国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

發(fā)電機用溫度傳感器電信號在傳輸中受電磁干擾的分析

2018-09-22 08:03:12金立洪
上海大中型電機 2018年3期
關(guān)鍵詞:屏蔽線干擾源屏蔽

金立洪

(上海電氣電站設(shè)備有限公司發(fā)電機廠,上海 200240)

0 引言

發(fā)電行業(yè)普遍采用DCS(Distributed Control System)分布式計算機控制系統(tǒng),具有很強的實用性和較高的可靠性,通過軟件編程即可實現(xiàn)工藝參數(shù)的監(jiān)測與控制。由于DCS系統(tǒng)硬件配置強大,對來自發(fā)電機運行現(xiàn)場的一次檢測儀表的Pt100鉑熱電阻測溫Ω信號、K(E、T)型熱電偶測溫mV信號、脈沖開關(guān)量及各類電壓、電流信號均能直接進行信號處理。在DCS控制系統(tǒng)中,一般的數(shù)據(jù)采集通道模塊都具有較強的抗共模、串模干擾能力,DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用的環(huán)境越來越復(fù)雜,所受到的干擾也越來越多。來自電源波形的畸變、現(xiàn)場設(shè)備所產(chǎn)生的電磁干擾、接地電阻的耦合等各種形式干擾,都可能使系統(tǒng)不能正常工作。特別是對發(fā)電機內(nèi)部進行溫度測量時,由于檢測元件處于較強電、磁場環(huán)境中,被測量信號來自發(fā)電機內(nèi)部,其輸出的低電勢信號更容易受到干擾信號的影響。

當(dāng)出現(xiàn)測溫顯示異常時,研究分析DCS控制系統(tǒng)干擾信號的來源、成因和抑制措施,對于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠,具有重要作用。

由于干擾信號的加入,DCS控制系統(tǒng)從檢測元件獲取的電信號發(fā)生意外的差錯,未能獲取任何有用的真實信息,使DCS控制系統(tǒng)發(fā)出莫名其妙的報警或停機信號。干擾問題一直是相當(dāng)麻煩和令人困惑的問題,無論是溫度檢測元件制造商還是發(fā)電機制造商或使用者,都面臨著如何消除干擾的問題。

1 干擾的基本概念

所需信息以外的其它電磁信號,通常稱之為干擾。干擾有多種多樣,有電氣的、振動的等等。而發(fā)電機用測溫元件的輸出信號中夾雜的干擾大多是電磁干擾和偶爾發(fā)生的振動干擾。

電磁干擾一般有如下幾種:

a) 輸配電線的感應(yīng)(一般叫交流聲);

b) 發(fā)電機內(nèi)部的電磁場、電刷放電;

c) 開關(guān)觸接點的瞬間放電。

2 干擾在傳感器電路中重疊

傳感器電路的形式很多,典型描述如圖1所示。圖中,干擾源1為前述的干擾,干擾源2存在于含有傳感器的電路回路中,像一種熱干擾,這是經(jīng)常遇到的干擾,當(dāng)然也包括因振動導(dǎo)致接觸不良而引起的干擾。

圖1 傳感器電路與干擾源

圖1中的干擾分為二種,如圖2所示。圖2(a)表示平衡態(tài)(與接地不同,線路1、2的干擾電壓相等),圖2(b)為不平衡態(tài)(與線路1不同,線路2存在干擾電壓)。平衡態(tài)干擾與共態(tài)干擾稱為同相干擾,不平衡態(tài)干擾與常態(tài)干擾也稱為差動干擾。

圖1中的干擾源2即為圖2(b)的干擾;圖1中的干擾源1的影響,大多變成圖2(a)的平衡態(tài)干擾。若線路1和線路2不同于接地而具有相等的阻抗,則干擾源1全部變成了平衡態(tài),而不平衡態(tài)只能變成干擾源2。

圖2 干擾的形態(tài)

一般情況下,和接地不同,線路多為不平衡態(tài),因此,干擾源1的感應(yīng)干擾便產(chǎn)生不平衡干擾。特殊情況如圖3所示,這時線路2接地,該線與地之間

