肖石 曹迎鋒

【摘 要】作為人機(jī)界面的重要組成部分，報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善，非常容易導(dǎo)致人因事件或引起事件的擴(kuò)大，甚至導(dǎo)致重要設(shè)備損壞，將直接影響核安全。論文以福建福清核電站的三廢系統(tǒng)為例，闡明了報(bào)警的基本理論和數(shù)字化報(bào)警卡的先進(jìn)性，表明了采用數(shù)字化報(bào)警卡的必要性，同時(shí)展現(xiàn)了報(bào)警卡設(shè)計(jì)平臺的優(yōu)越性。

【Abstract】As an important part of the man-machine interface， the design of alarm system is very important. Imperfect alarm system design is very easy to cause human events or cause the expansion of events， and even lead to the damage of important equipment， which will directly affect the nuclear safety. Taking the three wastes system in Fuqing nuclear power plant as an example， the paper expounds the basic theory of alarm and the advanced nature of digital alarm card， so as to show the necessity of the digital alarm card， and demonstrate the superiority of the design platform of the alarm card at the same time.

【關(guān)鍵詞】報(bào)警卡；數(shù)字化；設(shè)計(jì)

【Keywords】alarm card；digital；design

【中圖分類號】TM623 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）09-0172-03

1 引言

核電站的縱深防御原則（確保核電站正常運(yùn)行；預(yù)防事故的發(fā)生；防止事故惡化；限制和減少可能的事故后果。）由預(yù)防、監(jiān)督與監(jiān)測、行動和措施三道防線組成[1]。報(bào)警屬于其中的第二道防線，它使操縱員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的偏差，用于處理那些簡單的、屬于運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行瞬態(tài)或偏差。

福清核電站采用NicSys2000控制系統(tǒng)以后，傳統(tǒng)報(bào)警卡已不再完全適用，數(shù)字化報(bào)警卡成為必然的選擇。

2 NicSys2000平臺基本介紹

2.1 總體架構(gòu)

NicSys2000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為控制網(wǎng)C-Net和操作網(wǎng)O-Net。采用總線型（非環(huán)網(wǎng)）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。各網(wǎng)絡(luò)作用如下。

一層控制網(wǎng)C-Net主要用于連接工程師站、通訊服務(wù)器和NC控制站等，在通訊服務(wù)器和NC控制站之間傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和各種操作指令，具備高速、可靠、穩(wěn)定等特征。

二層操作網(wǎng)O-Net主要用于連接控制系統(tǒng)中所有操作節(jié)點(diǎn)，包括工程師站、操縱員站、通訊服務(wù)器和歷史服務(wù)器等，在操作節(jié)點(diǎn)傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警信息和操作記錄等。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖詳見圖1。

2.2 軟件功能介紹

NicSys2000是針對核電控制領(lǐng)域?qū)ｉT開發(fā)的DCS控制系統(tǒng)，基本涵蓋了核電DCS控制的全部功能。

NicSys2000的主要功能總結(jié)如下：“Mimic”工藝流程圖功能提供一個(gè)形化顯示界面，對電廠的某部分或全線路工藝流程圖功能提供一個(gè)形化顯示界面，對電廠的某部分或全線路連同狀態(tài)和值進(jìn)行動畫對象顯示；“Logbook”日志功能顯示系統(tǒng)記錄下的需要探測發(fā)生事件；日志功能顯示系統(tǒng)記錄下的需要探測發(fā)生事件；“Stat table”狀態(tài)列表顯示系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備所處的實(shí)時(shí)信息狀態(tài)列表顯示系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備所處的實(shí)時(shí)信息；Current Value”當(dāng)前值功能用來創(chuàng)建一些變量組，顯示這些變量的當(dāng)前值和狀態(tài)列表；“Trends”趨勢功能用來顯示數(shù)字量 趨勢功能用來顯示數(shù)字量/模擬量的值和狀態(tài)趨勢；“Xeon”氙預(yù)測用來顯示關(guān)于氙預(yù)測計(jì)算的信息；“Tagging”掛牌功能；

“Procedure”規(guī)程功能：“數(shù)字化規(guī)程和總體規(guī)程”功能使得電廠操作員可以在正常運(yùn)行工況時(shí)，執(zhí)行操作過程；“數(shù)字化應(yīng)急規(guī)程 功能使得電廠操作員在事故或意外工況時(shí)，執(zhí)行操作過程。

