KR100935777B1

KR100935777B1 - 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한가상운전 및 시험통제장치와 그 제어방법

Info

Publication number: KR100935777B1
Application number: KR1020080013747A
Authority: KR
Inventors: 신영철; 강성곤
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2010-01-07
Also published as: KR20090088470A

Abstract

본 발명은 비입증 MMIS 기술의 이력축적시험을 수행하기 위해 원자력발전소에서 실제 운전원이 수행하는 다양한 운전 시나리오에 따라 가속적인 운전을 수행할 수 있는 가상운전 수행 모델을 구현할 수 있고, 통제된 시험환경 즉, 시험통제시스템과 시뮬레이터를 이용한 시험환경을 구축하여 절차에 따른 정확하고 연속적인(가속화) 시험(시험 재현 가능, 정확한 시험 가능, 용이한 시험 가능, 경제적인 시험 가능)을 진행하게 할 수 있는 가상운전 및 시험통제장치와 그 제어방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.

이를 구현하기 위해, 시험시나리오를 개발 및 통제하고 상기 시험시나리오에 따라 발전소 상태를 초기화하며 운전, 환경인가 및 관찰 결과를 수집하고 그 결과의 성공과 실패 여부를 판단한 후 기록하는 시험통제시스템; 상기 시험통제시스템으로부터 받은 시험시나리오에 의해 실제 발전소에서 수행하는 것과 동일한 방식으로 발전소 기기를 조작하고 공정을 조절하며 발전소 상태 및 절차의 성공적인 수행을 판단함으로써 가상운전을 수행하는 가상운전조; 발전소에서 이루어지는 다양한 시나리오를 제공하고 상기 가상운전조로부터 발전소 구성기기 동작제어신호가 수신되는 시뮬레이터; 상기 가상운전조로부터 제어신호를 수신받아 비입증 MMIS 기술의 피시험체인 시험대상기기;를 포함하여 이루어진다.

원자력, 발전소, 전산화절차서, 가상운전, 시나리오, 시험

Description

비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치와 그 제어방법{VIRTUAL OPERATING AND TEST COMMANDER APPARATUS FOR EXPERIENCE ACCUMULATION TEST OF UNPROVEN MAN MACHINE INTERFACE SYSTEM TECHNOLOGY AND THE CONTROL METHOD}

본 발명품은 신규로 개발되었거나 원자력발전소에 적용된 적이 없고, 입증되지 않은 MMIS(Man-Machine Interface System, 인간-기계 연계 시스템) 신기술(예를 들어, DCS(Distributed Control System: 분산제어시스템), PLC(Programmable Logic Controller: 프로그래머블 논리제어기) 등)을 원자력발전소에 적용하고자 할 때 사용자(Utility)에게 입증된 기술임을 확증시켜주기 위한 일환으로 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치와 그 제어방법에 관한 것이다.

원자력발전소 사용자요건서(KURD, Korean Utility Requirement Document)에서는 입증된 기술을 적용하도록 하는 입증기술 적용요건(Proven Technology Requirement)을 기술하고 있다.

이러한 요건에서는 입증되지 않은 MMIS 기술(예를 들어, DCS(Distributed Control System), PLC(Programmable Logic Controller) 등)을 원자력발전소에서 사 용하기 위해선 3년 이상 유사한 산업현장에 적용한 이력을 보유하고 있거나 프로토타입(Prototype) 시험을 수행하여 필요한 이력을 확보한 후 적용할 것을 요구하고 있다.

즉, 원자력발전소에 비입증 MMIS 기술을 적용하기 위해선 충분한 신뢰성과 내구성을 확인한 후 적용하여야 하므로 사용이력이 없거나 충분하지 않을 경우에는 이력축적시험을 통해 신뢰성과 내구성을 확인/개선해 볼 수 있어야 한다.

이러한 요건이 의미하는 바는 실제로 비입증 MMIS 기술을 현장에 적용하여 문제점을 감지(Detection)하고, 보고(Report)하고, 교정(Correction)하고, 교정된 기기를 시험한 후 다시 현장에 적용하는 일련의 과정을 반복하여 필요한 경험(3년 이상의 이력)을 가진 신뢰성 높은 기기를 원자력발전소에 사용하여야 한다 라는 의미로 해석해 볼 수 있다.

이러한 요건을 만족하기 위한 방법으로서 첫 번째로는 비입증 MMIS 기술을 실제로 현장(발전소)에 적용한 이력(경험)을 통해 신뢰성과 내구성을 확인하는 방법이 있다. 하지만 실제로 발전소에 입증되지 않은 기술을 적용하기에는 너무 많은 위험이 따를 수밖에 없다. 두 번째로는 이력축적시험을 통해 신뢰성과 내구성을 확인하는 방법이 있다.

이러한 이력축적시험이란 비입증 MMIS 기술의 필수 특성(Critical Characteristics: 신뢰성과 내구성 확인을 위해 선정된 확인가능하고 측정 가능한 특성)의 성공과 실패여부를 탐지(Detection), 보고(Report), 교정(Correction)하는 수행체계가 작동하는 상태에서 발전소에서 수행하는 설치, 시험, 운전과 유지보수 상황을 모의하기 위한 시험설비를 구축하여 최소한 실제 발전소에서의 3년에 해당하는 운전 경험을 축적할 수 있는 시험을 말한다.

종래에는 입증되지 않은 MMIS 기술을 원자력발전소에 적용하기 전에 MMIS 기술의 입증화를 위해 비입증 MMIS 기술에 원자력발전소 시뮬레이터를 연계하여 원자력발전소 운전을 모의한 상태에서 이력축적을 위한 시험을 수행한 적이 없었다.

사람이 수동으로 직접 시뮬레이터를 운전하면서 이력축적시험을 수행하기에는 상당한 시간과 노력이 소요될 것으로 판단된다.

일반적으로 비입증 MMIS 기술에 대한 시험을 수행할 경우 단위기기별로 주어진 조건에 대한 시험을 성공할 때까지 수행하는 방식이었다.

