KR101778460B1 - 원격지에서 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법 및 온라인 통합 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원격지에서 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법 및 온라인 통합 모니터링 시스템을 제공한다. 상기 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법은 상기 원자력 발전소의 복수 호기의 기기 감시 데이터를 감시데이터중계장치를 통해 로컬데이터수집장치에서 선별하여 수집하는 제1단계; 상기 원자력 발전소의 복수 호기의 기기 진단 데이터를 진단데이터중계장치를 통해 로컬데이터수집장치에서 선별하여 수집하는 제2단계; 상기 로컬데이터수집장치는 사전에 감시 대상으로 등록된 감시 데이터 및 진단 데이터만 상기 감시데이터중계장치와 상기 진단데이터중계장치로부터 수집하며, 상기 수집한 감시 데이터 및 진단 데이터를 원격지의 센터통합데이터처리장치로 전송하는 제3단계; 상기 센터통합데이터처리장치에서 수신된 상기 기기 감시 데이터 및 상기 기기 진단 데이터를 분류하여 상태감시통합서버, 조기경보서버, 및 기기진단서버 중 적어도 하나로 전송하는 제4단계; 및 상기 상태감시통합서버, 상기 조기경보서버 및 상기 기기진단서버에서 처리된 데이터를 운영자컴퓨터의 화면 및 대형종합상황판 중 적어도 하나에 디스플레이하는 제5단계를 포함한다.
Description
본 발명은 발전소를 모니터링하기 위한 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는 원격지에서 원자력 발전소 다수호기의 운전 상황 및 기기 상태의 통합 모니터링 방법에 관한 것이다.
종래에는 발전소 내부에 위치한 주제어실(MCR: Main Control Room)에서 발전소 운전상황과 기기상태를 종합적으로 실시간 감시 및 관리하였다. 이와 같이 주제어실에서 감시하는 경우에는 다음과 같은 문제가 있다.
일반적으로 주제어실에는 발전소 운전 상황과 기기 상태를 감시 및 관리할 수 있는 각종 감시 패널(panel)과 조작 스위치들이 갖추어져 있다. 그리고 주제어실 내에서는 운전 전문가들이 24시간 교대근무를 하면서 발전소의 운전상황을 감시한다. 그러나 감시 시스템 및 감시 데이터가 모두 발전소 주제어실 공간 내부에서만 활용이 가능하고 발전소 주제어실 외부에서는 감시나 관리가 불가능한 문제가 있다.
또한, 발전소 1개 호기마다 1개의 주제어실이 존재하고 독립적으로 운영되어 모든 운전정보는 해당 호기 주제어실 내부에서만 공유가 된다. 따라서 발전소 외부에서는 발전소의 운전상황을 알 수가 없으며 다른 발전소와 운전상황이 서로 실시간으로 공유될 수 없다. 특히 발전소에 문제가 발생했을 때 원거리에 위치한 본사 경영진과 발전소 현장에 대한 공유가 어려워, 본사에서는 분석 및 판단할 데이터가 없어 경영진의 판단을 위한 발전소와의 소통에 한계가 있다.
도 1은 종래 원자력 발전소 내부의 감시 및 진단 시스템을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 발전소 계측기(150)에서 취득된 감시 데이터(예를 들어, 온도, 압력, 진동 등) 또는 진단 데이터(예를 들어, 진동, 응력, 전류 등)는 감시데이터취득시스템(100) 또는 진단데이터취득시스템(200)에 의해 1차로 수집된다. 수집된 감시 데이터 또는 진단 데이터는 전용 네트워크(110, 210)를 통해 주제어실(120), 발전소감시시스템(130), 및 운영자컴퓨터(140)로 전송되어 저장되고 분석된다.
이러한 종래 모니터링 시스템은 해당 발전소의 독립적인 네트워크로만 연결되어 발전소 외부에서는 발전소의 운전 상황을 파악하기 어렵다. 또한, 발전소들 간에 서로 데이터를 주고 받을 수 있는 방법이 없어 발전소들을 통합 관리하는 것이 불가능하다.
