肖石，曹迎鋒

（中核控制系統(tǒng)工程有限公司，北京 100176）

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(cè)、行動(dòng)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(jiǎn)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NicSysR2000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 NicSysR2000平臺(tái)基本介紹

2.1 總體架構(gòu)

NicSysR2000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(jiàn)圖1。

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.2 軟件功能介紹

NicSysR2000是針對(duì)核電控制領(lǐng)域?qū)ｉT開(kāi)發(fā)的DCS控制系統(tǒng)，基本涵蓋了核電DCS控制的全部功能。

NicSysR2000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(duì)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(duì)電廠的某部分或全線路連同狀態(tài)和值進(jìn)行動(dòng)畫(huà)對(duì)象顯示；“Logbook”日志功能顯示系統(tǒng)記錄下的需要探測(cè)發(fā)生事件；日志功能顯示系統(tǒng)記錄下的需要探測(cè)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(lái)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(shì)功能用來(lái)顯示數(shù)字量趨勢(shì)功能用來(lái)顯示數(shù)字量/模擬量的值和狀態(tài)趨勢(shì)；“Xeon”氙預(yù)測(cè)用來(lái)顯示關(guān)于氙預(yù)測(cè)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)程控制的設(shè)備；“PPC”顯示平臺(tái)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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)發(fā)生的事件予以提醒，并要求操縱員采取以下操作：①對(duì)過(guò)程進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)以消除或彌補(bǔ)故障；②對(duì)故障后果進(jìn)行手動(dòng)消除和補(bǔ)償；③確認(rèn)自動(dòng)裝置動(dòng)作的正確性和有效性；④對(duì)電站操作的直接后果短期可預(yù)見(jiàn)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(hào)；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(wú)法操作（如I&C故障、失去液壓或壓縮空氣等動(dòng)力源）時(shí)都會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。對(duì)工藝控制沒(méi)有影響、對(duì)系統(tǒng)目前和以后的電站工況的可操作性無(wú)影響、或者操縱員無(wú)法直接采取行動(dòng)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(lái)采取適當(dāng)?shù)拇胧ňS修、手動(dòng)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(huà)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(duì)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(chǔ)，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(jí)別

為了使運(yùn)行人員可以清楚地掌握?qǐng)?bào)警的優(yōu)先級(jí)，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）：

表1 常規(guī)報(bào)警卡圖示

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(huì)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(huì)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(duì)G組報(bào)警的管理而由另一操縱員單獨(dú)負(fù)責(zé)。通過(guò)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）。

圖2 數(shù)字化報(bào)警圖示

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)。

圖3 報(bào)警狀態(tài)圖示

根據(jù)上述報(bào)警從產(chǎn)生到消失的過(guò)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kāi)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(kāi)關(guān)量）為有效且非強(qiáng)制狀態(tài)；②抑制條件（開(kāi)關(guān)量）為真，即為1；③被抑制報(bào)警被觸發(fā)。

系統(tǒng)自動(dòng)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(hào)處于被抑制、無(wú)效、試驗(yàn)、隔離或被存儲(chǔ)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(duì)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(jiǎn)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(guò)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?gòu)南嚓P(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(guò)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(hào)機(jī)組的三廢系統(tǒng)中，福清5號(hào)三廢系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)出廠驗(yàn)收，6號(hào)機(jī)組也正處于測(cè)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NicSysR2000系統(tǒng)，并且也處于測(cè)試階段。