圖3 線路一端接地的傳感器電路

干擾為零,干擾源1的感應(yīng)多發(fā)生在線路1上。這種情形下產(chǎn)生的干擾,可立即看出是不平衡狀態(tài)。

特別值得注意的是,在平衡態(tài)干擾條件下,線路1和線路2之間的干擾電壓為零。這意味著在傳感器電路通過被測信息的信號電流時,該干擾與此信號電流無關(guān)。因此,如果干擾源2很小可以忽略不計,且線路1和線路2平衡(線路1和線路2的阻抗與地線阻抗相等)的話,由于外來干擾全部為平衡狀態(tài),故此干擾與信號電流無關(guān)。所謂無關(guān),它意味著重疊只是一種表面現(xiàn)象,實際上是指干擾成分能完全平衡而被剔除。

不平衡干擾,是與信號電流一起在同一方向通過的干擾電流。因此,它是重疊于傳感器電路電流的干擾。該干擾有時能夠剔除,有時又不可能剔除。此種干擾除了利用干擾與信號電流的頻譜之差通過濾波器來過濾外,別無他法,詳見后面的敘述說明。在頻譜重合的情況下,盡管可用適當(dāng)?shù)臑V波器提高信號/干擾比,但也無法完全剔除干擾。

3 剔除干擾的措施

剔除混入傳感器電器中的干擾,一般可從如下兩點來考慮:

a) 設(shè)法防止干擾混入;

b) 用適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ蕹烊氲母蓴_。

上述兩者前者更為重要。關(guān)注干擾環(huán)境來設(shè)計電路,在防止干擾混入方面預(yù)先采取措施。

3.1 屏蔽是防止干擾侵入的基本設(shè)計思路

與上述a)的要求相適應(yīng),最有效的方法是屏蔽。屏蔽又分為靜電屏蔽和電磁屏蔽。防干擾的第一步,首先運用屏蔽的基本原理。

電磁感應(yīng)有二種,一種是靜電感應(yīng),一種是磁感應(yīng)。由于靜電感應(yīng)是通過靜電電容(C)構(gòu)成的,故一般稱作為C耦合,而磁感應(yīng)是通過磁場相互感應(yīng)(M)構(gòu)成的,故一般稱作為M耦合。為控制這二種耦合,通常采用靜電屏蔽和電磁屏蔽。

如圖4所示,即二條線路位于地線之上時,若相對于地線對導(dǎo)體1加V1的電壓,則導(dǎo)體2也將產(chǎn)生與V1成比例的電壓V2,就是說,導(dǎo)體之間必然存在靜電電容,若設(shè)電容為C10、C12和C20,則電壓V1就被C12和C20分為兩部分, 該被分開的電壓就為V2,可用下式加以計算:

圖4 靜電感應(yīng)

(1)

圖5 靜電屏蔽的結(jié)構(gòu)

屏蔽線就是利用這一原理的線路。屏蔽線的首要目的是靜電屏蔽,但也可有效地用于控制M耦合。根據(jù)上述說明,顯然在采用屏蔽線實現(xiàn)靜電屏蔽時,屏蔽必須接地才能獲得很好的效果。

電磁感應(yīng)是指回路與回路之間(也可說是線圈與線圈之間,在發(fā)電機內(nèi)部鐵心繞組層間的溫度傳感器回路很多使用線圈,是造成電磁干擾的主要原因,另外在配線方面也會造成回路現(xiàn)象)的電磁耦合。其原理如圖6(a)所示。

當(dāng)電流I1、I2通過導(dǎo)線1和2時,若分別構(gòu)成回路,則相互之間就產(chǎn)生了電磁耦合。所謂耦合,即在導(dǎo)體2流過I1成分,在導(dǎo)體1又流過I2成分。對導(dǎo)體1來說,I2為不需要的電流,因此,它只能是對I1的干擾成分。

由于電磁屏蔽需遮斷磁場Φ1和Φ2,故圖6(b)所示,只要在其中間裝入磁板,回路1和回路2之間的磁通便不相鏈接,這樣即可完成屏蔽。但是,實際上在防干擾措施上很少采用裝入磁性材料的方法來進行屏蔽。這是因為適當(dāng)形狀的高性能磁性材料比較難以獲得, 真正有效而實用的方法是盡可能避免組成回路。從很多電廠反饋的情況了解到,發(fā)電機內(nèi)部及電廠集控柜內(nèi)的測溫元件引線在引至接線端子卡件時,將多余的導(dǎo)線繞成圈固定在接線端子附近,造成回路,增加了電磁干擾的風(fēng)險。

