KR101199625B1 - Apparatus and method of electronic control processing of digital signal in nuclear power plant - Google Patents

Apparatus and method of electronic control processing of digital signal in nuclear power plant Download PDF

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홍경표
김학범
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Abstract

PURPOSE: An apparatus and method for digital signal electronic control processing of a nuclear power plant are provided to minimize the change of hardware by equally setting an input-output of duplex two FPGAs and an input-output of a card performing a predetermined function. CONSTITUTION: A first FPGA(120) and a second FPGA(150) output a system management signal. Input buffers(110,140) transmit a system state signal generated by the operation of a nuclear plant to one of the first FPGA and the second FPGA. Output buffers(130,160) transmit the system management signal to a device which controls the nuclear plant. The first FPGA transmits a first error detection signal to the second FPGA. The second FPGA transmits a second error detection signal to the first FPGA. The first FPGA determines whether the first error detection signal is identical to the second error detection signal.

Description

원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 처리를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF ELECTRONIC CONTROL PROCESSING OF DIGITAL SIGNAL IN NUCLEAR POWER PLANT}Apparatus and method for digital signal electronic control of nuclear power plant {APPARATUS AND METHOD OF ELECTRONIC CONTROL PROCESSING OF DIGITAL SIGNAL IN NUCLEAR POWER PLANT}

본 발명은 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 처리를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 하나의 기능을 사용하기 위해 기존의 제어 장치 및 시스템에서 사용하던 다수의 로직 IC(Integrated Circuit) 대신에 이중화된 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현하여 다수의 로직 IC나 FPGA의 포트(또는 핀) 등의 인터페이스에서 발생할 수 있는 불량률을 낮춰 발전소 운영의 안전성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for digital signal electronic control processing of a nuclear power plant. Instead of a plurality of logic integrated circuits (ICs) used in existing control apparatuses and systems to use a single function, a redundant FPGA ( Field Programmable Gate Array) is a technology that improves the safety of power plant operation by reducing the failure rate that can occur at interfaces such as ports (or pins) of multiple logic ICs or FPGAs.

원자력 발전소는 보통 100개 이상의 개별적 기능을 가진 계통(system)들로 구성된다.Nuclear power plants usually consist of more than 100 individual functions.

이들은 크게 원자로를 중심으로 한 핵증기공급계통(NSSS, Nuclear Steam Supply System)과 증기를 공급받아 발전기를 돌리는 터빈/발전기계통 그리고 기타 부수설비로 구분된다.These are largely divided into nuclear steam supply systems (NSSS) centered on nuclear reactors, turbines / power generating cylinders that supply steam to run generators, and other ancillary equipment.

현재 한국 원자력 발전소의 주종을 이루고 있는 가압경수형 발전소를 살펴보면 원자로를 중심으로 한 1차 계통, 증기발생기, 터빈, 발전기 및 복수기를 포함한 2차 계통, 사고에 대비한 공학적 안전설비계통, 송배전계통, 계측제어계통, 기타 보조계통들로 구성되어 있다.Looking at pressurized light-type power plants, which currently dominate Korea's nuclear power plants, the primary system centered on nuclear reactors, the secondary system including steam generators, turbines, generators and condensers, engineering safety equipment systems for accidents, transmission and distribution systems, It consists of measurement control system and other auxiliary systems.

영광3, 4호기를 포함한 한국표준형 원자력 발전소는 보호 계통, 감시 계통, 및 제어 계통 등의 다양한 계통들로 구분된다.Korean standard nuclear power plants, including Yeonggwang 3 and 4, are divided into various systems such as protection systems, monitoring systems, and control systems.

원자력 발전소를 구성하는 각종 계통들은 각각의 기능을 수행하는 다수의 로직 IC로 구현된 카드로 선정된 동작을 수행한다.The various systems that make up a nuclear power plant perform selected operations with cards implemented with multiple logic ICs that perform their respective functions.

그러나, 각각의 로직 IC에 문제가 생기는 경우 카드는 선정된 동작을 수행하지 못할 뿐만 아니라, 카드의 기능 정지로 인해 다른 카드, 제어 장치 또는 시스템에 영향을 미칠 수 있다.However, in the event of a problem with each logic IC, the card may not perform the selected operation, but may also affect other cards, control devices or systems due to card malfunction.

또한, 카드 자체의 오동작뿐만 아니라, 입력 Buffer의 오동작 또는 해당 카드의 포트(Port) 또는 핀(Pin) 등의 인터페이스에서 발생하는 오동작은 검출이 쉽지 않다.In addition, not only malfunction of the card itself, but also malfunction of an input buffer or malfunction occurring at an interface such as a port or a pin of the card is not easy to detect.

또한, 오동작 시 이를 검출하여 출력을 차단할 수 있는 기능이 없으므로 잘못 계산된 값이 출력될 가능성이 있으며 이로 인해 원자력발전소의 운영에 차질을 줄 수 있다.In addition, since there is no function to detect the malfunction and cut off the output, there is a possibility that an incorrectly calculated value may be output, which may interfere with the operation of the nuclear power plant.

이런 문제는 원자력 발전소의 보호, 감시, 및 제어 등의 일부 또는 전체의 기능을 마비시킬 수 있는 심각한 문제를 야기시킬 수도 있다.Such problems may cause serious problems that may paralyze some or all functions of protection, monitoring, and control of nuclear power plants.

본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치는 시스템 관리 신호를 출력하는 제1 FPGA 및 제2 FPGA, 원자력 발전소의 운영에 따라 발생하는 시스템 상태 신호를 상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA 중에서 적어도 하나에 전달하는 입력 버퍼, 및 상기 출력된 시스템 관리 신호를 전달 받아 상기 원자력 발전소를 제어하는 장치로 전달하는 출력 버퍼를 포함할 수 있다.The digital signal electronic control apparatus of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention is the first FPGA and the second FPGA for outputting a system management signal, the system status signal generated by the operation of the nuclear power plant, the first FPGA and the first It may include an input buffer for transmitting to at least one of the two FPGA, and an output buffer for receiving the output system management signal and delivers to the device for controlling the nuclear power plant.

본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 입력 버퍼에서, 원자력 발전소의 운영에 따라 발생하는 시스템 상태 신호를 상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA 중에서 적어도 하나에 전달하는 단계, 제1 FPGA 및 제2 FPGA 중에서 적어도 하나에서 상기 전달된 시스템 상태 신호에 응답하여, 시스템 관리 신호를 출력하는 단계, 출력 버퍼에서, 상기 출력된 시스템 관리 신호를 전달 받아 상기 원자력 발전소를 제어하는 장치로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 제1 FPGA에서 상기 제2 FPGA로 제1 에러 검출 신호를 전송하는 단계, 및 상기 제2 FPGA는 상기 제1 FPGA로 제2 에러 검출 신호를 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 에러 검출 신호 및 상기 제2 에러 검출 신호 중에서 적어도 하나는 상기 입력된 시스템 상태 신호, 체크섬, CRC, 및 패리티 신호 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The digital signal electronic control method of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention, in the input buffer, transmitting a system status signal generated by the operation of the nuclear power plant to at least one of the first FPGA and the second FPGA, Outputting a system management signal in response to the transmitted system status signal in at least one of a first FPGA and a second FPGA, and receiving an output system management signal from an output buffer and controlling the nuclear power plant; And transmitting a first error detection signal from the first FPGA to the second FPGA, and wherein the second FPGA further sends a second error detection signal to the first FPGA. And at least one of the first error detection signal and the second error detection signal is the input system status signal, checksum, CRC, and parity. It may include at least one of the signals.

본 발명의 일실시예에 따르면, 카드 자체의 오동작뿐만 아니라, 입력 Buffer의 오동작 또는 해당 카드의 하나 이상의 포트(Port) 또는 핀(Pin)에서의 오동작을 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, not only a malfunction of the card itself, but also a malfunction of an input buffer or a malfunction of one or more ports or pins of the card can be detected.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 오동작 시 이를 검출하여 출력을 차단할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, it can provide a function to detect the malfunction when the output is cut off.

