KR101209181B1 - 제어봉제어계통 감시장치 및 그 방법 - Google Patents

제어봉제어계통 감시장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제어봉제어계통 감시장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 제어봉코일에 흐르는 전류 파형을 감시하고, 전류 파형에 나타나는 글리치(glitch)를 이용하여 제어봉제어계통의 상태를 점검하는 제어봉제어계통 감시장치 및 그 방법를 제공한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 제어봉을 구동시키는 구동신호를 상기 제어봉 코일로 출력하는 전력제어함; 상기 제어봉 주위에 설치되는 올림코일, 이동코일 및 정지코일을 포함하는 제어봉코일; 상기 제어봉 코일 및 전력제어함 사이에 설치되어 제어봉 코일에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서; 및 상기 전류센서로부터 측정된 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 전송받아 파형을 감시 및 저장하는 제어봉코일 감시기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 원자력발전소의 제어봉제어계통 감시방법에 있어서, (a) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류를 측정하는 과정; (b) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 저장하는 과정; (c) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 가공하여 전류 파형에 발생하는 글리치(glitch)를 이용하여 제어봉제어계통의 상태를 판단하는 과정; 및 (d) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류 파형 및 제어봉의 상태를 표시하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

제어봉제어계통 감시장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING CONTROL ROD CONTROL SYSTEM}
본 발명은 제어봉제어계통 감시장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제어봉 주변에 설치되는 코일의 전류 파형을 감시하여 제어봉제어계통의 오작동, 경년변화, 노후화 등의 상태를 체계적으로 관리할 수 있는 제어봉제어계통 감시장치 및 그 방법에 관한 것이다.
원자력 발전은 기본적으로 원자로 내에서 핵분열 반응을 일으켜 이때 발생되는 열에너지를 이용하여 증기를 생성시키고, 이 증기로 터빈을 구동하여 전기를 공급하는 것이다. 이러한 원자로 내에서 핵분열 반응을 제어하기 위하여 다수의 제어봉이 설치된다. 상기 제어봉은 핵분열 반응을 중개하는 열중성자를 흡수하기 쉬운 붕소, 카드뮴, 하프늄 등을 스테인리스강 또는 알루미늄으로 피복하여 제작된다. 이러한 제어봉을 노심에 넣으면 열중성자가 흡수되어 노의 반응온도가 낮아지고, 반대로 상기 제어봉을 빼면 노의 반응도가 높아진다.
도 1 은 종래기술에 따른 제어봉구동장치의 구성도로서, 도시된 바와 같이 전력함(10), 전자카드(20), 제어봉(30) 및 주제어부(40)를 포함하여 이루어 진다.
상기 전력함(10)에는 복수의 전자카드(20)가 연결된다. 그리고, 상기 전자카드(20)는 상기 전력함(10)과 각종 신호를 주고 받으며 전력함(10)에서 제어봉(30)으로 전자카드(20)의 신호에 따라 적당한 전류를 흘려주도록 한다. 상기 제어봉(30)의 주변에는 복수의 코일이 설치되고 상기 코일에 전류를 흘려주어 제어봉(30)을 상하 이동시킨다. 또한, 상기 주제어부(40)는 제어신호를 상기 전력함(10)에 전송하고 상기 전력함(10)은 주제어부의 제어신호를 수신하여 상기 제어봉(30)에 구동전류를 인가한다.
