摘要：福建福清核电厂华龙一号机组采用国际先进的数字化仪控系统，计算机化的操纵员工作站带来了便捷操作方式，但庞大且集中的信息量也带来了操作任务可靠性的风险。因此，在核电站的设备可靠性大幅度提高的前提下，人因可靠性也需要不断提高，以保证核电站运行具有更好的安全性和经济性。人因可靠性分析（HRA）是概率安全分析（PSA）的重要组成部分，福清核电华龙一号HRA分析，始发事件后人员可靠性分析采用先进的SPAR-H方法。
关键词：数字化仪控系统；人因可靠性分析；概率安全分析
1概述
在核电厂系统中，随着设备（硬件和软件）可靠性的不断提高，由人的因素而诱发的事故已成为最主要的事故源之一。人与系统的交互作用被认为是核电厂安全运行的重要贡献因素，对于人的作用的研究已放在十分重要的地位。人与系统的交互作用影响着事故序列的进程，人因失误对于电厂的安全风险具有显著影响。人因可靠性分析（Human Reliability Analysis，HRA）是对系统正常运行和事故状态下可能存在的人的失误进行定性定量评价并与概率安全评价（Probaility Safety Assessment，PSA）的整体框架相结合。HRA已被广泛接受并成为核电厂PSA不可或缺的重要组成部分。
福建福清核电有限公司（以下简称福清核电）华龙一号机组仪表和控制系统采用了国际上先进成熟的数字化分布式控制系统（以下简称DCS），主控制室也采用了有效的数字化人机界面。
在核电站数字化控制室设计过程中，对人因可靠性的分析可以转向人为差错的分析，具体过程可以分为差错辨识、差错频率确定和差错规避措施设计3 个阶段。人为差错的主要诱因可以分为5 类，分别为训练水平、任务本质、人机交互界面质量、环境因素和任务执行时间[1]。
2人因可靠性分析HRA方法确定
2.1人员动作分类
1)类型A：始发事件前人员动作，是指按照日常运行或维修、调试计划而进行的工作过程中，产生、造成系统或设备不可用的人员动作。该类人员失误往往是由于管理的原因或者人员的疏忽造成，失误概率一般与时间无关。
2)类型B：引起始发事件的人员动作，其动作本身或与设备失效相结合会直接导致始发事件或设备失效的发生。
3)类型C：始发事件后人员动作，是指发生始发事件后人员执行的安全动作或人员加剧事件进程的行为和动作。该类人误是在应急环境下人员与系统发生交互作用过程中产生的失误，主要发生在人的诊断、决策等认知环节上，它的概率与时间密切相关。
2.2福清核电HRA方法确认
对应于三类人员动作，HRA分为始发事件前人员可靠性分析（A类人因分析），引起始发事件的人员可靠性分析（B类人因分析）以及始发事件后人员可靠性分析（C类人因分析）。其中，B类人因分析已包含在始发事件频率统计数据中，无需再单独进行分析，因此，福清核电华龙一号机组PSA项目的人员可靠性分析主要针对始发事件前和始发事件后两类人员动作来进行。
福清核电华龙一号机组HRA始发事件前人员可靠性分析采用ASEP（Accident Sequence Evaluation Program）方法，始发事件后人员可靠性分析采用SPAR-H（Standardized Plant Analysis Risk-Human Reliability Analysis）方法。
3福清核电数字化仪控系统
福清核电计算机信息和控制系统主要承担电厂的数字化操作任务，在电厂仪表和控制系统总体结构中，电厂计算机信息和控制系统构成了电厂的操作和管理信息层（DCS2层），其终端是实现电厂监控的主要人机接口。电厂计算机信息和控制系统通过电厂机组网络获得电厂的输入/输出数据，并对所获得的数据进行处理，最后把处理结果送到VDU显示装置，为电厂运行人员提供电厂状态的信息及操作指导。同时，作为电厂重要的操作手段之一，它接受操作员的命令，并把命令传递到过程控制网络，从而实现对电厂的操作。
电厂计算机信息和控制系统主要完成电厂数据处理和信息显示、报警显示和处理、电厂运行控制操作、反应堆状态监督、安全参数显示、旁路和不运行状态指示、与过程控制网络通讯和与其他网络通讯等功能。
在数字化技术使用后的主控室，由于核电站各种参数、画面、报警等信息的集中显示，对于核电站的操纵员来说，形成了“锁孔效应”，即在原来的基于模拟技术的控制室内，操纵员可以一览无遗地看到所有的地方，而基于数字化技术的控制室内，操纵员需要通过计算机画面及时有效地找到所需要的信息。数字化技术的采用给操纵员的任务执行带来了一些人因风险。
对操纵员执行判断影响较大的因素有：训练水平、任务质量、人机交互界面质量、环境因素和任务执行时间。其中人机交互界面的质量对操作任务的完成有着极其重要的影响，当操纵员们可以用作操作的屏幕数目减少时，其操作的难度和舒适性大大降低。在执行事故规程时，操纵员不知道其处于何处，这些都带来潜在风险———操纵员会对自己的判断产生怀疑，这增加了安全、快捷处理事故的难度[1]。
福清核电数字化人机接口与常规人机接口的主要区别体现在以下三个方面：
1)画面显示
福清核电数字化人机接口画面种类包括：状态画面、命令画面、跟踪画面、辅助监视画面、辅助分解画面、电厂大屏幕画面、预定义趋势画面、系统生成画面等。
2)报警管理
