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余佳 （1983-）

男，江西九江人， 就讀于信息產(chǎn)業(yè)部電子第六研究所，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)，主要研究方向?yàn)楹穗妰x控項(xiàng)目。

摘要：本文著重介紹了核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)中報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提出了報(bào)警發(fā)生、報(bào)警處理和顯示等一整套報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。文中結(jié)合核電站應(yīng)用的實(shí)例，詳細(xì)闡述了報(bào)警在核電站系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式，報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的成因和處理流程。

關(guān)鍵詞：報(bào)警；工藝報(bào)警；設(shè)備故障報(bào)警；臨時(shí)報(bào)警

Abstract: This paper introduces the alarm system applying in the I&C system of nuclear 
power station. It provides a series of feasible techniques about alarm occurrence, alarm
 processing and alarm display. With a practical case of application in nuclear power station,
 this paper describes in detail the monitoring methods, reason and processing procedure.

Key words: alarm; technics alarm; device fault alarm; temporary alarm

1 引言

    在常規(guī)核電站控制系統(tǒng)中，報(bào)警系統(tǒng)是其中的一個(gè)重要組成部分，它負(fù)責(zé)全廠各系統(tǒng)報(bào)警信息的采集、處理和指示，方便電廠操作人員對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)經(jīng)過采集處理后，最終通過可視報(bào)警顯示和報(bào)警聲音信號(hào)來通知操作人員，操作人員可根據(jù)報(bào)警的種類來判斷故障的嚴(yán)重程度，并及時(shí)采取相應(yīng)的措施消除故障，保障機(jī)組正常運(yùn)行。

2 報(bào)警的分類

    報(bào)警大體分為系統(tǒng)報(bào)警和過程報(bào)警。系統(tǒng)報(bào)警是指當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)的報(bào)警，它可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)包括操作站、控制站、網(wǎng)絡(luò)和輸出設(shè)備等進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。過程報(bào)警指按照工藝指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的異常發(fā)出的報(bào)警。

    在本篇中著重介紹系統(tǒng)報(bào)警，以國(guó)內(nèi)某核電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為例，系統(tǒng)報(bào)警按照信號(hào)性質(zhì)可分為工藝報(bào)警監(jiān)視、設(shè)備故障監(jiān)視和臨時(shí)報(bào)警監(jiān)視。

2.1工藝報(bào)警

    工程師使用離線組態(tài)軟件為現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)定義報(bào)警參數(shù)（模擬量報(bào)警限值、報(bào)警級(jí)等），然后利用離線組態(tài)軟件提供的編譯和下裝功能，將報(bào)警參數(shù)下裝到在線系統(tǒng)中，系統(tǒng)在線運(yùn)行時(shí)就會(huì)按照離線定義的報(bào)警參數(shù)，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行報(bào)警判斷和處理，通過這種方式產(chǎn)生的報(bào)警稱為工藝報(bào)警。 

2.2設(shè)備故障監(jiān)視

    設(shè)備故障監(jiān)視指示系統(tǒng)本身及相關(guān)設(shè)備的故障及某些特定的故障，如：系統(tǒng)I/O通道故障、系統(tǒng)外部設(shè)備故障、系統(tǒng)采集站故障、模擬量超量程、模擬量變化率超差、多重測(cè)量超差、專用電源喪失、開關(guān)量信號(hào)抖動(dòng)和設(shè)備不可利用等。

2.3臨時(shí)報(bào)警監(jiān)視

    在核電站中，有些點(diǎn)離線組態(tài)時(shí)并沒有設(shè)置報(bào)警參數(shù)，為了方便操作員對(duì)某些點(diǎn)的監(jiān)視，允許有權(quán)限的操作員臨時(shí)定義報(bào)警參數(shù)(如報(bào)警限值或者報(bào)警值)。系統(tǒng)在線運(yùn)行時(shí)，由操作員臨時(shí)定義報(bào)警參數(shù)而產(chǎn)生的報(bào)警稱為臨時(shí)報(bào)警。只有離線組態(tài)未定義限值報(bào)警的點(diǎn)才能定義臨時(shí)報(bào)警。臨時(shí)報(bào)警分為：模擬量臨時(shí)限值報(bào)警、模擬量臨時(shí)比較報(bào)警和開關(guān)量臨時(shí)報(bào)警。