원자력 발전에서는 안전성이 최우선 과제이므로 상기 제어봉제어계통에 고장이 발생한 경우 가동을 중단시키고 즉각 고장원인을 찾아내어 수리를 해야 한다. 기존의 제어봉제어계통에서는 고장이 난 경우 경고음을 내보내고 있지만, 어디에서 고장이 발생한 것인지 알아내기가 힘들어 고장원인을 찾는데 많은 시간이 요구되었다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명은 제어봉코일에 흐르는 전류 파형을 감시하고, 전류 파형에 나타나는 글리치(glitch)를 이용하여 제어봉제어계통의 상태를 점검하는 제어봉제어계통 감시장치 및 그 방법를 제공한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 제어봉을 구동시키는 구동신호를 상기 제어봉 코일로 출력하는 전력제어함; 상기 제어봉 주위에 설치되는 올림코일, 이동코일 및 정지코일을 포함하는 제어봉코일; 상기 제어봉 코일 및 전력제어함 사이에 설치되어 제어봉 코일에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서; 및 상기 전류센서로부터 측정된 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 전송받아 파형을 감시 및 저장하는 제어봉코일 감시기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 제어봉코일 감시기는, 상기 전류센서로부터 측정된 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 전송받는 수신부; 상기 수신부에서 수신된 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 저장하는 저장부; 상기 수신부에서 수신된 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 이용하여 파형을 감시하여 제어봉제어계통의 상태를 판단하는 판단부; 상기 수신부에서 수신한 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보 및 판단부에서 판단한 제어봉제어계통의 상태를 표시하는 표시부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보는, 올림코일에 흐르는 전류, 이동코일에 흐르는 전류 및 정지코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 판단부는, 기 설정된 정상범위의 제어봉코일에 흐르는 전류의 파형과 측정된 제어봉코일에 흐르는 전류의 파형에 나타나는 글리치(glitch)를 기준으로 제어봉제어계통의 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게, 상기 판단부는, 제어봉코일의 인출시 및 삽입시 제어봉코일에 흐르는 전류에 발생하는 글리치의 위치를 기준으로, 글리치가 정상적으로 나타나는 경우에는 정상인 것으로 판단하고, 글리치가 나타나지 않는 경우 해당 제어봉제어에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 글리치가 빨리 나타나거나 늦게 나타나는 경우에는 부분적인 고장이 난 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
한편, 원자력발전소의 제어봉제어계통 감시방법에 있어서, (a) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류를 측정하는 과정; (b) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 저장하는 과정; (c) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 가공하여 전류 파형에 발생하는 글리치(glitch)를 이용하여 제어봉제어계통의 상태를 판단하는 과정; 및 (d) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류 파형 및 제어봉의 상태를 표시하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게, 상기 (c) 과정은, (c-1) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 가공하는 단계; (c-2) 제어봉제어계통 감시장치가 가공된 제어봉코일에 흐르는 전류 파형에 나타나는 글리치(glitch)의 위치를 판단하는 단계; 및 (c-3) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류 파형에 글리치(glitch)가 기 설정된 정상적인 시점에 나타나는 경우 정상으로 판단하고, 글리치가 나타나지 않는 경우 해당 제어봉제어에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 글리치가 정상적으로 나타나야 하는 시점보다 빠르거나 늦게 나타나는 경우 제어봉제어계통이 부분적인 불량으로 판단하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 발전소가 운용되는 동안 제어봉 코일에 흐르는 전류파형을 감시하는 것만으로도 손쉽게 제어봉제어계통의 상태를 확인, 점검할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 종래기술에 따른 제어봉구동장치의 구성도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 제어봉제어계통 감시장치의 구성도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 제어봉코일의 개략도.
도 4 는 솔레노이드의 구성도.
도 5 는 솔레노이드의 전류특성 그래프.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 제어봉코일 감시기의 구성도.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 제어봉 동작시 나타나는 글리치의 정상유무와 제어봉제어계통의 상관관계를 나타내는 상관 관계도.
도 8 은 정상상태에서의 제어봉 코일 인출 및 삽입시 발생하는 제어봉코일의 전류 파형 및 소리를 나타낸 그래프.
도 9 는 제어봉 고착(rod stuck)상태에서의 제어봉 코일 인출 및 삽입시 발생하는 제어봉코일의 전류 파형 및 소리를 나타낸 그래프.
도 10 은 부분적인 그리퍼의 이동불량 상태에서의 제어봉 코일 인출 및 삽입시 발생하는 제어봉코일의 전류 파형 및 소리를 나타낸 그래프.
도 11 은 올림코일 고착 상태에서의 제어봉 코일 인출 및 삽입시 발생하는 제어봉코일의 전류 파형 및 소리를 나타낸 그래프.
