余佳 （1983-）

男，江西九江人， 就讀于信息產業部電子第六研究所，計算機應用技術專業，主要研究方向為核電儀控項目。

摘要：本文著重介紹了核電站數字化儀控系統中報警系統的設計，提出了報警發生、報警處理和顯示等一整套報警系統設計的方法。文中結合核電站應用的實例，詳細闡述了報警在核電站系統的監測方式，報警系統監測的成因和處理流程。

關鍵詞：報警；工藝報警；設備故障報警；臨時報警

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

    在常規核電站控制系統中，報警系統是其中的一個重要組成部分，它負責全廠各系統報警信息的采集、處理和指示，方便電廠操作人員對機組運行情況進行監視。當故障發生時，報警系統經過采集處理后，最終通過可視報警顯示和報警聲音信號來通知操作人員，操作人員可根據報警的種類來判斷故障的嚴重程度，并及時采取相應的措施消除故障，保障機組正常運行。

2 報警的分類

    報警大體分為系統報警和過程報警。系統報警是指當系統設備出現異常時的報警，它可對整個系統包括操作站、控制站、網絡和輸出設備等進行實時檢測。過程報警指按照工藝指標對生產過程數據的異常發出的報警。

    在本篇中著重介紹系統報警，以國內某核電站計算機系統為例，系統報警按照信號性質可分為工藝報警監視、設備故障監視和臨時報警監視。

2.1工藝報警

    工程師使用離線組態軟件為現場信號定義報警參數（模擬量報警限值、報警級等），然后利用離線組態軟件提供的編譯和下裝功能，將報警參數下裝到在線系統中，系統在線運行時就會按照離線定義的報警參數，對采集到的信號進行報警判斷和處理，通過這種方式產生的報警稱為工藝報警。 

2.2設備故障監視

    設備故障監視指示系統本身及相關設備的故障及某些特定的故障，如：系統I/O通道故障、系統外部設備故障、系統采集站故障、模擬量超量程、模擬量變化率超差、多重測量超差、專用電源喪失、開關量信號抖動和設備不可利用等。

2.3臨時報警監視

    在核電站中，有些點離線組態時并沒有設置報警參數，為了方便操作員對某些點的監視，允許有權限的操作員臨時定義報警參數(如報警限值或者報警值)。系統在線運行時，由操作員臨時定義報警參數而產生的報警稱為臨時報警。只有離線組態未定義限值報警的點才能定義臨時報警。臨時報警分為：模擬量臨時限值報警、模擬量臨時比較報警和開關量臨時報警。

3 工藝報警監視和顯示

3.1 報警發生

    對于開關量點的報警，在離線組態時定義其報警屬性。對于具有報警屬性的開關量狀態變化，當由正常狀態變化到報警狀態時，產生一條開關量報警發生信息，并顯示在操作畫面上。當從報警狀態恢復到正常狀態時，產生一條報警恢復信息，在報警監視顯示畫面上，顯示報警恢復信息，原報警信息自動消失。

    對于模擬量點的報警，同樣在數據庫中定義其的報警屬性和報警限值，與開關量點不同，對于一個模擬量點可以定義多個報警屬性。例如國外某核電站很多模擬量點定義為八限值，即報警限值定義為上限(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)，它們之間有一個大小關系，即：報警點的量程上限(MU) >= H4 >= H3 >= H3 >= H >= L >= L2 >= L3 >= L4 >= 報警點的量程下限(MD)。將采集到模擬量點的值同報警限值進行比較，當模擬量點的值大于H(H2、H3或H4)或小于L(L2、L3或L4)時，就產生一條模擬量報警信息。當高一級的限值引起的報警發生時，系統將屏蔽掉低一級發生的報警，例如當模擬量點的值大于上上限時，系統就只產生上上限報警，而不會再產生上限報警。

    當模擬量返回到正常范圍時，系統將產生一個模擬量報警恢復信息，報警恢復信息覆蓋相應的報警發生信息。

    在線運行時，具有操作權限的操作員可以對正處于報警狀態的模擬量點的限值做修改，以使其不再報警。這是一種臨時性修改，不會破壞原限值，當需要時可以對修改報警的限值進行撤消操作，使其恢復到原限值。

    報警死區是對報警限值設置的恢復范圍，當報警點的值已從越限狀態恢復到限值以內但仍在死區范圍內時，不進行報警恢復，直到脫離死區范圍才產生報警恢復事件，以避免在限值附近頻繁出現報警/報警恢復現象。例如國外某核電站的八限值點，如報警死區為ε，對上限（H）報警恢復，必須恢復到上限（H）-ε以下；對下限（L）報警恢復，必須恢復到下限（L）+ε以上，其他限值同樣處理。如圖1所示。

