嶺澳二期核電廠數字化系統運行程序設計的幾個原則

孫逸民

（中廣核（北京）仿真技術有限公司/深圳市核電安全與仿真工程技術研究開發中心/中國廣核集團核電仿真技術研發中心，深圳 518031）

0 引言

大亞灣核電廠九十年代在核電廠即將建成之際，引進了法國EdF（法國電力公司）CPY系列核電廠全套的運行程序。運行程序是主要供核電廠運行操縱員用于系統和機組正常運行、異場瞬態和設計基準事故條件下運行操作和監控，包括系統運行程序、機組運行程序和事故處理程序三大類。自從投入商業運行以來，安全運行業績一直處于法國同類型機組的前列，這其中重要因素之一就是運行操縱員按程序操作的安全素養，這其中與科學合理的設計運行操作程序也是分不開的。

嶺澳二期核電廠是國家作出“積極推進核電建設”的決策以來首個開工建設的核電項目，是我國首座采用自主品牌技術路線建設的百萬千瓦級核電項目，也是我國當前自主化程度最高的百萬千瓦級核電項目之一。2004年3月，嶺澳二期核電廠被列為國家核電自主化依托項目，2004年7月，國務院批準建設，2005年12月正式開工，兩臺機組分別于2010年7月15日和2011年8月7日建成并投入商業運行。

根據文獻資料[1-3]顯示，數字化運行程序相對于紙質運行程序可加快運行操縱員程序執行的速度，降低整體識別運行征兆挑選相應程序的工作量，程序之間轉換錯誤更少。按照控制系統采用全數字化控制系統的規劃，包括數字化運行程序在內的數字化主控室研發任務勢在必行，2005年下半年，我們著手組建數字化運行程序開發隊伍，開展了相關調研、策劃與開發。數字化系統運行程序的研發是數字化機組運行程序和狀態導向法事故程序開發的基礎和支撐。

1 系統運行程序設計的原則

根據法國N4核電廠的經驗反饋和EPR對人因工程的考慮，核電廠數字化系統運行程序的設計遵循以下原則：

（1）運行程序和監控畫面分離：數字化運行操作程序的開發和維護是相對獨立的；

（2）運行程序分為紙質部分和數字化部分：主控室操縱員的操作和記錄使用數字化程序，現場操縱員的操作和記錄采用紙質程序部分；

（3）框架結構下分區域進行設計：主程序區可以滾屏，程序結構和章節結構區只能跳轉被控制區域（章節區域或主程序區）的內容。

（4）Log Note值班日志系統可以記錄當班運行值記錄的主要設備和系統狀態以及提醒下個運行值的事項，作為交接班之間交流的記錄；也可以提出運行程序修改和優化的建議。

2 系統運行程序設計原則的實現

根據對法國EdF屬下CIVAUX核電廠數字化主控室的專題調研表明，N4系列核電廠配置了高度集成與自動化的控制系統，這其中也包括數字化運行程序的高度集成和高度自動化，從負面評價角度來看，主要體現在兩個方面，一是當值運行操縱員只能被動地按照計算機界面監控參數和數字化運行程序的操縱提醒執行一步步的操作，實際機組的詳細狀態并不需要情況；二是一旦運行程序需要更新和修改，必須多工種的技術人員合作才能進行。電廠方面給予我們的建議之一，重新確定自動化程度適當提升系統的人為干預程度。為此，我們結合大亞灣核電廠和嶺澳儀器核電廠運行的經驗，確定了“運行操縱員是機組安全運行的主體”這一開發的核心原則，著重把操縱員熟知狀態和習慣作為銜接傳統紙質運行程序系統和數字化運行程序系統的人因因素落實方案。

由于大亞灣核電廠、嶺澳一期核電廠，運行操縱是嚴格按照運行程序操作和記錄，當值操縱員分現場和主控室兩個部分，主控室的人機界面是計算機系統，而現場的人機界面是要操縱和監視的實體設備和儀表，因此我們將原來的一份程序分為兩個部分，主控室操縱員使用集成進DCS的數字化部分，現場操縱員使用紙質部分，保留主控室操縱員協調現場操縱員的機制不變。從開發組織上來講，我們組建了一個有運行持照操縱員、主控室人界面和儀表與控制等專業人員的研發隊伍，按照圖1的流程開展相關的開發工作。

運行程序和監控畫面分離也是把數字化的部分運行程序內容視同獨立的一個計算機顯示屏現實程序，通過程序的相應步驟的鏈接按鈕另屏調取顯示的監控畫面，并在監控畫面上進行操縱和監視，在程序界面上進行記錄。

圖1 系統運行程序開發流程框圖

框架結構下分區域進行設計也是分析了主控操縱員的行為過程之后的采取的方案。任何一個系統數字化運行程序在計算機顯示屏顯現的狀態，可以使操縱員感知，當前操作到程序的哪一章哪一節和哪個步驟，因此，我們的框架結構將運行程序的內容分為三個區，分別是各章主題區、本章各節主題區和本節操作步驟的內容。各章主題可以調取該章的所有小節主題，在從各節的主題逐步調取主框架區的操作步驟，主框架區的內容可以滾屏，形同閱讀的時候從前到后的翻頁行為。

Log Note的功能是實現主控室無紙化，并方便信息扭轉的一個方案。傳統上運行值之間的換班，需要用紙質的運行值班日志進行交接，并履行簽字確認的，改為數字化運行程序以后，通過登錄/注銷的密碼管理實現。同時，主控運行操縱員也可以根據當值期間發現的程序不足進行記錄，提出運行程序修改升版的需要。

3 結語

運行程序的使用是中國廣核集團核電廠運行的重要經驗總結，數字化系統運行程序的方案在傳統模擬控制系統和數字化控制系統之間起到了重要的橋梁作用，在幾乎不改變運行值和運行主控室操縱員和現場操縱員習慣思維和工作習慣的情況下，實施了數字化技術革命，不能不說是一次成功的技術革新。當然，隨著條件的變化，數字化運行程序還將需要進一步發展，嶺澳二期數字化系統運行程序開發的經驗也將為后來開發人員提供重要的參考。

[1]EPRI 1015313,Computerized Procedure Systems Guidance on the Design,Implementation,and Use of Computerized Procedure Systems,Associated Automation,and Soft Controls[R].Electric Power Research Institute，California，2007,12

[2]NUREG-0711,Human Factors Engineering Program Review Model[R].U.S.Nuclear Regulatory Commission Office of Nuclear Regulatory Research Washington，2012.11

[3]NUREG-CR-6634,Computer-Based Procedure Systems-Technical Basis and Human Factors Review Guidance[R].U.S.Nuclear Regulatory Commission Office of Nuclear Regulatory Research，Washington,2000.03