代 谋，覃事栋

(中核国电漳州能源有限公司，福建 漳州 363300)

DCS二层作为信息监视与操作控制层，是主控室操作员对机组进行监视和控制的媒介，操作员通过DCS二层可以实现报警监视、日志查询、趋势跟踪、设备启停等功能，对核电厂的安全可靠稳定运行具有重要意义。漳州核电1、2号机组DCS平台所采用的EDPF-NU系统，是针对大型电厂机组开发的一套具备国际先进水平的大型自动控制系统，广泛应用于电力、化工、煤炭、轨道交通等行业，但应用于核电领域尚属首次。从核电的安全理念和操作员的使用需求出发，并结合同行电厂运行经验，该系统的DCS二层功能还无法完全满足实际应用的需求。通过前期深入参与该系统的测试研发工作，发现该系统尚有诸多二层功能可做适应性优化，包括：人机交互优化、报警功能优化等。本文从运行角度出发，结合各核电厂DCS平台实际使用情况，吸取多位资深操作员的工作经验，提出若干DCS二层功能优化方法，并实施于漳州核电在建机组，使DCS二层功能更加完善，且有效降低操作员人因失误风险，具有实际意义和应用价值。

1 人机交互优化

人机交互是指人与计算机之间使用某种对话语言，以一定的交互方式，完成确定任务的人与计算机之间的信息交互过程。良好的人机交互可以有效减轻操作员的使用负担，保持操作员的身心愉悦，间接减少人因失误陷阱。

1.1 光标尺寸和快捷功能优化

目前漳州核电主控室采用的是6屏操作站，每个操作员站配有6台24英寸NC-VDU，比例为16∶9，在将显示屏一字排开之后，若采用传统的白色箭头光标，由于光标颜色白体积小，实际使用过程中发现光标辨识度较差，尤其是在进行屏幕切换操作以后，需要花费一定时间寻找新屏幕中光标的位置，不仅使人机交互体验感下降，且会间接增加规程执行或报警响应等常规操作的时间。

为解决此问题，结合同行电厂经验，将光标颜色修改为更容易吸引人注意的黄色，并适当增大光标体积提高辨识度，同时通过增加F1-F6切屏快捷键，自动将光标定位至屏幕正中央，实现光标快速定位功能。

1.2 大屏幕投屏方式灵活化

核电厂的大屏幕主要投放一些重要的专用监视画面，实现对电厂各工艺系统和机组实时状态的监视，这些画面只能从预先规划的几张或十几张画面中选择，具有一定的局限性。在一些特定工况下，可能需要将一些平常少见的画面、列表、趋势图等投屏到大屏幕中，以便操作员重点监视，此时就需要对大屏幕投屏功能提出更高的要求。

漳州核电机组的大屏幕设备盘台(LDP)结合操作员的实际需求和同行电厂应用经验，采用在任意操作员站(OWP)上设置专用投屏按钮的方式，将所需画面，如报警、日志、趋势、流程图、列表等投屏到LDP上，而不仅仅局限于一些专用的大屏幕画面。这些画面不会显示页眉页脚，会自适应全屏显示。

1.3 闭锁Windows快捷功能

由于EDPF-NU平台是在Windows的环境下开发的，不可避免会存在误调用Windows快捷功能的情况，如Alt+Tab进行窗口切换，Ctrl+Alt+Delete进入任务管理器，界面窗口移动至屏幕边缘会触发分屏功能等。这些操作在日常办公中是很方便快捷的，但应用在OWP站上是十分有风险的，稍有不慎，可能误操作按钮或突破权限关闭电脑导致短时失去对机组的监视等严重后果。

为此，本系统设置了防误入操作系统功能，增设一个Lock_opr_env_Win10.exe软件，闭锁Windows相关的所有快捷键功能，避免误操作风险。

2 报警功能优化

报警功能为操作员提供整个系统中工艺和设备等的故障报警情况，操作员可对报警进行确认、复位、存储等操作，是DCS二层功能中不可或缺的一部分，对操作员监盘具有重要意义。

2.1 报警类别和模式的显示界面区分

为便于查看和区分报警的紧急程度，通常将报警分为洋红色、红色、黄色、白色、绿色、已确认、未确认等报警类别，还会提供“实时”和“历史”两种模式切换功能。

在监盘过程中，画面一般显示报警总列表，但由于实际情况变化，操作员可能根据自身需求切换至其他报警列表。如“红色报警”“已确认报警”等列表，甚至可能长时间保持在“历史”模式，这样会失去对实时报警总列表的监视，以至于不能及时发现新出现的报警，这种情况是十分危险的。

