由于分布式控制系统在工业生产领域的应用越来越广泛，智能仪表也越来越普及，比如数字滤波以及数字处理等先进的软件技术也有着十分明显抑制干扰效果,下面就几种常用的技术措施做出介绍。
1、物理隔离。绝缘的可靠性是采用物理隔离技术的首要条件，从而杜绝各个导线之间存在漏电或漏电阻的问题。为了保证绝缘的安全性和可靠性，在工程施工的过程中，需选择耐压等级满足相关规定的绝缘材料和绝缘电阻。再次，敷设方式的正确性也是物理隔离的重要条件，具体要求如下：第一，避免出现平行敷设。实现强、弱信号导线分离，不捆扎，更不能使用同一条电缆。尽量扩大信号导线、动力导线以及干扰源的距离，在导线穿管敷设时，确保信号线与电源线不在同一根导线管。第二，尽可能确保多芯电缆用于传递同类测量信号。比如，当两根导线传递的信号相同时要敷设在同一条电缆中。第三，避免强电系统与弱电信号的回路共用接地线。信号相同的两根导线的地线路，先短接再连通大地。第四，电气、防雷和分布式控制系统不能公用一个接地网，并且三者之间需保持一定的距离。
2、屏蔽干扰信号。屏蔽干扰信号原理，是利用金属导体包围需要屏蔽的元件、信号线、电路和组合件等，隔离测量设备和干扰信号，抑制电流性噪声耦合，使外界电磁场影响不到测量信号。在实际生产过程中，通常选择屏蔽电缆以消除静电感应信号线，且为了屏蔽外界磁场的干扰，需要将电缆放在金属盒中。
三、典型事例及处理办法
实际工程应用，干扰如果得不到很好地抑制和防止，轻则影响系统的测量技术精度，因而使正常的控制无法实现，重则会造成保护误动、设备损坏。人们在长期的工程实践中总结出了很多干扰抑制的方法。总的说来，干扰一般可用消除或抑制干扰源、切断引入干扰途径、提高设备本身抗干扰性能等措施有效地消除。
1、循环水泵不明原因跳闸引起机组跳闸1992至1993年，某电厂4台循环水泵几十次的跳闸现象，多发生在夏天水温高、负荷高的情况下，还导致了机组跳闸。针对以上现象，电厂热工人员由此对现场仪表DCS系统进行了全面的检查，未发现问题。利用事故记录仪监测所有热工保护信号和电气开关跳闸信号也没有捕作到任何信息。最后怀疑由于泵房离中央控制室较远，信号易受到干扰引起的。因此，首先检查了接地系统，并对模拟信号增加电容滤波回路，跳闸现象依旧。后在DCS组态中对保护停运信号进行数字滤波，问题得到完全解决。
2、接地原因引起计算机工作紊乱，当系统各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作如图2所示，由于A、B两点地电位不一样，引起共模干扰U cm,在回路中产生环流，使得I(A)与I(B)之间存在误差，某厂实测误差高达30%，引起执行机构误动。解决的办法是将现场仪表接地点浮空，确保控制系统一点接地,故障消除。
3、6kv母联倒闸引起发电机氢温高保护误动作由于6kv母联倒闸，动力电缆会产生强的辐射电磁干扰，信号线上将会受到干扰的影响，特别是低电平的模入信号（如热电偶信号，热电阻信号等）。解决办法是采用铜带铠装屏蔽双绞线，敷设时改变电缆走向，远离强电电缆，从而降低了动力线产生的电磁干扰，彻底解决了该问题。
总结
电厂热工控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，牵涉到工程设计、安装调试和生产维护等各个方面，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制各种干扰，采取对症下药的方法，才能够使控制系统正常可靠地工作。
参考文献
[1]李汉学、陈思云、沈思敏、郭伟：《控制过程中的抗干扰研究》[J].武汉理工大学学报，1996，(03)
[2]熊建华、张琼：《提高热工控制系统可靠性的改造措施》[J].内蒙古电力技术，2000，(01)
[3]孙长生，朱北恒，王建强等。提高电厂热控系统可靠性技术研究[J].中国电力。2009（2）
[4]俞刚，陈波。嘉兴电厂热控系统接地问题分析及改进措施[J].浙江电力。2009（S1）
【关键词】热工控制系统；干扰；抑制方法；抗干扰
中图分类号：TU996文献标识码： A 文章编号：
干扰是指窜入或叠加在系统电源、信号线上的与热工信号无关的电信号。干扰会造成控制系统测量误差，严重的干扰（如雷击、大的串模干扰）还会造成保护误动，甚至会引起严重的事故。因此，分析干扰产生的原因，归纳总结生产维护中的实际经验，采取相应的预防措施，可以有效的保证火电机组的安全性、可靠性。
一、干扰信号分类
按照干扰信号对热工信号作用的方式，可以把干扰信号分为两大类，即差模干扰和共模干扰。
1、差模干扰
差模干扰是指与有效输入信号串联迭加的干扰，如图1所示。其中，U1为信号源，R为信号源内阻，U2为差模干扰信号。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，它直接叠加在信号上，影响测量与控制精度。
2、共模干扰
共模干扰是系统输入端A、B相对于参考点（地）
共有的干扰电压信号，用U cm表示，如图2所示。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成。
图2中，信号处理部分接受端A和B对系统地的电压分别为Us+U cm和U cm。可见，U cm是A、B对地共有的电压，是共模电压。U cm可以是直流电压，也可以是交流电压，取决于产生干扰的环境条件。
图2共模干扰示意图
二、干扰源
電厂热工控制系统应用中常见的干扰有以下几种。
