核電廠控制室系統(tǒng)設計標準分析研究

崔澤朋　李穎　宿俊海

【摘 要】控制室系統(tǒng)作為核電廠人-機接口的最重要部分，需要嚴格遵守相關法律、法規(guī)的設計要求，本文介紹了控制室系統(tǒng)設計流程，通過對國內相關標準的內容進行匯總分析，明確了控制室系統(tǒng)設計標準體系研究內容，指出了目前我國控制室系統(tǒng)設計標準體系存在的問題，并提出了改進建議。

【關鍵詞】核電廠；控制室系統(tǒng)；主控制室；人機接口；標準

0 概述

控制室是核電廠的重要組成部分，也是整個電站中人—機接口最集中的地方。為了保證控制室系統(tǒng)設計的安全性和可靠性，各主要核電國家和組織機構對控制室設計規(guī)范做出了一系列要求[1-5]。我國的控制室系統(tǒng)設計標準的編制是從20世紀80年代開始，主要是通過從國外技術引進、吸收，并結合我國的實際國情來實現(xiàn)的。本文將對我國控制室系統(tǒng)設計相關標準匯總分析，明確各標準的編制目的、作用及其適用性。

1 控制室系統(tǒng)設計流程

控制室內包含大量的人—機接口，是整個核電廠內信息最集中、最復雜的地方，為了保證控制室的安全性和可靠性，其設計過程必須滿足相關法規(guī)和標準的要求，控制室系統(tǒng)設計流程如圖1所示。

2 控制室系統(tǒng)設計標準的分析

控制室系統(tǒng)設計標準分析是對我國現(xiàn)有的控制室設計標準進行歸納、整理和分析，明確其有效性，適用性等問題，對于改進和完善控制室系統(tǒng)設計標準體系具有十分重要的意義[7]。

2.1 控制室系統(tǒng)設計相關法規(guī)及標準

核電廠控制室系統(tǒng)設計標準的編制、修訂工作從20世紀80年代開始，截止到2014年底，已有的法規(guī)和標準如下所示：

2.2 設計標準內容分析

在2.1所列的標準中，GB/T 13630-1992是核電廠控制室系統(tǒng)設計的基本標準（主標準），以圖1為主線概括介紹整個控制室系統(tǒng)設計過程，其他標準可以說是GB/T 13630-1992的分支（子標準），分別從功能設計和詳細設計的某一角度出發(fā)，對主標準的某一方面進行詳細補充規(guī)定。

對于控制室的功能設計，它包含功能分析和功能分配兩方面內容，二者都應遵循EJ/T 1143-2002的要求。該標準分別介紹了功能分析和功能分配的設計方法，并指出在功能分析和功能分配過程中應遵守的原則和需要注意的問題。

對于控制室系統(tǒng)的詳細設計，它所涉及的技術要求包括以下幾個方面：

（1）人的能力和特性的要求

控制室內操作人員的行為習慣和遇突發(fā)事故的處理能力對控制室系統(tǒng)乃至整個電站都具有非常大的影響，因此在實施控制室詳細設計時，必須提供人的能力和特性的基本數(shù)據(jù)作為人因工程的基本設計資料。在設計過程中應當遵循NB/T 20061-2012、NB/T 20248-2013、NB/T 20257-2013、NB/T 20297-2014和EJ/T 562-1991標準。

這些標準分別從人體尺寸、公認的行為習慣、聽覺和視覺的能力與特性等方面規(guī)定了控制室設計過程中應當遵循的原則，同時對人處理信息的能力、操作人員的可靠性以及操作人員的考核標準做了相關規(guī)定。

（2）控制室的工作環(huán)境和防護措施的要求

控制室的設計過程應當遵循EJ/T 638-1992的要求。該標準規(guī)定了控制室的工作環(huán)境，如空氣調節(jié)、音響條件以及照明系統(tǒng)應達到的條件，以及控制室應當具備抵抗火災、地震、輻射和飛射物攻擊等事故的防護等級和在緊急情況下的救援措施。