为了便于报警管理，先进报警系统中设有两类报警列表，一类是重要报警列表（包括紫、红、黄、绿、白五种颜色的报警列表），另一类是二级报警列表（全部、储存、抑制、测试、DEC、换料、临时等报警列表）。
3)计算机化规程
计算机化规程包括系统和总体运行规程与事故规程，这两类规程由可以动态执行的计算机化规程或不能动态执行的电子文件的形式提供。为了能够体现数字化人机接口在人员可靠性分析中的影响，引入了新的修正因子PSFHSI。对于数字化人机接口中的画面、报警、计算机化规程，分别采用不同的修正因子以描述其对于人误事件的影响，它们分别为PSFD、PSFA、PSFP，而总的修正因子PSFHSI，即为以上三者的乘积：
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福清核电PSA人员可靠性分析中加入对于数字化人机界面的分析，通过对始发事件后人员可靠性分析，定量化分析数字化仪控系统对福清核电人员可靠性的影响。
4福清核电华龙一号机组始发事件后人员可靠性定量分析
始发事件后（C类）人员可靠性分析主要围绕核电厂发生始发事件后，对电厂紧急状况进行响应的过程中出现的人员和系统交互动作进行分析。
始发事件后人员行为大体分为认知部分（探查、诊断和决策）和操作执行部分。认知部分的任务是明确事故与现象，对报警、显示、记录仪的相关信号进行判断并决策采用适当的事故处理规程；而操作部分即是按事故处理规程进行系统与设备的操作以缓解事故状况和保护电厂及人员安全。始发事件后人员可靠性分析应针对这两部分进行分析。
本项目采用SPAR-H 方法对始发事件后的人误行为进行分析和定量化计算。
4.1基本假设
针对福建福清核电厂5、6 号机组内部事件一级PSA 始发事件后人员可靠性分析，HRA 模型主要采用以下基本假设：
1)事故发生后，操纵员发现第一个关键报警，即进入诊断规程处理事故；
2)在人误分析过程中，除事件树中假定丧失的安全功能以外，假设系统的其他自动安全功能均能够正确实现；
3)事故发生后，所有的人员操作首先都应按规程进行，只有当某事故没有事故规程或该事故的某些过程在事故规程中没有规定时，操纵员才能够根据经验和事故的具体发展情况采取相应的措施以缓解事故。
4)人员失误的概率遵循Beta分布。
4.2定量化方法
根据SPAR-H 方法将人员动作分成两个部分：诊断部分和动作执行部分。诊断部分即依据知识和经验来理解当前条件、制定决策以及确定合理的动作。动作执行部分包括启动/操作设备、进行在线以及其他根据电厂规程或命令进行的动作。SPAR-H 方法提供了诊断部分和动作执行部分的基本失误概率，分别为1.00E-2 和1.00E-3。另外，SPAR-H 方法还考虑了8 个绩效形成因子（PSF）对以上两部分人员行为的影响，这8 个PSF 分别是：可用时间、压力、复杂程度、经验/培训、规程、工效学/人机界面、职责适宜度、工序。分析人员仅需根据情况分别给出诊断部分和动作执行部分的8 个PSF 取值，然后乘以相应的基本概率值，即可分别得到诊断部分失误概率（HEP1）和动作执行部分失误概率（HEP2），而总的人误概率即为以上两部分失误概率之和。
SPAR-H方法定量化人误概率的公式为：
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动作执行部分：.png)
其中，P01=1.00E-2，P02=1.00E-3 分别为诊断部分和动作执行部分的基本失误概率，PSFi1 和PSFi2 分别表示诊断部分和动作执行部分的8 个绩效形成因子，而总的人误概率即为以上两部分失误概率之和。
5福清核电始发事件后人员可靠性定量分析结果
福清核电华龙一号机组始发事件后部分人误事件定量化结果如表5-1所示[2]。
表1事件树始发事件后人误事件列表
Table 1 Event Tree Post-Initiator Human error List
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参考文献
[1] 谷鹏飞，张建波. 基于核电站事故处理的人因可靠性研究.科技导报2012,30（21）.
Gu Pengfei,Zhang Jianbo, Human factor reliability research based on nuclear power plant accident management. Science and technology guide 2012,30(21)
[2] 福建福清核电厂 5、6 号机组功率运行工况概率安全分析报告.
Probabilistic safety analysis report of unit5 and unit 6 of Fujian Fuqing nuclear power plant
论文作者:朱瑞,杨赟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/16
标签：福清论文; 人员论文; 事件论文; 操纵员论文; 电厂论文; 核电论文; 概率论文; 《电力设备》2019年第21期论文;