도 12 는 이동코일 고착 상태에서의 제어봉 코일 인출 및 삽입시 발생하는 제어봉코일의 전류 파형 및 소리를 나타낸 그래프.
도 13 은 정지코일의 그리퍼 고장 상태에서의 제어봉 코일 인출 및 삽입시 발생하는 제어봉코일의 전류 파형 및 소리를 나타낸 그래프.
도 14 는 정지코일의 그리퍼 고장 상태에서의 제어봉 코일 인출 및 삽입시 발생하는 제어봉코일의 전류 파형 및 소리를 나타낸 그래프.
도 15 는 이동 코어 고장 상태에서의 제어봉 코일 인출 및 삽입시 발생하는 제어봉코일의 전류 파형 및 소리를 나타낸 그래프.
도 16 은 정지코일 고장 상태에서의 제어봉 코일 인출 및 삽입시 발생하는 제어봉코일의 전류 파형 및 소리를 나타낸 그래프.
도 17 은 본 발명의 일실시예에 따른 정상파형 판단 표시화면.
도 18 은 본 발명의 일실시예에 따른 올림코일 고장 판단 표시 화면.
도 19 는 본 발명의 일실시예에 따른 이동코일 고장 판단 표시 화면.
도 20 은 본 발명의 일실시예에 따른 제어봉제어계통 감시방법의 흐름도.
도 21 은 본 발명의 일실시예에 따른 제어봉제어계통의 상태 판단을 위한 부분 흐름도.
도 22 는 본 발명의 일실시예에 따른 제어봉코일의 전류 파형 가공 흐름도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 제어봉제어계통 감시장치에 관하여 도 2 내지 도 22 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 제어봉제어계통 코일전류 감시장치의 구성도로서, 도시된 바와 같이 전력제어함(100), 제어봉코일(200), 전류센서(300) 및 제어봉코일 감시기(400)를 포함하여 구성된다.
상기 전력제어함(100)은 제어봉을 구동하기 위한 전류를 제어봉코일(200)에 인가한다. 상기 전력제어함(100)은 주제어부로부터 동작신호를 수신하여 사전에 설정된 순서에 따라 올림코일(210), 이동코일(220) 및 정지코일(230)에 전류를 흘려 상기 제어봉(R)을 한 단계씩 하강시키거나 상승시킨다. 또한, 상기 제어봉(R)이 일정한 위치에 도달한 경우 정지코일(230)에 전류를 흘려 상기 제어봉(R)을 정지시킨다.
상기 제어봉코일(200)은 도 3 에 나타난 바와 같이, 제어봉(R) 주위에 설치되며 상기 제어봉을 상하 이동시키고 올림코일(210), 이동코일(220) 및 정지코일(230)을 포함한다. 상기 올림코일(210)과 상기 이동코일(220)은 상기 제어봉(R)을 상하로 이동시키고, 상기 정지코일(230)은 제어봉(R)을 일정위치에 정지시키기 위한 코일로서, 올림코일(210) 및 이동코일(220)의 전류를 차단한 상태에서 상기 정지코일(230)에 흐르는 전류를 차단하면 제어봉(R)은 중력에 의해 하방으로 낙하하게 된다.
참고로, 원자로의 제어봉(R)과 유사한 솔레노이드(50) 모델을 이용하여 원자로 제어봉코일의 특성을 설명하면, 도 4 에 나타난바와 같이 솔레노이드(50)에 전압을 가하고 플런저(60)(plunger)를 잡아당기는 동작은 원자로 제어봉 제어장치에서 제어봉을 들어 올리는 것과 매우 유사한 작동을 하며, 전압을 차단하여 플런저(60)가 매우 큰 그라운드 질량에 충돌하는 동작은 제어봉 인출 및 삽입 시에 제어봉이 구동 되면서 자화되는 코어가 이동하면서 충돌하는 상황과 매우 유사하다.
그리고, 도 5 은 오리피스(70)를 통해서 유량을 제어하고 있는 솔레노이드(50)의 전류특성 그래프로서, 58msec 부근의 전류파형으로서 플런저(60)가 오리피스(70)에서 떨어질 때 전류의 오버슈트가 발생한다. 이러한 오버슈트가 발생하는 이유는 플런저(60)가 오리피스(70)와 충돌할 때 순간적으로 임피던스가 변화되어 솔레노이드(50)에 순간적으로 급격하게 유도기전력이 변화되어 나타나는 현상이다.
