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1、儀表信號干擾和抗干擾措施 摘要：分析了發(fā)電廠儀表信號在采集、傳輸、接收過程中所受到干擾的種類及產(chǎn)生途徑。并根據(jù)差模干擾、共模干擾產(chǎn)生的原理，從儀表系統(tǒng)設(shè)計、現(xiàn)場施工、設(shè)備制造要求等方面提出有效的抗干擾措施。Abstract：Thepaperanalyzestheinterference’sclassandpathduringinstrumentsignalacquisition，transmissionandreceptioninpowerplant.Accordingastheprincipleofdifferential-modeinte
2、rferenceandcommon-modeinterference，thearticlebringsforwardavailabilityanti-interferencemeasuresininstrumentdesign，constructionanddevicemanufacture.關(guān)鍵詞：差模干擾；共模干擾；屏蔽；接地；隔離Keywords：differential-modeinterference；common-modeinterference；shield；earthing；isolation中圖分類號：TM726文獻標識碼：A
3、文章編號：1006-4311（2013）35-0033-020引言8當前的發(fā)電廠中，以微處理器為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)（DCS及PLC）得到了廣泛應(yīng)用，儀表信號通過傳輸電纜接入到控制系統(tǒng)中，由于發(fā)電廠是電磁環(huán)境非常復(fù)雜、惡劣的場所，在信號的傳輸過程中，不可避免得要受到噪聲干擾。干擾會造成測量誤差，嚴重的干擾還會造成保護誤動，因此研究分析干擾產(chǎn)生的原因及采取針對性的抗干擾措施對發(fā)電廠安全運行至關(guān)重要，本文從發(fā)電廠儀表系統(tǒng)的設(shè)計、施工及設(shè)備制造等要求出發(fā)，分析在工程中采取何種抗干擾措施更有利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。1干擾的分類及產(chǎn)生按噪聲干擾模式不同分類，分
4、為共模干擾和串模干擾。1.1串模干擾串模干擾是指作用于信號輸入端兩極的干擾電壓（電流），主要由下列方式產(chǎn)生：1.1.1空間交變電磁場發(fā)電廠中有很多高壓開關(guān)、變壓器、大功率電動機（給水泵、三大風(fēng)機、磨煤機等）電器設(shè)備產(chǎn)生的電火花激發(fā)的高頻交變磁場，交變磁場通過磁耦合在信號電纜回路中產(chǎn)生感應(yīng)電勢（電流），這種感應(yīng)感勢（電流）串入有用測量信號中，形成干擾，如圖1所示。感應(yīng)電勢可用下式表示Vn=？駐BSsin？茲/？駐t（1）式中Vn—感應(yīng)電勢的有效值；？駐B—磁感應(yīng)強度的變化量；S—閉合回路的面積；？茲—磁通量與閉合回路面積的夾角。8從上式可以看出，
5、為降低感應(yīng)電勢？駐B、S均應(yīng)必須減少，信號電纜應(yīng)用于交變磁場較強的強用電設(shè)備，降低磁通面積的有效方法是采用對絞電纜。上式只是表示在交變磁場壞境下如何縮小干擾，要克服這種干擾最重要的方法是采用屏蔽電纜，從根本上減少交變磁場的影響。1.1.2與信號電纜平行敷設(shè)的動力電纜產(chǎn)生的干擾動力電纜在與信號電纜平行敷設(shè)的過程中，將在信號電纜的周圍產(chǎn)生電感應(yīng)磁場，由于信號電纜的兩芯的空間位置的差異，該磁場可對信號電纜的兩芯產(chǎn)生不同的對地電容，進而在信號回路中產(chǎn)生電位差Vn，如圖2所示。要抑制這種干擾，關(guān)鍵是消除C1和C2的差異，即采用對絞電纜。另外擾最重要的方法
6、是采用屏蔽電纜，從根本上減少電感磁場的影響。1.1.3不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的干擾在不平衡電路中，施加在信號回路的共模干擾可轉(zhuǎn)化為串模干擾疊加在信號輸入的兩端，直接影響信號的測量，要克服這種形式的干擾就要從根本上抑制系統(tǒng)中有可能產(chǎn)生的共模干擾，抗干擾措施在共模干擾部分介紹。1.2共模干擾8共模干擾是信號輸入端對地的電位差，主要由電網(wǎng)系統(tǒng)干擾串入、地電位差及空間磁場在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓迭加所形成，電網(wǎng)系統(tǒng)引入的共模干擾主要是指通過供電線路的阻抗耦合產(chǎn)生的對電源的干擾，由于發(fā)電廠控制系統(tǒng)的供電電源采用UPS電源，從控制系統(tǒng)至儀表
7、的供電電源均通過開關(guān)電源送出，UPS電源及開關(guān)電源裝置具有良好的隔離及抗干擾能力，能提供出良好品質(zhì)的電源，故此種干擾在本文中不作為主要考慮的對象。1.2.1地電位差引入的共模干擾在大地中，各個不同點之間往往存在電位差，在發(fā)電廠儀表系統(tǒng)中，對于外供電的儀表，由于信號源側(cè)與輸入端側(cè)的系統(tǒng)地的接地點不同，必然會存在系統(tǒng)地電位的差異Ec，這種地電位差會形成共模干擾施加在信號回路中，如圖3所示。在不平衡電路中，該共模干擾電壓Ec還會轉(zhuǎn)化成串模干擾，直接影響測量結(jié)果，在平衡電路中，該共模干擾電壓也會影響輸入端卡件的正常工作，消除共模干擾的有效方法一是提高系
8、統(tǒng)共模抑制比，增加電隔離措施，另外一個方法是阻斷共模干擾的形成回路，增加光隔離措施。1.2.2空間電磁場造成的共模干擾空間電磁場產(chǎn)生的條件及避免電磁場