3 工藝報(bào)警監(jiān)視和顯示

3.1 報(bào)警發(fā)生

    對(duì)于開關(guān)量點(diǎn)的報(bào)警，在離線組態(tài)時(shí)定義其報(bào)警屬性。對(duì)于具有報(bào)警屬性的開關(guān)量狀態(tài)變化，當(dāng)由正常狀態(tài)變化到報(bào)警狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生一條開關(guān)量報(bào)警發(fā)生信息，并顯示在操作畫面上。當(dāng)從報(bào)警狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生一條報(bào)警恢復(fù)信息，在報(bào)警監(jiān)視顯示畫面上，顯示報(bào)警恢復(fù)信息，原報(bào)警信息自動(dòng)消失。

    對(duì)于模擬量點(diǎn)的報(bào)警，同樣在數(shù)據(jù)庫(kù)中定義其的報(bào)警屬性和報(bào)警限值，與開關(guān)量點(diǎn)不同，對(duì)于一個(gè)模擬量點(diǎn)可以定義多個(gè)報(bào)警屬性。例如國(guó)外某核電站很多模擬量點(diǎn)定義為八限值，即報(bào)警限值定義為上限(H)、上上限(H2)、上上上限(H3)、上上上上限(H4)、下限(L)、下下限(L2)、下下下限(L3)和下下下下限(L4)，它們之間有一個(gè)大小關(guān)系，即：報(bào)警點(diǎn)的量程上限(MU) >= H4 >= H3 >= H3 >= H >= L >= L2 >= L3 >= L4 >= 報(bào)警點(diǎn)的量程下限(MD)。將采集到模擬量點(diǎn)的值同報(bào)警限值進(jìn)行比較，當(dāng)模擬量點(diǎn)的值大于H(H2、H3或H4)或小于L(L2、L3或L4)時(shí)，就產(chǎn)生一條模擬量報(bào)警信息。當(dāng)高一級(jí)的限值引起的報(bào)警發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)將屏蔽掉低一級(jí)發(fā)生的報(bào)警，例如當(dāng)模擬量點(diǎn)的值大于上上限時(shí)，系統(tǒng)就只產(chǎn)生上上限報(bào)警，而不會(huì)再產(chǎn)生上限報(bào)警。

    當(dāng)模擬量返回到正常范圍時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)模擬量報(bào)警恢復(fù)信息，報(bào)警恢復(fù)信息覆蓋相應(yīng)的報(bào)警發(fā)生信息。

    在線運(yùn)行時(shí)，具有操作權(quán)限的操作員可以對(duì)正處于報(bào)警狀態(tài)的模擬量點(diǎn)的限值做修改，以使其不再報(bào)警。這是一種臨時(shí)性修改，不會(huì)破壞原限值，當(dāng)需要時(shí)可以對(duì)修改報(bào)警的限值進(jìn)行撤消操作，使其恢復(fù)到原限值。

    報(bào)警死區(qū)是對(duì)報(bào)警限值設(shè)置的恢復(fù)范圍，當(dāng)報(bào)警點(diǎn)的值已從越限狀態(tài)恢復(fù)到限值以內(nèi)但仍在死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，不進(jìn)行報(bào)警恢復(fù)，直到脫離死區(qū)范圍才產(chǎn)生報(bào)警恢復(fù)事件，以避免在限值附近頻繁出現(xiàn)報(bào)警/報(bào)警恢復(fù)現(xiàn)象。例如國(guó)外某核電站的八限值點(diǎn)，如報(bào)警死區(qū)為ε，對(duì)上限（H）報(bào)警恢復(fù)，必須恢復(fù)到上限（H）-ε以下；對(duì)下限（L）報(bào)警恢復(fù)，必須恢復(fù)到下限（L）+ε以上，其他限值同樣處理。如圖1所示。

                          圖1   模擬量報(bào)警

3.2 報(bào)警信息處理

    如果報(bào)警發(fā)生，操作員應(yīng)做相應(yīng)的處理。對(duì)于3.1中的報(bào)警恢復(fù)信息，待有權(quán)限的操作員對(duì)該信息做確認(rèn)操作之后，該信息自動(dòng)消失。對(duì)于其他的報(bào)警的處理有如下方法：

    方法一：通過對(duì)報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)制（前提是該點(diǎn)能被強(qiáng)制）。通過點(diǎn)的強(qiáng)制，使報(bào)警信息消失，產(chǎn)生報(bào)警恢復(fù)信息。對(duì)于模擬量，也可以通過改變報(bào)警限值，使報(bào)警點(diǎn)的值已從超限狀態(tài)恢復(fù)到限值以內(nèi)并且脫離死區(qū)范圍產(chǎn)生報(bào)警恢復(fù)信息。