（3）控制室的空間布置的要求

控制室的空間布置是指控制室內操作區(qū)和設備的布置以及控制室內設備的編號都應符合人因工程的設計原則，在設計過程中應當滿足EJ/T 574-1991和EJ/T 461-1989標準的要求。

（4）控制器的要求

控制器的設計應使操作人員能夠準確完成控制任務，同時還應具備簡單易操作等特點。在設計過程中應遵循NB/T 20059-2012、NB/T 20015-2010和EJ/T 442-1989標準。

NB/T 20059-2012規(guī)定了幾種常用控制器的設計要求，NB/T 20015-2010規(guī)定了用來給操縱員培訓和考核使用的模擬控制器的設計要求。

（5）信息顯示系統(tǒng)的要求

信息顯示系統(tǒng)能夠告知控制室內操作人員電站的當前狀態(tài)以及與安全性和可用性相關的重要參數(shù)，涉及顯示系統(tǒng)、報警系統(tǒng)和操作人員支持系統(tǒng)等方面內容。

①顯示系統(tǒng)是整個電站人機接口的重要組成部分，它的設計必須符合人因的設計原則，應當遵循NB/T 20016-2010、NB/T 20058-2012、NB/T 20267-2014和NB/T 20270-2014標準。

NB/T 20016-2010以人因設計原則為基礎，規(guī)定了顯示系統(tǒng)的設計要求。NB/T 20058-2012規(guī)定了屏幕功能顯示和指示燈顯示方面的要求。NB/T 20267-2014和NB/T 20270-2014規(guī)定了計算機化運行規(guī)程的設計要求。

②報警系統(tǒng)為操作人員在事故工況下提供警示作用，控制室內的報警信號需按照其重要性有等級的劃分，方便操作人員優(yōu)先處理重要報警，同時控制室內的報警信號也不一定要全部顯示出來，可以按照人因工程的原則可以對報警信號做適當?shù)囊种铺幚?。NB/T 20027-2010為報警信號的處理和顯示提供了設計依據(jù)。

③操作人員支持系統(tǒng)為控制室內操作人員提供各種輔助功能，如安全參數(shù)顯示與監(jiān)視功能、電廠診斷功能和基于征兆與基于時間的操作指導功能等。GB/T 13624-2008（核電廠安全參數(shù)顯示系統(tǒng)的功能設計準則）提供了電站安全參數(shù)顯示系統(tǒng)的設計要求。

（6）通訊系統(tǒng)的要求

控制室內必須提供通訊系統(tǒng)，在異?；蚴鹿使r下，能夠與外界應急機構取得聯(lián)絡。NB/T 20263-2014分別從語言通訊和非語言通訊兩方面對電站的通訊系統(tǒng)做了詳細說明。

對于控制室系統(tǒng)設計的驗證和確認（V&V），應滿足EJ/T 1118-2000的要求。該標準分別規(guī)定在控制室功能設計和詳細設計階段應完成的測試和評價。

3 結論

控制室系統(tǒng)設計標準對控制室系統(tǒng)的合理設計起到規(guī)范和指導作用。在研究過程中也發(fā)現(xiàn)我國控制室系統(tǒng)設計標準體系存在一些問題，需要在以后的工作中不斷改進并完善，這樣才有利于我國核電技術與國際先進核電技術接軌。目前我國控制室系統(tǒng)設計標準體系存在的問題有：

3.1 修訂年限老化。有5篇標準的編制年限是20世紀八九十年代，這些標準的內容與當今科技水平存在一定差距，不利于控制室設計工作的指導，應及時跟進國外標準的更新，并結合我國的實際國情來對這些標準進行修訂。

3.2 標準內容的消化吸收?？刂剖蚁到y(tǒng)設計標準不應只是單純的從國外引進，只是將不同的標準要求疊加或者取等級高的標準，而應結合我國的實際情況制定，并且能夠應用到實際的項目中去，避免出現(xiàn)“有標準，無應用”的情況。

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[責任編輯：曹明明]