自动控制系统中模拟量数据准确性分析

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摘要

针对目前自动操纵系统中模拟量信号不仅用于显示、协调操纵而且参与联锁养护的比例也日益增加，数据的切实性、稳当性也越来越重要。针对实际运行中展现的一些问题，采用与测验室试验一致的方法举行数据量值传递至自动操纵系统的试验，排查采样信号在传输过程中展现的一系列外界因素干扰、数据偏差等问题，举行分析，使模拟量数据在自动操纵系统中得以切实的运用。

模拟量量值传递切实性分析

近年来，随着自动化水平的不断提高，各类压力、温度、电测变送器得到了大量的应用。其数据直接进入分散操纵系统（DCS）、可编程操纵装置（PLC）等自动操纵系统中举行显示、调理，甚至参与到联锁养护中。如今，电气操作系统全部为ECS电气操纵系统，也纳入到DCS系统中举行监控。电气模拟量信号如有功功率、无功功率、电流、电压、频率等电量参数通过现场电测量变送器转换为4～20mA直流模拟量直接送至ECS操纵系统内的板卡，举行A/D转换，由数字量传输至ECS自动操纵系统中。它不仅能通过终端显示器显示出被测量的大小以便运行人员的监视设备运行状况，更重要的是在DCS系统中参与AGC、一次调频等调理操纵。通过十几年的应用，各类变送器在切实度、稳定性和被测量读取数据的精确性和维护方面都比指示仪表有了很大程度的提高，但电测量变送器的现场所测的实际数值的切实性往往会得到确定的质疑。那么试验室里检验合格的变送器在现场使用中与检验的结果有没有发生变化？在发电生产过程中展现的变送器输出至自动操纵装置后数字跳变等现象，能否通过现场检修中的数据源与采集终端比对的方法提前察觉问题，并在设备投入运行前得以解决。

1奇怪处境介绍及分析

（1）设备停运时CRT显示被测量一次值为负值，变送器零值输出漂移，主要考虑电磁干扰，输入信号衰减、放大，工作环境温度变化等理由。

（2）当变送器有输出给AI卡时，CRT仍无示值显示。经检查变送器输出至A/D转换AI卡展现跳线错误，人为错误，经检查DCS操纵系统AI板卡跳线有两种方式，变更跳线后，显示正常。

（3）某机组（600MW）一次调频频率变送器跳变，在50Hz标准值±0.05Hz来回波动，使调频自动跟踪频繁启动。检查人员通过并接频率变送器将频率信号送至故障录波器记录波动信号。在一次调频变送器再次跳变时察觉故障录波器所采集的频率信号并无波动。最终查找出是一次调频变送器输出信号屏蔽电缆未稳当接地，稳当接地后现象消散。

（4）某机组（300MW）400V系统顶轴油泵电机电流展现CRT显示值跳变波动，随后变成坏点显示。现场检查，因信号电缆受外介干扰产生交流电压75V，使板卡输出错误，并烧坏AI板卡。断开电缆对地测量，电压消散，再重新接入又有电压，为消释输出量在传输中受一次设备的交流量干扰，更换了信号电缆备用线芯，并在输出信号量接入AI板卡前端加装无源信号隔离器，屏蔽掉交流干扰信号，显示恢复正常。

（5）某机组（300MW）有功功率波动造成AGC跳闸。机组有功功率无规律地展现十几次的有功功率波动处境，波动范围分别为270～306MW、268～307MW、220～250MW等，最大值由268～307MW（每次波动时间均不超过1秒钟），其有功变送器输出去DEH三只变送器均有突跃值，波动30MW左右，PMU同步测量装置也无意记录波动处境。发电机机端电流、电压，励磁电流、电压均有不周程度的波动。在摈弃有功功率变送器故障、二次回路故障、4-20mA输出量畸变、输出量屏蔽故障及一次设备故障之后，分析：一为有功功率变送器和调频变送器测量上限（对应一次参数）偏大使用，AGC、DEH自动装置用三选一变送器误差方向不一致，扩大了波动范围，将自动系统用三选一的发电机有功功率和频率变送器误差方向调整到一致或分外接近，重复举行变送器输出纹波含量和响应时间的测试，得出结论均在该等级允许范围内。二为电缆槽盒内敷设的动力电缆和信号电缆的敷设受空间影响无法做到完全分层隔离；更换成带屏蔽外壳的电测量变送器，将变送器输出至电子间模拟量板卡前加装无源交流信号隔离器，使信号电缆在电缆槽里不受交流电缆的干扰；三对机组实际有功功率输入采样信号和指令信号的偏差在工程师站的组态中增加采样速率变化限幅，限制在180MW/min（30mw/s）的幅值变化，同时增加采样时间宽度以避开信号的突变值。经过以上处理后机组没有再展现有功功率波动处境，有功功率输出至自动装置值正常。

2做电测量变送器现场校准测验

在300mw机组400V开关室内对顶轴油泵电机电流变送器举行校准，在前面运行过程中展现CRT显示值跳变波动，随后变成坏点显示现象举行现场测试。经脱开CT二次回路和变送器输出至AI卡信号电缆后检查察觉，电量变送器输出正常，测输出至AI板卡信号电缆有75V左右的交流电压。经热工人员检查为AI板卡被烧坏，因信号电缆受外界干扰产生交流电压，使用板卡输出错误。断开电缆对地测量，电压消散，再重新接入又有75V电压，为消释输出量在传输中受一次设备的交流量干扰，举行以下试验，通过试验，将故障消释在萌芽中。

2.1现场试验方法

（1）在变送器端子接线处接入0.05级便携式电测量变送器校验标准装置，（使用的0.05级便携式电测量变送器校验装置务必是在合格的有效期使用范围）；

（2）在变送器输出至ECS操纵系统A/D转换板卡处串接一块5位半的标准数字电压表；

（3）根据一次电压、电流变比和变送器输出值，对应计算出CRT应显示的数值与CRT实际显示值对比，判断A/D转换AI板卡的转换切实性。这也实现了对AI板卡数字转换的又一次校准。

2.2现场试验接线原理图

如图2所示。

2.3现场试验数据

电流变送器参数型号：****

等级指数：0.5级输入：AC5A50Hz

输出：DC4-20mA/0-5A辅佐电源：AC220V

一次倍率：150A/5A

如表1所示。

2.4电流变送器响应时间的现场试验

按照上述电流变送器的接线原理，持续做电流变送器的响应时间的现场试验。标准装置自动输出变送器满量程一阶跃值，测得上响时间178.2ms，下响时间185.7ms，这时查看CRT同步显示的历史数据，交流电流显示有明显的突变值，显示150.7A，189ms。通过响应时间试验，说明变送器在接收输出突变值时能在规程规定的时间内做出相应的输出回响。

由于是对变送器现场工作处境的了解和新设备的调试，所以只作示值的测试。

从各试验数据与试验室试验结果对比可得：变送器现场误差测试，在允许参比条件范围的环境中，其误差根本上不受影响，但可以排查测量设备的多方面影响量的故障。

3结论

电流变送器的试验方法也可运用到其他电测变送器及压力、温度变送器等其他模拟量信号中，将数据源的测验室数据与操纵系统中的数据举行比对找出偏差并举行校准。通过对