合成氨6 kV系统一键顺控的应用

李卓阳，楼宇昂

（浙江晋巨化工有限公司，浙江衢州 324004）

随着工业自动生产、自动化的逐步推进，一键顺控系统在电力传输行业已经逐步占领市场。而对于化工行业而言，却凤毛麟角。

一键顺控系统是将繁琐的操作简化为远程一键操作，既降低了运维人员的工作强度，也保障了运维人员操作时的安全。传统的电力传输行业中，操作不频繁，且每步操作较为单一。而工业生产行业、配电行业对单柜操作的需求更大，尤其是合成氨工艺，生产负荷属于连续生产性质，工况波动常需要倒机、甚至于调整多个工段负荷，现场复杂程度高，单台设备切换频繁。两者相比，一键顺控系统投入到配电行业比输电行业性价比更高。

1 设计原则

合成氨工艺主要配电系统可分为6 kV/10 kV、380 V 系统，380 V 系统常规采用DCS 系统去实现远控和自动控制，而由于安全性、技术水平等方面的原因，6 kV/10 kV 系统一般无远程操控系统，就算有，也仅为单点操作，而通过一键顺控系统可实现远程顺序控制。

一键顺控系统，即通过从开关柜内取用于判断开关柜状态的信号，再通过远程的指令触发预制的程序运算后，顺序传输用于操作的控制点去控制开关柜内断路器、闸刀或地刀等硬接点，从而达到自由转换三状态的一种控制系统。

一键顺控系统设计原则：

1）稳定性。考虑到多系统稳定的问题，系统是将一键顺控上所有电气信号从SCADA系统中数据库取数据，且系统之间做了正向隔离，仅能访问数据，不能串改数据库数据。再关闭SCADA系统对开关柜的远程控制通道，仅一键顺控系统能远程操作。

2）可靠性。引入了视频联动功能和柜内视频监控，柜内触点测温等可提高系统的本质安全[1]。

一键顺控是基于可远控操作的开关柜基础上，引入多重校验、顺序执行的理念，保障装置操作的安全性[2-3]。

2 硬件设计

系统接入系统未6 kV 系统，接线形式为单母分段，采用三相不接地系统，系统容量超过500间隔，设备类型有馈线、单机以及变压器等。

针对于系统的容量和配置，配置1台一键顺控主机、1 台智能防误主机，且按照标准此2 台设备必须非同一厂家生产产品，1台做正常运算逻辑使用，另1 台做逻辑校验使用，2 台软件逻辑均运算成功后才能执行操作。配置智能开关柜及断路器，保证各开关元器件能实现远操，位置信号、辅助接点等必要数据送入一键顺控去显示和控制。

扩展视频联动功能与操作弹窗、热成像测温联动功能[4]。配置1 台视频主机，将捕捉到的图形画面进行分析对比，转换为数字信号传输入一键顺控系统，并配合显示开关柜内及配电室内视频的信号。

扩展电子五防锁，配置的防误主机也兼任电子五防锁职责，实现打开每个开关柜的每一个间隔都需要事先录入的程序锁，保证操作安全性。

扩展温度湿度显示，可引入温度作辅助判据，保障操作的安全。

3 实际应用

3.1 控制逻辑

一键顺控状态分为2 个判定逻辑，1 个是条件判定逻辑，另1个是状态判定逻辑。当收到触发条件后，先判定状态逻辑，状态逻辑满足后触发条件逻辑判定，满足条件后可进行到下1个步骤，当所有步骤完成后实现状态转换。条件逻辑可分为操作顺序逻辑和五防联锁逻辑，操作顺序逻辑、五防联锁逻辑与普通高压柜相同，仅需将五防联锁点位读取并增加到条件判据中去即可。当条件不满足时，将再次判定，如果超过预设判定时间则终止于此步并发出告警并生成事件记录。

图1 一键顺控状态判定逻辑Fig 1 One-click sequential control state decision logic

3.2 数据交互方式

数据采集，开关量、模拟量由现场保护装置从智能开关柜内的各采集装置通过硬接点形式采集信号。保护装置再通过RS485 通讯方式手拉手传输数据（相同厂家产品采用同一信道，考虑到响应速度的原因，每个通道不超过10台设备），基于MODBUS 通信规约与现场通讯管理机相连，再通过光纤收发器送入SCADA交换机并通过通讯管理机上传后台主机，完成开关柜与SCADA系统相连。而SCADA系统与一键顺控系统相连则是通过一键顺控主机从SCADA系统后台主机上面读取数据的形式，将后台上的需要的数字量、模拟量进行访问读取，并在顺控主机上进行运算，再将数据发送至智能防误主机上进行逻辑验算。当进行到需要判断指示灯或开关状态时，由一键顺控主机向视频主机发出指令，通过视频主机进行图像数据分析并转换为可以识别的数字量信号返送给一键顺控主机完成交互。

系统多个控制站并未采用多台不同的顺控主机，而是通过其中1 个工程师站配置1 台顺控主机，而此站与保护厂家的主机进行数据交互，保护主机通过光纤远程遥控其他站的方式[5-6]。若需采取本系统的模式，保护厂家与顺控不是同1套系统，通讯管理机一定要带转发功能，且多台保护主机最好放在同1个站，便于数据交互。

3.3 操作顺序

指纹、密码双校验登录→选择控制站→选择所需间隔→选择当前状态→选择目标状态→生成操作票→确认操作票并发起操作指令→程序预演（智能防误主机与顺控主机逻辑校验交互）→确认执行→顺序操作（单步操作目标状态和操作条件均显示，如操作结束后引入电信号与视频联动校验双确认，保证操作可靠性）→执行成功→生成操作记录

实测操作人员在熟练情况下整套流程2 min内可完成，省去了去现场操作的时间，提高了操作质量，且增加了多种电子记录和多重安全确认的保障。

一键顺控操作界面见图2。

图2 一键顺控操作界面Fig 2 One-click sequential control operation interface

原来的1 个6 kV 站每班需要配置3～5 人去完成6 kV倒闸操作。改造成一键顺控系统后，2个站仅需配置3～4 人即可，而且做到真正意义的无人值守，远程操作，且新系统降低了操作强度。每人工资按照12万元/年计算，2个站共节省5人，每班1年节省60万元，一共4个班，一年节省人工成本240万元。

4 结 语

通过对合成氨装置中高压供配电系统增设一键顺控系统，实现了对整套高压供配电间隔的顺序操作控制，满足了本装置对高压供配电系统日常的控制要求，同时实现了操作人员远程一键控制的功能，提高了高压供配电的可靠性和安全性，节省装置的开停车时间，保障了倒闸操作的安全稳定。系统还能为整个装置零手动提供了技术支持，可通过关联远程指令，直接实现装置的自动开停和状态转换，真正意义上实现无人操作，每年节省人工成本240万元。