115230, г. Москва, Варшавское ш. 46 info@atanor.ru +7 (499) 678 3443

Модернизация систем диспетчерского пункта для атомных электростанций


Модернизация комплекса систем оборудования диспетчерских пунктов атомных электростанций позволяет не только повысить эффективность работы станций, но и улучшить общую безопасность технологических процессов.

Комплекс систем оборудования диспетчерского пункта — это все системы человеко-машинного интерфейса АЭС, включая главную диспетчерскую, резервную диспетчерскую, системы аварийного управления, панели управления, коммуникации и др.


Сделать запрос на оборудование диспетчерской

 

Запрос на расчет проекта

 

Преимущества, которые дает модернизация оборудования диспетчерских АЭС

1. Увеличение времени диспетчеров на принятие правильных решений. Благодаря переходу на современные цифровые системы оборудования оператор освобождается от ряда механических рутинных операций, что критически важно для сохранения внимания и возможности правильно реагировать на непредвиденные ситуации.

2. Благодаря переходу на видеостены и видеоэкраны можно исключить из управляющего интерфейса много аналоговых переключателей и других элементов управления.

3. Существенное снижение сложности интерфейсов контрольно-измерительного оборудования.

4. Интегрированная информационная система реагирования на чрезвычайные ситуации. Диспетчеры получают в свои руки более комплексную и структурированную информацию о работе всех систем АЭС, что помогает им в принятии правильных решений.

5. Критически важные диагностические сообщения, такие как сигналы тревоги, выводятся как на средства изображения, так и дублируются звуковым оповещением. Возможность создания удобной системы отображения таких важных сообщений.

6. Сокращение времени вынужденных отключений и простоя оборудования благодаря более эффективному контролю за всеми технологическими процессами и состоянием систем станции.



Важность системы человеко-машинного интерфейса

Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) включает в себя широкий круг инженерных вопросов и решений, связанных с взаимодействием человека (оператора) и управляемой им машиной (системами оборудования).

Важность проработки систем ЧМИ была признана важнейшей задачей еще задолго до аварии на Чернобыльской АЭС и всегда оставалась в центре внимания МАГАТЭ.

В контексте оборудования диспетчерских пунктов АЭС, основными моментами этой темы являются:

  • Использование видеодисплеев в интерфейсе управления операторов диспетчерской. С появлением видеостен и индивидуальных мониторов стало возможным интегрировать большое количество поступающих данных и отображать их компактно и удобно для диспетчера.
  • Представление поступающей информации в сжатом виде, с помощью мнемосхем и сокращений, что существенно упрощает процесс анализа разнородных поступающих данных.
  • Использование в проектировании систем диспетчерских новых знаний по человеческой психологии и эргономике.
  • Построение систем тревоги и анализа данных, на основе которого должны выводится сигналы тревоги.

Проектирование

При проектировании модернизации систем оборудования диспетчерского пункта атомной станции нужно учитывать целый ряд специальных требований и направлений в проектировании:

  • Дизайн помещений диспетчерской и пульта управления
  • Проектирование контрольно-измерительных приборов и систем управления
  • Проектирование цифровых информационно-коммуникационных систем
  • Инженерная психология
  • Управление эксплуатацией атомной электростанции
  • Практический опыт эксплуатации и технического обслуживания атомных электростанций
  • Требования ядерной безопасности


Вопрос безопасности при проектировании оборудования диспетчерских центров АЭС

Соображения безопасности имеют решающее значение при проектировании и эксплуатации систем диспетчерского пункта. ЧМИ обеспечивает передачу поступающих данных о состоянии станции оператору. Поступающая информация должна позволить ему принять верные решения. Если поступающая информация искажена (например, по причине неисправности в системах индикации), диспетчер может принять неправильное решение. Следовательно, правильная работа всей цепочки имеет жизненно важное значение. Если постараться обеспечить всем видам задействованных систем оборудования наивысший, «ядерный» класс надежности, то затраты на реализацию такой совершенной системы будут настолько велики, что встанет под вопрос целесообразность самой станции. Инженеры и проектировщики диспетчерский центров АЭС стараются решить эту проблему путем создания сценариев «проектной аварии» и обучают операторов действовать в ситуациях, которые могут быть вызваны сбоем в системах сигнализации и передачи данных.

Системы видеоотображения в диспетчерском пункте

Все системы видеоотображения диспетчерского пункта АЭС, по типу выводимой информации, можно разделить на три группы:

  • Системы безопасности
  • Электрические системы
  • Вспомогательные системы

В свою очередь, по типу оборудования, они делятся на:

Основной видеоэкран отображения коллективного пользования

В его роли выступает видеостена. Выводимая на нее информация используется для управления системой питания станции, позволяет управлять мощностью после горячего отключения, применяется для мониторинга и оценки сбоев работы на начальных фазах.