그러나 이러한 시험을 통과하였다 하더라도 원자력발전소 현장에 비입증 MMIS 기술을 설치하여 오랜 시간 동안 운전을 해보면 여러 가지 상황에서 문제점들이 드러나는 경우가 있다.

따라서 비입증 MMIS 기술이 DCS나 PLC일 경우 이러한 규모의 디지털 시스템을 충분한 검증을 거치지 않고 발전소에 적용하여 사용하기에는 현실적으로 많은 부담이 따를 수밖에 없다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 비입증 MMIS 기술의 이력축적시험을 수행하기 위해 원자력발전소에서 실제 운전원이 수행하는 다양한 운전 시나리오에 따라 운전을 수행할 수 있는 가상운전 수행 모델을 구현할 수 있고, 통제된 시험환경 즉, 시험통제시스템과 시뮬레이터를 이용한 시험환경을 구축하여 절차에 따른 정확하고 연속적인(가속화) 시험(시험 재현 가능, 정확한 시험 가능, 용이한 시험 가능, 경제적인 시험 가능)을 진행하게 할 수 있는 가상운전 및 시험통제장치와 그 제어방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시험시나리오를 개발 및 통제하고 상기 시험시나리오에 따라 발전소 상태를 초기화하며 운전, 환경인가 및 관찰 결과를 수집하고 그 결과의 성공과 실패 여부를 판단한 후 기록하는 시험통제시스템; 상기 시험통제시스템으로부터 받은 운전시나리오에 의해 실제 발전소에서 수행하는 것과 동일한 방식으로 발전소 기기를 조작하고 공정을 조절하며 발전소 상태 및 절차의 성공적인 수행을 판단함으로써 가상운전을 수행하는 가상운전조; 발전소에서 이루어지는 다양한 시나리오를 제공하고 상기 가상운전조로부터 발전소 구성기기 동작제어신호가 수신되는 시뮬레이터; 상기 가상운전조로부터 제어신호를 수신받아 비입증 MMIS 기술이 구현되는 시험대상기기;를 포함하여 이루어진다.

이 경우 상기 시험시나리오는, 실제 원자력 발전소와 같은 운전환경으로 이 루어진 운전시나리오와, 고의로 고장을 발생시키기 위한 고장환경을 만드는 요소인 환경인가점 및, 고의로 고장을 발생시킨 후 고장이 발생하였는지 또는 고장을 극복하였는지를 확인하기 위해 관찰점 포인터를 정하는 환경관찰점으로 이루어질 수 있다.

또한 상기 시험통제시스템은, 상기 시험시나리오를 시간 순서에 따라 수행되도록 하는 스케줄러와, 상기 시뮬레이터와 시험대상기기가 수행해야 할 명령을 내보내는 커맨더와, 상기 시뮬레이터의 데이터를 로깅하는 로거를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 시뮬레이터는, 시험을 위해 발전소 운전상황과 관련 데이터를 감시하기 위한 강사조작반과, 발전소를 모의한 동적 모델이 저장된 서버와, 발전소의 상황에 따라 수행해야 하는 절차가 전산화되어 규정된 전산화절차서 및, 발전소의 구성기기를 작동시키기 위한 소프트제어기로 구성될 수 있다.

한편 본 발명의 제어방법은, 비입증 MMIS 기술이 구현되는 시험대상기기를 시험하기 위한 시나리오가 작성되어 시험통제시스템에 등록되고 시험시작신호가 입력되는 단계; 상기 시험통제시스템에서 시뮬레이터와 시험대상기기 및 가상운전조를 초기화하고, 시뮬레이터로 운전데이터를 로깅 시작하며, 발전소 출력모드의 입력 및 확인이 이루어지는 단계; 상기 시험통제시스템의 시험제어감시부에 의해 인위적인 고장 환경이 시험대상기기에 인가되는 단계; 상기 고장 환경이 인가되면 가상운전조의 신호에 의해 시뮬레이터에서 기 설정된 운전시나리오에 따라 가상운전이 이루어지고 운전목표를 달성했는지 여부가 평가되는 단계; 상기 시험통제시스템 의 시험제어감시부가 시험시나리오 시험결과를 확인하고 커맨더/로거에 시험결과를 송부한 후 시험이 종료되는 단계;를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 의하면, 비입증 MMIS 기술의 이력축적시험을 위한 자동화된 시험시스템을 도입함에 따라 사람이 수동으로 오랜 기간 동안 운전 및 시험을 수행해야하는 경우에 비하여 가상운전원을 활용하므로써 단기간에 시험을 자동적이고 지속적으로 수행할 수가 있다.

또한 시험통제시스템에 따라 시험환경과 시험스케줄을 통제하고 관리함에 따라 시험을 정확하게 수행할 수 있는 장점을 가져올 수 있다.

이러한 가상운전조 및 시험통제시스템을 통해 입증한 MMIS 기술을 원자력발전소에 적용함으로써 기저 부하인 원자력발전소의 연속운전에 대한 신뢰성을 증가시켜 불시정지를 방지함에 따라 상당한 경제적 이익을 가져 올 수 있다.

특히, 급변하는 MMIS 신기술을 충분히 시험한 후 원자력발전소에 적용할 수 있는 기반을 구축함으로써 원자력발전소에 신뢰성과 내구성 있는 신기술 적용을 용이하게 할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 통합시험설비에서의 가상운전조 및 시험통제시스템의 구성을 보여주는 도면, 도 2는 본 발명의 시험통제시스템에 포함된 시험시나리오의 계 층 구성을 보여주는 도면, 도 3은 본 발명의 통합시험설비를 기능 블록으로 나타낸 도면이다.

본 발명과 관련해서는 이력축적시험을 통한 이력축적 방법을 고려한 것인데, 비입증 MMIS 기술을 입증하기 위해 3년에 해당하는 원자력발전소 시나리오 속에서 실제 운전원 대신 가상운전원을 도입하여 3년에 해당하는 운전을 가속화하여 이력축적을 가능하게 하고자 한다.