본 발명의 목적은 원자력 발전소의 원격지인 통합모니터링센터에서 온라인으로 실시간 발전소 운전상황 및 기기들의 운전 상태를 통합감시하기 위한 원자력 발전소 온라인 통합 모니터링 방법과 온라인 통합 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 감시데이터중계장치, 진단데이터중계장치 및 로컬데이터수집장치를 포함하는 온라인 통합 모니터링 시스템에서의 원격지의 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법을 제공한다. 상기 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법은 상기 원자력 발전소의 복수 호기의 기기 감시 데이터를 상기 감시데이터중계장치를 통해 상기 로컬데이터수집장치에서 선별하여 수집하는 제1단계와 상기 원자력 발전소의 복수 호기의 기기 진단 데이터를 상기 진단데이터중계장치를 통해 상기 로컬데이터수집장치에서 선별하여 수집하는 제2단계를 포함한다.
상기 제1 단계는 발전소 감시시스템에서 상기 기기 감시 데이터를 단방향통신케이블 - 상기 단방향통신케이블은 외부로 출력되는 케이블은 존재하나, 상기 원자력 발전소로 입력되는 케이블은 빈 공간으로 제작됨 - 을 통해 상기 감시데이터중계장치로 전송하는 단계와 상기 감시데이터중계장치에서 수신한 상기 기기 감시 데이터의 파일 형식과 통신 방식을 동기화하여 상기 로컬데이터수집장치로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 단계는 진단데이터취득시스템에서 상기 기기 진단 데이터를 상기 진단데이터중계장치로 전송하는 단계와 상기 진단데이터중계장치에서 수신한 상기 기기 진단 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 내장된 단방향통신케이블 - 상기 단방향통신케이블은 외부로 출력되는 케이블은 존재하나, 발전소로 입력되는 케이블은 빈 공간으로 제작됨 - 을 통해 상기 로컬데이터수집장치로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 로컬데이터수집장치는 사전에 감시 대상으로 등록된 감시 데이터 및 진단 데이터만 상기 감시데이터중계장치와 상기 진단데이터중계장치로부터 수집하며, 상기 수집한 감시 데이터 및 진단 데이터를 원격지의 센터통합데이터처리장치로 전송하는 제3단계를 더 포함할 수 있다.
상기 원자력 발전소의 온라인 모니터링 방법은 상기 센터통합데이터처리장치에서 수신된 상기 기기 감시 데이터 및 상기 기기 진단 데이터를 분류하여 상태감시통합서버, 조기경보서버, 및 기기진단서버 중 적어도 하나로 전송하는 제4단계를 더 포함할 수 있다.
상기 상태감시통합서버는 상기 원자력 발전소의 복수 호기의 상태를 감시하고 계통 및 기기의 공정화면 구현에 필요한 감시 데이터를 연계할 수 있다.
상기 조기경보서버는 전송된 실시간 데이터를 이용하여 조기 경보용 예측값을 계산하고 조기 경보용 데이터와 화면을 생성할 수 있다.
상기 기기진단서버는 전송된 진단 데이터를 활용하여 기기의 성능과 상태를 진단할 수 있다.
상기 원자력 발전소의 온라인 모니터링 방법은 상기 상태감시통합서버, 상기 조기경보서버 및 상기 기기진단서버에서 처리된 데이터를 운영자컴퓨터의 화면 및 대형종합상황판 중 적어도 하나에 디스플레이하는 제5단계를 더 포함할 수 있다.
상기 원자력 발전소의 온라인 모니터링 방법은 상기 센터통합데이터처리장치, 상기 상태감시통합서버, 상기 조기경보서버 및 상기 기기진단서버에서 처리된 상기 기기 감시 데이터 및 상기 기기 진단 데이터를 별도의 네트워크를 통해 백업용 저장서버에 저장하고 분석 시에 호출하여 사용하는 제6단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 의하면, 본 발명은 원격지에서 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템을 제공한다. 상기 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템은 상기 원자력 발전소의 복수 호기의 기기 감시 데이터를 1차적으로 수집하는 감시데이터중계장치, 상기 원자력 발전소의 복수 호기의 기기 진단 데이터를 1차적으로 수집하는 진단데이터중계장치, 그리고 상기 감시데이터중계장치와 상기 진단데이터중계장치를 통해 상기 기기 감시 데이터와 상기 기기 진단 데이터를 선별하여 수집하는 로컬데이터수집장치를 포함한다.