1、漏电阻。漏电阻是绝缘不良造成的，由于绝缘材料老化，漏电而影响到其它信号。
2、公共阻抗。当两个或多个回路共用一个阻抗时，可能会通过公共阻抗形成回路间干扰。例如多个电路公用电源时，电源内阻和汇流条便成为公共阻抗。
3、静电耦合引入的干扰。由于电力系统中许多控制信号线必须平行布置，平行导线之间分布电容的存在，为交变干扰信号提供电抗通道，使外部干扰窜入。
4、电磁耦合引入的干扰。电磁耦合是指通过电感引入的感应电势。任何交变信号线的周围均会产生交变的电磁场，而这些交变的电磁场会在并行的导体之间产生电动势，这也会造成线路上的干扰。
5、计算机供电线路上引入的干扰。火电厂大型电气设备启动频繁，大的开关装置动作也较频繁，这些电动机的启动、开关的闭合产生的火花会在其周围产生很大的交变磁场。这些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，这些干扰如果超过容许范围，也会影响计算机系统的工作。
6、雷击引入的干扰。雷击可能在系统周围产生很大的电磁干扰，也可能通过各种接地线引入干扰。
7、现代无线通讯工具产生的干扰。手机、对讲机等现代无线通讯工具会发射较强的电磁波，它所产生的交变磁场通过在信号线上、仪器仪表的电路板耦合产生干扰。
三、热工控制系统中抑制干扰信号的策略
因此我们可以通过以下三个方面来抑制干扰信号对热工控制系统的干扰：第一，将干扰源削弱或者消除。第二，阻断干扰信号的传递途径。第三，将接受干扰信号电路的敏感性削弱掉等。此外，由于分布式控制系统在工业生产领域的应用越来越广泛，智能仪表也越来越普及，比如数字滤波以及数字处理等先进的软件技术也有着十分明显抑制干扰效果,下面就几种常用的技术措施做出介绍。
1、物理隔离。绝缘的可靠性是采用物理隔离技术的首要条件，从而杜绝各个导线之间存在漏电或漏电阻的问题。为了保证绝缘的安全性和可靠性，在工程施工的过程中，需选择耐压等级满足相关规定的绝缘材料和绝缘电阻。再次，敷设方式的正确性也是物理隔离的重要条件，具体要求如下：第一，避免出现平行敷设。实现强、弱信号导线分离，不捆扎，更不能使用同一条电缆。尽量扩大信号导线、动力导线以及干扰源的距离，在导线穿管敷设时，确保信号线与电源线不在同一根导线管。第二，尽可能确保多芯电缆用于传递同类测量信号。比如，当两根导线传递的信号相同时要敷设在同一条电缆中。第三，避免强电系统与弱电信号的回路共用接地线。信号相同的两根导线的地线路，先短接再连通大地。第四，电气、防雷和分布式控制系统不能公用一个接地网，并且三者之间需保持一定的距离。
2、屏蔽干扰信号。屏蔽干扰信号原理，是利用金属导体包围需要屏蔽的元件、信号线、电路和组合件等，隔离测量设备和干扰信号，抑制电流性噪声耦合，使外界电磁场影响不到测量信号。在实际生产过程中，通常选择屏蔽电缆以消除静电感应信号线，且为了屏蔽外界磁场的干扰，需要将电缆放在金属盒中。
三、典型事例及处理办法
实际工程应用，干扰如果得不到很好地抑制和防止，轻则影响系统的测量技术精度，因而使正常的控制无法实现，重则会造成保护误动、设备损坏。人们在长期的工程实践中总结出了很多干扰抑制的方法。总的说来，干扰一般可用消除或抑制干扰源、切断引入干扰途径、提高设备本身抗干扰性能等措施有效地消除。
1、循环水泵不明原因跳闸引起机组跳闸1992至1993年，某电厂4台循环水泵几十次的跳闸现象，多发生在夏天水温高、负荷高的情况下，还导致了机组跳闸。针对以上现象，电厂热工人员由此对现场仪表DCS系统进行了全面的检查，未发现问题。利用事故记录仪监测所有热工保护信号和电气开关跳闸信号也没有捕作到任何信息。最后怀疑由于泵房离中央控制室较远，信号易受到干扰引起的。因此，首先检查了接地系统，并对模拟信号增加电容滤波回路，跳闸现象依旧。后在DCS组态中对保护停运信号进行数字滤波，问题得到完全解决。
2、接地原因引起计算机工作紊乱，当系统各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作如图2所示，由于A、B两点地电位不一样，引起共模干扰U cm,在回路中产生环流，使得I(A)与I(B)之间存在误差，某厂实测误差高达30%，引起执行机构误动。解决的办法是将现场仪表接地点浮空，确保控制系统一点接地,故障消除。
3、6kv母联倒闸引起发电机氢温高保护误动作由于6kv母联倒闸，动力电缆会产生强的辐射电磁干扰，信号线上将会受到干扰的影响，特别是低电平的模入信号（如热电偶信号，热电阻信号等）。解决办法是采用铜带铠装屏蔽双绞线，敷设时改变电缆走向，远离强电电缆，从而降低了动力线产生的电磁干扰，彻底解决了该问题。
总结
电厂热工控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，牵涉到工程设计、安装调试和生产维护等各个方面，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制各种干扰，采取对症下药的方法，才能够使控制系统正常可靠地工作。
参考文献
[1]李汉学、陈思云、沈思敏、郭伟：《控制过程中的抗干扰研究》[J].武汉理工大学学报，1996，(03)
[2]熊建华、张琼：《提高热工控制系统可靠性的改造措施》[J].内蒙古电力技术，2000，(01)
[3]孙长生，朱北恒，王建强等。提高电厂热控系统可靠性技术研究[J].中国电力。2009（2）
[4]俞刚，陈波。嘉兴电厂热控系统接地问题分析及改进措施[J].浙江电力。2009（S1）