이러한 가속적인 운전시나리오 속에서 다양한 시험을 정확하게 수행하고 연속적인 무인시험을 가능하게 하기 위해 본 발명품을 활용하고자 한다.

본 발명은, 시험통제시스템(Test Commander: TC)(100), 가상운전조(Virtual Operating Crew: VOC)(200), 시뮬레이터(Simulator)(300), 시험대상기기(400)를 포함하여 이루어진다.

상기 시험통제시스템(TC)(100)은, 가상운전조(VOC)(200)와 후술하는 시험제어감시시스템(TCMS)이 수행할 시험시나리오를 개발 및 통제하고 시나리오에 따라 발전소 상태를 초기화하며 운전, 환경인가 및 관찰 결과를 수집하고 그 결과의 성공과 실패 여부를 판단한 후 기록하는 시스템이다.

상기 시험통제시스템(100)은, 시험시나리오를 시간 순서에 따라 수행되도록 하는 스케줄러(TC Scheduler)(110)와, 상기 시뮬레이터(300)와 시험대상기기(400)가 수행해야 할 명령을 내보내는 커맨더(TC Commander)(120)와, 상기 시뮬레이터(300)의 데이터를 로깅(Logging)하는 로거(TC Logger)(120)를 포함하고, 상기 스 케줄러(110)와 연결되어 시험환경을 만들고 감시하기 위한 시험제어감시부(TCMS: Test Control & Monitoring System)(130)가 구비된다.

이러한 시험통제시스템(100)은 크게 두 가지 기능으로 구분한다. 그 하나는 시험시나리오를 개발하고, 통제(스케줄링)하고, 시험 결과 수집 및 기록 수행하는 시험통제기능이다. 다른 하나는 시험시나리오에 따라 시험환경을 만들고, 해당 시험 파라메타를 감시한 후 시험결과를 기록하는 시험제어감시기능이 있다.

먼저 시험통제시스템(100)의 시험통제기능은 시험시나리오를 가상운전조(200)와 시험제어감시시스템(TCMS)(130), 그리고 시뮬레이터(300)로 제공한다.

또한, 상기 시험통제시스템(100)에서는 가상운전조(VOC)(200)와 시험제어감시시스템(TCMS)(130)으로부터 제공된 시험의 성공 실패 결과를 가지고 시험 결과 분석을 가능하게 한다.

가상운전조(200) 및 시험통제시스템(100)은 Auto Test mode, Semi-auto Test mode, VOC mode, Log mode 네 가지 모드를 가지고 있으며 각 모드의 기능에 대해서는 후술한다.

상기 시험통제시스템(100)의 시험제어감시기능(Test Control & Monitoring System: TCMS)은 시험통제시스템(100)으로부터 환경인가점 시나리오, 환경관찰점 시나리오를 받아서 시험통제시스템(100)의 요청에 따라 시험데이터(고장 발생 및 환경 구성)를 입력하고 비입증 MMIS 기술(예를 들어, DCS 및 PLC 등)의 고장 유무 상태를 감시한 후 시험 결과를 기록하는 기능이다.

즉, 시험통제시스템(100)으로부터 환경인가점 시나리오, 환경관찰점 시나리오를 받아서 시험을 수행한다. 시험통제시스템(100)으로부터 요청을 받으면 시험시나리오에 따라 시험 데이터(고장 발생 및 환경 구성)를 입력하고 시험 결과를 저장한다. 비입증 MMIS 기술(예를 들어, DCS 및 PLC 등)의 상태 감시 및 고장 감시를 수행한다. 시험제어감시시스템(TCMS)(130)은 비입증 MMIS 기술 예를 들어, DCS와 PLC와 같은 동종의 시스템을 이용하여 구성한다. 시험제어감시시스템(TCMS)(130)에서는 고장 발생이나 감시를 위해서 PLC/DCS 개발 툴과 같은 동종 시스템의 개발 툴을 설치하여 이용한다. 이러한 동종의 개발 툴을 이용하면 시스템의 내부 특성들을 효과적으로 파악할 수가 있다.

상기 가상운전조(200)는, 전산화절차서(330)를 작동시키기 위한 프로시져 페이서(VOC Procedure Pacer)(210)와, 시나리오에 따라 시험대상기기(400)와 시뮬레이터(300)의 소프트제어기(340)로 제어명령을 보내는 콘트롤 페이서(VOC Control Pacer)(220)로 이루어진다.

가상운전조(200)는 상기 시험통제시스템(100)으로부터 받은 시험시나리오에 의해 실제 발전소에서 수행하는 것과 동일한 방식으로 발전소 기기를 조작하고 공정을 조절하며 발전소 상태 및 절차의 성공적인 수행을 판단함으로써 가상운전을 수행하게 된다.

즉, 가상운전조(200)는 시험통제시스템(100)으로부터 운전시나리오를 받아서 운전을 수행하고, 절차를 수행하며, 절차의 성공 실패를 판단한다. 또한 제어 행위를 수행하고, 제어의 성공 실패를 판단하며, 발전소 정보를 감시하고, 기술사양(Technical Specification) 위반 여부를 판단한다. 이러한 행위는 아래 표로 요약될 수가 있다.

순서	실제 운전원 운전 행위	가상운전 행위 모델 구성 요소
1	발전소에 발생된 상황 평가(Assess)	전산화절차서의 논리 정보 활용
2	발생상황에 대한 운전 계획 수립(Planning)	전산화절차서의 절차 정보 활용
3	제어 행위 수립(Action)	기기 및 공정 제어 정보 활용
4	피드백(Feedback) 값을 통해 상황을 확인하거나 운전 목표 달성 평가	절차서 정보 기준, 기술 사양 기준, 피드백 제어 정보 활용

위 표 1은 실제 운전행위를 모사한 가상운전 행위 모델로서, 실제 운전원의 전형적인 운전 행위는 먼저 발전소의 현재 상황을 파악(평가)하고, 현 상황에 필요한 운전 계획을 설정하고, 설정된 운전 계획에 따라 제어(기기 및 공정 제어)를 수행하고, 피드백을 통해 제어 수행 결과를 확인(평가)하는 운전 행위를 수행하게 된다.