본 발명의 일실시예에 따르면, 각각의 로직 IC을 이중화된 두 개의 FPGA로 구현하고, 하나의 FPGA에서 문제가 생기는 경우 다른 FPGA에서 선정된 동작을 처리함으로써 로직 IC에 문제가 생기는 경우에 대비할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, each logic IC is implemented in two redundant FPGAs, and if a problem occurs in one FPGA, the logic IC may be prepared by processing a predetermined operation in another FPGA. have.

본 발명의 일실시예에 따르면, 이중화된 두 개의 FPGA의 입출력을 기존 선정된 기능을 수행하는 카드의 입출력과 동일하게 설정함으로써, 하드웨어의 변경을 최소화하여 시스템의 안전성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, by setting the input and output of the two redundant FPGA to the same as the input and output of the card that performs the previously selected function, it is possible to minimize the change of hardware to improve the safety of the system.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법을 설명하는 도면이다.
1 is a view illustrating a digital signal electronic control apparatus of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a digital signal electronic control apparatus of a nuclear power plant according to another embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a digital signal electronic control apparatus of a nuclear power plant according to another embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a digital signal electronic control method of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, the intent of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치(100)를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a digital signal electronic control apparatus 100 of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신호 전자제어 장치(100)는 이중화된, 즉 두 개의 독립된 FPGA를 통해서 기존 카드가 제공하는 선정된 기능을 제공함으로써, 원자력 발전소 운영의 안정성을 향상시킬 수 있다.The digital signal electronic control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may improve the stability of the nuclear power plant operation by providing a predetermined function provided by an existing card through two independent FPGAs.

구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치(100)는 제1 입력버퍼(110), 제1 FPGA(120), 제1 출력버퍼(130), 제2 입력버퍼(140), 제2 FPGA(150), 및 제2 출력버퍼(160)를 포함할 수 있다.Specifically, the digital signal electronic control apparatus 100 of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention may include a first input buffer 110, a first FPGA 120, a first output buffer 130, and a second input buffer. 140, a second FPGA 150, and a second output buffer 160.

본 발명의 일실시예에 따른 제1 입력버퍼(110) 및 제2 입력버퍼(120)는 원자력 발전소의 운영에 따라 발생하는 시스템 상태 신호를 상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA 중에서 적어도 하나에 전달할 수 있다.The first input buffer 110 and the second input buffer 120 according to an embodiment of the present invention to transfer the system status signal generated by the operation of the nuclear power plant to at least one of the first FPGA and the second FPGA. Can be.

본 발명의 일실시예에 따른 제1 FPGA(120) 및 제2 FPGA(150)는 시스템 관리 신호를 출력할 수 있다.The first FPGA 120 and the second FPGA 150 according to an embodiment of the present invention may output a system management signal.

본 발명의 일실시예에 따른 제1 출력버퍼(130) 및 제2 출력버퍼(160)는 상기 출력된 시스템 관리 신호를 전달 받아 상기 원자력 발전소를 제어하는 장치로 전달할 수 있다.The first output buffer 130 and the second output buffer 160 according to an embodiment of the present invention may receive the output system management signal and transmit it to a device for controlling the nuclear power plant.

예를 들어, 제1 FPGA(120)가 정상 동작하는 경우, 제1 FPGA(120)는 상기 시스템 상태 신호를 수집하고 상기 수집된 시스템 상태 신호에 기초하여 사전에 설정된 프로그램에 따라서 시스템 관리 신호를 출력할 수 있다.For example, when the first FPGA 120 operates normally, the first FPGA 120 collects the system status signal and outputs a system management signal according to a program set in advance based on the collected system status signal. can do.

만약, 제1 FPGA(120)가 오동작하고 제2 FPGA(140)가 정상 동작하는 경우, 제1 FPGA(120)는 페일오버 신호를 발생시키고, 제2 FPGA(140)는 상기 페일오버 신호에 따라 제1 FPGA(120) 대신하여, 상기 수집된 시스템 상태 신호에 기초하여 사전에 설정된 프로그램에 따라서 시스템 관리 신호를 출력할 수 있다If the first FPGA 120 malfunctions and the second FPGA 140 operates normally, the first FPGA 120 generates a failover signal, and the second FPGA 140 generates the failover signal according to the failover signal. In place of the first FPGA 120, a system management signal may be output according to a preset program based on the collected system status signal.

이때, 제1 FPGA(120)는 전체적인 이상동작 또는 클록 신호의 이상 시 검증이 가능하므로 입력 버퍼의 오동작 또는 해당 FPGA의 하나 이상의 포트(Port)나 핀(Pin)에서의 오동작에 대해서 검출할 수 있다.In this case, since the first FPGA 120 may verify the overall abnormal operation or the clock signal, the first FPGA 120 may detect a malfunction of the input buffer or a malfunction of one or more ports or pins of the corresponding FPGA. .

구체적으로, 제1 FPGA(120)는 제2 FPGA(140)로 제1 에러 검출 신호를 전송하고, 제2 FPGA(140)는 제1 FPGA(120)로 제2 에러 검출 신호를 전송할 수 있다.In detail, the first FPGA 120 may transmit a first error detection signal to the second FPGA 140, and the second FPGA 140 may transmit a second error detection signal to the first FPGA 120.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 제1 에러 검출 신호 및 상기 제2 에러 검출 신호 중에서 적어도 하나는 상기 입력된 시스템 상태 신호, 체크섬, CRC, 및 패리티 신호 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.At least one of the first error detection signal and the second error detection signal according to an embodiment of the present invention may include at least one of the input system status signal, checksum, CRC, and parity signal.

본 발명의 일실시예에 따른 제1 FPGA(120)는 제2 FPGA(140)로부터 수신한 제2 에러 검출 신호가 상기 제1 에러 검출 신호와 동일한지 여부를 판단하고, 판단 결과 동일한 경우 선정된 연산 조건에 따라 출력신호를 생성하여 상기 출력 버퍼로 전송할 수 있다.The first FPGA 120 according to an embodiment of the present invention determines whether the second error detection signal received from the second FPGA 140 is the same as the first error detection signal, and if the determination result is the same, An output signal may be generated and transmitted to the output buffer according to the operation condition.

본 발명의 일실시예에 따른 제2 FPGA(140)는 제1 FPGA(120)로부터 수신한 제1 에러 검출 신호가 상기 제2 에러 검출 신호와 동일한지 여부를 판단하고, 판단 결과 동일한 경우 선정된 연산 조건에 따라 출력신호를 생성하여 상기 출력 버퍼로 전송할 수 있다.The second FPGA 140 according to an embodiment of the present invention determines whether the first error detection signal received from the first FPGA 120 is the same as the second error detection signal, and if the determination result is the same, An output signal may be generated and transmitted to the output buffer according to the operation condition.

FPGA의 선정된 연산 조건은 디지털 신호 전자제어 장치(100)가 어느 시스템에 적용되는지에 따라서 가변적으로 변경될 수 있다.The predetermined operation condition of the FPGA may vary depending on which system the digital signal electronic control apparatus 100 is applied to.

예를 들어, 이중화된 FPGA가 노심보호연산기 시스템에 적용되는 경우, FPGA들(120, 140)은 노심의 상태 정보를 상기 시스템 상태 신호로서 수신할 수 있다. For example, when a redundant FPGA is applied to a core protection operator system, the FPGAs 120 and 140 may receive core state information as the system state signal.

또한, FPGA들(120, 140)은 상기 수신된 노심의 상태 정보를 수신하고, 노심의 안정도 및 운전 여유도를 계산하여 노심을 적절하게 관리할 수 있는 시스템 관리 신호를 출력할 수 있다.In addition, the FPGAs 120 and 140 may receive the received state information of the core, calculate a stability and operation margin of the core, and output a system management signal for appropriately managing the core.

FPGA의 선정된 기능에 대한 보다 구체적인 설명은 도 4 및 도 5를 통해서 추후 설명한다.A more detailed description of the selected function of the FPGA will be described later with reference to FIGS. 4 and 5.