상기 기기 감시 데이터는 발전소감시시스템에서 단방향통신케이블 - 상기 단방향통신케이블은 외부로 출력되는 케이블은 존재하나, 상기 원자력 발전소로 입력되는 케이블은 빈 공간으로 제작됨 - 을 통해 감시데이터중계장치로 전송되고,
상기 감시데이터중계장치는 수신한 상기 기기 감시 데이터의 파일 형식과 통신 방식을 동기화하여 상기 로컬데이터수집장치로 전송할 수 있다.
상기 기기 진단 데이터는 진단데이터취득시스템에서 상기 진단데이터중계장치로 전송되고, 상기 진단데이터중계장치는 수신한 상기 기기 진단 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 내장된 단방향통신케이블 - 상기 단방향통신케이블은 외부로 출력되는 케이블은 존재하나, 상기 원자력 발전소로 입력되는 케이블은 빈 공간으로 제작됨 - 을 통해 상기 로컬데이터수집장치로 전송할 수 있다.
상기 원자력 발전소의 온라인 모니터링 시스템은 상기 로컬데이터수집장치에 사전에 감시 대상으로 등록된 감시 데이터 및 진단 데이터만 수신하는 원격지의 센터통합데이터처리장치를 더 포함할 수 있다.
상기 원자력 발전소의 온라인 모니터링 시스템은 상기 센터통합데이터처리장치가 분류한 상기 기기 감시 데이터 및 상기 기기 진단 데이터를 수신하는 상태감시통합서버, 조기경보서버, 및 기기진단서버 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 상태감시통합서버는 상기 원자력 발전소의 복수 호기의 상태를 감시하고 계통 및 기기의 공정화면 구현에 필요한 감시 데이터를 연계할 수 있다.
상기 조기경보서버는 전송된 실시간 데이터를 이용하여 조기 경보용 예측값을 계산하고 조기 경보용 데이터와 화면을 생성할 수 있다.
상기 기기진단서버는 전송된 진단 데이터를 활용하여 기기의 성능과 상태를 진단할 수 있다.
상기 원자력 발전소의 온라인 모니터링 시스템은 상기 상태감시통합서버, 상기 조기경보서버 및 상기 기기진단서버에서 처리된 데이터를 디스플레이하는 운영자컴퓨터의 화면 및 대형종합상황판 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 원자력 발전소의 온라인 모니터링 시스템은 상기 센터통합데이터처리장치, 상기 상태감시통합서버, 상기 조기경보서버 및 상기 기기진단서버에서 처리된 상기 기기 감시 데이터 및 상기 기기 진단 데이터를 별도의 네트워크를 통해 저장하고 분석 시에 호출하여 사용하는 백업용 저장서버를 더 포함할 수 있다.
원자력 발전소의 운영 호기가 증가함에 따라 각 발전소의 독립적 운영 외에 전체 발전소의 운영상황을 통합 관리하는 기능을 수행할 통합모니터링센터의 구축 필요성이 대두되고 있다.
본 발명에서는 다수 발전소에 설치되어 있는 기존 감시 및 진단시스템으로부터 발전소 외부 원격지에 대용량의 데이터를 실시간으로 전송하기 위한 효과적인 방법과 그 시스템 구성을 제시하고 있다.
대용량의 데이터를 전송함에 있어서 기존 시스템의 침해 방지나 기능 보호를 위한 통신 보안 방법과 발전소에서 데이터를 통합 수집하고 선별적으로 전송하기 위한 시스템 구성을 제시하고 있다. 따라서, 원격지 통합 센터에서는 상태감시, 조기 경보, 기기진단 등을 효과적으로 할 수 있는 시스템의 구성과 대형종합상황판을 이용한 통합관리 시스템 구성을 제시한다.