Вспомогательные видеопанели управления

Используются для операций запуска и выключения, а также для устранения последствий после аварий в работе первичных систем.

Вспомогательные панели управления турбогенератором

Применяются для запуска и выключения операций, а также пост-аварийной эксплуатации вторичных систем.



Системы сигнализации

Сигнализация и датчики тревоги

Различение поступающих тревожных данных и обработка данных сигнализаторов постоянно совершенствуются благодаря развитию технологий, накоплению и анализу с реальных ситуаций. Для улучшения анализа уже используются технологии Big Data, а также нейронные компьютерные сети.

Отображение сигналов тревоги на видеоэкранах

Чтобы облегчить распознавание диспетчерами станций поступающих на видеодисплеи сигналов, применяется цветная маркировка сигналов. Например:

Красный цвет: От оператора в диспетчерском центре требуется немедленное действие

Желтый цвет: Допустима задержка в реакции диспетчера на сигнал. Время задержки определяется характером неисправности и инструментами воздействия, которыми обладает оператор.

Белый цвет: Информация указывает на изменение каких-то элементов в системе или действия автоматики в ответ на изменения каких-то показателей.

Зеленый цвет: Автоматическое действие, предпринимаемое системами безопасности. Операторы должны немедленно проверить поступивший от системы запрос и выполнить его.

Вместе с выводом сигналов тревоги на средства видеоизображения диспетчерской, используются и звуковые сигналы, поступающие на акустические системы. Эти сигналы также систематизируются и кодируются по типу тревоги. Используется слуховое кодирование по частоте, но не более трех сигналов разного типа.

Инженерная психология для оборудования диспетчерских центров

Инженерная психология — междисциплинарная специальность, оказывающая сегодня непосредственное влияние на проектирование оборудования, систем, объектов и эксплуатационных сред для обеспечения безопасности, эффективности и надежности операторская деятельности.

В идеале, принципы инженерной психологии должны применяться на протяжении всего процесса иодернизации диспетчерского центра АЭС, от проектирования до установки систем оборудования и отладки.

На сегодняшний день накоплен богатый опыт практических исследований деятельности операторов диспетчерских пунктов. Эти знания находят отражение в таких принципах оборудования диспетчерских, как:

  • Четкое разделение средств видеоотображения по функциональному признаку выводимой на них информации.
  • Стандартизация относительного положения узлов индикации и управления.
  • Идентификация функций управления по форме и положению клавиш и тумблеров.
  • Идентификация каждой видеопанели осуществляется с помощью только одного буквенно-цифрового кода.
  • Использование активных мимических диаграмм.
  • Идентификация по цвету, красному или оранжевому, и/или по функциональной группировке поставарийного состояния.
  • Идентификация с помощью цветового кодирования различных значений или различных типов параметров, таких как температура, давление, уровень, поток нейтронов.


Человеческие операционные факторы

Поскольку люди-диспетчеры играют первостепенную роль в обеспечении безопасной и надежной работы атомной станции, диспетчерские центры должны предоставлять им максимально удобные для работы условия. В конструкции систем диспетчерского пункта, это называют человеческими операционными факторами. Они состоят из факторов организации рабочего процесса и факторов организации рабочего окружения.

Средства связи

От правильного проектирования систем связи диспетчерского центра зависит получение, анализ, обмен информацией и эффективность действий операторов дежурной смены. Эффективность обмена информацией между диспетчерами центрального пункта и диспетчерами удаленных пунктов, техническими специалистами и инженерами станции имеет важнейшее значение. Основными требованиями здесь являются быстрота передачи информации и обеспечение передачи ее без искажений.

В комплекс интегрированной системы связи диспетчерского пункта атомной электростанции входит разнообразное оборудование: пейджинговые станции, телефония, радиостанции, IP-системы и пр. Было замечено, что работа беспроводной связи может создавать помехи в работе электронного оборудования. Поэтому при установке таких систем связи следует быть очень осторожными, использовать дополнительное экранирование оборудования, отказаться от его применения в помещениях с высокочувствительным электронным оборудованием, шире использовать передачу информации по сети.

Также стоит отметить все более широкое внедрение в оборудование диспетчерских систем видеоконференцсвязи.

