Действия операторов по управлению энергоблоком с ввэр-1000

Работу операторов по управлению энергоблоками АЭС любого типа в основном нормальном режиме их эксплуатации можно отнести к монотонному труду. Как правило, от оператора не требуется непрерывных действий по управлению технологическими процессами, он находится в состоянии недогрузки или «оперативного покоя». Заметим, что это в большей степени относится к реакторам типа БН и в меньшей степени к реакторам типа РБМК. В этих условиях важным показателем надежности человека, как элемента автоматизированной системы управления, является степень готовности к действиям.

Степень загрузки оператора и виды информации, с которой он имеет дело, характеризуются следующими среднестатистическими цифрами.

Из общего потока требований, обращенных к оператору реакторного цеха, 80 % информации относятся к контролю и 20 % – к управлению. Из информационных требований 30 % отображаются на дисплеях, 41 % – на щитах и пультах. Из требований по управлению 92 % относятся к управлению первым контуром. Около 20 % общего потока требований занимают телефонные переговоры – поровну между информационными и управляющими требованиями. Расчетное время выполнения среднего требования по контролю составляет 8 с, по управлению – 20 с. Вероятность безошибочного выполнения команды равна 0,98. Коэффициент оперативной загруженности составляет 0,2 на два лица.

Простые подсчеты показывают, что за смену оперативный персонал совершает до 300 различных операций. При этом шесть из них являются ошибочными. В основном эти ошибки не являются фатальными, т.к. их не пропускают соответствующие подсистемы АСУ ТП.

Для операторов турбинного цеха характерна следующая информационная загрузка.

80 % информации в общем потоке требований служит для контроля. Половина из них представлена для общего обзора на панелях, 20 % информации необходимы для управления, причем половина из них служит для управления нагрузкой турбин, другая половина – для управления производительностью питательных насосов, 20 % из общего потока занимают телефонные переговоры.

Среднее время для выполнения требований – то же, что и для операторов реакторного отделения. Вероятность безошибочного выполнения требований равна 0,94.

Таким образом, имеет место довольно большой уровень операторских ошибок (0,08 в сумме) и низкая оперативная загрузка.

Как показали исследования, при неблагоприятном сочетании некоторых факторов в критических ситуациях может возникнуть информационная перегрузка и информационная болезнь. К этим факторам относятся: наличие большого количества обрабатываемой информации, нехватка времени на обработку этой информации, большая ответственность за принимаемые решения (информационная триада). В результате возникает нарушение образной памяти человека и выполнение неверных действий не на основе автоматизма.

Исследования показали, что при наличии достаточного времени люди ошибаются редко, они способны при этом на правильные действия даже при недостаточной информации и противоречивых данных. Таблица, приводимая ниже, иллюстрирует, как падает доля неверных решений при росте времени на принятие решения.

Время, с	1	5	30	120
Доля ошибок, %	99,9	90	10	1

Отсюда следует, что при дефиците времени и высокой ответственности за принимаемые решения для сокращения ошибок операторов в критических ситуациях необходимо иметь возможность получать советы электронного советчика-консультанта. Таким советчиком являются «Экспертные системы» (ЭС), которые способны давать оперативные технические и административные советы, объясняя, что лежит в основе этих советов.

ЭС предназначена для решения слабо формализованных или неформализованных задач, т.е. задач, алгоритмы или методы решения которых заранее неизвестны. Отличие ЭС от обычных компьютерных систем заключается в переходе от обработки данных к обработке знаний, представляющих собой совокупность данных и смысловых связей между ними. ЭС на основе информации, содержащейся в базе знаний, осуществляет неформализованный анализ ситуации и выдает конкретные решения, выступая таким образом в роли эксперта.

ЭС как система «человек – машина» осуществляет информационную поддержку операторов АЭС и позволяет лицам, принимающим решения, использовать данные, объективные и субъективные знания людей - экспертов для оперативного анализа и решения слабо структурированных задач, возникающих на сложных технологических объектах. ЭС в процессе работы должна отвечать на вопросы типа: «Что случилось?, что делать в данном состоянии?, сколь эффективны будут действия?, что будет, если выполнить это действие?».

Рис. 15. Схема типичной экспертной системы

Схема типичной экспертной системы приведена на рис. 15.

ЭС состоит из двух основных элементов: базы знаний и механизма логических выводов или дедуктивной машины.

В базе данных сосредоточена конкретная информация относительно соответствующего предмета: факты, цифры, характеристики, практические правила и условия. Дедуктивная машина – это программы, которые обращаются к базе данных и на основе хранящихся в ней данных вырабатывают совет, рекомендацию или предполагаемое решение поставленной задачи. ЭС должен иметь подсистему сбора знаний, средства обучения, пояснения причин, приведших к данному заключению.

ЭС дают существенные результаты при решении следующих классов слабоструктурированных задач:

1. прогнозирование процессов и состояния объектов в заданном интервале времени;

2. диагностирование состояния объекта;

3. интерпретация;

4. проектирование;

5. управление и обучение;

6. отладка системы,

7. ремонт.

ЭС придает АСУ ТП АЭС принципиально новые возможности, некоторые из которых приведены в табл. 3.

Виды основных неисправностей, анализируемых ЭС по первому и второму контурам энергоблока, пока определены в ограниченном масштабе. Они приведены ниже.

По первому контуру:

1. течь теплоносителя;

2. отключение или ухудшение характеристик источников расходов, давления;

3. нарушение проходимости трубопроводов из-за дефекта арматуры; регулятора управляющего задвижкой или клапаном; постороннего предмета; дефекта технологического объекта по магистрали (теплообменника);

4. чрезмерный пропуск среды по трубопроводу из-за дефекта арматуры; дефекта регулятора клапана; течи теплоносителя;

5. дефект системы управления механизмами собственных нужд;

6. дефект датчиков.

По второму контуру:

1. течь теплоносителя из корпуса оборудования;

2. нарушение проходимости (уменьшение или увеличение расхода, пропуск пара в воду или наоборот);

3. неисправность измерительных каналов;

4. разрушение элементов оборудования;

5. вибрация корпуса и опор паропровода турбины.

ЭС в АСУ ТП АЭС увеличивают безопасность эксплуатации за счет улучшения информированности оператора и лиц, принимающих оперативные решения, оптимизации режимов управления АЭС, повышения коэффициентов использования установленной мощности, сокращения времени простоя энергоблока, своевременного обнаружения дефектов оборудования, предотвращения аварии.

Таблица 3

Возможности экспертного советчика

Задача экспертной системы	Новые качества в АСУ ТП
Раннее обнаружение нарушений в технологическом процессе или оборудовании.	Выявление, локализация, предотвращение развития нарушений, предотвращение возникновения аварийной ситуации.
Анализ событий на энергоблоке	Оперативное выявление первопричин аномалий, оценка правильности реакции системы управления на возникшее нарушение в технологическом процессе или оборудовании.
Прогноз развития нарушений во времени и распространение нарушений по взаимодействующим системам	Позволяет снизить в 7-10 раз объем сигналов, выводимых оперативному персоналу БЩУ.
Выдача рекомендаций оперативному персоналу	Предотвращение неправильных воздействий на объект, выработка эффективных воздействий, автоматический контроль действий персонала в штатных ситуациях, подготовка к дальнейшей возможности включения ЭС в цепи управления, исключения оператора из цепи управления и обеспечение полной автоматизации работы энергоблока во всех режимах работы.