浅议热力站自动控制系统的电磁干扰问题

杨利勇

（太原市热力公司，山西太原030000）

浅议热力站自动控制系统的电磁干扰问题

杨利勇

（太原市热力公司，山西太原030000）

热力站自动控制系统的稳定直接关系到热力站的安全运行，来自自动控制系统内外的各种电磁干扰是对系统安全、稳定运行的最大威胁。针对热力站自动控制系统在设计、施工和维护中容易被忽视的电磁干扰问题，从自动控制系统的受干扰源分析出发对干扰源进行分类研究，并在此基础上提出一些自动化控制系统的抗干扰措施，以减少或避免电磁干扰的影响。主要对热力站自动化控制系统的抗电磁干扰方法进行了分析探讨，希望对相关从业人员具有借鉴作用。

热力站；自动控制系统；电磁干扰；屏蔽技术

随着社会的进步和工业技术的提高，生产设备的自动化控制程度越来越高，大部分企业都基本实现了生产过程的自动化控制。

热力站也实现了电气化自动控制，在热力站内，循环泵、补水泵等动力设备不断地启停运行，自控设备和电气动力设备相互交叉，使得现场的电磁环境非常复杂，干扰严重，从而导致测量的数值误差较大或控制指令、通讯异常等影响自动化控制系统的正常运作。因此，加强对其工业自动化控制系统的抗干扰技术的研究就显得十分重要了。

结合自身的工作实践经验，在设计中就要考虑如何避免和减少电磁干扰，并在施工调试的过程中严格按设计要求合理布线，可靠接地，尽量减少强弱电的交叉耦合，减少设备之间的电磁干扰。

1 热力站自动控制系统受电磁干扰的影响

1.1 热力站自动控制系统的简单介绍

热力站自动控制系统主要设备有现场PLC控制器、现场总线、通讯设备、温度传感器、压力传感器、流量计、电动调节阀、电子远程水表、循环泵和补水泵的变频控制柜等设备，其结构示意图如图1所示。

1.2 自动控制系统受电磁干扰的主要影响

热力站自动控制系统受电磁干扰的主要影响有：传感器采集的数据产生较大偏差，数据传输过程引起数值的波动，PLC控制器受电磁干扰不能稳定工作发出错误指令，通讯不畅不能正常传输数据，执行机构（调节阀、变频器、电气控制柜）异常动作等。

当热力站自动控制系统受到电磁干扰引起上述现象时，整个热力站将受到干扰不能正常工作，从而影响到供热系统的稳定运行。所以在现实控制中，如何减少和避免电磁干扰显得尤为重要。

图1 热力站自动控制系统示意图

2 如何减少或避免电磁干扰

要想减少或避免电磁干扰，就得弄清楚电磁干扰是如何产生的。从电磁干扰原理得知，构成电磁干扰必须有干扰源、干扰耦合的途径和受干扰设备三要素，减少或避免电磁干扰的技术就是围绕这三要素所采取的各种措施。只有弄清了电磁干扰是怎样产生的，主要的干扰源又是什么，哪些设备容易受到电磁干扰的影响，如何减少电磁干扰进入系统的途径，才能针对不同电磁干扰问题采取不同的处理措施，从而有效地减少或避免电磁干扰问题。

2.1 热力站自动控制系统的主要电磁干扰

热力站自动控制系统的主要电磁干扰有强电设备循环泵、补水泵、变频器的启停、调速产生的电磁干扰对弱电设备传感器、PLC控制器、通讯设备、传输线路的辐射干扰，以及各种传感器、控制器等弱电设备之间的电磁相互传导干扰等。主要干扰源有电机、变频器、电动阀、传感器、PLC控制器等。