    方法二：改變現(xiàn)場(chǎng)工況，改變相應(yīng)的報(bào)警信息的點(diǎn)值，使之不發(fā)生報(bào)警。

    方法三：報(bào)警信息的確認(rèn)，如果該報(bào)警信息對(duì)應(yīng)的點(diǎn)值發(fā)生變化，將產(chǎn)生新的報(bào)警。

    方法四：對(duì)于發(fā)生的報(bào)警，操作員可通過手動(dòng)切除改變是否進(jìn)行報(bào)警監(jiān)視。

    在線運(yùn)行時(shí)，可由操作員手動(dòng)切除某些系統(tǒng)或點(diǎn)的報(bào)警，當(dāng)對(duì)某個(gè)系統(tǒng)或點(diǎn)做了報(bào)警手動(dòng)切除時(shí)，該系統(tǒng)中原定義要報(bào)警的點(diǎn)或被選擇點(diǎn)不再被報(bào)警監(jiān)視，未恢復(fù)的報(bào)警信息從報(bào)警表中刪掉。如果切除取消以后，繼續(xù)報(bào)警監(jiān)視。

3.3 報(bào)警聲響

    當(dāng)系統(tǒng)中產(chǎn)生新報(bào)警時(shí)，為了快速引起操作員的注意，核電站控制室引入了報(bào)警聲響。報(bào)警聲響只針對(duì)工藝報(bào)警，當(dāng)然有些核電站，當(dāng)臨時(shí)報(bào)警發(fā)生時(shí)也產(chǎn)生報(bào)警聲響。在定義報(bào)警點(diǎn)信息時(shí)，還要定義報(bào)警點(diǎn)的報(bào)警級(jí)，例如國(guó)內(nèi)某核電站是四級(jí)報(bào)警，則系統(tǒng)提供四種不同報(bào)警音與四級(jí)報(bào)警相對(duì)應(yīng)，報(bào)警恢復(fù)也會(huì)發(fā)出有別于四種報(bào)警級(jí)的報(bào)警音。當(dāng)有兩種或者以上的報(bào)警音時(shí)，遵循高報(bào)警級(jí)的報(bào)警音優(yōu)先級(jí)高于低報(bào)警級(jí)音，報(bào)警音高于恢復(fù)報(bào)警音。如系統(tǒng)中，既有一級(jí)報(bào)警信息，也有二級(jí)報(bào)警信息，則此時(shí)報(bào)警音為一級(jí)報(bào)警音。

3.4 消音的方法

    方法一：當(dāng)操作員發(fā)現(xiàn)報(bào)警音后，對(duì)于有權(quán)限的操作員，點(diǎn)擊消音按鈕對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警消音。如果消音之后，出現(xiàn)新的報(bào)警信息或者報(bào)警恢復(fù)信息時(shí)，將產(chǎn)生報(bào)警音。

    方法二：對(duì)于非主控室和非NAB內(nèi)的操作站等，操作員對(duì)聲音（或者對(duì)報(bào)警）不需要進(jìn)行監(jiān)視或者無權(quán)操作。可以徹底禁止掉系統(tǒng)的報(bào)警聲音，此時(shí)即使新的報(bào)警發(fā)生或恢復(fù)時(shí)，也不發(fā)出報(bào)警聲響。

3.5 報(bào)警顯示

3.5.1報(bào)警監(jiān)視畫面

    (1) 監(jiān)視信息

    工藝報(bào)警監(jiān)視畫面上反映的是離線組態(tài)中定義的所有模擬量點(diǎn)和開關(guān)量點(diǎn)的報(bào)警信息，顯示內(nèi)容包括：報(bào)警發(fā)生時(shí)間、報(bào)警點(diǎn)名、報(bào)警點(diǎn)描述和報(bào)警原因。

    (2) 顯示格式

    顏色處理：對(duì)于不同報(bào)警級(jí)的報(bào)警信息，用不同的顏色顯示（如紅、黃、白、綠）和不同的報(bào)警聲響來表示。

    閃爍處理：對(duì)于新發(fā)生的報(bào)警信息，要進(jìn)行快閃爍處理（一般頻率為1Hz），報(bào)警恢復(fù)后慢閃爍（一般頻率0.5Hz），確認(rèn)之后不閃爍。對(duì)于恢復(fù)的信息又發(fā)生了仍然是快閃爍（一般頻率為1Hz）。