圖6 電磁感應(yīng)原理

要剔除干擾就必須分清干擾是由電壓引起還是由電流引起,然后按照不同的情況來決定采取靜電屏蔽還是電磁屏蔽。

圖7為屏蔽線的干擾耦合說明圖。現(xiàn)在設(shè):干擾源為導(dǎo)體2,導(dǎo)體2相對于地線(E)載有V的電壓,通過電流I,傳感器電路由長度L的屏蔽線(導(dǎo)體1和屏蔽S)構(gòu)成。如圖所示,有C2S、C1S和CSE等電容存在,且因電流I而產(chǎn)生磁通Φ。V和I(Φ)會對屏蔽線的導(dǎo)體1誘發(fā)一個電壓。

圖7 對屏蔽線的耦合

首先考慮靜電感應(yīng)的情況。這時,屏蔽板為屏蔽線的屏蔽S。因而必須將屏蔽線接地,使CSE=0。據(jù)此,V為C耦合就能完全防止導(dǎo)體2產(chǎn)生感應(yīng)電壓。這就意味著屏蔽必須接地。

其次考慮電磁感應(yīng),這種情況下,與電壓V無關(guān),問題在于I引起的磁通Φ。如圖7所示,將A點與C點、B點與D點分別用線連接起來,顯然,這樣就構(gòu)成了ABCD的回路。由于磁通Φ與該回路鏈接,故在該回路產(chǎn)生電壓e。

(2)

式中:Φ′為與回路鏈接的磁通,L越長或AC、BD的長度越長,Φ′就越大,e也隨之變大。設(shè)該電壓為e,回路通過電流為IS,屏蔽的電阻為RS,感抗為LS,則電流IS為:

(3)

推導(dǎo)過程從略。由于IS,也即由于e而使內(nèi)導(dǎo)體即導(dǎo)體1兩端產(chǎn)生電壓e1:

若頻率變高,則e1≈e,為消除e1,就應(yīng)該避免組成回路。就圖7而言,有效利用AC或BD,斷開其中的一方,就能避免形成回路,則e1便等于零,也就不存在干擾的耦合。這就是通常所說的“一點接地原理”。

3.2 監(jiān)測回路中引入濾波器是抑制干擾的手段

當(dāng)干擾信號不可避免地闖入到監(jiān)測回路時,必須引入干擾濾波器。通過濾波回路將干擾信號從監(jiān)測回路中剔出。

溫度傳感器防干擾措施的首要問題,就是設(shè)計干擾耦合最小的回路。濾波器也首先要以預(yù)防干擾耦合為目的,因此,在設(shè)計或選擇DCS系統(tǒng)時,就應(yīng)預(yù)先考慮引入濾波器。

平衡式干擾如圖2(a)所示,與兩條線路相等的對地干擾電壓往往引起平衡式干擾,故線路間干擾電壓為零。對這種干擾通常采用圖8所示的濾波器。圖中(a)、(b)為通用濾波器,一般采用C型濾波器便能收到很好的效果。(c)的中和變壓器是一種對同相成分 (在兩線路同一方向大小相等的相位成分,即平衡成分)具有高阻抗,而對差動成分(來回于兩線路的成分)卻幾乎沒有阻抗的電路。(d)是代替中和變壓器用鐵氧體部件,故用于高頻。不平衡式干擾(差動干擾)如圖2(b)所示,是與信號電流Is相重疊的干擾(In)。因此,在Is與In之間若無頻率,就不可能用濾波器分離。該干擾分脈沖性干擾和同步干擾(如交流雜波)兩種。脈沖性干擾頻帶很寬,而交流雜波只有50 Hz(或60 Hz)及其高次諧波成分。圖9表示一種理論關(guān)系,波形愈尖銳,所占頻帶愈寬。

圖8 剔除平衡式干擾用的濾波器

圖9 脈沖性干擾和同步干擾的波形及頻譜

將A脈沖與B脈沖加以比較,B脈沖具有高頻成分,如果該帶域與其有信號成分的帶域重疊,就不可能用濾波器濾除干擾。由于信號電流一般多集中在直流邊緣,故可用濾波器將干擾濾除相當(dāng)一部分,提高信號/干擾比。如圖10所示,僅在線路之間插入電容器,一般即可收到較好的效果。