상기 전류센서(300)는 상기 제어봉코일(200)에 흐르는 전류를 측정하여 제어봉코일 감시기(400)로 전송한다. 상기 전류센서(300)는 홀센서를 이용한 자기유도방식으로 제어봉구동(CRDM) 코일에 인가된 전류에 비례하는 전압이 발생된다. 또한, 전류센서(300)는 간접 전류센서(300)로서 표준형 발전소에 사용되는 ACTM 센서의 기구부 및 전자부를 활용하여 전류 및 전압비를 조정할 수 있다. 그리고, 전류센서(300)는 힌지구조로 하면 센서어셈블리의 PCB에 무리한 힘을 가하지 않고 케이블에 설치시 케이블간의 간섭이 최소화할 수 있다.
상기 제어봉코일 감시기(400)는 상기 전류센서(300)에서 측정한 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보를 전송받아 파형을 감시하고 저장한다. 또한, 상기 제어봉코일 감시기(400)는 도 6 에 나타난 바와 같이 수신부(410), 저장부(420), 판단부(430) 및 표시부(440)를 포함한다.
상기 수신부(410)는 전류센서(300)로부터 측정된 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보를 전송받는다. 상기 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보는 올림코일(210), 이동코일(220) 및 정지코일(230)에 흐르는 시간에 따른 전류의 정보를 포함한다.
또한, 상기 저장부(420)는 상기 수신부(410)에서 수신된 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보를 저장한다. 이때, 저장되는 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보는 올림코일(210), 이동코일(220) 및 정지코일(230) 각각에 대한 전류의 정보를 분리하여 저장한다.
또한, 상기 판단부(430)는 상기 수신부(410)에서 수신된 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보를 이용하여 파형을 감시하여 제어봉제어계통의 상태를 판단한다. 먼저, 기 설정된 정상범위의 제어봉코일(200)에 흐르는 전류의 파형과 수신된 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보를 필터링하여 글리치(glitch)를 기준으로 제어봉제어계통의 상태를 판단한다. 따라서, 도 7 에 나타난 바와 같이 수신된 제어봉코일(200)에 흐르는 전류 파형에 글리치가 정상적으로 나타나는 경우에는 정상인 것으로 판단하고, 글리치가 나타나지 않는 경우 해당 제어봉제어에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 글리치가 빨리 나타나거나 늦게 나타나는 경우에는 부분적인 고장이 난 것으로 판단한다. 예를 들어, 제어봉 삽입 및 인출시 7단계에서 발생하는 글리치의 정상적인 발생 유무에 따라 만약 로드 트랜스퍼(Load transfer) 단계에서만 글리치가 제대로 나타나지 않는 경우에는 부분적인 그리퍼 이동불량으로 판단할 수 있다.
도 8 은 정상상태에서의 제어봉코일(200) 인출 및 삽입시 발생하는 제어봉코일(200)의 전류 파형 및 소리를 나타낸 그래프로서, 도 6 에서 솔레노이드 플런저가 움직이면서 발생시키는 파형과 매우 유사한 형태를 보여주고 있다. 따라서, 코일에 전류가 흐를 때 자화되는 코어의 움직임과 유사하다는 것을 이용하여 제어봉제어계통의 이상유무를 점검할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 살펴보면 도 9 에 도시된 바와 같이, 인출시(withdraw step) 및 삽입시(insert step) 나타나는 올림코일(210)의 전류(Lift Amperes), 이동코일(220)의 전류(Movable Gripper Amperes) 및 정지코일(230)의 전류(Stationary Gripper Amperes)를 살펴보면, 인출시 올림코일(210)에 글리치 파형이 관측되지 않았으므로 제어봉이 내부에서 고착되어 움직이지 않는 것으로 판단한다.