Использование современных систем оборудования при модернизации диспетчерских центров атомных станций

Обычное проводное оборудование

Несмотря на то, что в диспетчерских пунктах все большее распространение получает применение цифрового аудио-визуального оборудования и компьютерных сетей, традиционное аналоговое и проводное оборудования также продолжает применяться. К таким видам оборудования относятся: специальные индикаторы, системы оборудования с ручным управлением, сигнализаторы тревоги и т. д.

Компьютерные системы для диспетчерского пункта

Как новые атомные станции, так и уже существующие уже используют высоко технологичные компьютеры в оборудовании своих диспетчерских пунктов. По мере снижения стоимости компьютеров и повышения их надежности, такие системы начинают использоваться все более широко. Использование компьютерных систем позволяет существенно увеличить качество и эффективность работ диспетчерских пунктов. Вместе с тем, быстрое развитие современных технологий может вызвать эффект быстрого устаревания установленных цифровых систем. Вариантом решения этой проблемы является закладывание при проектировании широких возможностей для обновления (подключения новых систем, обновления ПО и сценариев и пр.).

Устройства видеоотображения

Для видеостен и видеопанелей, установленных в диспетчерских пунктах атомных электростанций, чащего всего используются LCD-дисплеи, технология которых продолжает бурно развиваться. Тем не менее, в некоторых атомных станциях, где существуют строгие требования по сейсмической безопасности, продолжают использоваться плазменные экранные, так как специальные требования по безопасности к ним меньше.



Современные тенденции в модернизации диспетчерских пунктов атомных электростанций

Централизация контроля и распределение мониторинга

Уже долгое время сохраняется тенденция увеличения роли диспетчерского пункта станции как главного центра накопления, обработки и распределения информации. Компьютерные системы диспетчерского пункта не только собирают информацию, но и напрямую участвуют в ее распределению по всему предприятию, чтобы она могла использоваться теми, кому необходимо: оперативный персонал, инженеры по технике безопасности, обслуживающий персонал, инженеры, специалисты менеджмента. Широкополостные сети позволяют наладить обмен такой информацией по всей станции. Доступность обмена информацией предъявляет и строгие требования к обеспечению ее защиты. Кроме того, такие компьютерные сети должны быть наилучшим образом защищены от опасности попадания вирусов.

Интеграция

Старый взгляд на диспетчерскую, как на обычный мониторинговый центр все больше уходит в прошлое. Внедрение современных цифровых технологий ведет к тому, что диспетчерский центр становится место аккумулирования и других функций. Можно сказать, что операторы центры уже становятся не просто диспетчерами, но и информационными и системными менеджерами. Им приходится иметь дело с огромными объемами информации и выполнять сервисные и инженерные функции в деле управления работоспособностью всей станции и оборудования.

Эта новая реальность непосредственно влияет и на комплексный подход к проектированию оборудования диспетчерского центра, который включает в себя:

  • Устанавливаемые системы оборудования должны не только служить цели мониторинга технологических процессов, но и цели мониторинга и диагностики оборудования станции.
  • Создание собственной «базы данных» и предоставления возможностей с ней работать для анализа и консультаций.
  • Объединение информационных систем динамического мониторинга установок с другими функциями, такими как электронный документооборот, автоматизированные процедуры, занесение информации в базы данных.
  • Использование знаний инженерной психологии при оснащении диспетчерских пунктов.
  • Использование технологий передачи информации в режиме реального времени.

Технические тренды

Расширение возможностей компьютеров и компьютерных сетей

Тенденция к внедрению более открытых систем коммуникационной архитектуры способствует интеграции систем и расширяет возможности использования оборудования от различных поставщиков. Это также облегчает работу
по модернизации оборудования на предприятии. Расширяющиеся вычислительные и сетевые возможности обеспечивают возможность разработки более сложных и информационно насыщенных систем поддержки операторов.

Внедрение передовых цифровых технологий человеко-машинного интерфейса

  • Использование систем плавного переключения управления
  • Внедрение систем голосового управления
  • Использование видеодисплеев с высокой плотностью произведения информации (полиэкраны, экраны высокого разрешения, плоские экраны).
  • Разработка и внедрение специального экспертного ПО, которое помогает как в обработке и анализе поступающей информации, так и в обучении и моделировании ситуаций для диспетчеров.
  • Использование новых технологий нейронных сетей.
  • Использование принципов математического раздела нечёткой логики, позволяющей вырабатывать решения в условиях недостаточной информации.

В статье использованы материалы доклада, подготовленного в рамках проекта Международной рабочей группы по контролю и оборудованию систем атомных электростанций Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ).


Этапы реализации проекта


Сделать запрос на модернизацию диспетчерской

 

Запрос на расчет проекта

 

Примеры реализованных проектов: