阮先為 徐 江 劉君發(fā) 呂明明 胡 鵬 宋 超

(福建寧德核電有限公司，福建 寧德 355200)

某核電廠主控監(jiān)控的報警主要分為兩大類——工藝報警與IC(設(shè)備異常)報警，其中工藝報警代表系統(tǒng)健康狀態(tài)，IC報警代表設(shè)備健康狀態(tài)，兩個報警系統(tǒng)均通過DCS(集散控制系統(tǒng))平臺實現(xiàn)，但報警機制不同，且相互獨立、互不影響。

經(jīng)調(diào)查，該核電廠自商運以來，4臺機組長期存在20多條工藝報警與200多條IC報警，其中真正的異常報警寥寥數(shù)幾，絕大部分的報警是因為系統(tǒng)未在線，或者設(shè)備未供電等原因而產(chǎn)生，屬于正常工作情況下觸發(fā)的正常報警，無法通過維修手段消除，這類報警被統(tǒng)稱為狀態(tài)報警。狀態(tài)報警無用信息較多，嚴重干擾了運行人員有效地監(jiān)視機組報警信息[1]，不利于監(jiān)控機組的安全，故本項目優(yōu)化狀態(tài)報警觸發(fā)機制，減少滿功率運行期間狀態(tài)報警的數(shù)量。

1 調(diào)研分析

1.1 工藝報警

1.1.1 工藝報警實現(xiàn)

根據(jù)工藝報警產(chǎn)生原理，工藝報警大致分為三類：單條件觸發(fā)的單點報警，多條件經(jīng)邏輯運算觸發(fā)的綜合報警，多條件組合觸發(fā)的組合報警。

單點報警：通過編輯數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)類型為DVI2(開關(guān)量輸入信號)的報警點名、報警點描述、報警級別等，或是編輯AVI4/6/8(模擬量輸入信號)的高、低限制報警點名、報警點描述、報警級別實現(xiàn)，將編輯好的數(shù)據(jù)庫下裝至計算服務(wù)器/主控制器生效。單點報警是工藝報警中使用最多的報警。

綜合報警：在控制器內(nèi)部根據(jù)模擬圖/邏輯圖編輯好觸發(fā)報警的邏輯運算程序，下裝控制器，編輯數(shù)據(jù)DM2(開關(guān)量中間變量)類型的中間變量點存儲邏輯運算的結(jié)果，下裝計算服務(wù)器/控制器生效。主控器采集多個現(xiàn)場的信號，經(jīng)控制內(nèi)部邏輯運算后，將結(jié)果賦予DM2點，DM2點生成報警狀態(tài)字傳輸給計算服務(wù)判斷報警。與單點報警不同的是，綜合報警可以根據(jù)設(shè)計需求，修改報警邏輯，屬可編程報警。

組合報警：編輯數(shù)據(jù)庫CAI(組合報警)類型點，將組合報警的子條件一一寫入，子條件最多可達150個，各個子條件的邏輯關(guān)系為或，即任一子條件滿足則觸發(fā)報警，僅下裝計算服務(wù)器生效。與綜合報警不同的是，邏輯運算與報警判斷均由計算服務(wù)器實現(xiàn)，組合報警最大的意義在于具有報警重閃功能。

報警重閃：組合報警K由A/B兩個子條件組成，當A條件觸發(fā)組合報警K后，主控以2Hz的頻率閃爍報警提醒操縱員，操縱員點擊確認后，報警停止閃爍；若此時B條件觸發(fā)，則組合報警K將重新以2Hz的頻率閃爍，同時刷新報警時間，再次提醒操縱員組合報警中有其他子條件也觸發(fā)了，操縱員可以從組合報警的點詳細列表中獲取所有子條件的觸發(fā)信息。而綜合報警表現(xiàn)為，綜合報警K由條件A/B相或，條件A觸發(fā)綜合報警K后，條件B觸發(fā)不會導(dǎo)致綜合報警K重閃，報警時間為條件A觸發(fā)時間，僅有當報警K恢復(fù)后，條件B才能重新觸發(fā)報警K。

1.1.2 KSN系統(tǒng)傳遞報警實現(xiàn)

三廢系統(tǒng)有獨立的計算機控制平臺KSN(三廢計算機控制系統(tǒng))，KSN系統(tǒng)的報警機制與DCS系統(tǒng)一樣，通過在KSN系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)庫、編輯邏輯組態(tài)，下裝KSN計算服務(wù)器與控制器，實現(xiàn)在三廢控制室的報警功能。

部分三廢系統(tǒng)的重要報警不僅要在三廢控制室顯示，也需要在主控同步顯示，所以設(shè)計了域間引用功能。DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為一個域，KSN系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為一個域，在各自的域創(chuàng)建一張域間引用表，兩域間引用表的點一一對應(yīng)，下裝至各自的網(wǎng)關(guān)與計算服務(wù)器，建立通訊橋梁。

