基于TRACEr失误辨识方法的电网调度人因风险认知分析

滕晓毕 王健 陆燕玉 傅山

摘 要： 辨识和分析电网调度中的人为失误对于防范和控制人因风险、保障电网安全稳定运行至关重要。人为失误预测和确认方法在复杂系统的设计、评估和运行中已得到了广泛应用。结合电网调度业务知识和认知心理学模型，对认知差错追溯和预测技术（Technque for Ret-rospectve and Predctve Analyss of Cogntve Errors，TRACEr）进行了分析和改进，研究了其在电网调度人为风险分析中的应用。运用提出的人为失误分析方法，对电网调度中的人因风险案例进行了分析，结果表明，基于TRACEr失误辨识方法能较为全面地分析电网调度员的人为失误，并为失误的补救和防范提供有效的改进措施。

关键词： 人为因素; 电网调度; 人为失误; 差错辨识

中图分类号： TM73      文献标志码： A

Analyss of Human Errors n the Power Dspatchng Based

on the TRACEr Method

TENG Xaob1， WANG Jan1， LU Yanyu2*， FU Shan2

（1. Dspatchng Control Center， State Grd Corporaton of East Chna， Shangha 200120， Chna;

2. School of Electronc nformaton and Electrcal Engneerng， Shangha Jao Tong Unversty， Shangha 200240， Chna）

Abstract： The dentfcaton and analyss of the human errors n the power dspatchng are sgnfcant to gude aganst the human rsk and ensure the stable and safe operaton of power nets. Human error dentfcaton methods have been wdely used n the desgn， evaluaton and operaton of complex systems. n ths study， the technque for retrospectve and predctve analyss of cogntve errors （TRACEr） was mproved by the combnaton of the task features of the power dspatchng and human nformaton processng， and was used to dentfy the human errors n the power dspatchng. Some ncdent or accdent cases caused by operators were analyzed. The results reveal that the method can beneft the dentfcaton of the operators human errors and the exploraton of the context that nfluences the operators performance， whch should help to propose some recovery strateges and mprovement of the operaton safety for the power dspatchng.

Key words： Human factors; Power dspatchng; Human error; Error dentfcaton

0 引言

電力系统的安全与稳定运行对于维持电力能源供应、确保经济增长和保障人民生活正常有序至关重要。随着电力系统技术的发展，日益复杂的自动化系统不断引入电力系统运行中，极大地提高了系统运行的安全水平。然而，系统不断增加的复杂度和不透明性，对电网调度人员的操作提出了很高要求。随着系统失效比例的下降，由人的失误导致的事故成为复杂系统主要的事故诱因之一。统计数据表明，约75%的电网调度事故是由人为失误造成的[1]。因此，对电网调度任务过程中人为失误进行分析和辨识，进而提出有效的预防和减缓措施，对于提高电网运行的安全性具有重要意义。

作为复杂系统中事故的主要因素之一，人为失误受到了诸多领域人因研究者的广泛关注，如核电、民航等[2]。Reason将人为失误定义为“计划的心理或身体活动次序未能达到预期输出的、以及不能归因于偶然因素失效的所有事件”。而且，Reason提出将人为失误分为过失（Slps）、错误（Mstakes）以及违规（Volatons）[3]。

人为失误识别方法在复杂系统领域得到了广泛的研究和应用。研究者们根据不同领域的特点，提出了多种人为失误识别方法，用于预测复杂系统中人机交互可能产生的潜在失误，也可用于现有系统事故的分析和调查。例如，系统性人误降低和预测方法（SHERPA）的提出是用于核电领域操作人员潜在失误的识别[2];人误模板（HET）是为民用航空领域所研发的人误识别方法[5];危险与可操作性分析（HAZOP）最早是为核电和化工行业开发的人误分析方法[6];认知可靠性和差错分析方法（CREAM）最早是为核电开发的人的可靠性分析方法[7];人为因素分析和分类系统是为美国军事航空事故分析而设计的人误分类方法[8]。

