核电厂主控制室操纵员工作负荷早期评估与预计

作     者：韦关祥 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨明;赵阳

授予年度：2020年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：工作负荷 VACP 动态预测 波动增益 冷却剂损失事故(LOCA) 

摘      要：当下大多数主控制室操纵员工作负荷的评估主要发生在核电厂主控制室设计的V&V阶段,通过仿真实验进行测量,其测量结果可用于改进系统设计,并能够在一定程度上反映主控室人机交互(HMI)设计的科学性。但该方法存在着明显缺点:假设在核电厂主控制室设计的后期发现设计的不合理之处,此时进行设计问题的改进,将造成主控制室设计周期延长、设计成本增加,造成极大的时间和资源浪费。因此开发一种在核电厂主控制室设计早期阶段对操纵员工作负荷评估的科学性方法,对核电厂主控制室人机交互设计的效率和经济性具有重要意义。本文针对核电厂数字化主控制室人机界面的设计特征,通过对国内外核电和航天等相关行业工作负荷测量方法进行调研,确定基于最小任务需求角度的VACP方法,并针对核电厂数字化主控制室任务特点对此方法进行了改进,最终确定了适用核电厂设计的早期阶段的工作负荷评估与预计方法。主要研究成果包括以下几个方面:1.通过对国内外核电、航天等相关领域的操纵人员工作评估方法进行调研分析、对比和论证,确定基于最小任务角度的操纵员工作负荷评估方法-VACP方法。2.针对数字化核电厂主控制室的任务特点,对VACP方法进行改进,确定基于数字化主控制室任务的VACP评估量表,并参照数字化主控制室的任务流程,建立了数字化主控制室的操纵员任务执行模型。3.针对核电厂早期阶段的两类经典场景,建立针对性的评估指标,评估相应场景下的工作负荷水平,其次确定了针对具体任务的工作负荷水平指标选择方法。1)不考虑时间压力的操纵员工作负荷水平评估方法:(?)核电厂正常工况下时间非常充分的背景下,当操纵员执行压水堆NPP全功率下工作时发生冷却剂损失事故下,在处理事故过程中主要给水和辅助给水缺失下的操纵员工作负荷评估。2)考虑时间压力的操纵员工作负荷水平评估方法。(?)发生紧急工况下,可用时间不足时的操纵员工作负荷水平评估。本论文建立的针对于核电厂设计的早期阶段主控制室操纵员的工作负荷水平评估方法,可以实现在核电厂设计的早期阶段实现对主控制室操纵员的工作负荷水平进行评估与预计,并针对主控制室设计改进提供一定的参考。