“Situation”工況功能使得KIC系統(tǒng)和電廠操作員可以指定當(dāng)前工況，并顯示出根據(jù)電廠綜合操作信息得到的電廠工況；“Alarm”報(bào)警功能用來顯示報(bào)警列表，提醒電廠操作員需要處理的事件； “I&C; Faults”IC故障功能顯示故障列表，例如不影響過程控制的設(shè)備；“PPC ”顯示平臺性能計(jì)算信息；“FIRST FAULTFIRST”顯示第一故障相關(guān)信息；“SAFETY ACT”顯示安全執(zhí)行機(jī)構(gòu)監(jiān)督相關(guān)信息；“SAFETY FCT”顯示安全功能監(jiān)測相關(guān)信息；“ISAC”顯示電廠設(shè)備監(jiān)督相關(guān)信息；“SI MONITORSI”顯示安全注入監(jiān)測相關(guān)信息；“DIAG PT”顯示P/T圖相關(guān)信息；“RRA MONITOR”顯示RRA監(jiān)測相關(guān)信息；“DEC ASSIST”顯示DEC幫助相關(guān)信息；“AO ASSIST”顯示AO幫助相關(guān)信息；“SPI ASSIST”顯示SPI幫助相關(guān)信息；“SRV”服務(wù)功能一些總體服務(wù)，例如交接班功能、在線記事本、用戶登出等。

3 報(bào)警的基本理論

3.1 報(bào)警的目的

報(bào)警的目的是給操縱員對發(fā)生的事件予以提醒，并要求操縱員采取以下操作：①對過程進(jìn)行手動干預(yù)以消除或彌補(bǔ)故障；②對故障后果進(jìn)行手動消除和補(bǔ)償；③確認(rèn)自動裝置動作的正確性和有效性；④對電站操作的直接后果短期可預(yù)見的，應(yīng)采取維修措施以消除故障。

3.2 報(bào)警的組成

①用于表示工藝或設(shè)備故障的二進(jìn)制信號；②給操縱員以聲音和燈光的報(bào)警提示。

當(dāng)工藝參數(shù)偏離運(yùn)行范圍、設(shè)備狀態(tài)與當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)不符、設(shè)備發(fā)生故障、或者系統(tǒng)設(shè)備無法操作（如I&C;故障、失去液壓或壓縮空氣等動力源）時(shí)都會產(chǎn)生報(bào)警。對工藝控制沒有影響、對系統(tǒng)目前和以后的電站工況的可操作性無影響、或者操縱員無法直接采取行動消除的故障不應(yīng)作為報(bào)警告知操縱員，而應(yīng)通知相關(guān)責(zé)任人來采取適當(dāng)?shù)拇胧ňS修、手動操作或通告該事件）。這些事件雖然不作為報(bào)警，但仍要作為有用信息的一部分顯示在畫面上或作為電站狀態(tài)的回溯信息。

4 數(shù)字化報(bào)警卡詳細(xì)設(shè)計(jì)

采用DCS系統(tǒng)后，主控室報(bào)警卡可分為數(shù)字化報(bào)警卡和非數(shù)字化報(bào)警卡（即常規(guī)報(bào)警卡）兩大類。數(shù)字化報(bào)警卡程序以XML格式存在于主控室OWP的計(jì)算機(jī)中，同時(shí)有紙質(zhì)備份文件；而常規(guī)報(bào)警卡（如后備盤BUP報(bào)警卡、就地報(bào)警卡等）只以紙質(zhì)文件的形式存在[2]。

由于常規(guī)報(bào)警卡以紙質(zhì)形式存才，所以全局視眼、位置固定，報(bào)警窗數(shù)量受物理空間限制。

相對于常規(guī)報(bào)警卡，數(shù)字化報(bào)警卡不受物理空間限制，同時(shí)能給操作員提供多種管理手段（如圖2）。如圖2所示，數(shù)字化報(bào)警可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警的存儲，檢索，分類等等功能。本章節(jié)詳細(xì)描述了數(shù)字化報(bào)警卡的主要功能。

4.1 報(bào)警級別

為了使運(yùn)行人員可以清楚地掌握報(bào)警的優(yōu)先級，根據(jù)需操縱員處理或關(guān)注的緊急程度進(jìn)行報(bào)警分類（如表1所示）：

4.2 報(bào)警分區(qū)

主控室兩位操縱員有權(quán)處理所有報(bào)警，然而為了減輕各自工作負(fù)荷，將報(bào)警分配給三個(gè)運(yùn)行組：一回路“P（Primary）”、二回路“S（Secondary）”、公用部分“G（General）”，操縱員可以選擇其要管理的運(yùn)行組。系統(tǒng)要確保P/S/G中每個(gè)運(yùn)行組至少被一位操縱員管理（如果一位操縱員不想繼續(xù)管理某一運(yùn)行組，那么在其釋放“管理權(quán)”之前該運(yùn)行組必須被另一操縱員管理）。如果某一運(yùn)行組操縱員未選擇為其管理組，則屬于該運(yùn)行組的報(bào)警將不會在該操縱員工作站上顯示并且相應(yīng)地報(bào)警指示器也不會閃爍。