KSN系統(tǒng)計算服務(wù)器在收到控制站發(fā)來的數(shù)據(jù)包后，通過兩系統(tǒng)各自的網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)包送給DCS系統(tǒng)計算服務(wù)器，DCS系統(tǒng)計算服務(wù)器根據(jù)數(shù)據(jù)包與數(shù)據(jù)庫組態(tài)判斷是否觸發(fā)報警。

1.2 IC報警

IC報警是由控制器的功能塊根據(jù)采集的設(shè)備狀態(tài)信號，經(jīng)過功能塊內(nèi)部邏輯運算，生成O/F報警狀態(tài)字，再將狀態(tài)字傳輸給計算服務(wù)器，由計算服務(wù)器判斷是否觸發(fā)IC報警，最后將報警結(jié)果傳輸至交互終端，顯示在IC報警列表中。

開關(guān)偏差報警：功能塊在未發(fā)出開關(guān)指令(RD/TD)的情況下，設(shè)備反饋信號(RP/TP)發(fā)生變化，功能塊O/F狀態(tài)字改變，產(chǎn)生開關(guān)偏差報警。比如，通風閥門在鑒定時，為避免操作群控開關(guān)導(dǎo)致無關(guān)風閥動作，所以通常以強制信號的方式動作風閥，不是用功能塊發(fā)出指令，而風閥的實際狀態(tài)又發(fā)生了變化，故此時產(chǎn)生開關(guān)偏差報警。

2 制定策略

2.1 工藝報警優(yōu)化策略

數(shù)據(jù)庫修改：通過修改數(shù)據(jù)庫AVI4/CAI等類型點的判斷值，改變報警觸發(fā)條件，比如修改AVI4點高一高二限值，新增或刪減CAI點的子條件。

組態(tài)修改：通過修改控制器程序頁的運算公式，改變報警觸發(fā)邏輯。

組合修改：對于一些復(fù)雜的報警優(yōu)化，需同時修改數(shù)據(jù)庫與組態(tài)。另外KSN系統(tǒng)傳遞的報警，還需修改域間引用表。功能塊與計算服務(wù)器內(nèi)部算法為標準庫文件，無法修改。

報警抑制：由于機組設(shè)計的報警數(shù)量非常龐大，報警抑制能夠快速地在大量的報警中篩選出有效信息，以便維護人員能夠正確判斷出故障原因[2]。比如高2報警抑制高1報警，系統(tǒng)隔離信號抑制系統(tǒng)報警，工況模式信號抑制無關(guān)的報警。在虛擬控制站增加報警抑制的邏輯，下裝虛擬控制器，虛擬控制器根據(jù)抑制邏輯，改變送往計算服務(wù)器的報警狀態(tài)字，計算服務(wù)器將報警從工藝列表轉(zhuǎn)移至抑制列表，信號流如圖1所示。

根據(jù)改動的內(nèi)容，三種類型報警需選擇不同的策略，詳細分析如表1所示。

表1 策略分析

2.2 IC報警優(yōu)化策略

由于開關(guān)偏差報警約占IC報警一半以上，故本文僅針對開關(guān)偏差報警討論優(yōu)化策略：

手段1：將設(shè)備切為就地控制，將就地狀態(tài)信號引入功能塊引腳RLM(遠程/就地切換端腳)；經(jīng)核實大部分設(shè)備的遠方/就地狀態(tài)信號未上傳至DCS系統(tǒng)，無法通過此手段實現(xiàn)復(fù)位。

手段2：根據(jù)設(shè)備當前狀態(tài)，重新發(fā)送一次相同指令，比如當前狀態(tài)為“開”，再發(fā)送一次“開”指令；經(jīng)核實通風閥通常是由群控開關(guān)實現(xiàn)，即一個開關(guān)控制多個風閥，若重新發(fā)送開關(guān)指令，可能導(dǎo)致一個風閥組里狀態(tài)不一致的風閥誤動，風險太大，不適用。

手段3：對功能塊的RES(復(fù)位端腳)端輸入脈沖信號，可復(fù)位偏差報警，不會導(dǎo)致設(shè)備動作；可通過在畫面上制作專用的復(fù)位按鈕，由操縱員點擊復(fù)位按鈕產(chǎn)生脈沖信號，實現(xiàn)復(fù)位。

手段4：改變設(shè)備狀態(tài)，使反饋與指令一致；設(shè)備狀態(tài)需滿足實際運行工作情況，為了復(fù)位報警改變設(shè)備狀態(tài)，不適用。