认知差错的回溯性分析技术（Technque for the Retrospectve Analyss of Cog-ntve Errors， TRACEr）是为空中交通管制领域研发的人为失误识别方法[9]，可用于预测潜在失误，也能用于追溯性的事故调查。该方法基于实验心理学和应用心理学、人为因素及通讯等多个领域的相关理论，将心理、生理及外在因素进行结合。除了空管领域[10]外，该方法已经在铁路[11]、船舶事故以及航海[12，13]等领域得到了应用。

考虑到电网调度任务与空中交通管制任务在一定程度上的相似性，本文结合电网调度任务的特殊性，对TRACEr方法进行优化改进，用于识别和分析电网调度任务中调度员的人为失误。

1 TRACEr方法

TRACEr方法侧重于人机交互界面以及操作人员的认知过程。环境或情景因素都可能影响操作人员的认知状态，导致其认知过程失效，进而造成事故。因此，TRACEr方法不仅分析任务失误的外在因素及可观察到的表象，更深入分析认知过程，帮助分析人员挖掘导致操作人员出错的背景因素。

TRACEr方法使用一系列相互关联的层次模块，包括：任务差错、外在失误模式（EEMs）、内部失误模式（EM）、失误心理机制（PEMs）、行为形成因子（PSFs）。

在本研究中，采用TRACEr方法进行电网调度任务中的人为失误辨识，如图1所示。

具体步骤如下。

（1） 确定任务差错，例如通讯差错、系统监控差错、操作票审查出错。

（2） 定义失误或违规。分析者需要更清楚地知道差错行为背后的动机。失误和违规主要的差别在于操作者的意图。违规是操作者有意偏离操作程序;而失误是操作者无意识的行为。TRACEr方法主要针对失误行为来分析其认知失效的过程。

（3） 确定外在失误模式。TRACEr方法主要将外在失误模式分为三大类：动作时机、动作选择以及信息传递。

（4） 确定失效的认知过程。认知过程主要包括感知与警觉性、工作记忆与长期记忆、计划与决策、反应执行。

（5） 确定内部失误模式和失误心理机制。内部失误模式描述什么认知功能失效，已何种形式失效，因此提供了外在失误模式、心理失误机制以及认知过程之间的接口，提供了细节的中间水平。例如，“感知与警觉性”的失效可以分为“视觉”或“听觉”方面。失误心理机制则描述了内部失误机制的心理本质，如在“感知与警觉性”方面的“预期偏差”、“感知混淆”、“注意力分散”等。

（6） 确定行为形成因子。行为形成因子是为了识别所讨论的人因风险中，可能会影响调度员行为绩效的环境或情境因素，从而有针对性的提出失误恢复或防范的措施。在本研究中，我们从时间、人机界面、训练和实践、程序、组织、疲劳以及任务复杂性7个方面来分析调度员的行为形成因子，如表1所示。

2 案例分析

2.1 具体案例分析

“某日，省调申请办理xx线路工作检修申请单结束，网调当班调度员办理检修申请单竣工后，未按要求在日志中结束该线路工作，未按要求在系统中取消该线路工作牌。”

按照TRACEr方法的流程，首先确定任务差错，“挂牌”差错。

第二步，确定失误或违规。在该事件中，调度员发生差错的原因是忘记“挂牌”事项，而非“明知故犯”。

在该人因失误中，调度员的外部失误模式表现为“动作选择”失误，具体为“忘记执行动作”，即“忘记挂牌”。显然，其相应的失效认知过程为“工作记忆”，具体的内部失误模式为“忘记执行任务”。同时继续其认知过程，可知认知过程中的“响应执行”也存在失误，具体为“动作遗漏”。因此，从本案例中可知，在一次事故或事件中一般存在一个以上的人因失误。这是在进行失误辨识时需要特别注意的。

根据事件调查员对发生人因失误的调度员当天工作的详细调查和事件访谈，当时调度员正忙于处理其他工作（编制操作票），过于投入而忘记“取消挂牌”操作。因此，他的心理失误机制为“分心/专注”。