    歷史/跟蹤方式顯示：頁(yè)面提供兩種方式顯示報(bào)警信息列表。在歷史方式下，報(bào)警信息先跟蹤顯示，直到頁(yè)面滿屏（一般一頁(yè)最多可以顯示30條報(bào)警信息），之后顯示不變（如果有信息消失，則用下一頁(yè)的第一條信息補(bǔ)在本頁(yè)的最后一條，如果此時(shí)下頁(yè)沒有信息，則本頁(yè)最后一條信息為空），可以通過翻頁(yè)查詢其他的報(bào)警信息。在跟蹤方式下，在頁(yè)面沒有滿屏?xí)r，追加顯示報(bào)警信息，直到滿屏，此時(shí)本頁(yè)的總信息數(shù)的2/3（最新的）從本頁(yè)開始位置顯示，繼續(xù)跟蹤報(bào)警信息，如圖2所示。

                          圖2   報(bào)警視圖

4 設(shè)備報(bào)警監(jiān)視和顯示

    設(shè)備報(bào)警和工藝報(bào)警實(shí)現(xiàn)基本相同，將系統(tǒng)中每個(gè)硬件設(shè)備狀態(tài)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備類型點(diǎn)對(duì)應(yīng)，數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)備點(diǎn)的值是代表當(dāng)前運(yùn)行的系統(tǒng)中的設(shè)備狀態(tài)，這些點(diǎn)具有相同的報(bào)警級(jí)。報(bào)警發(fā)生、信息處理、報(bào)警聲響和報(bào)警顯示基本同工藝報(bào)警。當(dāng)然也有不同的地方：一是點(diǎn)值不能進(jìn)行強(qiáng)制；二是設(shè)備報(bào)警還能與設(shè)備狀態(tài)圖相關(guān)聯(lián)，以圖表的方式畫出系統(tǒng)中的設(shè)備，使設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)更加直觀。當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，設(shè)備報(bào)警發(fā)生，圖表中用紅色線條或者點(diǎn)表示設(shè)備故障信息；當(dāng)設(shè)備正常時(shí)，設(shè)備報(bào)警恢復(fù)，圖表中用綠色表示正常。

5 臨時(shí)報(bào)警監(jiān)視

5.1 報(bào)警發(fā)生

    對(duì)于臨時(shí)報(bào)警，所有信息都是同樣的報(bào)警級(jí)。首先，需要定義激活狀態(tài)，只有在選擇激活條件為1的情況下，定義的臨時(shí)報(bào)警才能夠生效，運(yùn)行過程中臨時(shí)報(bào)警滿足條件時(shí)才能發(fā)生。三類臨時(shí)報(bào)警定義的發(fā)生條件不一樣，具體如下：

    模擬量臨時(shí)報(bào)警：系統(tǒng)允許操作員為一個(gè)模擬量定義臨時(shí)報(bào)警，定義的參數(shù)包括：臨時(shí)的高限值、低限值、死區(qū)值和激活狀態(tài)。在激活狀態(tài)為1的情況下，報(bào)警發(fā)生和顯示同工藝報(bào)警。

    模擬量臨時(shí)比較報(bào)警：系統(tǒng)允許操作員選擇兩個(gè)模擬量根據(jù)差值進(jìn)行比較，差值超過給定偏差限后，產(chǎn)生模擬量臨時(shí)比較報(bào)警信息。定義的參數(shù)包括報(bào)警限值和激活狀態(tài)。在激活狀態(tài)為1，兩個(gè)模擬量差值的絕對(duì)值在限值以內(nèi)，則發(fā)生報(bào)警。

    開關(guān)量臨時(shí)報(bào)警：系統(tǒng)允許操作員為一個(gè)開關(guān)量定義臨時(shí)報(bào)警值，定義的內(nèi)容包括報(bào)警值和激活狀態(tài)，在激活狀態(tài)為1的情況下，報(bào)警發(fā)生和顯示同工藝報(bào)警。

6 小結(jié)

    本文所描述的報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)已廣泛應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)的核電站儀控系統(tǒng)中，做到了功能完善、操作簡(jiǎn)便，得到了電廠操作人員的認(rèn)可。隨著核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)的發(fā)展，該設(shè)計(jì)也會(huì)有新的問題出現(xiàn)，需要對(duì)新問題進(jìn)行系統(tǒng)的研究并加以改進(jìn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)需求開發(fā)出功能強(qiáng)大、易使用和穩(wěn)定性高的報(bào)警系統(tǒng)。

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