綜上所述，手段3是開關(guān)偏差報警復(fù)位的最優(yōu)方式。

3 實例展示

3.1 CRF719KA報警優(yōu)化

需求：機組滿功率運行期間，由于CRF(循環(huán)水系統(tǒng))系統(tǒng)未投運，故機組長期存在CRF719KA/CRF722KA，報警非工藝異常引發(fā)的報警，而是系統(tǒng)狀態(tài)所致，無實際意義且影響機組狀態(tài)監(jiān)視，建議以CRF671VA的“關(guān)”信號代表CRF系統(tǒng)未投運的狀態(tài)，作為CRF719KA/CRF722KA的報警抑制條件，即當存在CRF671VA的“關(guān)”信號時，抑制CRF719KA/CRF722KA的觸發(fā)，當CRF671VA的“關(guān)”信號消失后，報警正常觸發(fā)。

優(yōu)化：報警類型為單點報警，未涉及數(shù)據(jù)庫修改，需增加報警抑制條件，使用策略為報警抑制，在虛擬控制站增加報警抑制邏輯，下裝虛擬控制器即可。

當CRF671VACP觸發(fā)時，CRF719KA/CRF722KA由工藝報警列表轉(zhuǎn)移至報警抑制列表。系統(tǒng)重新投入后抑制功能失效，工藝報警恢復(fù)原狀態(tài)。

圖2 報警抑制效果

3.2 TEP708KA報警優(yōu)化

需求：在TEP(硼回收系統(tǒng))002～007BA(液位箱)出口泵停運、出口閥關(guān)閉的狀態(tài)下，存在TEP702KA(TEP002至004BA液位低或007PO故障)/TEP708KA(TEP 012至014PO，005至007BA故障)工藝報警，無提示意義且影響機組狀態(tài)監(jiān)視，建議優(yōu)化報警機制。

優(yōu)化：在TEP002～007BA出口泵停運、出口閥關(guān)閉的狀態(tài)下，BA箱內(nèi)已至低液位，觸發(fā)液位低報警，該報警并非工藝異常所致，屬工藝狀態(tài)改變所致，需優(yōu)化。將原TEP002～004BA液位低直接觸發(fā)TEP702KA，優(yōu)化為液位低與上出口隔離閥未全關(guān)信號觸發(fā)TEP702KA；將原TEP005/006BA液位低直接觸發(fā)TEP708KA,優(yōu)化為液位低與上出口隔離閥未全關(guān)信號觸發(fā)TEP708KA；由于TEP007BA無出口隔離閥，則原液位低直接觸發(fā)TEP708KA，優(yōu)化為液位低與上TEP014PO未停運信號觸發(fā)TEP708KA。

該報警在KSN系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)同時觸發(fā)，在DCS系統(tǒng)內(nèi)為組合報警，上游文件要求具有重閃功能，需修改DCS數(shù)據(jù)庫。在KSN系統(tǒng)內(nèi)為綜合報警，需修改KSN數(shù)據(jù)庫與邏輯組態(tài)。另外需修改域間引用表，將KSN新增數(shù)據(jù)點傳輸至DCS。

3.3 開關(guān)偏差報警優(yōu)化

需求：開關(guān)偏差報警由機械執(zhí)行防火風閥試驗時產(chǎn)生，因防火風閥使用群控開關(guān)控制整個防火分區(qū)的風閥，若使用群控開關(guān)動作防火風閥，則導(dǎo)致防火分區(qū)的所有防火風閥同時動作，導(dǎo)致系統(tǒng)引入較大的風險，同時機組記錄的I0數(shù)量超過技術(shù)規(guī)范，機組需退狀態(tài)。所以防火風閥試驗由儀控強制風閥開關(guān)繼電器指令，逐個動作防火風閥。因風閥功能塊未接收到上游群控開關(guān)發(fā)出的控制指令，而就地閥門真實動作，所以產(chǎn)生開關(guān)偏差報警。

優(yōu)化：涉及開關(guān)偏差報警的風閥有200多個，以防火分區(qū)為原則，對每個防火分區(qū)的風閥制作偏差復(fù)位按鈕，以DVC(通風系統(tǒng))060/074/075/080/090VAF(通風閥)開關(guān)偏差報警為例，在畫面中制作SFZ350KGR復(fù)位按鈕，將按鈕輸出引入DVC060/074/075/080/090VAF功能塊RES復(fù)位，通過SFZ350KGR同時復(fù)位DVC060/074/075/080/090VAF開關(guān)偏差報警。

4 應(yīng)用成果及經(jīng)濟效益

本項目對報警系統(tǒng)展開調(diào)研，分析報警觸發(fā)機制，針對長期存在的工藝報警、IC報警，利用邏輯優(yōu)化、報警抑制等手段，定制優(yōu)化方案，實現(xiàn)報警“智能化”。

2020年已實施報警優(yōu)化項目20余項，4臺機組滿功率運行期間報警數(shù)量保持在一個較低的數(shù)值。該優(yōu)化項目全程由某核電自行設(shè)計、組態(tài)、下裝，該項目在某核電1～4號機組實施以來，滿功率運行期間工藝報警數(shù)量減少60%，IC報警數(shù)量減少40%，提高了運行人員對機組異常的響應(yīng)能力，為機組的長期穩(wěn)定運行做出了貢獻。