본 발명에서 제시한 방법과 시스템을 통해 원자력 발전소의 운전 및 기기 상태를 원격지에서 효과적으로 통합 관리할 수 있는 시스템 구축을 할 수 있으며, 이를 통해 본사의 경영진들이 발전소 운전 상황을 실시간 파악할 수 있고, 조기 경보를 통한 기기의 이상징후 사전감지, 온라인 진단을 통한 기기 고장 원인 분석 등을 통해 원자력 발전소 통합경영 가능 및 발전소 불시정지 최소화에 기여할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 원자력 발전소 내부의 감시 및 진단 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온라인 통합 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전소 내 데이터 취득 및 전송 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합모니터링센터 시스템의 구성 및 데이터 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온라인 통합 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전소 내 데이터 취득 및 전송 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합모니터링센터 시스템의 구성 및 데이터 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등을 포함하는 용어가 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 원격지에서 다수 호기 발전소의 운전 상황과 기기 상태를 통합 모니터링하는 방법과 그 시스템을 제공한다. 상기 방법과 시스템은 다른 장소에 위치한 원자력 발전소들 각각에 대해 해당 발전소의 기기들(예를 들어, 터빈, 펌프 등)에 설치된 각종 계측기들의 신호를 통신 네트워크를 통하여 발전소 외부 원격지에 위치한 중앙집중식 통합모니터링센터로 전송할 수 있게 한다. 그리고 통합모니터링센터에서 수집된 신호를 저장 및 처리하여 원격지에서 다수 호기 발전소의 운전 상황과 기기 상태를 통합 모니터링할 수 있게 한다. 이하에서는 본 발명의 내용을 실시 예와 도면을 이용하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온라인 통합 모니터링 시스템의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 온라인 통합 모니터링 시스템은 종래 시스템에 발전소 외부의 원격지로 감시 데이터 및 진단 데이터를 전송하고 다수 발전소/호기에서 전송된 데이터를 통합 관리하기 위한 시스템이 추가된 것이다.
도 2를 참조하면, 감시 데이터 취득시스템(100)에 의해 1차로 수집된 기기 감시 데이터는 발전소감시시스템(130)에서 감시데이터중계장치(310)를 거쳐 로컬데이터수집장치(320)로 전송된다. 이때 발전소 시스템의 보호를 위해 발전소감시시스템(130)과 감시데이터중계장치(310) 사이에는 물리적 단방향 통신이 되는 단방향통신케이블(300)이 설치된다. 단방향통신케이블(300)은 종래의 통신 케이블에서 외부로 출력되는 케이블은 존재하나, 발전소로 입력되는 케이블은 빈 공간으로 제작하여 입력 통신이 물리적으로 될 수 없다. 따라서, 외부 침입으로부터 발전소 시스템을 보호할 수 있다.
진단 데이터 취득시스템(200)에 의해 1차로 수집된 기기 진단 데이터는 진단데이터취득시스템(200)에서 진단데이터중계장치(230)를 거쳐 로컬데이터수집장치(320)로 전송된다. 진단 데이터를 취득할 진단 대상 기기는 지속적으로 또는 수시로 운전되는 동적 기기(예를 들어, 펌프, 터빈, 발전기 등 회전기기와 모터구동밸브, 공기구동밸브 등 밸브류)를 주 대상으로 한다.
진단데이터중계장치(230)는 평소에는 진단 대상 기기들이 운전 또는 동작되는 동안 진단데이터취득시스템(200)으로부터 일정 시간 간격(예를 들어, 1초 간격)으로 데이터를 수신하도록 설정된다. 만약 기기의 이상상태, 고장, 문제 등이 발생하면 해당 이벤트 발생 시점 전후 일정 시간 간격(즉, 운영자가 지정한 시간 간격으로 통상 2~5분 내외임)에 대한 원시 데이터(raw data)가 밀리초(msec) 단위로 자동 전송되도록 설정될 수 있다.
진단데이터중계장치(230)에도 보안을 위해 단방향통신케이블(300)이 내장된다.