为此该系统新增报警界面区分功能。如图1所示，实时模式下报警界面正常，在历史模式下报警界面会增加蓝框以示区分，在报警总列表界面显示正常，其他报警子列表增加红框以示区别，这样能醒目提醒操作员目前报警界面的状态。

图1 分别为实时报警列表、历史报警列表、其他子报警列表Fig.1 The lists of real-time alarm, historical alarm and other sub-alarm

2.2 同优先级报警声音覆盖

报警声音可以用来区分不同类型、不同工况的报警，同时向操作员提供报警的产生、消失、发生频次等信息。由于报警声音采用的逻辑是优先级高的报警会覆盖优先级低的报警，相同优先级的报警不会覆盖，例如第一个报警声音约3 s，在3 s内出现任何的相同优先级报警均不会打断第一个报警的声音，即当出现一个报警后在一个声音周期内无法判断是否出现了同级别新增的报警，这样可能会误导操作员。

报警声音作为辅助判断报警出现的手段，考虑到实际需求，该系统增加新出现相同优先级的报警时，覆盖(打断)第一个报警的声音，在操作员未第一时间消音情况下，使得操作员仅通过声音出现频次也能大概判断新增的报警数量的多少。如出现停机停堆等大事件时，为避免出现报警频次过多导致声音过于急促，设置10 s内最大报警覆盖数为5次。

2.3 组合报警列表内容自动刷新

组合报警是指一个内部开关量点的报警，其输出为内部子条件的“或”运算，当其中任意一个条件成立时，该点报警，组合报警可以有效减少报警数量，较少操作员的负担。

当组合报警列表在打开状态时，存在不会实时刷新报警列表内容的情况。这是一个潜在的人因失误陷阱。如：一个组合报警触发，在该报警未消失的情况下，操作员打开组合报警框查看分析原因，该组合报警的另一个子条件也触发，操作员在报警未刷新的情况下，不能及时看到另一个子报警，可能造成误判断。

结合操作员实际工作需求，该系统实现组合报警自动刷新机制，避免没有自动刷新而带来的潜在风险。

3 阀门控件描述及功能优化

DCS二层阀门控件是操作员的重要控制手段，直接影响主控画面和现场设备的交互。目前许多二层画面中的控件图符显示1%和5%，即调节对应的二层显示量程的百分比，但实际应用起来十分不便。如控制棒量程为235步，调节一次1%为2～3步，实际使用经验反馈，调节一次改为1步更为实用；TSA大气排放阀压力整定值量程为0～10 MPa，1%控件对应的压力变化为0.1 MPa，但实际工作中操作员在调节压力整定值时只允许一次改变0.01 MPa，阀门对应开度改变8%，如果采原有的控件无法满足操作员工作需求，并且会引起阀门突然开启关闭，造成机组瞬态和人员伤亡事故；为确保操作正确，我们在设定值输入后还增加了二次弹窗确认步骤，避免输入定值错误后直接生效，减少人因失误。

此外有些三通阀阀位改变描述为“开”和“关”，但实际三通阀改变流向后，功能为“净化”和“旁通”，单纯的开关描述会造成操作员误解。

结合操作员的工作经验，梳理重要控制和调节阀的描述及调节方式，对不恰当的描述和调节刻度进行修改，使控件的功能更贴近于操作员日常的工作，减少人因失误。

4 画面优化

画面作为重要的监视手段，是操作员与系统之间重要的交互界面。操作员可以通过画面中的数据、趋势曲线、棒图等方式监视机组生产过程中的实时数据，帮助操作员判断机组状态，对设备进行启停操作，必要时对机组的状态进行干预。

漳州核电1、2号机组的DCS画面主要由设计院的仪控所和总体所分开设计，画面体系如图2，存在遗漏和重复情况，考虑到后续机组商运过程中DCS画面实用性，功能齐全，操作方便快捷的画面可以让操作员的操作起到事半功倍的效果。从操作员的使用习惯出发，结合防人因失误功能，并借鉴同行电厂的良好经验反馈，向CNPE提出漳州特有的画面体系的开发设计工作要求，致力使得漳州华龙的DCS画面体系成为行业标杆。在梳理漳州画面体系之后，通过审查，流程如图3所示，新增了大屏幕画面、监督要求试验规程画面、巡盘画面、重要控制器画面等，每个画面都有各自独特的功能。

