热工测量新技术在电厂中的应用分析

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摘 要：本文介绍了热工测量新技术于电力系统运行中的重要意义，分析了测量新技术DCS在我国电厂的运用现状，阐述了新技术DCS干扰及通讯故障是电厂热工测量新技术的瓶颈，并提出抗干扰、解决故障的对策。

【关键词】热工测量新技术 电厂 DCS

随着我国国民经济的持续增长，各行业对于电力的需求逐年上升，我国大部分电力企业为火电系统，因此保证电力系统的安全运行显得尤为重要。热工测量技术是电力系统安全的基础，传统热工测量技术主要利用仪表技术测量，耗时费力，测量结果仍有误差，而通过热工测量新技术能够及时将参数信息反馈给电力企业。目前的热工测量新技术主要有两种：DCS与FCS。我国电厂主要采用的是DCS自动控制系统，然其在电厂中的运用中存在干扰现象及通讯故障。通过抗系统传输干扰、抗设备干扰、抗雷电干扰等一系列措施，DCS系统可以更好地服务于电力系统。

1 DCS系统的运用

DCS系统就是分散控制系统，它是一种计算机、图像通信多种系统相结合的分散控制系统。现在我国大部分火电企业都选择了这种系统，因此该系统的测量可靠度、稳定性都关系到设备运行质量。但现实中的电厂运行DCS系统时由于众多客观因素导致干扰及通讯故障等问题，这是DCS在电厂应用中的出现的瓶颈。

2 1 DCS系统经常性失灵及其原因解析

DCS系统经常性失灵可划分为功能性失灵与主观因素失灵。功能性失灵分又可分为硬件失灵与程序失灵。

2.1.1硬件失灵

（1）分散处理单元失灵。常见的失灵现象有分散处理单元断网、没有办法正常切换和初始化。这之中以没办法正常初始化为主要问题，这可能是因为分散处理单元和辅助单元的下位程序不正常，因此芯片无法容合；另外，导致分散处理单元断网的原因有很多：例如各种电子辅件的锈化、内置通讯端接触不良、电路短路等。有时分散处理单元切换时也会出现问题，可能因为分散处理单元软件版本不一致，内部电子元件发生瞬间短路等。

（2）数字信号控制卡件失灵。这类失灵主要包括控制卡内部电路不通、缆线端接触不良、辅件老化失灵。

2.1.2 程序失灵

DCS软件都是由人工编写的程序，分散控制系统内流程线路及其复杂，一不留心，就会导致一小步程序写错，导致软件运行时有错误。

2.1.3 主观因素导致的系统失灵

主观因素导致的系统失灵其实就是人为操作不当引起的。大部分不熟练软件操作的新手初次操作的时候，实践经验不足，难免会有这样那样的问题

2.2 负面影响因素分析

DCS负面影响因素即与系统信号上无关的信号。电厂中的磁波、流、压等外部环境因素会使得电厂现场测量出来的测量值与实际有较大偏差有时候甚至能干扰设备工作。总结得出我国火电厂测量负面影响因素主要有以下几点

2.1 引线信号输入影响

多种信号同时输入的时候，可能由于信号线绝缘老化脱落从而错误地传输进其他信号受到干扰。其次电场中有较多大型动力能源设备，它们的成组高负荷运行，有时会在其之间形成强烈的电磁冲击波，也会影响正常信号输入；同时设备绝缘措施不全面，会使其产生漏电放电现象，影响信号正常输入。

2.2.2强大的磁通对设备的影响

在电厂布线现场中，从同一个缆线槽走的传输信号在传输过程中，会发生干扰信号。一方面，火电厂中大量电力设备的强电流，高压母线及大功率无限设施会在附近的信号线周围产生交变的磁通，从而对信号造成干扰。另一方面，现场大型电气设备的启动及开关装置的闭合动作产生的火花会在其周围产生很大的交变磁场，可以通过在信号线上耦合产生干扰，也可在电源线上产生高频干扰。空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若DCS系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对DCS内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对DCS通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和DCS局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