또한, 도 10 의 파형을 살펴보면 올림코일(210), 이동코일(220) 및 정지코일(230)에 나타나는 글리치가 정상적인 파형보다 앞서고 있는 것을 확인할 수 있다. 이러한 파형은 부분적인 그리퍼의 이동불량으로 판단할 수 있다.
또한, 도 11 의 파형을 살펴보면 인출시 및 삽입시 발생해야하는 올림코일(210)의 글리치가 관찰되지 않는 것으로 보아 올림코일(210)가 고착되어 움직이지 않는 것으로 판단할 수 있다.
또한 도 12 의 파형을 살펴보면 인출시 및 삽입시 발생해야하는 이동코일(220)의 글리치가 발생하지 않아 이 파형은 이동코일(220)의 고착상황으로 판단한다.
또한, 도 13 의 파형을 살펴보면 인출시 및 삽입시 정지코일(230)과 올림 코일에 글리치가 나타나지 않아 정지코일(230)의 그리퍼가 작동하지 않는 것으로 판단한다.
또한, 도 14 의 파형을 살펴보면 인출시 및 삽입시 발생해야하는 정지코일(230)에 글리치가 발생하지 않는 것으로 보아 정지코일(230)에 그리퍼가 작동하지 않는 것으로 판단한다.
또한, 도 15 의 파형을 살펴보면 인출시 및 삽입시 이동코일(220)의 글리치가 정상적인 파형보다 뒤로 이동되어 있어서 이동코일(220)가 움직일 때 과도한 힘을 받아 정확한 시점에 작동하지 않은 것으로 판정한다.
그리고, 도 16 의 파형을 살펴보면 정지코일(230)의 글리치가 예상되는 시점보다 뒤에 나타나므로 정지코일(230)가 과도한 힘을 받아 고착되지는 않았으나 동작이 원활하지 않은 것으로 판단한다.
그리고, 상기 표시부(440)는 상기 수신부(410)에서 수신한 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보 및 판단부(430)에서 판단한 제어봉제어계통의 상태를 표시한다. 본 발명의 따른 표시부(440)의 일실시예는 도 17 내지 도 19 에 나타난 바와 같이 인출시 및 삽입시 올림코일(210), 이동코일(220) 및 정지코일(230)의 전류 파형그래프와 글리치의 위치를 표시하고, 글리치의 위치를 정상 상태의 전류 파형과 비교하여 제어봉제어계통의 이상 유무를 표시한다.
그리고, 상기 제어봉코일 감시기(400)는 대기모드, 설정모드, 연속모드 및 감시모드를 수행한다.
또한, 상기 대기모드는 일시적인 동작상태로 초기 장비의 기동시, 설정값 변경시 및 기타 필요시 동작하는 모드이며, 전원투입시 자동으로 대기모드로 진입하고 데이터 취득은 수행하지 않는다.
또한, 상기 설정모드는 DAQ카드 모듈과 연결된 제어봉(R)부그룹을 설정한다. 하나의 제어봉(R)그룹은 52개의 제어봉으로 구성되는데, 이 중 4개의 제어봉이 하나의 부그룹을 구성한다. 상기 설정모드에서는 상기 DAQ카드 모듈의 샘플링 속도 등을 설정하게 된다. 또한 상기 설정모드에서는 제어봉코일(200)의 입력신호 유효범위 기준값 및 제어봉코일(200) 전류이상 기준값을 설정 및 변경한다. 그리고, 이에 따른 경보(alarm)의 온/오프를 설정할 수 있다.
또한, 상기 감시모드는 모든 제어봉구동장치(CRDM)에 대하여 신호를 취득하여 정상 구동여부 및 이상 유무를 판별한다. 상기 제어봉코일 감시기(400)에 입력된 모든 입력신호는 지정된 샘플링 주기로 연속적으로 취득되어 임시버퍼에 저장된다. 따라서 제어봉(R)구동장치별로 이상 유무 판별은 제어봉구동장치 각각의 코일 취득 전류값의 변화추이를 감시하고 기준 설정값과 비교하여 판별한다. 이때, 사용자가 원하는 설정치를 벗어나는 시점을 전후하여 데이터가 자동저장 된다.
