《安全技术》之电力系统控制中心的人机工程设计

1、电力系统控制中心的人机工程设计 摘要阐明了电力系统控制中心人机工程设计的必要性，并简要介绍了我国第一个电力行业人机工程设计系列标准的产生、审查情况及其主要内容。 关键词电力行业 人机工程 设计标准 控制中心 1 控制中心人机工程设计的必要性 电力系统的控制中心(在电网称调度中心，它包括控制室及与其配套的功能室和相关设施)是监测并控制发电、输电、配电运行的 所在地，是电力系统运行的枢纽。控制中心的设计包括技术和人机工程两个方面。如何运用 人机工程原则，使控制中心的机(包括硬件和软件)和环境(物理环境、化学环境以及社会人际环境)适合人的生理、心理特点以及人的能力及其限度，从而使其技术充分发挥作用，

2、实现控制中心人、机、环境协调和整体优化，保证系统运行安全、高效，是个十分重要的问题。 我国电力部门十分重视控制中心的设计，重视采用先进技术，有的直接从国外引进先进设备。 但因人种和所处地区不同，在身材、工作环境等方面有所差异，从人机工程角度看，有些地 方整体并不协调，必须采取相应的改进措施，才能适合于国内使用。至于我国自己设计的控 制中心，虽然也考虑了人的因素，但不够全面，除了对人的心理因素考虑较少外，主要是缺乏系统化、规范化的人机工程设计。因而在运行时往往也呈现出许多弱点，这早已引起业内人士的关注。80年代末，90年代初，就有人对我国4座电厂(分别反映我国60年代末，70年代末和国外80年代

3、末水平)中各种类型的控制室作人机工程学调研，结果表明：在控制室的布局，控制室内显示系统布局对人的视野的适应性，控制装置的可操作性，显示与控制装置的 成对性，仪表的易读性，操作人员的作业姿势与控制台，坐椅设计的合理性，控制室作业环 境(照明、噪声、空气品质、工作空间、活动空间)等方面都存在不同程度的不符合人机工程 原则的地方，有的已导致操作人员疲劳或工作效率降低，成为安全运行的隐患。 另外，笔者看到的大型调度中心的控制室，设备很先进，但也存在眩光，操作台与坐椅 不符合人机工程要求等问题。 出现上述问题的原因主要是在设计控制室时没有充分考虑人的因素，特别是缺乏相应的人机工程设计标准。因此，电力系统

4、控制中心必须实施人机工程设计，才能保证电力生产的安全。 2 国外控制中心人机工程设计标准 据对美国电力行业制定和应用人机工程标准所作的调研表明：美国电力科学研究院(EPRI)在70年代中期曾对大型火电厂频繁的停机事故作过研究和分析，发现其中大部分停机事故是由于人员操作失误造成的，而失误的原因有的是由于电厂的设计没有很好应用人机工程学原则，导致难以减少或避免操作失误。因此，80年代在对美国中西部大型电厂进行了人机工程调研和审评的基础上，编制了一套设计导则，题为提高火电厂设计、运行和维修水平的人机工程导则，详细具体地阐明如何将人机工程学原则和方法贯彻到大型火电厂设计的全过程以及设计的各方面。后又出

5、版了大型电厂可维修性人机工程设计导则。这两套导则，为电厂控制中心的设计、运行和维修提供了全面的指导，并有很强的可操作性。美国国家标准局还于1988年颁布了人机工程标准ANSI/HFS100-1988视觉显示终端工作站的人机工程导则。该标准全面规定了用于视觉显示终端(VDT)、相关工作桌椅以及VDT环境的人机 工程原则和具体要求。VDT是现代工业中常用的设备，也是电力系统控制中心中的重要设备。 据称，国际标准化组织(ISO)正在编制一套控制中心的人机工程设计系列标准(ISO 11064)，以及用于办公室工作的视觉显示终端的人机工程要求系列标准(ISO 9241)。这两个系列标准中有的已正式颁布，