이와 같은 운전원의 전형적인 운전 행위를 가상운전 행위 모델로 구성할 수 있다. 발전소에 발생된 상황 평가(Assess)는 전산화절차서에서 제공되는 논리 정보를 바탕으로 평가가 가능하고, 발생상황에 대한 운전계획수립(Planning)은 전산화절차서의 절차 정보를 바탕으로 설정이 가능하며, 제어 행위(Action)는 기기 및 공정 제어 정보를 활용하여 제어를 수행할 수 있게 된다.

피드백(Feedback) 값을 통해 상황을 확인하거나 운전 목표 달성 평가는 관련 절차서 정보, 관련 기술 사양 정보, 관련 피드백 제어 정보를 활용하여 현재 시뮬레이터 정보와 비교를 통해 평가를 수행한다. 이러한 정보들을 활용하여 가상 운전 행위 모델을 구성한다.

이렇게 구성된 가상운전 행위 모델을 가지고 기 개발된 전산화절차서를 활용하여 발전소의 다양한 운전시나리오를 수행할 수 있게 된다.

상기 시뮬레이터(Simulator)(300)는 발전소에서 이루어지는 다양한 시나리오를 제공하고 상기 가상운전조(200)로부터 발전소 구성기기 동작제어신호가 수신되는 장치이다.

이를 위해 시뮬레이터(300)는, 발전소를 모의한 동적 모델이 저장된 서버(310)와, 시험을 위해 시뮬레이터에서 이루어지는 발전소 운전상황을 임의로 조작하거나 관련 데이터를 감시하기 위한 강사조작반(320)과, 발전소의 상황에 따라 수행해야 하는 절차가 전산화되어 규정된 전산화절차서(330) 및, 발전소의 펌프와 밸브 같은 구성기기를 작동시키기 위한 소프트제어기(340)로 이루어진다.

상기 시험대상기기(400)는 상기 가상운전조(200)로부터 제어신호를 수신받아 비입증 MMIS 기술의 피시험체가 된다. 본 발명에서는 분산제어시스템(DCS: Distributed Control System)과 프로그래머블 논리제어기(PLC: Programmable Logic Controller)가 시험의 대상이 되는 비입증 MMIS 기술에 해당한다.

상기 시험대상기기(400)와 시뮬레이터(300) 사이에 데이터 송수신을 위한 입출력인터페이스(I/O Interface)(600)가 구비된다.

미설명부호 500은 원자로 운전원(RO:Reactor Operator), 터빈 운전원(TO:Turbine Operator), 전기 운전원(EO:Electrical Opertor)의 인터페이스 시스템(OIS : Operator Interface System)을 나타낸다.

이하 도 2를 참조하여 시험시나리오에 대해 설명한다.

여기서 시험시나리오란 가상운전을 하기 위해 임의로 작성한 일련의 운전 및 시험 절차를 의미한다.

시험시나리오는 도 2와 같은 포함관계를 가지고 있으며 변환기나 편집기를 통해 만들 수 있다. 여기서 변환기 또는 편집기는 시나리오를 변환 또는 편집할 수 있는 소프트웨어를 의미한다.

상기 시험시나리오는, 실제 원자력 발전소와 같은 운전환경으로 이루어진 운전시나리오와, 고의로 고장을 발생시키기 위한 고장환경을 만드는 요소인 환경인가점 라이브러리 및, 고의로 고장을 발생시킨 후 고장이 발생하였는지 또는 고장을 극복하였는지를 확인하기 위해 관찰점 포인터를 정하는 환경관찰점 라이브러리로 구성된다.

상기 환경인가점 라이브러리란 고의로 고장을 발생시키기 위한 고장환경을 만드는 요소로서, 예를 들어 파워서플라이 고장신호를 주입(즉, 전원제거)하는 경우를 말한다.

상기 환경관찰점 라이브러리는 고의로 고장을 발생시킨 후 고장이 발생하였는지 아니면 고장을 극복하였는지를 확인하기 위해 관찰점 포인터를 정하는 것으로서(신호), 예를 들어 파워서플라이 고장신호를 주입한 경우 관련기기가 건전하게 작동(계통 설계 또는 기기설계에 따라 고장을 극복하도록 설계되어 있음)하는지를 확인하기 위한 신호로서 제어카드 건전성 신호 등이 있다.

상기 운전시나리오는, 실제 원자력발전소와 같은 운전환경을 만든 시나리오를 말하는 것이다. 즉, 시뮬레이터(300)를 통해 실제 원자력발전소와 같은 환경에서 실제 운전원이 운전을 수행하는 것을 모사한 시나리오를 말한다.

그 구체적인 구성으로서는, 시뮬레이터(300)의 시작과 종료, 시뮬레이터(300)에 포함된 다양한 발전소 시뮬레이션 시나리오의 시작과 종료, 로깅(Logging) 시작과 로깅(Logging) 종료로 구성되어 시뮬레이터(300)를 동작시키기 위한 시뮬레이터 동작 제어 라이브러리와, 실제 운전원이 발전소 상황에 따라 발전소를 원하는 방향으로 운전하기 위해 필요한 절차서가 내재된 전산화절차서 라이브러리와, 상기 전산화절차서를 수행하기 위하여 절차서 내부의 순서대로 각 세부 절차를 진행하기 위한 시나리오가 내재된 절차서 제어 라이브러리와, 발전소에서 실제 운전원이 밸브와 펌프 등의 기기를 조작하기 위해 수행하는 행위를 모사하기 위한 시나리오가 내재된 기기 작동 시나리오 라이브러리와, 발전소의 운전 설계 제한치 이내에서 운전되고 있는지를 감시하기 위해 선정된 발전소 전반을 감시하기 위한 변수가 내재된 플랜트 모니터링 기준 라이브러리로 구성된다.