또한, 상기 연속모드는 사용자의 요구에 의해 수행되며, 주기점검 및 시험시 파형의 실시간 관찰 및 저장을 위한 것이다. 파형감시는 최대 4개의 제어봉에 대하여 수행되며, 지정된 제어봉의 각 코일 파형을 연속으로 출력한다. 출력되는 파형은 지정된 샘플링주기로 변화시킬 수 있다.
그리고, 상기 감시모드는 사전에 저장된 데이터를 상세히 감시하는 모드이다. 기본적으로 파형표시, 스크롤, 확대, 중첩기능이 있으며, 파형데이터 편집기능을 제공한다. 상기 감시모드에서는 전류기준파형을 설정하여 저장하여 두고 제어봉 구동시 실측파형과 비교하여 정상범위 이내인지 여부를 판단하여 정상 또는 비정상 판단을 한다.
또한, 전류센서(300)와 제어봉코일 감시기(400) 사이에는 신호처리기와 신호제어기가 위치하여 전류에서 측정된 전류의 파형을 필터링 할 수 있다. 상기 신호처리기는 전류센서(300)에 의해 측정된 전류에 따라 파형의 증폭 및 저역통과필터(low pass filter)로서 작동한다. 상기 제어봉코일 감시기(400)는 전력제어함(100)에 전기 신호적으로 영향을 미쳐서는 안되기 때문에 상기 신호처리기는 상기 제어봉코일 감시기(400)와 전력제어함(100)을 격리시킨다.
상기 신호취득제어기는 취득된 신호를 처리하여 상기 제어봉코일 감시기(400)로 전송하며, 제어기, 샤시 및 DAQ(date acquisition)카드를 포함한다. 바람직하게는, 상기 샤시는 compact PCI chassis로 구성되며 5개의 슬롯을 보유한다. 그리고, 전자카드는 각종신호를 전송받아 제어봉코일 감시기(400)로 전송한다.
이와 같은 제어봉제어계통 감시장치에 의하여 제어봉에서 발생하는 문제들을 실시간으로 파악하여 발전소 안전운전에 크게 기여할 수 있고, 제어봉(R)이상 동작시 전류파형 감시를 통한 원인감시가 쉽게 되어 정확한 문제해결이 가능해진다.
취득된 전류파형은 온라인으로 연결된 컴퓨터에 실시간으로 전달되고 이러한 데이터들에 의해 체계적으로 측정자료의 이력관리가 가능해져 과거이력 파악을 통한 문제발생 원인들을 추적할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 제어봉제어계통 감시방법에 대해 도 20 내지 21을 참고하여 설명하도록 한다.
먼저, 제어봉제어계통 감시장치의 전류센서(300)가 제어봉코일(200)에 흐르는 전류를 측정한다(S100). 그리고, 제어봉제어계통 감시장치의 저장부(420)가 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보를 저장한다(S200).
이어서, 제어봉제어계통 감시장치의 판단부(430)가 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보를 가공하여 전류 파형에 발생하는 글리치(glitch)를 이용하여 제어봉제어계통의 상태를 판단한다(S300).
마지막으로, 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일(200)에 흐르는 전류 파형 및 제어봉의 상태를 표시한다(S400). 이때, 본 발명의 일실시예에 따라 도 17 내지 도 19 에 나타난 바와 같이 인출시 및 삽입시 올림코일(210), 이동코일(220) 및 정지코일(230)의 전류 파형그래프와 글리치의 위치를 표시하고, 글리치의 위치를 정상 상태의 전류 파형과 비교하여 제어봉제어계통의 이상 유무를 표시할 수 있다.
구체적으로, 상기 S300 과정은 도 21 에 나타난 바와 같이, 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보를 가공하고(S310) 제어봉제어계통 감시장치가 가공된 제어봉코일(200)에 흐르는 전류 파형에 나타나는 글리치(glitch)의 위치를 판단한다(S320). 이때, 제어봉코일(200)에 흐르는 전류에 대한 정보를 가공하는 방법은 도 22 에 나타난 바와 같이, 노이즈를 제거하고 정규화(normalize)하여 미분 극대점, 극소점, 변곡점, 상한 및 하한을 추출한다.