2.2 减少或避免电磁干扰的方法和措施

2.2.1 合理的空间布置及布线

根据热力站的空间布局，合理安排设备的安装位置，综合考虑器件或设备的布置及布线，将强电设备间和弱电设备间分开布置在房间的两侧，强电电缆入地走地沟，弱电电缆架空走桥架，各自控设备间保持适当的距离，综合考虑场地空间大小和大型设备的布局，合理安排布置各设备的位置，尽可能地增大干扰源与受扰电路之间的距离。增大空间距离能有效地减弱电磁辐射干扰的传播，从而降低了设备受干扰的概率，降低整个系统故障的风险。

2.2.2 屏蔽技术

给主要的干扰源及受扰设备都安装屏蔽保护外壳。屏蔽外壳通常是由导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽壳等，将被保护的设备电路放置在其中。将变频器放置在变频柜中，PLC控制器放置在自控柜中，其他设备都有金属保护外壳，这样既可以使屏蔽罩、屏蔽壳内的设备不受外部电磁干扰，又不让其电磁干扰外泄。

系统连接的数据线、信号线必须采用屏蔽电缆线，这样能避免数据信号传输时受到电磁干扰。屏蔽线的屏蔽层必须可靠接地，并与主电路线及控制线完全分离。屏蔽一般分为静电屏蔽、低频磁场屏蔽和电磁屏蔽。

2.2.3 接地技术

接地有保证安全和抑制干扰2个作用。正确的接地方式是保证人身和设备安全及抑制干扰的一种有效方法。设备的金属外壳接地是安全保护接地，是为了防止人身触电和保证设备安全；系统连接的数据线、信号线的屏蔽层接地是屏蔽接地，干扰电压对地形成低阻通路，干扰电流通过接地线导流入地，以防止干扰其他电子设备。

自动化控制系统是由多台自动化电气设备和各类传感器构成，整个系统必须只能在一处接地，如果多点接地，就会在电路中形成多个接地回路，当低频信号或脉冲磁场经过这些回路时，就会引起电磁感应噪声，形成电磁干扰，影响系统运行。

2.2.4 隔离措施

隔离的作用是破坏电磁干扰传播的途径、切断电磁耦合的通道，从而达到抑制电磁干扰的目的，包括变压器隔离、光电耦合器隔离、继电器隔离等。在热力站变频柜和自控柜中都使用了单独的24 V电源开关将强电信号和弱电信号隔离开来，减少了相互之间的干扰；在控制回路中使用了大量的继电器将控制回路的电气连接阻断，切断了电磁干扰的传播途径；在变频器和控制器接收传输信号端加装光电耦合器隔离，保证了输入回路和输出回路的电气隔离，能很好地解决不同电位、不同逻辑电路之间的信号传输和电气隔离，从而减少了电磁干扰。

2.2.5 滤波技术

滤波技术就是将相应频带的滤波器接入信号传输通道中滤除或尽可能衰减干扰信号，使信号传输过程中不受外部电磁干扰的影响，以达到提高信噪比、抑制干扰的目的。在变频器的输入电流端安装交流电源滤波器和电抗器，能有效地抑制外来的高频干扰和电源的低频谐波电流干扰对变频器控制信号及其他电子设备的电磁干扰。在自动检测系统中，传感器的直流电源是共用的一个开关电源，为了避免在同一电源内造成几个电路之间的相互干扰问题，应在每个传感器电路中加上RC或LC退耦滤波器。

3 总结

热力站自动控制系统的稳定与否直接关系到热力站能否安全运行，尽可能地减少自控系统内外的各种干扰是非常重要的事情。在热力站自控系统设计之初就应充分考虑，要根据场地空间的大小、设备设施的种类、主要干扰源和受干扰设备及干扰的途径等具体情况，采用与之相适应的各种抗干扰措施，尽可能地减少和避免电磁干扰，保证自控系统能可靠、稳定地工作。在施工和维护过程中，要严格按设计要求和规范进行，保证每项措施都能起到应有的作用。此外，在选用电子元器件、传感器等设备时，必须选用性能参数稳定、可靠，能适应工作现场条件的器件和设备，从而保证系统组成后能安全、稳定地工作。

〔编辑：刘晓芳〕

TU995

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.137

2095－6835（2017）18－0137－02