진단 데이터는 주로 기기의 물리적 특성을 분석할 수 있는 변수들의 실시간 측정 데이터로 구성된다. 예를 들어, 펌프의 경우에는 모터의 전류, 전압, 펌프 샤프트(pump shaft)의 축방향 진동/응력, 반경반향 진동/응력, 베어링(bearing) 진동, 각종 변위 등의 실시간 측정 데이터가 이에 해당할 수 있고, 밸브의 경우에는 전류, 전압, 변위, 토크(torque) 응력, 쓰러스트(thrust) 응력, 공기압력 등의 실시간 측정 데이터가 이에 해당할 수 있다.
로컬데이터수집장치(320)에 수집된 감시 데이터 및 진단 데이터는 발전소 방화벽(330a)과 원격지의 통합모니터링센터 방화벽(330b)을 거쳐 통합모니터링센터(710)의 센터 네트워크(400)로 전송된다.
통합모니터링센터(710)는 센터 내 모든 데이터 수집 및 전송에 활용되는 센터 네트워크(400)와, 데이터를 저장하고 필요 시마다 호출하여 사용하기 위한 센터백업네트워크(410)로 분리 구성되어 안정적이고 효율적인 네트워크 운영이 가능할 수 있다.
발전소로부터 수집된 감시 데이터 및 진단 데이터는 센터통합데이터처리장치(500)에서 실시간 저장, 분류 및 처리 과정을 거친다. 그런 다음 센터통합데이터처리장치(500)는 실시간 데이터 및 과거 데이터(즉, 이전에 전송되지 않고 분류/보관하고 있던 데이터)를 상태감시통합서버(510), 조기경보서버(520) 및 기기진단서버(530)로 전송하여 각 서버에서 처리되도록 한다.
운영자컴퓨터(620)는 센터 운영자가 사용하는 컴퓨터로 운영자는 운영자컴퓨터(620)를 통해 상태 감시 데이터, 조기 경보 데이터 및 기기 진단 데이터를 확인할 수 있다. 또한, 운영자컴퓨터(620)는 통합화면조정장치(600)와 연동되어 대형통합감시화면(610)에 분석한 데이터를 가시적 형상과 다양한 공정화면으로 구현시킬 수 있다.
센터통합데이터처리장치(500), 상태감시통합서버(510), 조기경보서버(520) 및 기기진단서버(530)에서 처리된 데이터들은 센터백업네트워크(410)을 통하여 데이터백업저장서버(540)에 모두 저장된다. 상기 서버들은 서로 데이터를 주고 받을 수 있도록 네트워크로 연결된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전소 내 데이터 취득 및 전송 장치의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 발전소감시시스템(130)과 감시데이터중계장치(310)와의 연결 시 사용되는 단방향통신케이블(300)은 외부로 출력되는 케이블은 존재하나, 발전소로 입력되는 케이블은 빈 공간으로 제작하여 입력 통신이 물리적으로 될 수 없다. 따라서 감시 데이터가 로컬데이터수집장치(320)를 통하여 발전소 외부로 전송이 될 수는 있으나, 발전소 외부에서 발전소감시시스템(130)으로의 접속은 원천적으로 차단되어 발전소의 통신 보안이 구현될 수 있다.
감시데이터중계장치(310)는 발전소감시시스템(130)으로부터 감시 데이터를 수신하여 감시 데이터를 저장 및 처리 후 로컬데이터수집장치(320)로 전송하는 기능을 가지는 장치이다.
감시데이터중계장치(310)에는 감시 데이터 통신 프로그램과 데이터 저장/관리 프로그램이 설치된다.
감시 데이터 통신 프로그램은 이종 시스템간 통신 방식(예를 들어, 파일 방식, 통신 방식 등)을 동기화시켜 타 시스템으로 데이터를 전달하는 기능을 포함한다. 감시 데이터 통신 프로그램은 예를 들어, 입력된 데이터가 text 파일형식이거나 메모리 공유 데이터 형식인 경우도 처리할 수 있다.
데이터 저장/관리 프로그램은 전송 받은 감시 데이터를 저장 및 관리하는 기능을 포함한다.
진단데이터중계장치(230)는 기기 진단데이터취득시스템(200)으로부터 진단 데이터를 수신하여 진단 데이터를 저장 및 처리 후 로컬데이터수집장치(320)로 전송하는 기능을 가지는 장치이다.