제2 FPGA(140)는 제1 FPGA(120)의 동작과는 독립하여 동작하고, 제1 FPGA(120)의 자체, 포트, 및 핀 등이 정상적으로 동작하는지 여부를 모니터링할 수 있다.The second FPGA 140 may operate independently of the operation of the first FPGA 120 and may monitor whether the first FPGA 120 itself, the ports, the pins, and the like operate normally.

즉, 제2 FPGA(140)는 제1 FPGA(120)의 상태를 감시하고, 제1 FPGA(120)가 비정상적으로 동작하는 경우를 판단할 수 있다.That is, the second FPGA 140 may monitor the state of the first FPGA 120 and determine a case in which the first FPGA 120 operates abnormally.

마찬가지로, 제1 FPGA(120) 역시 제2 FPGA(140)의 자체, 포트, 및 핀 등이 정상적으로 동작하는지 여부를 모니터링할 수 있다.Similarly, the first FPGA 120 may also monitor whether the second FPGA 140 itself, the ports, the pins, and the like operate normally.

본 발명의 일실시예에 따른 제1 FPGA(120) 및 제2 FPGA(140)는 페일오버 신호를 이용하여 출력 신호 전환을 수행할 수 있다.The first FPGA 120 and the second FPGA 140 according to an embodiment of the present invention may perform output signal switching by using a failover signal.

본 발명의 일실시예에 따른 입력 버퍼는, 상기 시스템 상태 신호를 복수개로 분배하여 제1 FPGA(120) 및 제2 FPGA(140) 중에서 적어도 하나에 중복하여 할당할 수 있다.An input buffer according to an embodiment of the present invention may be allocated to at least one of the first FPGA 120 and the second FPGA 140 by distributing a plurality of system state signals.

입력 버퍼에서, 상기 시스템 상태 신호를 복수개로 분배하는 실시예는 도 2 및 3을 통해서 상세히 설명한다.An embodiment of distributing a plurality of system status signals in an input buffer will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치(200)를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a digital signal electronic control apparatus 200 of a nuclear power plant according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치(200)는 제1 입력 버퍼(210) 및 제1 출력 버퍼(230)를 통해서 FPGA들(220, 230)의 입출력을 제어할 수 있다.The digital signal electronic control apparatus 200 of a nuclear power plant according to another embodiment of the present invention may control input / output of the FPGAs 220 and 230 through the first input buffer 210 and the first output buffer 230. Can be.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치(200)는 제2 입력 버퍼(240) 및 제2 출력 버퍼(260)를 통해서 FPGA들(220, 230)의 입출력을 제어할 수 있다.In addition, the digital signal electronic control apparatus 200 of the nuclear power plant according to another embodiment of the present invention input and output the FPGAs 220, 230 through the second input buffer 240 and the second output buffer 260. Can be controlled.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 제1 입력 버퍼(210) 및 제2 입력 버퍼(240)는 입력 신호를 각각 두 개씩 분배하여, FPGA들(220, 230)로 전송할 수 있다.The first input buffer 210 and the second input buffer 240 according to another embodiment of the present invention may distribute two input signals, respectively, and transmit them to the FPGAs 220 and 230.

이에, 제1 FPGA(220) 및 제2 FPGA(250) 중에서 적어도 하나는 서로 다른 복수개의 포트로 입력되는 상기 분배된 복수개의 시스템 상태 신호를 비교하고, 상기 분배된 복수개의 시스템 상태 신호가 모두 동일한지 여부를 판단할 수 있다.Accordingly, at least one of the first FPGA 220 and the second FPGA 250 compares the plurality of distributed system state signals input to a plurality of different ports, and the distributed plurality of system state signals are all the same. Can be determined.

예를 들어, 제1 FPGA(220)에는 제1 입력버퍼(210)로부터 전달되는 제1 시스템 상태 신호와 제2 입력버퍼(220)로부터 분배되어 전달되는 제2 시스템 상태 신호가 제1 시스템 상태 신호와는 다른 포트나 핀을 통해서 전달될 수 있다.For example, in the first FPGA 220, the first system status signal transmitted from the first input buffer 210 and the second system status signal distributed and transmitted from the second input buffer 220 are provided with the first system status signal. It can be delivered through a different port or pin.

이에, 제1 FPGA(220)는 상기 제1 시스템 상태 신호 및 상기 제2 시스템 상태 신호가 동일한지를 판단할 수 있다.Accordingly, the first FPGA 220 may determine whether the first system state signal and the second system state signal are the same.

만약, 상기 제1 시스템 상태 신호 및 상기 제2 시스템 상태 신호가 동일하지 않다면 제1 FPGA(220)는 포트나 핀에 문제가 있다고 판단하여 페일오버 신호를 생성하여 제2 FPGA(240)를 통해서 자신의 동작을 대신 수행하도록 제어할 수 있다.If the first system state signal and the second system state signal are not the same, the first FPGA 220 determines that there is a problem with a port or pin, generates a failover signal, and generates a failover signal through the second FPGA 240. It can be controlled to perform the operation instead.

즉, 제1 FPGA(220) 및 제2 FPGA(220) 중에서 적어도 하나는 상기 분배된 복수개의 시스템 상태 신호가 모두 동일하지 않은 경우, 페일오버 신호를 생성하여 출력할 수 있다.That is, at least one of the first FPGA 220 and the second FPGA 220 may generate and output a failover signal when the plurality of distributed system state signals are not the same.

즉, 각 FPGA는 다른 포트(또는 핀)을 통해서 입력된 2개 이상의 동일한 신호를 각각 비교하여 다른 값이 있는지 확인하고, 2개의 입력 신호가 다른 값 확인 시 다른 FPGA 또는 출력 버퍼로 Failover 신호를 보내며 자신이 처리한 출력 신호를 내보내지 않는다.That is, each FPGA compares two or more identical signals input through different ports (or pins) to see if they have different values, and when two input signals check different values, it sends a failover signal to another FPGA or output buffer. It does not send its output signal.

만약, 3개 이상의 입력 신호에서는 다수의 동일 값을 갖는 신호를 이용한다. 즉, 각 FPGA의 입력된 2개 이상의 동일한 신호가 같은 값을 가지면 전체 입력된 신호 또는 체크섬, CRC, 패리티 신호를 다른 FPGA에 보내고, 그 값을 비교할 수 있다.If three or more input signals use signals having a plurality of identical values. That is, if two or more identical signals of each FPGA have the same value, the entire input signal or checksum, CRC, and parity signals can be sent to another FPGA and compared.

상호간의 입력 신호 값 또는 체크섬, CRC, 패리티 신호의 값이 같으면 마스터 FPGA(제1 FPGA 또는 제2 FPGA)의 출력 신호를 내보낼 수 있다.If the input signal values, or checksum, CRC, and parity signals are the same, the output signal of the master FPGA (the first FPGA or the second FPGA) may be exported.

도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치(300)를 설명하는 도면이다.3 is a view for explaining a digital signal electronic control apparatus 300 of a nuclear power plant according to another embodiment of the present invention.

도 3에서 설명하는 각각의 디지털 신호 전자제어 장치(300)는 하나의 입력버퍼(310), 하나의 FPGA(320), 및 하나의 출력버퍼(330)를 포함할 수 있다.Each digital signal electronic control apparatus 300 described in FIG. 3 may include one input buffer 310, one FPGA 320, and one output buffer 330.

입력버퍼(310)는 입력신호를 복수의 시스템 상태 신호들로 분기하여 출력할 수 있다.The input buffer 310 may branch and output the input signal into a plurality of system status signals.

이에, 상기 출력된 복수의 시스템 상태 신호들은 FPGA(320)의 복수의 포트나 핀을 통해서 입력될 수 있다.Accordingly, the output plurality of system state signals may be input through a plurality of ports or pins of the FPGA 320.

이에, 본 발명의 일실시예에 따른 FPGA(320)는 상기 서로 다른 포트나 핀으로 입력된 복수의 시스템 상태 신호들이 모두 같은지를 판단할 수 있다.Thus, the FPGA 320 according to an embodiment of the present invention can determine whether all of the plurality of system status signals inputted to the different ports or pins are the same.