2.2.3 环境天气的影响因素

雷电天气会产生高伏电压，尤其夏季，雷电天气出现频率较高。火电厂中很多大型钢结构设备传输的信号容易造成影响。当出现高压雷电天气时，能使仪表信号线周围产生感应磁场。信号回路会感应出高冲击电压，造成回路的强烈干扰甚至会烧坏安全栅或输入卡件。

3 解决电厂DCS系统失灵及影响因素的对策

通过以上的分析，发现DCS系统失灵主要集中在功能性失灵和主观因素失灵、以及一些负面影响因素，要解决这些故障，就必须究其根本，对症下药。针对以上问题，可以分析做出的对策有下列几点：

3.1 如何解决DCS系统失灵问题

（1）定期和不定期分别检查DCS运行是否超负荷，通过通信负荷率测试，检查DCS机组运行状况是否良好，避免这方面原因导致的DCS系统失灵。

（2）借助定期与不定期检查DCS运行状况，可以同时对系统的分散处理单元进行检查复位，删除无效控制信号节点，对其进行系统组件优化。

3.2 抗影响因素措施

抗因素措施应当有针对性，这样才更合理和经济。干扰可能在系统投入生产后才表现出来。因此，抗干扰措施要求系统设计采用各种抗干扰技术，包括系统传输抗干扰、合理的接地和屏蔽、控制系统电源隔离及防雷电抗干扰。

3.2.1 系统传输，设备选型

第一，选择缆线线型时需要绝对的耐压和很好的绝缘性。例如系统通讯进线要采用屏蔽的纹合的。第二，信号缆线敷设时要严格遵循电力工程学。第三，对于每个低电平信号要提供一个单独端子以连接屏蔽电缆的屏蔽层。重要的输入或输出信号的通道应冗余设置，并分别配置在不同通道板上。第四，在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的DCS系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比，耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作。

3.2 .2电缆选型的敖设

为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中，采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。

不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敖设，以减少电磁干扰

3.2.3 电源的抗干扰

DCS控制系统中有许多影响因素是来自电源的，所以要求在电源上采取一定的措施，以达到系统的要求。一般采用UPS电源供电，经逆变后的开关电源稳压并通过滤波器得到稳恒直流电压作为DCS电源，由于经过多级变压器和稳压滤波环节，其稳压能力与抗干扰效果都比较理想。这样也使DCS系统接地点和动力系统接地点独立开来，可消除供电回路的高次谐波。每天巡检时要检查机柜电源系统、供电电压、系统接地是否正常。

3.2.4 防雷电因素

在弱电监控主电源的配电房低压输出端、UPS及重要设备电源进线处并联安装电源防雷箱；对防雷要求高的弱电信号线尽可能采用光缆，重要的卡件和信号点加装SPD；线路尽可能短、不架空，有条件时应产尽量采取穿管埋线；重要的弱电设备均设在机柜内，且控制柜在雷击前及时关闭柜门，并检查机柜接地是否可靠；DCS系统设备进行等电位连接单独接地，并将接地金属棒深埋地下。

4 结语

DCS控制系统在机组控制领域将会走得更远。随着智能化现场仪表、网络技术被广泛应用到电厂，DCS/FCS系统的未来应用方面会更多。

参考文献

[1]晁燕，王炯.解决ABB MOD300 DCS系统死值问题引起的控制故障[J].石油化工应用，2008（6）.

[2] 黄红艳.燃气-蒸汽联合循环电厂控制系统的研究与应用[D].浙江大学电气工程学院，2008（10）.

[3]钟达红，桂春平.DCS系统中给水泵汽轮机保护回路故障的分析处理[J].华东电力，2012（3）.

[4] 丁劲松，李敏.现场总线与电厂全集成自动化[J].电力自动化设备，2004，24（10）：65-68.

[5]宋何敏.FCS系统及在垃圾发电厂应用前景[J].现代经济信息，2009（15）：9-10.

作者单位

山东十里泉电厂 山东省枣庄市 277103