一般而言，P組報(bào)警由一回路操縱員負(fù)責(zé)處理，S組報(bào)警由二回路操縱員負(fù)責(zé)處理，G組報(bào)警通常是由兩位操縱員共同負(fù)責(zé)處理，但是，操縱員在其工作任務(wù)重的情況下（取決于電站狀態(tài)）可以撤出對G組報(bào)警的管理而由另一操縱員單獨(dú)負(fù)責(zé)。通過同時(shí)選擇管理P組和S組，每位操縱員也可以同時(shí)負(fù)責(zé)處理P組和S組報(bào)警（不能是一位操縱員選P+S，另一位選G）。

4.3 報(bào)警的狀態(tài)

下圖顯示了普通報(bào)警從產(chǎn)生到消失的生命周期中不同的狀態(tài)。

根據(jù)上述報(bào)警從產(chǎn)生到消失的過程，一個(gè)報(bào)警有4 個(gè)狀態(tài)：

不顯示（NOT DISAPLAYED）：報(bào)警條件不存在，報(bào)警未被激活；

未確認(rèn)狀態(tài)（UNACKNOWLEDGED）：報(bào)警條件存在，報(bào)警出現(xiàn)，對應(yīng)圖例快閃（頻率2Hz）；

已確認(rèn)狀態(tài)（ACKNOWLEDGED）：報(bào)警出現(xiàn)后被確認(rèn)，對應(yīng)圖例平光；

恢復(fù)（DISAPPREARING）：報(bào)警條件消失，報(bào)警未被復(fù)位，對應(yīng)圖例慢閃（頻率0.5Hz）；報(bào)警被復(fù)位后該報(bào)警從列表中刪除。

4.4 報(bào)警抑制

報(bào)警抑制是使報(bào)警不出現(xiàn)在主報(bào)警列表中而不是禁止報(bào)警產(chǎn)生。報(bào)警抑制是優(yōu)化報(bào)警管理系統(tǒng)的一種方式。它減少了主報(bào)警列表中的報(bào)警數(shù)量，使操縱員能夠更加專心地關(guān)注需處理的報(bào)警，減輕操縱員監(jiān)視報(bào)警的負(fù)擔(dān)。

對數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)報(bào)警可定義其報(bào)警抑制條件，抑制條件組態(tài)為一個(gè)開關(guān)量。只要同時(shí)滿足以下三個(gè)條件（不分先后），該報(bào)警進(jìn)報(bào)警抑制表：

①抑制條件（開關(guān)量）為有效且非強(qiáng)制狀態(tài)；②抑制條件（開關(guān)量）為真，即為1；③被抑制報(bào)警被觸發(fā)。

系統(tǒng)自動判斷報(bào)警的抑制條件是否滿足，如果滿足，報(bào)警被轉(zhuǎn)移到抑制報(bào)警列表中。

下面列出了報(bào)警的5類抑制原則：

①工況抑制（或運(yùn)行模式/子模式）；②特定運(yùn)行條件抑制；③相關(guān)設(shè)備/系統(tǒng)狀態(tài)抑制；④報(bào)警原因/后果抑制；⑤報(bào)警冗余抑制。

一條報(bào)警的抑制條件是以上5類抑制原則的“或”的結(jié)果。

當(dāng)報(bào)警信號處于被抑制、無效、試驗(yàn)、隔離或被存儲狀態(tài)時(shí)，不能抑制其它報(bào)警。

操縱員可以在線選擇報(bào)警抑制原則，即操縱員可以選擇一種或幾種報(bào)警抑制原則，也可以選擇不應(yīng)用報(bào)警抑制。

4.5 報(bào)警卡

報(bào)警卡提供給電廠操縱員所有與該報(bào)警相關(guān)的信息與指示。每個(gè)工藝報(bào)警都對應(yīng)一個(gè)報(bào)警卡。報(bào)警卡包含該報(bào)警相關(guān)的變量，報(bào)警發(fā)生的原因，要求執(zhí)行的操作，邏輯簡圖，報(bào)警產(chǎn)生的后果等信息。

4.6 報(bào)警的處理

報(bào)警出現(xiàn)后以閃爍和聲音的形式提醒操縱員，操縱員通過主面板上相關(guān)的報(bào)警指示器進(jìn)入相關(guān)報(bào)警列表，再從相關(guān)報(bào)警列表鏈接到相關(guān)報(bào)警卡，在報(bào)警卡的指引下，通過相關(guān)規(guī)程進(jìn)行操作以消除該報(bào)警。

5 設(shè)計(jì)方案實(shí)施及應(yīng)用

本設(shè)計(jì)方案應(yīng)用在福清核電站5，6號機(jī)組的三廢系統(tǒng)中，福清5號三廢系統(tǒng)已經(jīng)通過出廠驗(yàn)收，6號機(jī)組也正處于測試階段，同時(shí)巴基斯坦卡拉奇K2/K3核電項(xiàng)目的三廢系統(tǒng)也采用NicSys2000系統(tǒng)，并且也處于測試階段。

【參考文獻(xiàn)】

【1】HAF·J0055-1995核電廠控制室設(shè)計(jì)的人因工程原則[S].

【2】IEC·62241-2004核電站.主要控制室.警報(bào)功能和表示[S].