그리고, 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일(200)에 흐르는 전류 파형에 글리치(glitch)가 기 설정된 정상적인 시점에 나타나는 경우 정상으로 판단하고, 글리치가 나타나지 않는 경우 해당 제어봉제어계통이 고장난 것으로 판단하고, 글리치가 정상적으로 나타나야 하는 시점보다 빠르거나 늦게 나타나는 경우 제어봉제어계통이 부분적인 불량으로 판단한다(S330).
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 작동과정 및 그 과정에서 발생되는 효과를 설명하면, 먼저 전력제어함(100)은 제어봉을 구동하기 위한 전류를 제어봉코일(200)에 인가한다. 상기 전력제어함(100)은 주제어부로부터 동작신호를 수신하여 사전에 설정된 순서에 따라 올림코일(210), 이동코일(220) 및 정지코일(230)에 전류를 흘려 상기 제어봉을 한 단계씩 하강시키거나 상승시킨다. 이때, 제어봉코일(200)에 인가된 전류를 전류센서(300)에서 연속적으로 측정하여 제어봉코일(200) 감시기로 전송하고 제어봉코일 감시기(400)는 수신된 제어봉코일(200)의 파형을 가공하고 글리치의 위치를 파악하고 정상 전류 파형과 비교하여 제어봉제어계통의 이상유무를 판단한다. 그리고, 제어봉코일 감시기(400)는 제어봉코일(200)의 전류 파형과 제어봉제어계통의 상태를 표시한다.
따라서, 본 발명에 따르면 발전소가 운용되는 동안 제어봉코일(200)에 흐르는 전류파형을 실시간으로 취득하여 체계적으로 관리할 수 있고, 전류파형 이외의 요소를 고려하지 않고 간단하게 전류 파형의 감시만으로도 관련된 모든 장치의 비정상적 작동을 알아낼 수 있고, 사전에 특성의 변화를 관찰하여 고장을 예측하고 경보를 울려주어 발전소의 안정적 운영에 기여할 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10 : 전력함 20 : 전자카드
30 : 제어봉 40 : 주제어부
50 : 솔레노이드 60 : 플런저
70 : 오리피스 100 : 전력제어함
200 : 제어봉코일 210 : 올림코일
220 : 이동코일 230 : 정지코일
300 : 전류센서 400 : 제어봉코일 감시기
410 : 수신부 420 : 저장부
430 : 판단부 440 : 표시부
R : 제어봉

Claims (7)

  1. 제어봉을 구동시키는 구동신호를 상기 제어봉 코일로 출력하는 전력제어함;
    상기 제어봉 주위에 설치되는 올림코일, 이동코일 및 정지코일을 포함하는 제어봉코일;
    상기 제어봉 코일 및 전력제어함 사이에 설치되어 제어봉 코일에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서; 및
    상기 전류센서로부터 측정된 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 전송받아 파형을 감시 및 저장하는 제어봉코일 감시기; 를 포함하고,
    상기 전류센서는 홀센서이며,
    상기 감시기는 상기 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 이용하여 파형을 감시하여 제어봉제어계통의 상태를 판단하는 판단부를 포함하며,
    상기 판단부는 기 설정된 정상범위의 제어봉코일에 흐르는 전류의 파형과 측정된 제어봉코일에 흐르는 전류의 파형에 나타나는 글리치(glitch)를 기준으로 제어봉제어계통의 상태를 판단하며,
    상기 판단부의 판단은:
    올림코일, 이동코일 및 정지코일에 나타나는 글리치가 정상적인 파형보다 앞서고 있을 경우 부분적인 그리퍼의 이동불량으로 판단하는 것과,
    인출시 및 삽입시 발생해야하는 올림코일의 글리치가 관찰되지 않을 경우 올림코일이 고착되어 움직이지 않는 것으로 판단하는 것과,
    인출시 및 삽입시 발생해야하는 이동코일의 글리치가 발생하지 않을 경우 이동코일의 고착상황으로 판단하는 것과,
    인출시 및 삽입시 정지코일과 올림 코일에 글리치가 나타나지 않을 경우 정지코일의 그리퍼가 작동하지 않는 것으로 판단하는 것과,
    인출시 및 삽입시 정지코일에 글리치가 발생하지 않을 경우정지코일에 그리퍼가 작동하지 않는 것으로 판단하는 것과,
    인출시 및 삽입시 이동코일의 글리치가 정상적인 파형보다 뒤로 이동되어 있을 경우 이동코일이 움직일 때 과도한 힘을 받아 정확한 시점에 작동하지 않은 것으로 판단하는 것과,