圖10 不平衡干擾的剔除

圖9(b)所示周期性連續(xù)干擾,即為其頻譜。圖9(b)表示的是50 Hz交流波的例子。這是一種經(jīng)常遇到的情況,通常只剔除50 Hz干擾便能滿足要求,多采用對50 Hz衰減大的濾波器。

當(dāng)用同一電源驅(qū)動兩個以上有獨立功能的電路時,須對各電路配上去耦濾波器。圖11為該項技術(shù)說明圖。一般多采用RC電路,也有時用L代替R。但若不加考慮地使用L,可能在線圈上誘發(fā)M耦合干擾,使LC的諧波變成一種干擾,反而造成不良后果。

圖11 去耦濾波器

消除發(fā)電機溫度信號受干擾問題是一個永久性的課題。在防干擾技術(shù)上,存在許多技巧性因素,也先后出現(xiàn)了一些能有效控制干擾的裝置。因此,在設(shè)計傳感器電路時,必須將環(huán)境干擾因素考慮進去。

4 結(jié)語

經(jīng)過以上的分析,得知自動檢測所拾取的信號基本上都是弱電信號,在信號傳輸過程中極易受到電磁干擾。在發(fā)電機運行時發(fā)生的干擾現(xiàn)象由于受電廠條件限制,不能對這些干擾進行實時監(jiān)測和甄別,給抗干擾工作帶來較大難度。但是,如果發(fā)電機在設(shè)計、制造時能從下列事項中考慮,就能減少測溫元件輸出信號受電磁干擾影響:

(1) 層間鉑金絲繞制測溫元件,繞制方式采用∝字形繞制或雙線繞制,使電磁場對鉑電阻的干擾為平衡式干擾,造成的干擾信號絕大部分可在鉑電阻內(nèi)部相互抵消。

(2) 采用信號專用傳輸導(dǎo)線

a) 每組引線中的導(dǎo)線的千米電阻值相互之差不超過0.3 Ω;

b) 每組引線采用絞線結(jié)構(gòu),節(jié)距均勻。

(3) 電纜走向和分布合理,即強弱電纜分層敷設(shè),必要時對弱電信號電纜加裝屏蔽保護。

(4) 測溫元件引線在發(fā)電機內(nèi)部布線時,不要產(chǎn)生繞線現(xiàn)象。引線接入端子排時,應(yīng)將多余的引線剪除,不要將其纏繞挷扎在端子排附近。

(5) 測溫元件及導(dǎo)線采用屏蔽時,測溫元件上的屏蔽與導(dǎo)線上的屏蔽應(yīng)可靠連接,同時遵循屏蔽層一點接地原則。

(6) 對于發(fā)電廠來講,應(yīng)選擇具有濾波回路的干擾抑制能力強的DCS系統(tǒng)。

猜你喜歡
屏蔽線干擾源屏蔽
變形矩形和V形微屏蔽線傳輸特性的矢量有限元計算
激光與紅外(2022年6期)2022-07-10 08:41:22
把生活調(diào)成“屏蔽模式”
好日子(2022年3期)2022-06-01 06:22:10
屏蔽線對輸電線路工頻電場的影響分析
變壓器插入電容屏蔽式線圈的結(jié)構(gòu)特點研究
朋友圈被屏蔽,十二星座怎么看
淺談彈上電纜組件端接裝配及屏蔽線處理工藝
電子制作(2017年14期)2017-12-18 07:08:22
滿足CLASS A++屏蔽性能的MINI RG59集束電纜的研發(fā)
電線電纜(2017年5期)2017-10-18 00:52:04
三電平H橋逆變器差模干擾源研究
電子制作(2017年10期)2017-04-18 07:22:42
幾乎最佳屏蔽二進序列偶構(gòu)造方法
基于可移點波束天線的干擾源單星定位方法
404 Not Found

404 Not Found


nginx
邯郸市| 峨山| 安丘市| 开远市| 旬阳县| 大新县| 南昌县| 汉阴县| 额济纳旗| 元谋县| 东乡| 龙南县| 长寿区| 泰兴市| 揭西县| 北京市| 太白县| 元氏县| 阜新| 天气| 平谷区| 元谋县| 辰溪县| 孟州市| 桂林市| 清丰县| 桦南县| 游戏| 广德县| 琼结县| 濉溪县| 错那县| 新余市| 子长县| 灵丘县| 蓬溪县| 长治市| 卢龙县| 佛坪县| 年辖:市辖区| 精河县|