만약, 입력버퍼(310)가 상기 입력신호를 4개의 시스템 상태 신호들로 분기하여 출력하고, FPGA(320)의 4개의 포트나 핀을 통해서 입력하는 경우, FPGA(320)는 상기 입력되는 4개의 시스템 상태 신호들이 모두 같은지 판단할 수 있다.If the input buffer 310 branches and outputs the input signal into four system status signals, and inputs it through four ports or pins of the FPGA 320, the FPGA 320 inputs the four input signals. It can be determined whether the system status signals are all the same.

만약, 특정의 포트(또는 핀)로 입력되는 시스템 상태 신호만이 나머지 3개의 시스템 상태 신호와 다른 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 FPGA(320)는 상기 포트(또는 핀)이 고장 났다고 판단할 수 있다.If only a system status signal input to a specific port (or pin) is different from the remaining three system status signals, the FPGA 320 according to an embodiment of the present invention determines that the port (or pin) is broken. can do.

예를 들어, 다른 값을 나타내는 시스템 상태 신호가 복수개 존재하는 경우, 동일한 다수의 시스템 상태 신호가 정상이라고 판단할 수 있다.For example, when there are a plurality of system status signals indicating different values, it may be determined that the same plurality of system status signals are normal.

예를 들어, 상기 입력신호가 6개로 분배되고, FPGA(320)에 시스템 상태 신호들 중에서 4개가 동일하고, 2개가 다르다면 4개의 시스템 상태 신호가 정상이라고 판단할 수 있다.For example, if the input signals are divided into six, four of the system status signals are identical to the FPGA 320, and two are different, the four system status signals may be determined to be normal.

본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신호 전자제어 장치는 다양한 계통으로 분류되는 시스템에 적용될 수 있다.The digital signal electronic control apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied to a system classified into various systems.

예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신호 전자제어 장치는 보호 계통이나 감시 계통 등에 적용될 수 있다. 구체적인 예는 도 4 및 도 5를 통해서 설명한다.For example, the digital signal electronic control apparatus according to an embodiment of the present invention may be applied to a protection system or a monitoring system. Specific examples will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신호 전자제어 장치는 센싱부, 각각의 기능을 처리하는 FPGA들, 및 시스템 제어부를 포함할 수 있다.The digital signal electronic control apparatus according to an embodiment of the present invention may include a sensing unit, FPGAs for processing respective functions, and a system control unit.

센싱부는 원자력 발전소의 운영에 따라 발생하는 시스템 상태 신호를 센싱하고, 시스템 제어부는 출력된 시스템 관리 신호에 대응하여, 상기 원자력 발전소의 동작을 제어할 수 있다.The sensing unit may sense a system status signal generated according to the operation of the nuclear power plant, and the system controller may control the operation of the nuclear power plant in response to the output system management signal.

센싱부와 시스템 제어부의 사이에는 두 개의 FPGA들을 쌍으로 갖는 FPGA들을 통해 시스템 상태 신호를 수신하여 시스템 관리 신호를 출력할 수 있다.A system management signal may be output between the sensing unit and the system control unit by receiving a system state signal through FPGAs having two FPGAs in pairs.

본 발명의 일실시예에 따른 센싱부는 메인 프로세서와 입출력 버스 컨버터를 포함할 수 있다.The sensing unit according to an embodiment of the present invention may include a main processor and an input / output bus converter.

메인 프로세서는 입력신호에 따른 모든 프로세서를 제어하고, 입출력 버스 컨버터는 상기 입력신호를 복수개로 분배하여 FPGA들 각각 또는 적어도 두 개 이상의 FPGA에 중복하여 전달할 수 있다.The main processor controls all the processors according to the input signal, and the input / output bus converter may distribute the input signals to a plurality of the plurality of FPGAs and transmit the duplicated signals to each of the FPGAs or at least two or more FPGAs.

이에, 복수개의 입력신호를 서로 다른 포트나 핀을 통해서 전달받은 FPGA는 입력된 모든 입력신호가 동일한지를 판단할 수 있다.Thus, the FPGA, which receives a plurality of input signals through different ports or pins, may determine whether all input signals are the same.

만약, 동일하지 않다면 포트나 핀에 문제가 있음을 인식하고 다른 FPGA에 동작을 위임할 수 있도록 페일오버 신호를 출력할 수 있다.If they are not the same, they can recognize a problem with the port or pin and output a failover signal to delegate the operation to another FPGA.

예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신호 전자제어 장치는 노심보호연산기 시스템(CPCS, Core Protection Calculator System)에 적용될 수 있다.For example, the digital signal electronic control apparatus according to an embodiment of the present invention may be applied to a core protection calculator system (CPCS).

노심보호연산기 시스템은 제어봉 위치에 따른 노심의 안정도 및 운전 여유도를 계산하기 위해 전송받은 +5V ~ +10V의 제어봉 위치 신호를 노심보호 연산기 및 제어봉집합체 연산기로 보내며, 이를 위해 두 개의 서로 다른 카드를 통해 각각의 신호를 보내는 기능을 담당한다.The core protection operator system sends a + 5V to + 10V control rod position signal to the core protection calculator and the control rod assembly calculator to calculate the core stability and operating margin according to the control rod position. It is responsible for sending each signal.

상기 제어봉 위치 신호는 노심보호연산기 시스템의 카드에 전송되고, 같은 제어봉 위치 신호를 별도의 격리장치 없이 제어봉집합체 위치 광차단집합체의 임피던스 매칭 카드에 전송하는 등 카드 들이 선정된 제어 동작을 처리할 수 있다.The control rod position signal may be transmitted to a card of the core protection operator system, and the same control rod position signal may be transmitted to an impedance matching card of the control rod assembly position light shield assembly without a separate isolation device to process the selected control operation. .

이러한 노심보호연산기 시스템의 카드 기능들을 대체하여 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신호 전자제어 장치가 적용될 수 있다.The digital signal electronic control apparatus according to an embodiment of the present invention may be applied to replace the card functions of the core protection operator system.

노심보호연산기 시스템의 입출력 기능을 제공하는 각각의 카드들은 다수의 논리 게이트(logic gate)의 집합을 통해서 입출력 신호를 제어할 수 있다. 따라서, 원자력 발전소의 동작 중에 카드 내부 하나의 논리 게이트에 문제가 발생하는 경우, 해당 카드는 물론 원자력 발전소의 운영이 정지되는 심각한 문제가 야기될 수 있다.Each card providing the input / output function of the core protection operator system can control the input / output signal through a set of a plurality of logic gates. Therefore, when a problem occurs in one logic gate inside the card during operation of the nuclear power plant, a serious problem may be caused that the operation of the nuclear power plant as well as the card is stopped.

이를 해결하고자, 각각의 카드들은 이중화된 두 개의 FGPA를 각각 포함하는 FPGA들로 대체될 수 있다.To address this, each card can be replaced with FPGAs each containing two redundant FGPAs.

예를 들어, 이러한 노심보호연산기의 기능을 수행하기 위해서, FPGA들은 한 쌍의 FPGA들을 포함할 수 있다.For example, FPGAs may include a pair of FPGAs to perform the function of such core protection operators.

즉, 한 쌍으로 구성되는 FPGA들은 노심보호연산기의 기능을 수행하기 위한 카드의 역할을 대신할 수 있다. In other words, paired FPGAs can take the role of a card to perform the functions of the core protection operator.

예를 들어, FPGA들은 ADC(Analog to Digital Convertor) 카드, DI(Digital Input) 카드, DO(Digital Output) 카드, RO 카드, FI 카드, WDT(Watch Dog Timer) 카드, DALCAL(Digital Analog Loop-Back) 카드가 제공하는 각각의 기능을 제공할 수 있다.For example, FPGAs may include analog to digital converter (ADC) cards, digital input (DI) cards, digital output (DO) cards, RO cards, FI cards, watch dog timer (WDT) cards, and digital analog loop-back (DALCAL). Each card can provide each function.