상기 기기 작동 시나리오의 경우, 예를 들면, 펌프를 온(ON) 하기 전에 펌프 출구 밸브가 열려 있는지 확인한다 → 펌프 입구 밸브가 열려 있는지 확인한다 → 펌프를 온(ON)한다 → 펌프 출구 유량 확인과 같은 유형을 시나리오로 정하여 하나의 소프트웨어적인 라이브러리로 구성하는 것이다.

시뮬레이터에는 운전원이 수행했던 기록이 로그(Log)되는데, 상기 기기 작동 시나리오 라이브러리는, 이러한 시뮬레이터 로깅(Logging) 기능에 의해 만들어진 시뮬레이터 로그 파일 데이터로 이루어지거나, 분산제어시스템/프로그래머블로직제어기에서 인식가능한 기기작동 신호체계와 시뮬레이터에 포함된 제어기를 동작시키기 위해 시뮬레이터에서 인식가능한 기기작동 신호체계로 이루어질 수 있다.

이하 본 발명의 시스템이 가지는 네 가지 모드에 대해 설명한다.

가) Auto Test Mode

도 4는 Auto Test Mode에서 신호 송수신 체계를 보여주는 구성도이다. 도 4에서 스케줄러(110)의 상측에 사람이 표시된 것은, 시험시나리오의 등록 및 시험시작신호의 입력이 사람의 수작업으로 이루어지고, 그 이후의 동작은 자동으로 이루어짐을 의미한다.

이 모드는 시험자와 운전자의 개입 없이 이미 시험통제시스템(100)에 할당된 시험 스케줄에 따라 자동으로 시험을 수행하고 그 결과를 기록하기 위해 사용한다.

이 모드가 수행되기 위해서는, 먼저 시험통제시스템(100)의 사용 모드가 "Auto Test"로 선택되고 수행된 시험 스케줄이 선정된 상태이어야 한다.

Auto Test Mode의 경우 시스템의 흐름은 시험 진행이 불가능한 비정상 사건이 보고 또는 탐지되거나 사용자의 중단 요청이 있을 때까지 시험 스케줄에 정의된 순서에 따라 시험 시나리오를 순차적으로 수행한다.

① 시험통제시스템(100)은 시험시나리오에 정의된 순서에 따라 각 사건 열(Event Row)에 대하여 다음을 수행한다.

- 시험통제시스템(100)은 사건열에 정의된 매개 변수(시각, 시험명령 이행자(Handler), 수행 유형, 대상 주소)에 따라 정확한 시각에 해당 사건열의 이행을 시험명령이행자(VOC, TCMS, Simulator)에게 요구한다.

- 각 시험명령이행자(VOC, TCMS, Simulator)는 요구된 사건열에 따라서 필요한 작동을 이행하고 그 결과를 시험통제시스템(100)에 보고한다.

- 각 시험명령이행자(VOC, TCMS, Simulator)는 사건열과 상관없이 탐지된 비정상 사건을 시험통제시스템(100)에 보고한다.

- 시험통제시스템(100)은 각 시험명령이행자(VOC, TCMS, Simulator)가 보고한 사건 열/계속 사건 이행 결과 중 비정상 사건을 기록(Log) 한다.

② 시험통제시스템(100)은 시험시나리오의 수행이 완료되면 시나리오 시험 결과를 기록(Log) 한다.

③ 시험통제시스템(100)은 시험 스케쥴의 완료 조건이 만족되면 시험 스케줄 시험 결과를 기록(Log) 한다.

④ 시험통제시스템(100)은 시험을 중단하고 그 결과를 시험통제시스템(100) 화면에 표시 및 통보(Alert)한다.

나) Semi-auto Test Mode

도 5는 Semi-auto Test Mode에서 신호 송수신 체계를 보여주는 구성도이다. 도 5는 도 4에 도시된 스케줄러(110) 대신에 사람이 그 기능을 대체하는 것을 나타낸다.

이 모드에서는 실패한 시험이나 고장의 재현을 위해 시험통제시스템(100)의 스케줄러(110) 부분의 기능을 사용하지 않고 스케줄러(110)가 가지는 페이싱(Pacing: 특정 시각에 특정 사건열의 수행을 지시)기능을 시스템 사용자가 수행한다.

즉, 시험 재현을 위해 사용자는 시험 스케줄 안에서 임의로 시험 재현 구간을 설정하고, 이 설정된 구간에서 사용자는 시험을 재현해 보면서 현상을 분석하는 모드이다.

이 모드가 수행되기 위해서는, 먼저 시험통제시스템(100)의 사용 모드가 "Semi-auto Test"로 선택되고 수행될 시험시나리오가 선정된 상태이어야 한다.

① 시험자는 다음 시험 정지점(Break Point)을 선택한다.

② 시스템은 시험 정지점에 해당하는 사건열의 정보를 보여주고 개시(Start) 명령을 기다린다.

③ 시험자가 시험 개시를 요구한다.

④ 시험통제시스템(100)은 시험시나리오의 시험 진행이 불가능한 비정상 사건이 보고 또는 탐지되거나 사용자의 중단 요청이 있을 때까지 현 위치에서 다음 시험 정지점 사이에 정의된 각 사건열(Event Row)에 대하여 다음을 수행한다.

⑤ 시험통제시스템(100)은 시험시나리오 다음 정지점까지의 수행이 완료되면 시나리오 시험 결과를 누적된 기록(Log)에 금번 수행된 내용과 구분하여 표시한다.

⑥ 시험자는 기록된 시험결과를 분석한다.

다) VOC Mode

도 6은 VOC Mode에서 신호 송수신 체계를 보여주는 구성도이다. 도 6은 도 5에 도시된 커맨더/로거(110) 대신에 사람이 그 기능을 대체하는 것을 나타낸다.

이 모드는 시험자와 운전자의 개입 없이 이미 가상운전조(200)에 할당된 운전시나리오에 따라 자동으로 또는 순차적으로 시험을 수행하고 그 결과를 기록하기 위해 사용하는 것인데, 시험을 수행하기 전에 운전시나리오를 확인하기 위한 목적으로 사용한다.

