输煤系统电磁干扰及其解决办法

输煤系统电磁干扰及其解决办法
胡 斌
（华润电力（常熟）有限公司，江苏 常熟 215536）
摘 要：本文针对电厂输煤电控系统中的电磁干扰问题，分析了系统的干扰源；然后分别从供电、过程通道、场干扰行者等方面提供了抗干扰的抑制措施，最后从软件方面采取了相应抗干扰技术。

并取得了相应的效果。

关键词：输煤电控系统电磁干扰分析原因解决办法
0 引言
电厂输煤系统战线长，电机及其控制、保护设备分散分布，电缆敷设长且走向复杂，现场环境差，在长期运行过程中存在干扰现象较多、较复杂，这些情况可能发生在电厂建设和运行初期，也可能发生在电厂运行几年后。

由电磁干扰产生的误发信号会造成设备不能正常运行，最终导致系统发生故障，甚至瘫痪。

1 干扰源
从干扰窜入系统的渠道来看，系统所受到的干扰源主要分为供电干扰、过程通道干扰、场干扰等。

1.1 供电干扰
大功率设备会造成电网的严重污染，使得电网电压大幅度地涨落、浪涌；大功率开关的通断、电动机的启停等原因，电网上常常出现很高的尖峰脉冲干扰。

据统计，电源的投入、瞬时短路、欠压、过压、电网窜入的噪声引起控制系统CPU 误动作及数据丢失占各种干扰的90％以上，输煤系统电机大多在200kW以上，当电机启动时，电网波动特别大，通过观察现场照明就能明显地发现照度变弱，因此，供电干扰对现场设备的影响较大。

1.2 过程通道干扰
过程通道干扰主要来源于长线传输，当系统中有电气设备漏电、接地系统不完善、传感器测量部件绝缘不好时，各通道的传输线如果处于同根电缆或捆扎在一起，尤其是将信号线与交流电源线处于同一根管道时，产生的共模或差模电压都会影响系统，使系统无法工作，属于此情况较多，主要表现在干扰信号时有时无，捕获较困难，不容易排查。

1.3 场干扰
系统周围的空间总存在着磁场、电磁场、静电场，如广播、电视、电话、微波站、雷达监测站等设备发出的电磁辐射等，这些场干扰会通过电源或传输线影响控制系统正常工作，使其中的电平发生变化或产生脉冲干扰信号。

在我们生产现场，越来越多地使用变频器，特别是在皮带机上使用变频器驱动，此变频器相对较大，产生干扰大，若处理不好，对附近设备会产生较强的干扰。

我们曾在设备改造施工时，将两台变频器并列排放，但外接变频器控制电缆屏蔽未处理好，在启动一台皮带机时发现另一台皮带机也跟着启动，对此现象进行认真分析和排查，最终发现控制电缆屏蔽接地未处理好，造成此现象发生。

2 抗供电干扰的措施
2.1 配电系统的抗干扰
首先从配电系统上采取措施，可采用分立式供电方案，就是将组成系统各模块分别用独立的变压、整流、滤波、稳压电路构成的交流或直流电源供电，这样就减少了集中供电的危险性，而且也减少了公共阻抗以及公共电源的相互耦合，提高了供电的可靠性，也有利于电源散热，如：输煤系统控制部分电源可分为：输煤程控（PLC）电源、呼叫系统电源、工业电视电源等，电源可采用UPS或稳压电源等供电，一般采用双路自动切换供电。

另外，交流电的引入线应采用粗导线，直流输出线应采用双绞线，扭绞的螺距要小，并尽可能缩短配线长度。

2.2 利用电源监视电路
在配电系统中实施抗干扰措施是必不可少的，但这些仍难抵御微秒级的干扰脉冲及瞬态掉电，特别是后者属于恶性干扰，可能产生严重的
事故。

因此应采取进一步的保护性措施，即使用
电源监视电路。

电源监视电路需具有监视电源电
压瞬时短路、瞬间降压和微秒级干扰及掉电的功能；及时输出供CPU接受的复位信号及中断信号
等功能。

3 过程通道抗干扰措施
抑制过程通道上的干扰，主要措施有光电隔离、继电器隔离、双绞线传输、阻抗匹配、电流
传输以及合理布线等。

3.1 光电隔离
对于长距离传输控制信号，可利用光电耦合
器（光端机）的电流传输特性，在长线传输时可以通过光缆将光电耦合器件（成对）连起来，这种方法不仅有效地消除了各电气功能模块间的电流流经公共线时所产生的噪声电压互相窜扰，而且有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题，具有传输损耗低、无电磁干扰、传输质量好、传输信号无向外辐射等特点。