예를 들어, 각각 제1 FPGA 및 제2 FPGA를 포함하는 FPGA들은 센싱된 시스템 상태 신호를 수신하여 핵비등이탈률 여유도, 국부출력밀도 여유도, 및 중성자속 출력 중에서 적어도 하나를 관리하는 상기 시스템 관리 신호를 출력할 수 있다.For example, FPGAs, each including a first FPGA and a second FPGA, receive the sensed system status signals to manage at least one of nuclear boiling deviation margin, local power density margin, and neutron flux output. Can output a signal.

뿐만 아니라, 각각 제1 FPGA 및 제2 FPGA를 포함하는 FPGA들은 상기 센싱된 시스템 상태 신호를 수신하여 노심보호연산기(CPC, Core Protection Calculator) 및 제어봉집합체 연산기(CEAC, Control Element Assembly Calculator) 중에서 어느 하나를 선택하기 위한 상기 시스템 관리 신호를 출력할 수 있고, 상기 센싱된 시스템 상태 신호를 수신하여 외부 표시장치에 상기 노심의 현 상태를 표시하기 위한 상기 시스템 관리 신호를 출력할 수 있으며, 상기 센싱된 시스템 상태 신호를 수신하여 저 핵비등이탈률 정지/예비정지 신호, 고 국부출력 정지/예비정지 신호, 감지기 고장 신호, 및 제어봉 인출 금지 신호 중에서 적어도 하나를 관리하는 상기 시스템 관리 신호를 출력할 수 있고, 상기 센싱된 시스템 상태 신호를 수신하여 원자로 냉각재 펌프의 속도를 측정하는 상기 시스템 관리 신호를 출력할 수 있다.In addition, the FPGAs including the first FPGA and the second FPGA, respectively, receive the sensed system status signal to receive any one of a core protection calculator (CPC) and a control element assembly calculator (CEAC). Output the system management signal for selecting a signal; output the system management signal for indicating a current state of the core on an external display device by receiving the sensed system state signal; Receiving the status signal and outputting the system management signal for managing at least one of a low nuclear bounce rate stop / prepare signal, a high local output stop / prepare signal, a sensor fault signal, and a control rod withdraw prohibition signal, The system tube for receiving a sensed system status signal to measure the speed of the reactor coolant pump May output a signal.

또한, 각각 제1 FPGA 및 제2 FPGA를 포함하는 FPGA들은 상기 센싱된 시스템 상태 신호를 수신하여 주기적으로 워치독 타이머(Watch-dog timer) 신호를 발생하는 상기 시스템 관리 신호를 출력할 수 있고, 상기 센싱된 시스템 상태 신호를 수신하여 디지털/아날로그 루프백 신호(digital analog loop back)를 발생하는 상기 시스템 관리 신호를 출력할 수 있다.In addition, FPGAs each including a first FPGA and a second FPGA may output the system management signal that receives the sensed system status signal and periodically generates a watchdog timer signal. The system management signal may be outputted by receiving the sensed system status signal and generating a digital / analog loop back signal.

상기 센싱된 시스템 상태 신호는 복수개로 분배되어 제1 FPGA 및 제2 FPGA에 각각 전달될 수 있다. 이에, 제1 FPGA 및 제2 FPGA 각각은 입력되는 복수개의 시스템 상태 신호가 모두 동일한지를 판단하여, 모두 동일한 경우에만 정상 동작한다고 판단할 수 있다.The sensed system state signal may be divided into a plurality and may be delivered to the first FPGA and the second FPGA, respectively. Accordingly, each of the first FPGA and the second FPGA may determine whether the plurality of input system state signals are the same and determine that the first FPGA and the second FPGA operate normally only when they are the same.

만약, 동일하지 않다면 포트나 핀에 문제가 있음을 인식하고 다른 FPGA에 동작을 위임할 수 있도록 페일오버 신호를 출력할 수 있다.If they are not the same, they can recognize a problem with the port or pin and output a failover signal to delegate the operation to another FPGA.

예를 들어, 제1 FPGA가 마스터 FPGA이고, 상기 복수개로 입력되는 입력신호가 동일하지 않다면 페일오버 신호를 생성하여 상기 제2 FPGA가 동작을 대신할 수 있도록 제어할 수 있다.For example, when the first FPGA is the master FPGA and the plurality of input signals are not the same, a failover signal may be generated to control the second FPGA to take over the operation.

구체적으로, 제1 FPGA와 제2 FPGA를 포함하는 FPGA들은 ADC카드의 기능을 대신할 수 있다.Specifically, FPGAs including the first FPGA and the second FPGA may replace the functions of the ADC card.

즉, 도 1 내지 도 3 중에서 어느 하나의 형태로서, 아날로그 입력을 수신하고, 제1 FPGA와 제2 FPGA 중에서 어느 하나를 통해서 디지털 변환한 뒤, 디지털의 형태로 출력할 수 있다.That is, as one of FIGS. 1 to 3, an analog input may be received, digitally converted through one of the first FPGA and the second FPGA, and then output in a digital form.

이때, 아날로그 입력을 디지털 출력으로 변화하는 정보는 증기발생기의 1차측 저온관의 온도, 고온관의 냉각재 온도, 가입기 압력, 노외중성자속 검출기 신호, 및 목표 제어봉의 위치 등으로 구분될 수 있다.At this time, the information for changing the analog input into a digital output may be classified into the temperature of the primary low temperature tube of the steam generator, the coolant temperature of the high temperature tube, the subscriber pressure, the neutron flux detector signal, and the location of the target control rod.

마찬가지로, 두 개의 FPGA를 포함하는 FPGA들 중에서 어느 하나는 DI(Digital Input) 카드를 대신하여 CPC/CEAC 선택 등의 신호를 입출력 할 수 있다.Similarly, any one of two FPGAs including two FPGAs may input and output signals such as CPC / CEAC selection instead of a digital input (DI) card.

또한, 두 개의 FPGA를 포함하는 FPGA들 중에서 어느 하나는 DO(Digital Output) 카드를 대신하여 외부 표시장치 신호를 상기 시스템 관리 신호로서 출력할 수 있고, RO 카드를 대신하여 저 핵비등이탈률 (예비)정지 신호를 출력할 수 있으며, WDT(Watch Dog Timer) 카드를 대신하여 시스템이 동작 중일 때, 주기적인 신호를 발생할 수 있고, DALCAL(Digital Analog Loop-Back) 카드를 대신하여, FPGA들의 내부 동작 확인을 위한 신호를 출력할 수 있다.In addition, any one of two FPGAs including two FPGAs may output an external display signal as the system management signal in place of a digital output (DO) card, and a low nuclear boiling rate (preliminary) in place of an RO card. Can output a stop signal, generate periodic signals when the system is running on behalf of the WDT (Watch Dog Timer) card, and check the internal operation of FPGAs on behalf of the Digital Analog Loop-Back (DALCAL) card It can output a signal for.

또한, 각각 두 개의 FPGA를 포함하는 FPGA들 중에서 어느 하나는 FI 카드를 대신하여 원자로 냉각재의 펌프 속도를 측정하기 위한 시스템 관리 신호를 출력할 수 있다.In addition, any one of the FPGAs each including two FPGAs may output a system management signal for measuring the pump speed of the reactor coolant in place of the FI card.

기존 카드들은 내부를 구성하는 로직 IC가 오동작하는 경우, 카드 전체의 기능이 정지될 여지가 있으나, 본 발명에 따른 디지털 신호 전자제어 장치는 이중화되고 독립된 두 개의 FPGA를 사용함으로써, 어느 하나의 FPGA가 오동작 하더라도 다른 하나의 FPGA를 통해서 해당 기능이 수행할 수 있다.Existing cards have a possibility that the whole function of the card can be stopped when the logic IC constituting the inside malfunctions. Even if it malfunctions, the function can be performed through another FPGA.

