DCS分級綜合報警機制構建及應用

楊瑞 董曙君

摘? ?要： 內蒙古京能康巴什熱電有限公司2號機組DCS報警系統存在報警點數量過多、層級不清晰等問題，嚴重影響運行人員的操作便利性與判斷準確性。對DCS報警方式進行對比分析，將光字牌報警作為首選報警方式，提出DCS分級綜合報警機制：一是將報警分為一般報警與重要報警兩類，分別在光字牌報警畫面和指示燈區列示;二是將設備報警功能設置為三級，運行人員可以按功能指示進行判斷，依據設備參數點變紅情況實現報警信息的良好掌握與細化處置。將DCS分級綜合報警機制應用于光字牌報警畫面優化，光字牌報警點由450個降至63個，按照鍋爐、汽機、電氣系統分開列示，并去除了冗余或無用的報警點;運行人員能夠第一時間對機組異常進行處置，保證了機組的長期穩定運行。

關鍵詞： DCS報警系統;報警機制;設備報警級別;光字牌;報警點;機組

引言

DCS（分散控制系統）是電廠設備運行維護中廣泛采用的一種控制系統[1]。當電廠設備在運行過程中出現異常狀況時，DCS報警信息將成為運行人員有效查找與妥善處理異常狀況的線索點[2]。

DCS報警方式有很多，如工藝報警、設備報警和光字牌報警等[3-5]。目前全國各個電廠都在結合機組智能化程度、人員配置等實際情況，尋找適合自身的報警方式。內蒙古京能康巴什熱電有限公司（以下簡稱“我公司”）2號機組選用了HOLLiAS MACS V6.5操作系統作為DCS管理軟件，其由網絡、歷史站、工程師站及操作員站等部分組成。因為我公司2號機組的DCS控制了較多的軟硬件設備，而這些設備又基本覆蓋了發電全過程，因此開關量十分龐大，需要監控的模擬量也非常多，DCS報警時常發生。

DCS報警點數量過多、層級不清晰，可能會導致運行人員不易及時發現電廠設備存在的問題，嚴重影響運行人員的操作便利性與判斷準確性。本文針對這一問題，首先列舉若干種常用的DCS報警方式，進行方案比選;然后結合應用需求，提出一種DCS分級綜合報警機制;最后展現優化后的DCS報警界面，并提出后續進一步改進的方向。

1? DCS報警方式研究與比選

結合各電廠對DCS的應用統計情況，DCS報警方式依據設備分為三種：工藝報警、設備報警和光字牌報警。

1.1? 工藝報警

工藝報警信息包括設備參數點開關量變位、模擬量越限，以及SOE變位等，只要相關參數從數值上達到定義報警值，相應報警信息就彈出。在工藝報警方式中，機組啟、停階段和機組運行時主要輔機設備的啟、停過程觸發的報警信息較多。這就要求運行人員進一步確認這些報警信息，避免無用信息對運行人員造成的干擾，避免報警信息漏檢。

1.2? 設備報警

設備報警信息包括設備參數點信號斷線、短路，以及操作站設備、通道故障等，只要相關參數從數值上達到定義報警值，相應報警信息就彈出。設備報警方式的缺點在于，在機組實際運行中，彈出的報警畫面所展現的報警項目不夠詳細，且大部分報警項目僅是受到了短時觸發，即刻便恢復，這對運行人員的設備參數監視工作幫助不大。

1.3? 光字牌報警

光字牌報警信息包括運行人員所需的站內設備運行狀況、保護動作情況等重要信息。在指示燈區，畫面頂端的工具欄后面配備的指示燈有10個，與運行人員面向的10個光字牌報警畫面相對應。若要切換到光字牌報警畫面，單擊指示燈即可完成。當指示燈對應的光字牌報警畫面內的任一光字牌報警時，該指示燈以紅色閃爍。進入光字牌報警畫面后，即可查看相應的報警信息。

1.4? 方案比選

工藝報警方式和設備報警方式雖然造價較低，在電廠設備運行維護中最為常用，但常常出現查詢不便、操作不便等情況，導致報警不具意義，運行人員無從處理。光字牌報警顯然是最佳的報警方式，但同樣存在一系列問題，如光字牌數量過多，使運行人員難以第一時間發現和處理事故。由于光字牌報警畢竟是電廠報警系統的發展趨勢，因此下文將以光字牌報警方式為基礎，針對上述問題提出解決方案。

2? DCS分級綜合報警機制

2.1? 應用需求分析

當前2號機組DCS報警系統設置的光字牌報警點有450個、設備工藝報警點有20 000多個。

就運行人員所反饋的信息來看：一是DCS報警信息中有較多無用信息，且雜亂無序;二是在機組實際運行過程中，一般設備參數報警與重要設備參數監控混合，給報警信息查看造成了較大干擾;三是報警點分級比較模糊。比如，當一個輔機設備發生跳閘時，該輔機設備所涉及的報警點會同時觸發，嚴重影響了運行人員的精準判斷;運行人員在逐一翻閱報警信息的過程中，錯過了事故處理的第一時間。