光缆主要分单模和多模两种，单模传输距离20Km以上，多模传输距离2Km 左右，一般现场采用多模光缆传输较多。

3.2 继电器隔离
一般，在输煤程控系统（PLC）采用继电器隔离，即输入、输出均采用隔离继电器，可有效地减少干扰及“窜电”现象发生。

一般输入继电器电源采用DC110V，输出继电器电源采用DC24V，因为输入信号电缆长衰减大、干扰大，相比AC220V、DC24V，采用DC110V电源供电有效避免干扰和衰减等情况，而输出信号电缆主要集中在PLC控制柜内，采用DC24V电源供电效果较好。

必要时，在交流或直流继电器线圈两端并联电容、电阻或浪泳抑制器等，现场我们多采用浪泳抑制器较多，如下图，我司204皮带电机6kV开关电气保护信号K从开关室至205转运站PLC远程站有600m距离，在设备投用两年后出现此电气保护信号，当时对此开关柜综合保护仪进行重新校验，在检查中发现101004端子有AC100V左右感应电，经过讨论，处理方法有两种：
（1）更换电缆；
（2）采用加继电器隔离，最终采用方法二消除了感应电，如图1：改动前后对比图。

3.3 双绞线传输
在长线传输中，双绞线是较常用的一种传输
线，与同轴电缆相比，虽然频带较窄，但阻抗高，降低了共模干扰。

由于双绞线构成的各个环路，改变了线间电磁感应的方向，使其相互抵消，因而对电磁场的干扰有一定的抑制效果。

图1 改动前后对比图
3.4 阻抗匹配
长线传输时，若收发两端的阻抗不匹配，则会产生信号反射，使信号失真，其危害程度与传输的频率及传输线长度有关。

3.5 电流传输
长线传输时，用电流传输代替电压传输，可获得较好的抗干扰能力。

3.6 合理布线
电缆敷设时尽量减少中间接头，强电馈线必须单独走线，强信号线与弱信号线应尽量避免平行走向。

要注意：交直流、高低压、强弱电等电缆分层敷设，并加电缆盖板，减少层间干扰。

4 场干扰的抑制
防止场干扰的主要方法是良好的屏蔽和正确的接地。

须注意以下问题：
(1) 消除静电干扰最简单的方法是把感应体接地，接地时要防止形成接地环路。

(2) 为了防止电磁场干扰，可采用带屏蔽层的信号线，并将屏蔽层单端接地。

(3) 不要把导线的屏蔽层当作信号线或公用线来使用。

(4) 在布线方面，不要在电源电路和检测、控制电路之间使用公用线，也不要在模拟电路和数字脉冲电路之间使用公用线，以免互相串扰。

5 软件抗干扰技术
图
2 入炉煤采样余料返回部分程序
各种形式的干扰最终会反映在系统的程序控制上，导致程序运行失常，虽然在系统硬件上采取了上述多种抗干扰措施，但仍然不能保证输煤程序正常工作。

因此软件系统的自身防御行为，是实施软件抗干扰的必要条件：
(1) 设置程序过滤器。

误发信号常常存在时间短，可采用程序延时过滤误发信号。

在处理入炉煤采样余料返回时发现，在工作过程有误发信号，造成余煤大量积压在导料槽内，经过分析和现场捕捉，发现有时电机反转，后在程序中采用时间模块延时来处理，反复调试后将时间继电器设置10S。

即当下级皮带运行信号来经过延时10S，若信号还存在则发正转启动，当下级皮带运行信号消失，经过延时10S，若信号不存在则发正转停止，如图2所示。

(2) 在干扰的作用下，微机硬件部分以及与其相连的各功能模块不会受到任何损毁，或易损坏的单元设置有监测状态可查询。

(3) RAM 区中的重要数据在干扰侵入后可重新建立，并且系统重新运行时不会出现不允许的数据，当程序指针失控而使程序进入非程序空
间时，在该空间中设置拦截指令，使程序进入陷阱，然后强迫其转入初始状态。

(4) 系统的程序及固化常数不会因干扰的侵入而变化。

6 结语
不同的生产环境产生的干扰源不完全相同，一般采取了上述多种抗干扰措施后就可以解决。

但在实际工作中，还要针对干扰源产生的原因认真分析，采用不同的处理方法加以解决。

参考文献
[1] 天津电气传动设计研究所．电气传动自动化技术手册．机械电子工业部 [2] 西门子电气传动有限公司．AFE 使用说明书 [3] 西门子电气传动有限公司．矢量控制使用大全
作者简介：
胡斌(1971—)，男，江苏徐州人，工程师，主要从事电厂设备检修和技术管理工作。

注：
2007年6 月 《输煤系统电磁干扰及其解决办法》 火力发电专业技术论文集（2007/6） 江苏省电机工程学会/火力发电专委会
2009年12月 《输煤系统电磁干扰及其解决办法》江苏电力技术监督（2009/4期）江苏省电力公司/江苏省电机工程学会。