이 모드가 수행되기 위해서는, 먼저 시험통제시스템(100)의 사용 모드가 "VOC"로 선택되고 수행될 운전시나리오가 선정된 상태이어야 한다.

VOC Mode의 경우 시스템의 흐름은 시험 진행이 불가능한 비정상 사건이 보고 또는 탐지되거나 사용자의 중단 요청이 있을 때까지 운전시나리오에 정의된 순서에 따라 순차적으로 수행한다.

① 시험통제시스템(100)은 운전시나리오에 정의된 순서에 따라 각 사건열(Event)에 대하여 다음을 수행한다.

- 시험통제시스템(100)은 사건열에 정의된 매개 변수(시각, 시험명령 이행자(Handler), 수행 유형, 대상 주소)를 전달하여 정확한 시각에 해당 사건열의 이행을 시험명령이행자(VOC, Simulator)에게 요구한다.

- 각 시험명령이행자(VOC, Simulator)는 요구된 사건열에 따라서 필요한 작동을 이행하고 그 결과를 시험통제시스템(100)에 보고한다.

- 각 시험명령이행자(VOC, Simulator)는 사건열과 상관없이 탐지된 비정상 사건을 시험통제시스템(100)에 보고한다.

- 시험통제시스템(100)은 각 시험명령이행자(VOC, Simulator)가 보고한 사건열/계속 사건 이행 결과 중 비정상 사건을 기록(Log)한다.

② 시험통제시스템(100)은 운전시나리오의 수행이 완료되면 시나리오 시험 결과를 기록(Log)한다.

③ 시험통제시스템(100)은 운전시나리오의 완료 조건이 만족되면 운전시나리오 라이브러리에 저장한다.

라) Log Mode

도 7은 Log Mode에서 신호 송수신 체계를 보여주는 구성도이다.

이 모드에서는 시뮬레이터(300)에서 직접 수행한 절차서의 사건들을 운전시나리오 작성에 사용하기 위해 시뮬레이터의 운전시나리오 로깅(Logging)기능을 사용하여 시험통제시스템(100)을 통해 로그(Log)한다. 즉, 이 모드는 시험시나리오에 사용될 운전시나리오를 처음 작성하기 위한 목적으로 사용한다.

이 모드가 수행되기 위해서는, 먼저 시험통제시스템(100)의 사용 모드가 "Log"로 선택되고 수행될 절차서가 선정되어 있어야 한다.

Log Mode의 경우 시스템의 흐름은 시험 진행이 불가능한 비정상 사건이 보고 또는 탐지되거나 사용자의 중단 요청이 있을 때까지 절차서에 정의된 순서에 따라 순차적으로 수행한다.

① 운전전문가는 시뮬레이터(300)를 초기화한다.

② 운전전문가는 시험통제시스템(100)에서 Log 개시 명령을 내린다.

③ 운전전문가는 시뮬레이터를 이용해 운전하는 동안 시험통제시스템(100)은 다음을 이행한다.

- 시험통제시스템(100)은 시뮬레이터(300)에서 일어나는 사건을 감시한다.

- 시험통제시스템(100)은 계속적으로 탐지된 사건을 시간과 함께 Exercise Event 목록에 기록한다.

④ 시험통제시스템(100)은 절차서의 완료 조건이 만족되면 Operation Scenarios Exercise Library에 저장한다.

< 실시예 >

각 원자력 발전소마다 절차서가 규정되어 있는데, 예를 들어 원자로 기동관련 절차서, 주급수펌프 트립(정지)시키는 절차서 등이 있다.

본 실시예의 시험시나리오는 "DCS Failover Test"이고, 절차서에 규정된 운전시나리오는 "주급수펌프 트립"에 관한 시나리오이다.

여기서 "트립"이란 "정지"의 의미로서 주급수펌프가 정지된 경우 운전 절차에 관한 시나리오이다.

정상적인 경우에는 주급수펌프가 트립이 되면 안된다. 본 발명에서는 가상운전을 위해 주급수펌프를 동작시키기 위한 제어카드가 동작이 안되는 상황을 인위적으로 만들고(환경인가 시나리오), 상기 인가된 환경인가 시나리오에 따라 절차서에 규정된 일련의 절차가 수행된다.

먼저, 시나리오 작성기에 의해 시험시나리오가 작성된다.

상기 작성된 시험시나리오는 시험통제시스템(100)의 스케줄러(TC Scheduler)(110)에 등록되고, 등록된 시나리오에 따라 시험이 시작된다. 이와 같은 시험시나리오의 등록 및 시험시작신호의 입력은 사람의 수작업에 의해 이루어지고, 그 이후에는 스케줄러(110)에 의해 자동으로 절차가 이루어진다.

상기 시험시작 신호가 입력되면, 시험통제시스템(100)의 커맨더(TC Commander)(120)에서 시뮬레이터(300)의 강사조작반(Instructor Station)(320)으로 시뮬레이터 초기화 신호가 전송되고, 시험통제시스템(100)의 커맨더(TC Commander)(120)에서 시험제어감시부(TCMS; Test Control & Monitoring System)(130)와 시험대상기기(400)로 초기화 신호가 전송되며, 시험통제시스템(100)의 커맨더(TC Commander)(120)에서 가상운전조(200)로 초기화 신호가 전송된다.

또한 시험통제시스템(100)의 로거(TC Logger)(120)에서 시뮬레이터(300)의 강사조작반(Instructor Station)(320)으로 운전데이터 로깅(Logging) 시작 신호가 전송된다.

또한 시험통제시스템(100)의 커맨더(TC Commander)(120)에서 강사조작반(Instructor Station)(320)으로 원하는 발전소 출력모드(예를 들어, 100% 출력운전) 신호를 전송하고, 상기 강사조작반(Instructor Station)(320)에서 커맨더(TC Commander)(120)로 발전소 상태를 확인(100% 출력운전인지 여부 확인)하여 출력모드 전환결과를 전송하게 된다.