다른 예로, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신호 전자제어 장치는 발전소 감시 시스템(PMS, Plant Monitoring System)에도 적용될 수 있다.As another example, the digital signal electronic control apparatus according to an embodiment of the present invention may be applied to a plant monitoring system (PMS).

즉, 상기 시스템 상태 신호는 원자력 발전소의 발전소 감시 시스템에 입력되는 신호이고, 상기 시스템 관리 신호는 발전소 정보 수집, 발전소 정보 지시, 발전소 정보 기록, 경보 발생, 각종 정보 제공, 원자로심 및 1, 2차 측 성능평가 수단 제공 중에서 적어도 하나를 관리하기 위한 신호로 해석될 수 있다.That is, the system status signal is a signal input to the power plant monitoring system of the nuclear power plant, the system management signal is a plant information collection, power plant information indication, power plant information recording, alarm generation, providing various information, nuclear reactor core and primary and secondary It may be interpreted as a signal for managing at least one of the side performance evaluation means.

발전소 감시 시스템은 원자력 발전소의 정보를 수집, 지시, 및 기록할 수 있고, 경보를 발생할 수 있으며, 원자력 발전소가 기술지침서 한계치 이내에서 운전될 수 있도록 각종 정보를 제공할 수 있다. 또한, 발전소 감시 시스템은 원자로심 및 1/2차측 성능평가 수단을 제공할 수 있다.The plant monitoring system can collect, direct, and record the information of the nuclear power plant, generate alarms, and provide various information for the nuclear plant to operate within the limits of the technical guidelines. In addition, the plant monitoring system may provide means for reactor core and half-side performance evaluation.

이를 위해, 상기 발전소 감시 시스템은 캐비닛 별로 PDAS(Plant Data Acquisition) A-D의 안전 계통과, 비안전계통으로서 PDAS N1-N3, 및 PMCS(Plant Monitoring Computer System)를 포함할 수 있다.To this end, the power plant monitoring system may include a safety system of the PDAS (Plant Data Acquisition) A-D, a PDAS N1-N3 as a non-safety system, and a plant monitoring computer system (PMCS) for each cabinet.

이러한 상기 발전소 감시 시스템의 구성요소들은 상기 노심보호연산기 시스템과 같이 각각의 카드를 통해서 상술한 바와 같은 기능들을 제공할 수 있는데, 각각 두 개의 FPGA를 포함하는 FPGA들은 상기 각각의 카드를 대체하여 원자력 발전소의 운영에 안전성을 향상시킬 수 있다.The components of the plant monitoring system can provide the functions as described above through each card, such as the core protection operator system, where each FPGA comprising two FPGAs replaces each card and replaces the nuclear power plant. It can improve the safety of the operation.

일실시예에 따른 디지털 신호 전자제어 장치는 상기 노심보호연산기 시스템 및 상기 발전소 감시 시스템에 적용되기 위해, 센싱부가 상기 시스템 상태 신호를 센싱하는 메인 프로세서와 상기 센싱된 시스템 상태 신호의 입출력을 제어하는 입출력 버스 컨버터를 포함할 수 있다.The digital signal electronic control device according to an embodiment is an input / output for controlling the input and output of the main processor and the sensed system status signal sensing unit for sensing the system status signal, to be applied to the core protection operator system and the power plant monitoring system It may include a bus converter.

다른 일실시예에 따른 디지털 신호 전자제어 장치가 적용되는 시스템을 설명하는 도면이다.FIG. Is a diagram illustrating a system to which a digital signal electronic control apparatus according to another embodiment is applied.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 디지털 신호 전자제어 장치가 적용되는 시스템은 발전기 보호 시스템(PPS, Plant Protection System)에 적용될 수 있다.The system to which the digital signal electronic control apparatus according to another embodiment of the present invention is applied may be applied to a plant protection system (PPS).

즉, 상기 원자력 발전소의 발전소 보호 시스템에 입력되는 신호이고, 상기 시스템 관리 신호는 원자로 정지 신호, 안전주입 신호, 원자로 건물 격리 신호, 원자로 건물 살수 신호, 재순환 작동 신호, 주 증기 격리 신호, 보조급수 작동 신호, 연료건물 비상배기 작동 신호, 원자로 건물 배기 격리 작동 신호, 및 주제어실 비상환기 작동신호 중에서 적어도 하나로 해석될 수 있다.That is, the signal is input to the power plant protection system of the nuclear power plant, the system management signal is a nuclear reactor stop signal, safety injection signal, nuclear reactor building isolation signal, nuclear reactor building water spray signal, recirculation operation signal, main steam isolation signal, auxiliary water supply operation Signal, fuel building emergency exhaust operation signal, reactor building exhaust isolation operation signal, and main control room emergency ventilation operation signal.

상기 원자력 발전소의 발전소 보호 시스템은, 원자로의 정지에 관련하는 RPS(Reactor Protection System), PPS와 병행하여 원자력 발전소의 보호를 강화하는 DPS(Diverse Protection System), 및 허용치 이내로 설계기준 사고결과를 유지하는 ESFAS(Engineered Safety Features Actuation System)를 포함할 수 있다.The power plant protection system of the nuclear power plant, the reactor protection system (RPS) associated with the shutdown of the reactor, the DPS (Diverse Protection System) to strengthen the protection of the nuclear power plant in parallel with the PPS, and to maintain the design criteria accident results within the allowable value It may include an Engineered Safety Features Actuation System (ESFAS).

RPS와 ESFAS는 여러 블록들을 포함할 수 있고, 이러한 블록들은 카드로 구현될 수 있다. 각각의 카드를 통해서, 원자로의 정지, 발전소의 보호, 및 사고결과를 유지하는 기능들을 제공할 수 있다.RPS and ESFAS can include several blocks, which can be implemented as cards. Each card can provide functions to shut down the reactor, protect the power plant, and maintain accident results.

이러한 각각의 카드를 대신하여 이중화된 제1 FPGA 및 제2 FPGA가 적용될 수 있다.In place of each of these cards, a redundant first FPGA and a second FPGA may be applied.

즉, 제1 FPGA 및 제2 FPGA는 특정 카드의 기능을 수행하기 위해서 프로그램되어 있고, 제1 FPGA 및 제2 FPGA 중에서 어느 하나가 비정상적으로 동작하는 경우 다른 하나가 해당 기능을 대신하여 수행할 수 있다.That is, the first FPGA and the second FPGA are programmed to perform a function of a specific card, and when any one of the first FPGA and the second FPGA abnormally operates, the other may perform the function. .

따라서, 제1 FPGA 및 제2 FPGA를 카드 대신에 이용하는 RPS와 ESFAS는 운영의 안정성이 향상될 수 있다.Therefore, RPS and ESFAS using the first FPGA and the second FPGA in place of the card can improve the stability of operation.

구체적으로, 제1 FPGA 및 제2 FPGA는 입력된 아날로그 신호와 기설정된 고정/가변 설정치와 비교하는 'BISTABLES COMPARATORS', 상기 'BISTABLES COMPARATORS'에서 입력된 아날로그 신호가 기설정치에 도달하는지 여부를 판단하여 도달하면 출력하는 'BISTABLE RELAYS', 4개의 다중 채널을 포함하며, 각 채널에 동일한 발전소 인자를 감시하는 'BISTABLE COINCIDENCE LOGIC MATRICES'와 'MATRIX RELAY' 중 어느 하나라도 개폐된 경우 원자로 트립(Trip) 개폐기로 트립 신호를 초기화하거나, 'AUXILIARY RELAY CABINET'의 작동을 초기화하는 'AUXILIARY RELAY CABINET'을 대신하여 동작할 수 있다.Specifically, the first FPGA and the second FPGA determine whether 'BISTABLES COMPARATORS' comparing the input analog signal with a preset fixed / variable set value, and whether the analog signal input from the 'BISTABLES COMPARATORS' reaches the preset value. 'BISTABLE RELAYS', which outputs when reached, includes four multi-channels, and reactor trip switches It can operate in place of 'AUXILIARY RELAY CABINET' which initializes the trip signal or initializes the operation of 'AUXILIARY RELAY CABINET'.