图2 画面体系Fig.2 The system of screen display

图3 审查流程Fig.3 The review process

1)大屏幕画面：主要投屏于LDP中，显示电厂的总体概貌，以及电厂重要系统与设备的状态和参数。

2)监督要求试验规程画面：根据安全监督试验规程，分类分组整理数据清单，通过趋势图形式罗列安全监督参数，帮助操作员快速执行规程。

3)巡盘画面：正常每班例行巡检的重要参数信息，按顺序集中罗列。

4)重要控制器画面：用于集中监视核岛和常规岛的相关重要控制器状态。

5)事故规程画面。

5 智能化顺序控制优化

机组的操作通常是操作员依据生效文件一步步执行，执行的顺序有着严格的先后顺序要求，需要确认前一步执行完毕且响应正确后再执行下一步。对于一些操作风险高或执行频次高的操作，若可进行自动化改造，在降低人因失误风险和提高机组利用率方面有着较明显的收益。

通过机组智能化控制提升项目，一方面保证重要参数自动控制，充分发挥控制系统的长处；另一方面精简操作，将操作员从琐碎复杂的机械劳动中解放出来，减轻操作员工作负荷，使其集中精力关注机组关键参数和关键活动，避免被优先级低的信息和操作所干扰。通过合理设计和运行操作，可以维持机组长期安全稳定高效运行，同时也达到降低人员负荷和提高工作效率的目的。

目前，火电机组的自动化水平较高，可以利用顺序控制技术实现机组的自动启停操作，已取得较好的收益，核电机组因核技术的特殊性，自动化水平与火电相比相对较低。在保证核安全的前提下，充分考虑机组控制系统的综合协调性、互动关联性、整体最优性，考虑以下6种情况适宜采用顺序控制进行自动化提升：

1)增加操作员负荷的单调或重复性的任务，并且能减少因人工操作错误而引发故障和事故的情况，宜采用顺序控制。

2)负荷或工况变化需要操作或异常工况手操来不及时的任务，或紧急的操作，宜采用顺序控制。

3)繁琐的、操作顺序规律固定的、不需操作员判定的设备组或辅助工艺系统的启/停顺序。

4)机组运行时，需同时监测多个参数的操作，宜采用顺序控制。

5)在机组运行、启停期间，某些需要单独执行的功能，该功能简便但会增加操作员负荷的任务，宜采用顺序控制。

6)可以提高机组利用率及减少启停时间的任务，宜采用顺序控制。

根据以上筛选原则，结合运行规程体系，对定期试验规程、大修规程、运行操作票、事故规程全面梳理，提出62项自动化提升需求，包括五类。

1)定期试验类优化：定期试验规程执行频度高，且一般检查条件繁多、操作连续且重复性高，若可实现顺控，不仅可以减轻操作人员工作负担，还可以实现更精准的控制。

2)大修操作类优化：大修期间主控工作繁多、机组状态变化快、操作风险剧增，可将占用操作员大量精力且容易出错的重复步骤改为机组智能化提升项目，不仅提高了工作效率，还能降低操作失误率。

3)事故处理类优化：执行事故规程时要求判断准确、干预快速，若部分操作能一键自动化执行，可以节省事故规程操作时间，提高事故处理效率。

4)设备切换类优化：设备切换如无需现场配合操作，仅需现场状态检查，为避免设备切换中控制不当带来的机组风险，通过机组智能化提升项目可减少工作量和提升机组安全性。

5)设备启停类优化：系统设备启停的顺序执行，可减少操作人员工作量、避免人因失误导致设备损坏。

目前在漳州核电1、2号机组上热试前实现RPC系统动棒试验和一键投运TTB排污两个顺控需求，已确定具体的实施方案，后续的顺控需求通过技术变更的方式利用大修窗口逐步实现。所有的顺控需求作为漳州核电3、4号机组的优化项目提交给设计院评估，推动在漳州核电3、4号机组实现更大范围的顺序控制优化，然后结合实际经验反向推动漳州核电1、2号机组智能化提升。

6 结束语

本文基于EDPF-NU系统的DCS二层平台，围绕操作员使用需求和同行电厂经验，提出DCS二层功能优化的策略和方法，已全部实施至漳州核电1、2号机组，极大的优化了当前DCS二层系统的功能。后续将继续结合现场实际使用情况以及广大操作员的反馈意见，对DCS二层功能进行不断优化，并将本文所述优化成果推广至同行电厂，使DCS二层功能能最大程度上满足核电厂运行需求，为核电厂安全可靠稳定运行添砖加瓦。