이상에서, 시험통제시스템(100)의 시험통제기능이 이루어지는 과정에 대해 설명하였고, 다음으로 시험통제시스템(100)의 시험제어감시기능에 대해 설명한다.

시험통제시스템(100)의 시험제어감시부(TCMS)(130)는 임의로 고장환경을 조성한다. 즉, 시험제어감시부(130)에서 시험대상기기(400)측으로 신호를 전송하여 DCS 제어카드 #1 에 전원고장상태가 되도록 한다.

이와 같이 제어카드 #1이 고장나면 제어카드 #2가 동작이 되어야 주급수 제어 시스템이 정상적으로 동작하게 된다.

이 경우 시험제어감시부(130)로 DCS 제어카드 #2의 고장여부를 확인하게 되는데, 시험대상기기(400)에서 시험제어감시부(130)로 제어카드 #2의 동작 고장여부 확인 신호가 전송된다.

상기에서 제어카드 #2의 고장이 확인되면, 주급수 제어시스템의 각 구성에 대한 정상 동작 여부를 확인하는 절차가 진행된다. 즉, 시험대상기기(400)로부터 시험제어감시부(130)측으로 주급수 제어 시스템 동작 상태 신호가 전송된다.

다음으로는 가상운전조(VOC;Virtual Operating Crew)(200)가 시뮬레이터(300)에서 이루어지는 주급수 제어시스템의 정상 동작 여부를 확인하게 된다.

먼저, 가상운전조(200)의 프로시져 페이서(VOC Procedure Pacer)(210)는 시뮬레이터(300)의 전산화절차서(330)와의 통신을 통해, 주급수 펌프1이 정지되었는지 여부, 주급수 펌프1의 정지 경보가 발생했는지 여부, 원자로 출력 급감발 계통(RPCS) 동작 경보 발생 여부(즉, 펌프가 정지되어 공급수가 감소하면 반응로 파워를 줄여야 하는데 그러한 동작 경보가 발생했는지 여부), 원자로 출력 급감발관련 발전소 상태 경보들(주변의 관련 경보들)의 발생 여부, 원자로 출력 급감발 계통 자동동작 안됨(즉, 출력을 줄이는 동작이 이루어지지 않음) 여부를 확인하게 된다.

이와 같이 발전소 상황을 평가하고 난 후, 발전소 상황에 대한 운전계획 수립 및 해당 제어행위가 수행된다.

즉, 증기발생기 수위가 설정치 이상인지 여부를 가상운전조(200)의 프로시져 페이서(210)에서 전산화절차서(330)를 통해 확인하고, 만약 수위가 설정치 이하이면 콘트롤 페이서(220)가 시뮬레이터(300)의 소프트제어기(340)를 통해 증기발생기 수위를 수동으로 제어하도록 한다.

또한 가압기 압력이 설정치 이하인지 여부를 가상운전조(200)의 프로시져 페이서(210)에서 전산화절차서(330)를 통해 확인하고, 만약 가압기 압력이 설정치 이상이면 콘트롤 페이서(220)가 시뮬레이터(300)의 소프트제어기(340)를 통해 가압기 압력을 수동으로 제어하도록 한다.

또한 가압기 수위가 설정치 이하인지 여부를 가상운전조(200)의 프로시져 페이서(210)에서 전산화절차서(330)를 통해 확인하고, 만약 가압기 수위가 설정치 이상이면 콘트롤 페이서(220)가 시뮬레이터(300)의 소프트제어기(340)를 통해 가압기 수위를 수동으로 제어하도록 한다.

또한 주증기 공통관 압력이 설정치 이하인지 여부를 가상운전조(200)의 프로시져 페이서(210)에서 전산화절차서(330)를 통해 확인하고, 만약 주증기 공통관 압력이 설정치 이상이면 콘트롤 페이서(220)가 시뮬레이터(300)의 소프트제어기(340)를 통해 주증기 우회제어계통을 수동으로 제어하도록 한다.

그 후 가상운전조(200)의 프로시져 페이서(210)에서 전산화절차서(330)를 통해 원자로 출력이 40% ~ 60% 범위 이내인지 여부를 확인함으로써 운전목표 달성 여부를 평가하게 된다.

상기와 같이 가상운전조(200)가 시뮬레이터(300)에서 이루어지는 주급수 제어시스템의 정상 동작 여부가 확인되면, 시험통제시스템(100)의 로거(120)에서 시뮬레이터(300)의 강사조작반(320)으로 시뮬레이터 데이터 로깅 종료 신호를 전송하게 된다.

그 후 시험제어감시부(130)는 "DCS Failover 시험시나리오"의 시험결과를 확인하고(즉, DCS 제어카드 #1 고장시 제어카드 #2로 전환되었는지 여부를 확인), 시험결과를 커맨더(120)로 송부하게 되면 스케줄러(110)에서 시험이 종료되었음을 확인하게 된다.

이와 같이 주급수펌프 트립 시나리오가 종료하게 되면, 새로운 시나리오(예를 들어, 통신부하 시험시나리오)가 자동으로 실행되어 시험이 시작된다.

상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며 동일 사상의 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

도 1은 본 발명의 통합시험설비에서의 가상운전조 및 시험통제시스템의 구성을 보여주는 도면,

도 2는 본 발명의 시험통제시스템에 포함된 시험시나리오의 계층 구성을 보여주는 도면,

도 3은 본 발명의 통합시험설비를 기능 블록으로 나타낸 도면,

도 4는 Auto Test Mode에서 신호 송수신 체계를 보여주는 구성도,

도 5는 Semi-auto Test Mode에서 신호 송수신 체계를 보여주는 구성도,

도 6은 VOC Mode에서 신호 송수신 체계를 보여주는 구성도,

도 7은 Log Mode에서 신호 송수신 체계를 보여주는 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 시험통제시스템 110 : 스케줄러

