内容简介: 在水电站自动化系统中,其控制、监测子系统的非电量模拟量传感器采用麦德胜Madshen信号隔离器的接线方式 ,有效地实现了相关模拟量传感器供电电源安全、稳定和相对独立 ,保证了控制、监测子系统屏内电源模块和模拟量采集模块的安全运行。它降低了可能会造成的模板击穿或烧毁的概率,提高了测量精度和模拟信号抗工频电磁干扰程度,避免了雷击过电压的危害,解决了因某些水电站现场非电量传感器因安装条件限制必需实现单个4～20mA模拟量扩展出多路输出,以满足不同控制、监测系统的需求。
引言
在水电站计算机监控系统、公用设备控制系统、机组在线监测系统等自动化控制系统中 ,需要监视测量一些模拟量信号 ,包括电量模拟量(比如电流、电压、功率等) 和非电量模拟量(比如压力、水位、流量等) 。电量模拟量信号由电量变送器提供,一般可以输出隔离的4～20mA模拟信号,不需要外加信号隔离器。非电量模拟量传感器工作电源一般取自自动化系统设备提供的DC24V电源模块 ,且多数不隔离。为实现各控制、监测子系统相关模拟量传感器供电电源安全、稳定和相对独立 ,降低电源模板击穿或烧毁的概率,避免烧毁模拟量采集模块,危及相关设备自动化系统运行安全,对用于过程控制中需实施越限报警、动作停机和重要设备退出运行操作的模拟量传感器 ,使用信号隔离器是有益的选择;否则有可能引起误动作,不利于水电站安全稳定运行,甚至造成不必要损失。在控制系统模拟量的采集和处理中,非电量模拟量传感器的测量精度、抗干扰能力以及传感器电源问题等也日益受到水电站设计、建设和运行单位的高度重视。
非电量模拟量传感器的种类及常规接线方式
在水电站自动化控制系统中用于机组、辅机及公用设备自动控制和监测的非电量模拟量传感器一般有蜗壳进口压力,尾水管进口压力,尾水管出口压力,尾水管压力脉动,顶盖压力,轴承冷却水进水管压力、推力,水导轴承外循环油流,轴承油槽液位,轴承油槽油混水,导叶位移,检修密封气压力,主轴密 封水压力和流量,轴承冷却水流量,顶盖液位,技术供水总排水管流量,机组制动气源压力,机组压力,油罐压力和油位,回油箱和漏油箱油混水,机组制动气源压力,主变压器油面及线圈温度和油位,主变冷却器冷却水压力和温度,进水口快速事故门液压系统压力和回油箱温度,闸门开度,进水口快速事故门前和门后水位,库前水位,尾水水位,厂房渗漏及检修集水井水位,盘形阀操作廊道水位,空压机储气罐压力,大坝闸门启闭机液压系统压力和开度,调压井水位等传感器。其中,相关压力、流量、温度传感器信号直接关系到机组开停机和事故停机动作,或关系到辅机、公用设备启/停操作,传感器供电电源的安全、可靠、稳定和相对独立,以及其测量精度、抗干扰能力是确保水电站机组安全运行的基础。这些非电量传感器分为2线制、3线制和4线制接线方式 ,均需外部提供工作电源 ,为保证电源的安全性一般采用DC24V,最常用的方式是采用由相关控制系统设备提供 DC24V电源。全厂计算机监控系统厂家由于需监测的传感器数量多,关注其重要性以及确保现地控制单元运行安全,一般提供独立的DC24V电源模块。辅机及公用设备控制系统厂家由于各子系统需监测的传感器数量少,一般采用与其子控制系统共用DC24V电源模块的方式,只在各电源输出回路设置空开或熔断器。按照常规接线方式,对于2线制传感器,在控制系统屏上直接用屏蔽电缆从电源模块（如：MDSC307E）输出回路DC24V的“+ ”端子排上引出1芯 ,从模拟量输入回路的“+ ”端子排上引出 1 芯(该通道模拟量输入回路的“- ”端直接与电源模块输出回路DC24V“- ”端连接) 接到各现场安装的传感器电源回路上 ,完成传感器工作电源供电和模拟量信号输入 ,例如蜗壳进口压力、尾水管进口压力、尾水管出口压力、尾水管压力脉动传感器等。对于3线制传感器,在控制系统屏上直接用屏蔽电缆从电源模块（如：MDSC322E）输出回路 DC24 V的“+ ”端子排上引出1芯,从模拟量输入回路端子排上引出2芯接到各现地安装的传感器电源回路上,完成传感器工作电源供电和模拟量信号输入,例如流量传感器等;对于 4 线制传感器 ,在控制系统屏上直接用屏蔽电缆从电源模块（如：MDSC322E）输出回路DC24V的“+ ”“、- ”端子排上引出2芯,从模拟量输入回路端子排上引出2芯(按二次接线规范要求,一般各采用1根屏蔽电缆) 接到各现地安装的传感器电源输入和信号输出回路上,完成传感器工作电源供电和模拟量信号输入,例如电磁流量计传感器等。以上接线由于传感器工作电源和模拟量信号输入未采用有效的隔离措施,其最大的弊病及可能造成的危害是:当电缆或传感器现地接头发生短路故障时,或户外安装的传感器受到雷击过电压时,将危及控制、监测系统屏上电源模块和模拟量采集模块的运行安全,可能会造成模板击穿或烧毁 ,严重的会影响到控制、监测系统运行,甚至死机。同时,对于2线制或3线制传感器,电源和信号采用同一根电缆,由于无有效隔离,其测量精度和抗工频电磁干扰能力大大降低,即使对于4线制传感器也因信号输 入回路无有效隔离,其测量精度和抗干扰能力也将受到影响。
近几年,国内多个大中型水电站已在非电量模拟量传感器电源和信号回路中,采用麦德胜Madshen信号隔离器的接线方式解决和避免出现上述问题。实践证明: 该方式投资少、隔离强度高、负载能力强、安装接线简单、运行稳定、安全可靠。
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