在该事件中，主要的行为影响因子为两大部分：“人机界面”和“压力”。“人机界面”表现为系统的人机界面不能提供充分有效的提醒信息，如明显的视觉提醒，或是多重提醒（視觉+听觉）等。因此，建议改进系统，系统中关于设置的任务未完成的步骤有明显的视觉提醒（颜色显著，或闪烁等）;或预设任务时间，在预计时间到达后，提供听觉提醒。

“压力”表现为调度员同时间在执行的操作票编制任务压力。调度员的注意力资源大量集中于当前任务，而忽视了其他任务。

2.2 案例分析结果

我们采用TRACEr方法对电网调度任务中的人因风险事故进行了分析，事件时间为从2016年5月至2018年5月。报告总计对20份人因风险事故单进行了分析。如图2所示。

在所统计的人因风险事故中，调度员任务过程中认知加工失效的过程分别是决策判断（33.33%）、感知与警觉性（19.05%）以及响应执行（14.29%）。其中感知与警觉性主要表现为视觉通道的感知。

如图3所示。

在电网调度任务中，诱导调度员发生人为失误的主要因子为时间、疲劳与压力、人机界面（系统界面信息缺少或不充分）以及操作程序（程序繁琐或无相应程序）。

已有研究表明，调度员的情景感知不良是造成其失误的主要原因[14]。在本研究中，根据TRACEr方法对其失误进行的一系列分析进一步验证了该结论。人机界面不能提供充分的信息（如操作票编制系统不能提供恰当的辅助）、多系统间系统不关联（如操作票编制系统与调度日志记录系统之间缺少关联）等使得调度员不能有效地进行多信息整合，从而做出不充分的计划决策。同时，调度员任务压力和疲劳、尤其是任务被干扰或中断（如编制操作票时接到省网电话要求处理其他事项）都会影响其情景感知，从而造成安全隐患。

3 总结

本文论证了TRACEr方法对于电网调度任务中人因风险分析的可用性。论文阐述了TRACEr方法模型用于电网调度任务人因风险分析辨识的各层次分类及相关流程，并通过调度任务人因风险案例解释分析过程。TRACEr不仅能揭示调度员发生失误的认知机制，而且能有效地指出相关的影响因素，有助于提出针对性的解决措施和防范建议。

TRACEr方法整合了Wckens关于人的信息加工模型[15]，是一种多层次结构化的人为差错分析方法，有利于确定人的信息加工不同过程中发生的失误。TRACEr方法从整个系统角度（包括内因和外因）考虑操作者的行为形成因子，有助于差错的确认以及相关纠正和预防措施的提出。在本研究中，根据TRACEr方法辨识的人因风险问题，我们针对性地提出了一系列的预防措施，如在系统人机界面方面，操作票编制系统应能提供编制方案关键步骤的信息提示，操作票编制系统应与其他系统重复关联，以确保相关异常信息及时处理，系统界面要以多通道分等级的方式提供任务节点的提醒;在程序方面，建议完善操作程序，建立相关检查单;在任务时间方面，建议调整夜班工作负荷，加强夜班时系统的告警强度等等。

另一方面，TRACEr方法是基于心理学理论开发的，因此掌握和使用这种方法需要较长的培训时间以及使用者充分了解心理学。同时，方法高度依赖所分析领域和任务的背景、经验以及相关知识。将TRACEr用于电网调度任务的人因分析不仅要求分析人员对电网调度任务有较强的理解，而且还要有很强的心理学知识背景。因此，TRACEr方法在电网调度任务的人因失误分析中的应用和推广还需要对分析人员进行一定程度的培训和实践，以提高方法的有效性和可靠性。

参考文献

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（收稿日期： 2018.11.08）

基金項目：国家电网公司华东分部科技项目资助（SA0301503）

作者简介：滕小毕（1984-），男，温州，中级工程师，硕士，研究方向：电力系统调控运行。

王健（1975-），男，安徽和县，高级工程师，硕士，研究方向：电力系统调控运行。

陆燕玉（1984-），女，通信作者江苏常州，助理研究员，博士，研究方向：认知心理学与人因风险诊断。

傅山（1964-），男，安徽，上海交通大学，教授，博士，研究方向：人机环智能系统理论与工程。文章编号：1007-757X（2020）01-0041-04