120 : 커맨더/로거 130 : 시험제어감시부

200 : 가상운전조 210 : 프로시져 페이서

220 : 콘트롤 페이서 300 : 시뮬레이터

310 : 서버 320 : 강사조작반

330 : 전산화절차서 340 : 소프트제어기

400 : 시험대상기기 500 : 운전원 인터페이스 시스템

600 : 입출력 인터페이스

Claims

시험시나리오를 개발 및 통제하고 상기 시험시나리오에 따라 발전소 상태를 초기화하며 운전, 환경인가 및 관찰 결과를 수집하고 그 결과의 성공과 실패 여부를 판단한 후 기록하는 시험통제시스템;

상기 시험통제시스템으로부터 받은 운전시나리오에 의해 실제 발전소에서 수행하는 것과 동일한 방식으로 발전소 기기를 조작하고 공정을 조절하며 발전소 상태 및 절차의 성공적인 수행을 판단함으로써 가상운전을 수행하는 가상운전조;

발전소에서 이루어지는 다양한 시나리오를 제공하고 상기 가상운전조로부터 발전소 구성기기 동작제어신호가 수신되는 시뮬레이터;

상기 가상운전조로부터 제어신호를 수신받아 비입증 MMIS 기술의 피시험체인 시험대상기기;

를 포함하는 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치.
제1항에 있어서,

상기 시험시나리오는, 실제 원자력 발전소와 같은 운전환경으로 이루어진 운전시나리오와, 고의로 고장을 발생시키기 위한 고장환경을 만드는 요소인 환경인가점 및, 고의로 고장을 발생시킨 후 고장이 발생하였는지 또는 고장을 극복하였는지 를 확인하기 위해 관찰점 포인터를 정하는 환경관찰점으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치.
제2항에 있어서,

상기 운전시나리오는, 시뮬레이터의 시작과 종료, 시뮬레이터에 포함된 다양한 발전소 시뮬레이션 시나리오의 시작과 종료, 로깅 시작과 로깅 종료로 구성되어 시뮬레이터를 동작시키기 위한 시뮬레이터 동작 제어 라이브러리와;

실제 운전원이 발전소 상황에 따라 발전소를 원하는 방향으로 운전하기 위해 필요한 절차서가 내재된 전산화절차서 라이브러리와;

상기 전산화절차서를 수행하기 위하여 절차서 내부의 순서대로 각 세부 절차를 진행하기 위한 시나리오가 내재된 절차서 제어 라이브러리와;

발전소에서 실제 운전원이 밸브, 펌프 등의 기기를 조작하기 위해 수행하는 행위를 모사하기 위한 시나리오가 내재된 기기 작동 시나리오 라이브러리와;

발전소의 운전 설계 제한치 이내에서 운전되고 있는지를 감시하기 위해 선정된 발전소 전반을 감시하기 위한 변수가 내재된 플랜트 모니터링 기준 라이브러리;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치.
제3항에 있어서,

상기 기기 작동 시나리오 라이브러리는, 시뮬레이터 로깅 기능에 의해 만들어진 시뮬레이터 로그 파일 데이터로 이루어진 것을 특징으로 하는 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치.
제3항에 있어서,

상기 기기 작동 시나리오 라이브러리는, 분산제어시스템/프로그래머블로직제어기에서 인식가능한 기기작동 신호체계와 시뮬레이터에 포함된 제어기를 동작시키기 위해 시뮬레이터에서 인식가능한 기기작동 신호체계로 이루어진 기기 작동 시나리오로 이루어진 것을 특징으로 하는 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치.
제1항에 있어서,

상기 시험통제시스템은, 상기 시험시나리오를 시간 순서에 따라 수행되도록 하는 스케줄러와, 상기 시뮬레이터와 시험대상기기가 수행해야 할 명령을 내보내는 커맨더와, 상기 시뮬레이터의 데이터를 로깅하는 로거를 포함하는 것을 특징으로 하는 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통 제장치.
제6항에 있어서,

상기 시험통제시스템은, 상기 스케줄러와 연결되어 시험환경을 만들고 감시하기 위한 시험제어감시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치.
제1항에 있어서,

상기 시뮬레이터는, 시험을 위해 발전소 운전상황과 관련 데이터를 감시하기 위한 강사조작반과, 발전소를 모의한 동적 모델이 저장된 서버와, 발전소의 상황에 따라 수행해야 하는 절차가 전산화되어 규정된 전산화절차서 및, 발전소의 구성기기를 작동시키기 위한 소프트제어기로 이루어지고;

상기 가상운전조는, 상기 전산화절차서를 작동시키기 위한 프로시져 페이서와, 시나리오에 따라 시험대상기기와 시뮬레이터의 소프트제어기로 제어명령을 보내는 콘트롤 페이서로 이루어진 것;

을 특징으로 하는 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치.
비입증 MMIS 기술이 구현되는 시험대상기기를 시험하기 위한 시나리오가 작성되어 시험통제시스템에 등록되고 시험시작신호가 입력되는 단계;

상기 시험통제시스템에서 시뮬레이터와 시험대상기기 및 가상운전조를 초기화하고, 시뮬레이터로 운전데이터를 로깅 시작하며, 발전소 출력모드의 입력 및 확인이 이루어지는 단계;

상기 시험통제시스템의 시험제어감시부에 의해 인위적인 고장 환경이 시험대상기기에 인가되는 단계;

상기 고장 환경이 인가되면 가상운전조의 신호에 의해 시뮬레이터에서 기 설정된 운전시나리오에 따라 가상운전이 이루어지고 운전목표를 달성했는지 여부가 평가되는 단계;

상기 시험통제시스템의 시험제어감시부가 시험시나리오 시험결과를 확인하고 커맨더/로거에 시험결과를 송부한 후 시험이 종료되는 단계;

를 포함하여 이루어진 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치제어방법.
제9항에 있어서,

상기 시험결과 실패한 시험이거나 고장의 재현이 필요한 경우, 시스템 사용자가 시험통제시스템의 스케줄러에 임의로 시험 재현 구간을 설정하고 그 설정된 구간에서 시험이 재현되는 것을 특징으로 하는 비입증 인간기계연계시스템 기술의 이력축적시험을 위한 가상운전 및 시험통제장치제어방법.