진단데이터중계장치(230)는 아날로그-디지털 변환기를 포함하며, 진단 데이터 통신 프로그램이 설치된다.
진단 데이터 통신 프로그램은 아날로그-디지털 변환기를 통해 수신한 아날로그 데이터(예를 들어, 진동, 전류 등)를 디지털 데이터로 변환하고 로컬데이터 수집 장치(320)로 전송하는 기능을 포함한다.
진단 데이터 통신 프로그램은 평소에는 아날로그 데이터를 일정 시간 간격(예를 들어, 1초, 1밀리초 등)의 디지털데이터로 변환하여 저장하고 동시에 로컬데이터수집장치(320)로 전송하는 기능을 포함한다. 만약 기기에 고장이나 이상상태가 발생하게 되면 발생된 시점의 전후 일정 시간 간격의 아날로그 데이터를 원시(raw) 디지털 데이터로 자동 변환 및 저장하고 로컬데이터수집장치(320)로 전송하는 기능을 포함한다.
진단데이터중계장치(230)는 단방향통신케이블(300)이 내장되어 진단 데이터가 로컬데이터수집장치(320)를 통하여 발전소 외부로 전송될 수는 있으나, 발전소 외부에서 진단데이터취득시스템(200)으로의 접속은 원천적으로 차단되어 발전소 통신 보안을 구현할 수 있다.
로컬데이터수집장치(320)는 발전소에서 수집된 모든 감시 데이터 및 진단 데이터를 발전소 내부에서 최종적으로 통합 관리하고, 발전소 외부에 위치한 원격지 통합모니터링센터로 데이터를 전송한다.
로컬데이터수집장치(320)에는 로컬 데이터 관리 프로그램과 로컬 통신 프로그램이 설치된다.
로컬 데이터 관리 프로그램은 수집이 필요한 감시 데이터 및 진단 데이터(즉, 감시 또는 진단 대상 데이터)를 사전에 등록하여 선별된 데이터들만 수집하는 기능을 포함한다. 또한, 수집된 감시 데이터 및 진단 데이터를 저장, 분류, 및 처리하는 기능을 포함하고 있다.
로컬 통신 프로그램은 감시데이터중계장치(310) 및 진단데이터중계장치(230)로부터 선별된 데이터를 로컬데이터수집장치(320)로 전송받는 기능을 포함한다. 또한, 통합모니터링센터(710)의 센터통합데이터처리장치(500)와 상호 통신을 통하여 데이터의 전송 시간대(예를 들어, 오후 12시 15분에 자동 전송), 전송 시간 간격(예를 들어, 1초 또는 5초 마다 전송), 전송 데이터의 종류(예를 들어, 감시 데이터, 진단 데이터, 감시 대상으로 등록된 데이터 등) 등을 조정할 수 있는 기능을 포함한다. 또한, 로컬데이터수집장치(320)에 감시 또는 진단 대상으로 등록되지 않은 감시 데이터 및 진단 데이터는 각각 감시데이터중계장치(310) 및 진단데이터중계장치(230)에 일정 기간 저장되어, 필요시 통합모니터링센터(710)에서 원격접속을 통해 로컬데이터수집장치(320)의 로컬 데이터 관리 프로그램에 필요한 감시 또는 진단 대상을 추가로 등록하는 경우 추가로 등록된 데이터들을 수집하여 전송하는 기능을 포함한다.
상기 2가지 기능(즉, 등록된 감시 또는 진단 대상 데이터만 전송, 및 필요시 추가 등록된 감시 또는 진단 데이터 전송 기능)에 의해 반드시 필요한 데이터만 발전소 외부로 전송되어 다수의 발전소들과 통합모니터링센터(710)간 통신 부하를 최소화할 수 있고 데이터의 전송 속도가 효율적으로 관리될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합모니터링센터의 구성 및 데이터흐름도이다. 도 4를 참조하면, 통합모니터링센터(710)은 센터통합데이터처리장치(500), 상태감시통합서버(510), 조기경보서버(520), 기기진단서버(530) 및 운영자컴퓨터(620)를 포함한다.