    정지코일의 글리치가 예상되는 시점보다 뒤에 나타날 경우 정지코일이 과도한 힘을 받아 고착되지는 않았으나 동작이 원활하지 않은 것으로 판단하는 것을 포함하는,
    제어봉제어계통 감시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어봉코일 감시기는,
    상기 전류센서로부터 측정된 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 전송받는 수신부;
    상기 수신부에서 수신된 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 저장하는 저장부;
    상기 수신부에서 수신된 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 이용하여 파형을 감시하여 제어봉제어계통의 상태를 판단하는 상기 판단부; 및
    상기 수신부에서 수신한 제어봉 코일에 흐르는 전류에 대한 정보 및 판단부에서 판단한 제어봉제어계통의 상태를 표시하는 표시부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어봉제어계통 감시장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 원자력발전소의 제어봉제어계통 감시방법에 있어서,
    (a) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류를 홀센서를 이용하여 측정하는 과정;
    (b) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 저장하는 과정;
    (c) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 가공하여 전류 파형에 발생하는 글리치(glitch)를 이용하여 제어봉제어계통의 상태를 판단하는 과정; 및
    (d) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류 파형 및 제어봉의 상태를 표시하는 과정; 을 포함하고,
    상기 (c) 과정은:
    (c-1) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류에 대한 정보를 가공하는 단계;
    (c-2) 제어봉제어계통 감시장치가 가공된 제어봉코일에 흐르는 전류 파형에 나타나는 글리치(glitch)의 위치를 판단하는 단계; 및
    (c-3) 제어봉제어계통 감시장치가 제어봉코일에 흐르는 전류 파형에 글리치(glitch)가 기 설정된 정상적인 시점에 나타나는 경우 정상으로 판단하고, 글리치가 나타나지 않는 경우 해당 제어봉제어에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 글리치가 정상적으로 나타나야 하는 시점보다 빠르거나 늦게 나타나는 경우 제어봉제어계통이 부분적인 불량으로 판단하는 단계; 를 포함하고,
    상기 정상, 고장, 및 부분적 불량에 대한 판단은:
    올림코일, 이동코일 및 정지코일에 나타나는 글리치가 정상적인 파형보다 앞서고 있을 경우 부분적인 그리퍼의 이동불량으로 판단하는 것과,
    인출시 및 삽입시 발생해야하는 올림코일의 글리치가 관찰되지 않을 경우 올림코일이 고착되어 움직이지 않는 것으로 판단하는 것과,
    인출시 및 삽입시 발생해야하는 이동코일의 글리치가 발생하지 않을 경우 이동코일의 고착상황으로 판단하는 것과,
    인출시 및 삽입시 정지코일과 올림 코일에 글리치가 나타나지 않을 경우 정지코일의 그리퍼가 작동하지 않는 것으로 판단하는 것과,
    인출시 및 삽입시 정지코일에 글리치가 발생하지 않을 경우정지코일에 그리퍼가 작동하지 않는 것으로 판단하는 것과,
    인출시 및 삽입시 이동코일의 글리치가 정상적인 파형보다 뒤로 이동되어 있을 경우 이동코일이 움직일 때 과도한 힘을 받아 정확한 시점에 작동하지 않은 것으로 판단하는 것과,
    정지코일의 글리치가 예상되는 시점보다 뒤에 나타날 경우 정지코일이 과도한 힘을 받아 고착되지는 않았으나 동작이 원활하지 않은 것으로 판단하는 것을 포함하는,
    원자력발전소의 제어봉제어계통 감시방법.
  7. 삭제
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