為了使DCS報警系統最大程度發揮作用，便于運行人員盡快掌握報警信息、及時有效處置、有效預防風險發生，須從分級、分類、去冗余等角度建立綜合的DCS報警機制。

2.2? 報警機制構建

本文構建的DCS分級綜合報警機制如圖1所示，其應用特點包括：

（1）報警被分為一般報警與重要報警兩類。重要報警觸發后，光字牌報警畫面內光字以紅色閃爍或變紅，并伴隨有語音提示。一般報警觸發后，光字牌報警指示燈區對應的指示燈以紅色閃爍。

（2）當重要報警觸發，光字牌報警畫面出現報警時，運行人員可以借助畫面從整體上掌握發生報警的是哪一設備系統;點擊報警光字后，會彈出二級報警窗口，其列明的是具體項目，以便運行人員對報警信息進行把握;點擊具體項目后，進入三級報警對應系統畫面，相關報警參數點變紅提醒。

（3）當一般報警觸發，光字牌報警指示燈區內任一報警發生時，通過點擊閃爍的指示燈，彈出二級報警畫面，運行人員可從二級報警畫面中進一步了解報警信息。

（4）當報警信息得以確認后，報警聲音消失。若報警仍存在，則光字保持紅色不變;若不存在，則光字恢復原色。

3? 報警功能設計及應用

3.1? 報警信息收集

結合機組的實際運行需求，應收集的報警信息主要包括：

（1）主輔機跳閘信息。比如鍋爐MFT（Main Fuel Trip，主燃料跳閘）動作、發電機跳閘、RB（Runback，輔機故障減負荷）動作，以及主機循環水泵、輔機循環水泵、凝結水泵跳閘等信息。

（2）重要參數越限信息。如給水流量、過熱器出口溫度、儲水箱液位、過熱度、分離器出口蒸汽溫度等參數越限的信息。

（3）主要輔助參數越限、運行設備故障信息。比如本體參數越限、重要輔機的潤滑油系統異常等。

（4）重要自動設置信息。比如汽機主機潤滑油冷卻水調門自動設置、除氧器水位調節門自動設置、鍋爐減溫水自動設置等信息。

（5）重點監視參數。如鍋爐受熱面壁溫、負荷閉鎖增、負荷閉鎖減等參數。

3.2? 報警信息處理

（1）當機組運行時，設備檢修、啟停會觸發一些參數報警，這時應視情況自動判斷和處理報警信息，以免給運行人員的監視活動造成干擾。

（2）為防止手動停運設備的過程中出現報警，設備跳閘信號為非保護條件動作和設備停運信號特殊設計。

（3）光字牌報警畫面主要顯示重要報警信息。機組正常運行時，該報警畫面應無報警顯示。對機組運行中常報的參數信息進行自動優化，或將其放置在一般報警光字牌顯示區。

（4）當重要報警信息較多時，運行人員要處理每條報警信息，以免報警信息之間形成干擾。對于一直存在的報警信息，光字牌保持紅色;對于新的報警信息，光字牌狀態為紅色閃爍。

3.3? 優化應用

前后比較見圖2。

原光字牌報警畫面一共有10個，光字牌報警點有450個，圖2a所示是其中的一部分，可見光字牌內容與結構設計混亂，當不同設備報警時，無法分類顯示，不利于運行人員翻閱與處理。

圖2b所示為優化后的光字牌報警畫面。本次優化將光字牌報警點按照鍋爐（第1～2列）、汽機（第3～5列）、電氣系統（第6～7列）分開顯示，報警點數量縮減至63個。這些報警點作為一級報警，在一個報警畫面內顯示，且各報警點與報警邏輯相對應。打開每個報警點，即彈出二級報警窗口，顯示設備參數報警點。當任一報警發生時，一級報警畫面內具體報警光字牌變紅閃爍。單擊光字牌，報警窗口彈出，列出每個報警項目。此時運行人員僅需點擊相應的報警項目即可?？傊?，優化后，運行人員可以借助設備參數點變紅的情況按圖索驥，實現報警信息的良好掌握與細化處置。界面結構清晰，故障查詢方便，系統可擴展、可移植性強。

4? 結論與展望

經過升級優化后的DCS分級綜合報警機制，能夠直接快速地感知設備參數異常，第一時間指導運行人員檢查處理異常，很大程度上提高了運行人員處理事故的效率，保證了機組的長期穩定運行。

本次DCS分級綜合報警機制的構建，簡化了報警畫面設置，且內容更加完善。后續，還要繼續定期完善報警項目，對不合理的報警參數限值進行修改，以使報警信息具有更好的預見性。在機組日常運行中，運行人員若發現相關問題，應及時記錄和匯總，以便開展進一步的優化。

參考文獻

[1] 李曉燕， 鄭衛東， 周海敏， 等. DCS大屏報警分級優化改造在火電機組中的應用[J]. 儀器儀表用戶， 2018（9）： 80-83.

[2] 朱延海， 黃衛軍， 鄭志剛. DCS光字報警設計和應用[J]. 中國煤炭， 2014（s1）： 164-167.

[3] 張波， 向賢兵， 曾蓉. DCS報警信息的處理和報警的組態[J]. 自動化與儀器儀表， 2013（6）： 91-94.

[4] 朱北恒. 火電廠熱工自動化系統試驗[M]. 北京： 中國電力出版社， 2006.

[5] 夏明， 潘鋼. 600MW超臨界機組DCS系統的研發及應用[J]. 世界儀表與自動化， 2009（2）： 23-24， 26， 27.