뿐만 아니라, 제1 FPGA 및 제2 FPGA는 BISTABLE COMPARATOR, BISTABLE RELAYS, BISTABLE COINCIDENCE LOGIC MATRICES, INITIATION LOGIC CIRCUIT의 진단 및 계측을 수행하는 'TEST & CALIBRATION' 및 공급되는 전원과 Chassis Ground의 절연파괴를 감시하는 'GROUND DETECTION'의 기능을 대신할 수 있다.In addition, the first FPGA and the second FPGA monitor 'TEST & CALIBRATION', which performs diagnosis and measurement of BISTABLE COMPARATOR, BISTABLE RELAYS, BISTABLE COINCIDENCE LOGIC MATRICES, INITIATION LOGIC CIRCUIT, and monitors insulation breakdown of the supplied power supply and chassis ground. It can replace the function of 'GROUND DETECTION'.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법을 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining a digital signal electronic control method of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 입력 버퍼에서, 원자력 발전소의 운영에 따라 발생하는 시스템 상태 신호를 상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA 중에서 적어도 하나에 전달한다(단계 401).The digital signal electronic control method of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention transmits a system status signal generated according to the operation of the nuclear power plant to at least one of the first FPGA and the second FPGA in an input buffer (step 401).

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 제1 FPGA 및 제2 FPGA 중에서 적어도 하나에서 상기 전달된 시스템 상태 신호에 응답하여, 시스템 관리 신호를 출력할 수 있다(단계 402).Next, the digital signal electronic control method of the nuclear power plant according to an embodiment of the present invention may output a system management signal in response to the transmitted system status signal in at least one of the first FPGA and the second FPGA ( Step 402).

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 출력 버퍼에서, 상기 출력된 시스템 관리 신호를 전달 받아 상기 원자력 발전소를 제어하는 장치로 전달할 수 있다(단계 403).Next, the digital signal electronic control method of the nuclear power plant according to an embodiment of the present invention may receive the output system management signal from the output buffer and transmit the received system management signal to the apparatus for controlling the nuclear power plant (step 403).

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 상기 제1 FPGA에서 상기 제2 FPGA로 제1 에러 검출 신호를 전송하고, 상기 제2 FPGA는 상기 제1 FPGA로 제2 에러 검출 신호를 전송하며, 상기 제1 에러 검출 신호 및 상기 제2 에러 검출 신호 중에서 적어도 하나는 상기 입력된 시스템 상태 신호, 체크섬, CRC, 및 패리티 신호 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The digital signal electronic control method of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention transmits a first error detection signal from the first FPGA to the second FPGA, and the second FPGA transmits a second signal to the first FPGA. An error detection signal is transmitted, and at least one of the first error detection signal and the second error detection signal may include at least one of the input system status signal, checksum, CRC, and parity signal.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 상기 제1 FPGA에서, 상기 제2 FPGA로부터 수신한 제2 에러 검출 신호가 상기 제1 에러 검출 신호와 동일한지 여부를 판단하고, 상기 제2 FPGA에서, 상기 제1 FPGA로부터 수신한 제1 에러 검출 신호가 상기 제2 에러 검출 신호와 동일한지 여부를 판단하며, 상기 판단 결과 동일한 경우 선정된 연산 조건에 따라 출력신호를 생성하여 상기 출력 버퍼로 전송할 수 있다.In addition, the digital signal electronic control method of the nuclear power plant according to an embodiment of the present invention, in the first FPGA, it is determined whether the second error detection signal received from the second FPGA is the same as the first error detection signal. The second FPGA may determine whether the first error detection signal received from the first FPGA is the same as the second error detection signal, and if the determination result is the same, generate an output signal according to a predetermined operation condition. To the output buffer.

예를 들어, 제1 FPGA가 마스터 FPGA인 경우에 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 센싱된 시스템 상태 신호를 복수개로 분배하여 상기 제1 FPGA에 전달할 수 있다.For example, when the first FPGA is a master FPGA, the digital signal electronic control method of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention may distribute a plurality of sensed system state signals to the first FPGA.

상기 제1 FPGA의 포트(또는 핀)가 정상 동작 한다면, 복수개로 입력된 상기 시스템 상태 신호가 모두 동일할 것이고, 정상동작 하지 않는다면 상기 복수개로 입력된 상기 시스템 상태 신호 중에서 적어도 하나가 동일하지 않을 것이다.If the ports (or pins) of the first FPGA are in normal operation, all of the plurality of input system state signals will be the same, and if not, at least one of the plurality of input system state signals will not be identical. .

만약, 상기 시스템 상태 신호 중에서 적어도 하나가 동일하지 않다면, 상기 제1 FPGA는 정상적으로 동작한다고 판단할 수 없으므로 페일오버 신호를 통해 상기 제2 FPGA를 이용하여 시스템 관리 신호를 출력하도록 제어할 수 있다.If at least one of the system state signals is not the same, the first FPGA may not be determined to operate normally, and thus the system management signal may be controlled to output a system management signal using the second FPGA through a failover signal.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 입력신호를 복수개로 분배하여, FPGA에 전달한 다음에 서로 다른 포트(또는 핀)을 통해 입력하고, 입력되는 신호들이 모두 동일한지 여부를 판단하여 상기 FPGA의 오동작 여부를 판단할 수도 있다.That is, the digital signal electronic control method of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention distributes a plurality of input signals, transfers them to an FPGA, and then inputs them through different ports (or pins), and all of the input signals are the same. It may be determined whether or not the FPGA malfunctions.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 FPGA 자체의 오동작뿐만 아니라, 핀이나 포트 등의 인터페이스의 오동작 여부도 판단할 수 있다.That is, the digital signal electronic control method of the nuclear power plant according to an embodiment of the present invention may determine not only a malfunction of the FPGA itself but also a malfunction of an interface such as a pin or a port.

본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 특정 카드를 대신하는 제1 FPGA와 다른 특정 카드를 대신하는 제2 FPGA를 통해 안정성을 향상시킬 수도 있다.The digital signal electronic control method of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention may improve stability through a first FPGA replacing a specific card and a second FPGA replacing another specific card.

구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 제1 FPGA를 이용하여, 수신된 제1 시스템 상태 신호에 대응하는 제1 시스템 관리 신호를 출력하고, 상기 제2 FPGA를 이용하여, 수신된 제2 시스템 상태 신호에 대응하는 제2 시스템 관리 신호를 출력하는 경우를 고려할 수 있다.Specifically, the digital signal electronic control method of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention outputs a first system management signal corresponding to the received first system status signal by using a first FPGA, and the second FPGA By using, it may be considered a case of outputting a second system management signal corresponding to the received second system status signal.

이때, 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA를 이용하여 상호 간의 상태를 감시하여 각각의 FPGA의 상태를 감시할 수 있다.At this time, the digital signal electronic control method of the nuclear power plant according to an embodiment of the present invention can monitor the state of each FPGA by monitoring the state of each other using the first FPGA and the second FPGA.

예를 들어, 상기 제1 FPGA가 비정상적으로 동작하는 경우에는 상기 제2 FPGA가 상기 제1 FPGA를 대신하여 동작하고, 상기 제2 FPGA가 비정상적으로 동작하는 경우에는 상기 제1 FPGA가 상기 제2 FPGA를 대신하여 동작하여 상기 제1 시스템 관리 신호 및 상기 제2 시스템 관리 신호 중에서 적어도 하나를 출력할 수 있다.For example, when the first FPGA operates abnormally, the second FPGA operates in place of the first FPGA, and when the second FPGA operates abnormally, the first FPGA operates in the second FPGA. In operation, the controller may output at least one of the first system management signal and the second system management signal.

본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 상기 출력된 시스템 관리 신호에 대응하여, 상기 원자력 발전소의 동작을 제어한다.The digital signal electronic control method of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention controls the operation of the nuclear power plant in response to the output system management signal.