6、有的还处于草稿或征求意见稿阶段。 3 我国控制中心人机工程设计标准 如上所述，要很好进行控制中心人机工程设计，就必须制定并实施我国的相应标准。1997 年，在中电联领导下，由南京自动化研究院牵头，中国标准化研究所、苏州热工研究所等参 加组成了“控制中心人机工程设计标准”编制工作组(以下简称编制组)。编制组竭力应用当 前国内外人机工程学研究的最新成果，参考大量相关标准，尤其是国际上还处在编制阶段的 ISO 11064和ISO 9241的最新内部资料，编制适合我国电力系统实际的人机工程设计标准。 1999年5月初完成了自成体系的控制中心人机工程设计导则系列标准(以下简称系列标 准)。并由中电联标准

7、化部主持，在北京召开了系列标准审查会。与会者对系列标准的内容 进行了全面审查，认为该标准具有很强的科学性和实用性，填补了我国电力系统人机工程设 计标准方面的空白，对今后电力设计工作和生产运行都具有指导意义和参考价值，一致通过了系列标准的送审稿。并从实际应用出发，对标准提出了修改意见。 今年3月19日，中电联标准化中心正式宣布该系列标准将于2000年7月1日起实施。 该系列标准共包括12个子标准： DL/T575.1-1999 “控制中心人机工程设计导则”第1部份 术语与定义 DL/T575.2-1999 “控制中心人机工程设计导则”第2部份 视野与视区划分 DL/T575.3-1999 “控制

8、中心人机工程设计导则”第3部份 手可及范围与操作区划分 DL/T575.4-1999 “控制中心人机工程设计导则”第4部份 受限空间尺寸 DL/T575.5-1999 “控制中心人机工程设计导则”第5部份 控制中心设计原则 DL/T575.6-1999 “控制中心人机工程设计导则”第6部份 控制中心总体布局原则 DL/T575.7-1999 “控制中心人机工程设计导则”第7部份 控制室的布局 DL/T575.8-1999 “控制中心人机工程设计导则”第8部份 工作站的布局与尺寸 DL/T575.9-1999 “控制中心人机工程设计导则”第9部份 显示器、控制器及其相互 作用 DL/T575.1

9、0-1999 “控制中心人机工程设计导则”第10部份 环境要求原则 DL/T575.11-1999 “控制中心人机工程设计导则”第11部份 控制室的评价原则 DL/T575.12-1999 “控制中心人机工程设计导则”第12部份 视觉、显示终端 (VDT)工作站 上述12个子标准中，前4个是基础部分。其中DL/T575.1-1999概括了系列标准中所有用到的术语及其定义，对理解整个标准有重要作用，其余3个对与控制中心设计有关的人的生理、心理特性、能力及其限度给出了具体数据。如：人在各种操作姿势下的视区、视野范围，最佳视区和最佳视野值，监视作业的视区划分；人在各种操作姿势下手功能可及范围及操作区

10、划分；精确操作区、有效操作区、舒适操作区、可扩展操作区的尺寸；受限空间设计应考虑的主要因素，以及控制中心的受限作业空间、受限活动空间和个人心理空间的尺寸等等。这些都是控制中心人机工程设计中所必需的基本数据。后7个子标准是控制中心人机工程设计应遵循的基本原则和方法，是系列标准的核心部分。它从整体到局部，依次从控制中心到控制室，再到其中的工作站，逐步细化至显示器、控制器，分别详细地规定了设计原则、设计步骤以及应考虑的各种因素。对控制中心中最重要的部分控制室，还规定了具体环境(热环境、声环境、气流、照明、空气品质等)要求以及评价原则(人机评价的基本内容、要 求、评价程序、评价方法等)。凡设计中要求的具体数值都根据第2、3、4个子标准中提供的 基础数据给出。最后一个子标准既是前列各子标准中诸多人机工程学原则在VDT工作站上的 综合应用实例，又是本系列标准的一个有机组成部分。因为VDT工作站是控制中心的重要设备，是控制室内重要的人机接口。 电力系统控制中心实施人机工程设计是电力系统现代化的重要标志之一。随着新技术不断应用，必将遇到新的人机接口问题。该系列标准不可能包含一切。但人机工程学强调的原则是以人为