DCS分级综合报警机制构建及应用

杨瑞 董曙君

摘   要： 内蒙古京能康巴什热电有限公司2号机组DCS报警系统存在报警点数量过多、层级不清晰等问题，严重影响运行人员的操作便利性与判断准确性。对DCS报警方式进行对比分析，将光字牌报警作为首选报警方式，提出DCS分级综合报警机制：一是将报警分为一般报警与重要报警两类，分别在光字牌报警画面和指示灯区列示;二是将设备报警功能设置为三级，运行人员可以按功能指示进行判断，依据设备参数点变红情况实现报警信息的良好掌握与细化处置。将DCS分级综合报警机制应用于光字牌报警画面优化，光字牌报警点由450个降至63个，按照锅炉、汽机、电气系统分开列示，并去除了冗余或无用的报警点;运行人员能够第一时间对机组异常进行处置，保证了机组的长期稳定运行。

关键词： DCS报警系统;报警机制;设备报警级别;光字牌;报警点;机组

引言

DCS（分散控制系统）是电厂设备运行维护中广泛采用的一种控制系统[1]。当电厂设备在运行过程中出现异常状况时，DCS报警信息将成为运行人员有效查找与妥善处理异常状况的线索点[2]。

DCS报警方式有很多，如工艺报警、设备报警和光字牌报警等[3-5]。目前全国各个电厂都在结合机组智能化程度、人员配置等实际情况，寻找适合自身的报警方式。内蒙古京能康巴什热电有限公司（以下简称“我公司”）2号机组选用了HOLLiAS MACS V6.5操作系统作为DCS管理软件，其由网络、历史站、工程师站及操作员站等部分组成。因为我公司2号机组的DCS控制了较多的软硬件设备，而这些设备又基本覆盖了发电全过程，因此开关量十分庞大，需要监控的模拟量也非常多，DCS报警时常发生。

DCS报警点数量过多、层级不清晰，可能会导致运行人员不易及时发现电厂设备存在的问题，严重影响运行人员的操作便利性与判断准确性。本文针对这一问题，首先列举若干种常用的DCS报警方式，进行方案比选;然后结合应用需求，提出一种DCS分级综合报警机制;最后展现优化后的DCS报警界面，并提出后续进一步改进的方向。

1  DCS报警方式研究与比选

结合各电厂对DCS的应用统计情况，DCS报警方式依据设备分为三种：工艺报警、设备报警和光字牌报警。

1.1  工艺报警

工艺报警信息包括设备参数点开关量变位、模拟量越限，以及SOE变位等，只要相关参数从数值上达到定义报警值，相应报警信息就弹出。在工艺报警方式中，机组启、停阶段和机组运行时主要辅机设备的启、停过程触发的报警信息较多。这就要求运行人员进一步确认这些报警信息，避免无用信息对运行人员造成的干扰，避免报警信息漏检。

1.2  设备報警

设备报警信息包括设备参数点信号断线、短路，以及操作站设备、通道故障等，只要相关参数从数值上达到定义报警值，相应报警信息就弹出。设备报警方式的缺点在于，在机组实际运行中，弹出的报警画面所展现的报警项目不够详细，且大部分报警项目仅是受到了短时触发，即刻便恢复，这对运行人员的设备参数监视工作帮助不大。

1.3  光字牌报警

光字牌报警信息包括运行人员所需的站内设备运行状况、保护动作情况等重要信息。在指示灯区，画面顶端的工具栏后面配备的指示灯有10个，与运行人员面向的10个光字牌报警画面相对应。若要切换到光字牌报警画面，单击指示灯即可完成。当指示灯对应的光字牌报警画面内的任一光字牌报警时，该指示灯以红色闪烁。进入光字牌报警画面后，即可查看相应的报警信息。

1.4  方案比选

工艺报警方式和设备报警方式虽然造价较低，在电厂设备运行维护中最为常用，但常常出现查询不便、操作不便等情况，导致报警不具意义，运行人员无从处理。光字牌报警显然是最佳的报警方式，但同样存在一系列问题，如光字牌数量过多，使运行人员难以第一时间发现和处理事故。由于光字牌报警毕竟是电厂报警系统的发展趋势，因此下文将以光字牌报警方式为基础，针对上述问题提出解决方案。

2  DCS分级综合报警机制

2.1  应用需求分析

当前2号机组DCS报警系统设置的光字牌报警点有450个、设备工艺报警点有20 000多个。

就运行人员所反馈的信息来看：一是DCS报警信息中有较多无用信息，且杂乱无序;二是在机组实际运行过程中，一般设备参数报警与重要设备参数监控混合，给报警信息查看造成了较大干扰;三是报警点分级比较模糊。比如，当一个辅机设备发生跳闸时，该辅机设备所涉及的报警点会同时触发，严重影响了运行人员的精准判断;运行人员在逐一翻阅报警信息的过程中，错过了事故处理的第一时间。

为了使DCS报警系统最大程度发挥作用，便于运行人员尽快掌握报警信息、及时有效处置、有效预防风险发生，须从分级、分类、去冗余等角度建立综合的DCS报警机制。

2.2  报警机制构建

本文构建的DCS分级综合报警机制如图1所示，其应用特点包括：

（1）报警被分为一般报警与重要报警两类。重要报警触发后，光字牌报警画面内光字以红色闪烁或变红，并伴随有语音提示。一般报警触发后，光字牌报警指示灯区对应的指示灯以红色闪烁。

（2）当重要报警触发，光字牌报警画面出现报警时，运行人员可以借助画面从整体上掌握发生报警的是哪一设备系统;点击报警光字后，会弹出二级报警窗口，其列明的是具体项目，以便运行人员对报警信息进行把握;点击具体项目后，进入三级报警对应系统画面，相关报警参数点变红提醒。

（3）当一般报警触发，光字牌报警指示灯区内任一报警发生时，通过点击闪烁的指示灯，弹出二级报警画面，运行人员可从二级报警画面中进一步了解报警信息。

（4）当报警信息得以确认后，报警声音消失。若报警仍存在，则光字保持红色不变;若不存在，则光字恢复原色。

3  报警功能设计及应用

3.1  报警信息收集

结合机组的实际运行需求，应收集的报警信息主要包括：

（1）主辅机跳闸信息。比如锅炉MFT（Main Fuel Trip，主燃料跳闸）动作、发电机跳闸、RB（Runback，辅机故障减负荷）动作，以及主机循环水泵、辅机循环水泵、凝结水泵跳闸等信息。

（2）重要参数越限信息。如给水流量、过热器出口温度、储水箱液位、过热度、分离器出口蒸汽温度等参数越限的信息。

（3）主要辅助参数越限、运行设备故障信息。比如本体参数越限、重要辅机的润滑油系统异常等。

（4）重要自动设置信息。比如汽机主机润滑油冷却水调门自动设置、除氧器水位调节门自动设置、锅炉减温水自动设置等信息。

（5）重点监视参数。如锅炉受热面壁温、负荷闭锁增、负荷闭锁减等参数。

3.2  报警信息处理

（1）当机组运行时，设备检修、启停会触发一些参数报警，这时应视情况自动判断和处理报警信息，以免给运行人员的监视活动造成干扰。

（2）为防止手动停运设备的过程中出现报警，设备跳闸信号为非保护条件动作和设备停运信号特殊设计。

（3）光字牌报警画面主要显示重要报警信息。机组正常运行时，该报警画面应无报警显示。对机组运行中常报的参数信息进行自动优化，或将其放置在一般报警光字牌显示区。

（4）当重要报警信息较多时，运行人员要处理每条报警信息，以免报警信息之间形成干扰。对于一直存在的报警信息，光字牌保持红色;对于新的报警信息，光字牌状态为红色闪烁。

3.3  优化应用

前后比较见图2。

原光字牌报警画面一共有10个，光字牌报警点有450個，图2a所示是其中的一部分，可见光字牌内容与结构设计混乱，当不同设备报警时，无法分类显示，不利于运行人员翻阅与处理。

图2b所示为优化后的光字牌报警画面。本次优化将光字牌报警点按照锅炉（第1～2列）、汽机（第3～5列）、电气系统（第6～7列）分开显示，报警点数量缩减至63个。这些报警点作为一级报警，在一个报警画面内显示，且各报警点与报警逻辑相对应。打开每个报警点，即弹出二级报警窗口，显示设备参数报警点。当任一报警发生时，一级报警画面内具体报警光字牌变红闪烁。单击光字牌，报警窗口弹出，列出每个报警项目。此时运行人员仅需点击相应的报警项目即可。总之，优化后，运行人员可以借助设备参数点变红的情况按图索骥，实现报警信息的良好掌握与细化处置。界面结构清晰，故障查询方便，系统可扩展、可移植性强。

4  结论与展望

经过升级优化后的DCS分级综合报警机制，能够直接快速地感知设备参数异常，第一时间指导运行人员检查处理异常，很大程度上提高了运行人员处理事故的效率，保证了机组的长期稳定运行。

本次DCS分级综合报警机制的构建，简化了报警画面设置，且内容更加完善。后续，还要继续定期完善报警项目，对不合理的报警参数限值进行修改，以使报警信息具有更好的预见性。在机组日常运行中，运行人员若发现相关问题，应及时记录和汇总，以便开展进一步的优化。

参考文献

[1] 李晓燕， 郑卫东， 周海敏， 等. DCS大屏报警分级优化改造在火电机组中的应用[J]. 仪器仪表用户， 2018（9）： 80-83.

[2] 朱延海， 黄卫军， 郑志刚. DCS光字报警设计和应用[J]. 中国煤炭， 2014（s1）： 164-167.

[3] 张波， 向贤兵， 曾蓉. DCS报警信息的处理和报警的组态[J]. 自动化与仪器仪表， 2013（6）： 91-94.

[4] 朱北恒. 火电厂热工自动化系统试验[M]. 北京： 中国电力出版社， 2006.

[5] 夏明， 潘钢. 600MW超临界机组DCS系统的研发及应用[J]. 世界仪表与自动化， 2009（2）： 23-24， 26， 27.