                          圖1   模擬量報警

3.2 報警信息處理

    如果報警發生，操作員應做相應的處理。對于3.1中的報警恢復信息，待有權限的操作員對該信息做確認操作之后，該信息自動消失。對于其他的報警的處理有如下方法：

    方法一：通過對報警點進行強制（前提是該點能被強制）。通過點的強制，使報警信息消失，產生報警恢復信息。對于模擬量，也可以通過改變報警限值，使報警點的值已從超限狀態恢復到限值以內并且脫離死區范圍產生報警恢復信息。

    方法二：改變現場工況，改變相應的報警信息的點值，使之不發生報警。

    方法三：報警信息的確認，如果該報警信息對應的點值發生變化，將產生新的報警。

    方法四：對于發生的報警，操作員可通過手動切除改變是否進行報警監視。

    在線運行時，可由操作員手動切除某些系統或點的報警，當對某個系統或點做了報警手動切除時，該系統中原定義要報警的點或被選擇點不再被報警監視，未恢復的報警信息從報警表中刪掉。如果切除取消以后，繼續報警監視。

3.3 報警聲響

    當系統中產生新報警時，為了快速引起操作員的注意，核電站控制室引入了報警聲響。報警聲響只針對工藝報警，當然有些核電站，當臨時報警發生時也產生報警聲響。在定義報警點信息時，還要定義報警點的報警級，例如國內某核電站是四級報警，則系統提供四種不同報警音與四級報警相對應，報警恢復也會發出有別于四種報警級的報警音。當有兩種或者以上的報警音時，遵循高報警級的報警音優先級高于低報警級音，報警音高于恢復報警音。如系統中，既有一級報警信息，也有二級報警信息，則此時報警音為一級報警音。

3.4 消音的方法

    方法一：當操作員發現報警音后，對于有權限的操作員，點擊消音按鈕對系統進行報警消音。如果消音之后，出現新的報警信息或者報警恢復信息時，將產生報警音。

    方法二：對于非主控室和非NAB內的操作站等，操作員對聲音（或者對報警）不需要進行監視或者無權操作。可以徹底禁止掉系統的報警聲音，此時即使新的報警發生或恢復時，也不發出報警聲響。

3.5 報警顯示

3.5.1報警監視畫面

    (1) 監視信息

    工藝報警監視畫面上反映的是離線組態中定義的所有模擬量點和開關量點的報警信息，顯示內容包括：報警發生時間、報警點名、報警點描述和報警原因。

    (2) 顯示格式

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

    閃爍處理：對于新發生的報警信息，要進行快閃爍處理（一般頻率為1Hz），報警恢復后慢閃爍（一般頻率0.5Hz），確認之后不閃爍。對于恢復的信息又發生了仍然是快閃爍（一般頻率為1Hz）。

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

                          圖2   報警視圖

4 設備報警監視和顯示

    設備報警和工藝報警實現基本相同，將系統中每個硬件設備狀態與數據庫中的設備類型點對應，數據庫中設備點的值是代表當前運行的系統中的設備狀態，這些點具有相同的報警級。報警發生、信息處理、報警聲響和報警顯示基本同工藝報警。當然也有不同的地方：一是點值不能進行強制；二是設備報警還能與設備狀態圖相關聯，以圖表的方式畫出系統中的設備，使設備運行狀態更加直觀。當設備故障時，設備報警發生，圖表中用紅色線條或者點表示設備故障信息；當設備正常時，設備報警恢復，圖表中用綠色表示正常。

5 臨時報警監視

5.1 報警發生

    對于臨時報警，所有信息都是同樣的報警級。首先，需要定義激活狀態，只有在選擇激活條件為1的情況下，定義的臨時報警才能夠生效，運行過程中臨時報警滿足條件時才能發生。三類臨時報警定義的發生條件不一樣，具體如下：

    模擬量臨時報警：系統允許操作員為一個模擬量定義臨時報警，定義的參數包括：臨時的高限值、低限值、死區值和激活狀態。在激活狀態為1的情況下，報警發生和顯示同工藝報警。

    模擬量臨時比較報警：系統允許操作員選擇兩個模擬量根據差值進行比較，差值超過給定偏差限后，產生模擬量臨時比較報警信息。定義的參數包括報警限值和激活狀態。在激活狀態為1，兩個模擬量差值的絕對值在限值以內，則發生報警。

    開關量臨時報警：系統允許操作員為一個開關量定義臨時報警值，定義的內容包括報警值和激活狀態，在激活狀態為1的情況下，報警發生和顯示同工藝報警。

6 小結

    本文所描述的報警系統設計已廣泛應用于國產的核電站儀控系統中，做到了功能完善、操作簡便，得到了電廠操作人員的認可。隨著核電數字化儀控系統的發展，該設計也會有新的問題出現，需要對新問題進行系統的研究并加以改進，結合現場需求開發出功能強大、易使用和穩定性高的報警系統。

參考文獻

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