결국, 본 발명의 일실시예에 따르면, 각각의 로직 IC을 이중화된 두 개의 FPGA로 구현하고, 하나의 FPGA에서 문제가 생기는 경우 다른 FPGA에서 선정된 동작을 처리함으로써 로직 IC에 문제가 생기는 경우에 대비할 수 있다. As a result, according to an embodiment of the present invention, when each logic IC is implemented as two redundant FPGAs, and when a problem occurs in one FPGA, a problem occurs in the logic IC by processing selected operations in another FPGA. You can prepare.

본 발명의 일실시예에 따르면, 카드 자체의 오동작뿐만 아니라, 입력 Buffer의 오동작 또는 해당 카드의 하나 이상의 포트(Port) 또는 핀(Pin)에서의 오동작을 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, not only a malfunction of the card itself, but also a malfunction of an input buffer or a malfunction of one or more ports or pins of the card can be detected.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 오동작 시 이를 검출하여 출력을 차단할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, it can provide a function to detect the malfunction when the output is cut off.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 이중화된 두 개의 FPGA의 입출력을 기존 선정된 기능을 수행하는 카드의 입출력과 동일하게 설정함으로써, 하드웨어의 변경을 최소화하여 시스템의 안전성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by setting the input and output of the two redundant FPGA to the same as the input and output of the card that performs the previously selected function, it is possible to minimize the change of hardware to improve the safety of the system.

상술한 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The digital signal electronic control method of the nuclear power plant described above may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

100: 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치
110: 제1 입력버퍼 120: 제1 FPGA
130: 제1 출력버퍼 140: 제2 입력버퍼
150: 제2 FPGA 160: 제2 출력버퍼
100: digital signal electronic control device of nuclear power plant
110: first input buffer 120: first FPGA
130: first output buffer 140: second input buffer
150: second FPGA 160: second output buffer

Claims (11)

시스템 관리 신호를 출력하는 제1 FPGA 및 제2 FPGA;
원자력 발전소의 운영에 따라 발생하는 시스템 상태 신호를 상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA 중에서 적어도 하나에 전달하는 입력 버퍼; 및
상기 출력된 시스템 관리 신호를 전달 받아 상기 원자력 발전소를 제어하는 장치로 전달하는 출력 버퍼
를 포함하고,
상기 제1 FPGA는 상기 제2 FPGA로 제1 에러 검출 신호를 전송하고, 상기 제2 FPGA는 상기 제1 FPGA로 제2 에러 검출 신호를 전송하며,
상기 제1 FPGA는 상기 제2 FPGA로부터 수신한 제2 에러 검출 신호가 상기 제1 에러 검출 신호와 동일한지 여부를 판단하고, 판단 결과 동일한 경우 선정된 연산 조건에 따라 출력신호를 생성하여 상기 출력 버퍼로 전송하고,
상기 제2 FPGA는 상기 제1 FPGA로부터 수신한 제1 에러 검출 신호가 상기 제2 에러 검출 신호와 동일한지 여부를 판단하고, 판단 결과 동일한 경우 선정된 연산 조건에 따라 출력신호를 생성하여 상기 출력 버퍼로 전송하는 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치.
A first FPGA and a second FPGA for outputting a system management signal;
An input buffer configured to transmit a system status signal generated according to operation of a nuclear power plant to at least one of the first FPGA and the second FPGA; And
An output buffer which receives the output system management signal and delivers it to a device for controlling the nuclear power plant
Including,
The first FPGA sends a first error detection signal to the second FPGA, the second FPGA sends a second error detection signal to the first FPGA,
The first FPGA determines whether the second error detection signal received from the second FPGA is the same as the first error detection signal, and if the determination result is the same, generates an output signal according to a predetermined operation condition to generate the output buffer. To,
The second FPGA determines whether the first error detection signal received from the first FPGA is the same as the second error detection signal, and if the determination result is the same, generates an output signal according to a predetermined operation condition to generate the output buffer. Digital signal electronic control device of nuclear power plant to transmit to.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 에러 검출 신호 및 상기 제2 에러 검출 신호 중에서 적어도 하나는 상기 입력된 시스템 상태 신호, 체크섬, CRC, 및 패리티 신호 중에서 적어도 하나를 포함하는 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치.
The method of claim 1,
And at least one of the first error detection signal and the second error detection signal includes at least one of the input system status signal, checksum, CRC, and parity signal.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA는 페일오버 신호를 이용하여 출력 신호 전환을 수행하는 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치.
The method of claim 1,
And the first FPGA and the second FPGA perform an output signal conversion using a failover signal.
제1항에 있어서,
상기 입력 버퍼는,
상기 시스템 상태 신호를 복수개로 분배하여 상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA에 중복하여 할당하는 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치.
The method of claim 1,
The input buffer is
And digitally distribute the system status signals to the first FPGA and the second FPGA.
제7항에 있어서,
상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA 중에서 적어도 하나는 서로 다른 복수개의 포트로 입력되는 상기 분배된 복수개의 시스템 상태 신호를 비교하고, 상기 분배된 복수개의 시스템 상태 신호가 모두 동일한지 여부를 판단하는 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치.
The method of claim 7, wherein
At least one of the first FPGA and the second FPGA compares the plurality of distributed system state signals input to a plurality of different ports, and determines whether the plurality of distributed system state signals are the same. Digital signal electronic control device of power plant.
제8항에 있어서,
상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA 중에서 적어도 하나는 상기 분배된 복수개의 시스템 상태 신호가 모두 동일하지 않은 경우, 페일오버 신호를 생성하여 출력하는 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 장치.
9. The method of claim 8,
At least one of the first FPGA and the second FPGA generates and outputs a failover signal when the plurality of distributed system state signals are not the same.
입력 버퍼에서, 원자력 발전소의 운영에 따라 발생하는 시스템 상태 신호를 제1 FPGA 및 제2 FPGA 중에서 적어도 하나에 전달하는 단계;
상기 제1 FPGA 및 상기 제2 FPGA 중에서 적어도 하나에서 상기 전달된 시스템 상태 신호에 응답하여, 시스템 관리 신호를 출력하는 단계; 및
출력 버퍼에서, 상기 출력된 시스템 관리 신호를 전달 받아 상기 원자력 발전소를 제어하는 장치로 전달하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 FPGA에서 상기 제2 FPGA로 제1 에러 검출 신호를 전송하는 단계;
상기 제2 FPGA에서 상기 제1 FPGA로 제2 에러 검출 신호를 전송하는 단계;
상기 제1 FPGA에서 상기 제2 FPGA로부터 수신한 제2 에러 검출 신호가 상기 제1 에러 검출 신호와 동일한지 여부를 판단하는 단계;
상기 제2 FPGA에서 상기 제1 FPGA로부터 수신한 제1 에러 검출 신호가 상기 제2 에러 검출 신호와 동일한지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과 동일한 경우 선정된 연산 조건에 따라 출력신호를 생성하여 상기 출력 버퍼로 전송하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제1 에러 검출 신호 및 상기 제2 에러 검출 신호 중에서 적어도 하나는 상기 입력된 시스템 상태 신호, 체크섬, CRC, 및 패리티 신호 중에서 적어도 하나를 포함하는 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 방법.
Transmitting, at an input buffer, a system status signal generated according to operation of the nuclear power plant to at least one of the first FPGA and the second FPGA;
Outputting a system management signal in response to the transmitted system status signal in at least one of the first FPGA and the second FPGA; And
Receiving an output system management signal from an output buffer and transferring the received system management signal to a device for controlling the nuclear power plant
Including,
Transmitting a first error detection signal from the first FPGA to the second FPGA;
Transmitting a second error detection signal from the second FPGA to the first FPGA;
Determining whether the second error detection signal received from the second FPGA in the first FPGA is the same as the first error detection signal;
Determining whether the first error detection signal received from the first FPGA in the second FPGA is the same as the second error detection signal; And
If the determination result is the same, generating an output signal according to a predetermined operation condition and transmitting the same to the output buffer;
Further comprising:
And at least one of the first error detection signal and the second error detection signal comprises at least one of the input system status signal, checksum, CRC, and parity signal.
삭제delete
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