상기 서버들은 각각 다른 장치로 구성될 수도 있고 상기 서버들 중 적어도 둘 이상이 하나의 장치에 함께 구성될 수도 있다. 또한, 통합모니터링센터(710) 내 시스템은 대형종합상황판(610)을 더 포함할 수 있다.
발전소(700)에서 통합모니터링센터(710)로 전송된 모든 데이터는 센터통합데이터처리장치(500)에서 1차적으로 처리된다. 그 후 상태감시통합서버(510), 조기경보서버(520), 기기진단서버(530)로 각 서버들이 요청하는 데이터가 전송된다.
각 서버들은 서버에 설치된 별도의 연산 및 분석 프로그램을 활용하여 데이터를 처리한 후 운영자컴퓨터(620)로 전송한다.
운영자는 운영자컴퓨터(620)의 컴퓨터 전용 화면 또는 대형종합상황판(610)을 통해 발전소 기기들을 모니터링 할 수 있다.
상기와 같이 통합모니터링센터(710) 시스템을 설계하면 수십 개에 달하는 다수 발전소의 대용량 데이터를 실시간 효율적으로 처리할 수 있다. 즉, 통합모니터링센터(710)에서 구현하고자 하는 각 기능을 담당하는 전용 서버들을 별도로 구성하여 각 서버에서 대용량 데이터를 초(sec)단위 또는 밀리초(msec) 단위의 정밀한 연산과 분석을 수행하도록 할 수 있다. 또한, 운영자컴퓨터(620)로는 처리된 결과 및 화면만을 전송하여 초(sec) 단위 또는 밀리초(msec) 단위의 실시간 온라인 통합 감시 및 진단 기능을 구현할 수 있다.
통합모니터링센터(710) 시스템의 구성요소들의 구체적 기능은 다음과 같다.
센터통합데이터처리장치(500)는 원거리 발전소에 설치된 로컬데이터수집장치(320)로부터 전송된 데이터를 통합모니터링센터(710)에서 최초로 수집한다. 그런 다음 수집된 데이터를 관리하거나 분류/분배하는 기능을 수행한다.
상기 센터통합데이터처리장치(500)에는 센터 데이터 관리 프로그램 및 센터 통신 프로그램이 설치된다.
상기 센터 데이터 관리 프로그램은 상기 로컬데이터수집장치(320)로부터 전송된 데이터를 저장하고 관리하는 프로그램이다. 또한, 상기 센터 데이터 관리 프로그램은 상태감시통합서버(510), 조기경보서버(520), 및 기기진단서버(530)로 전송할 데이터의 기능별 분류 및 전송 주기 등을 처리하는 프로그램이다.
상기 센터 통신 프로그램은 각 채널별로 연결된 서버들(즉, 상태감시통합서버(510), 조기경보서버(520), 및 기기진단서버(530))에서 필요한 데이터를 조건에 맞게 전송해 주는 기능을 포함한다.
발전소 호기수가 증가하고 발전소로부터 전송되는 데이터가 많아지면 센터통합데이터처리장치(500)의 대수를 늘려 운영할 수 있다.
상태감시통합서버(510)는 발전소의 계통/기기들의 상태를 감시한 데이터들을 수신하여 계통/기기들의 상태를 감시하는 서버이다.
상태감시통합서버(510)에는 통합상태감시 프로그램과 데이터처리 프로그램이 설치된다.
통합상태감시 프로그램은 기기의 상태감시변수(예를 들어, 온도, 압력, 유량 등) 데이터들을 실시간으로 감시하면서 그 값이 달라지거나, 차이가 발생하거나, 추세가 변하는지 등을 감시하는 기능을 포함한다. 또한, 상태감시를 시각적으로 효율적으로 하기 위해 발전소 계통과 기기의 모양을 형상화한 그림(즉, 공정화면)에 상태감시 데이터들이 표시되도록 프로그램된다.
데이터처리 프로그램은 수신한 데이터가 공정화면의 각 계통/기기에 정확히 표시되도록 데이터를 지정하고 표시하는 기능을 포함하며, 필요에 따라 데이터의 색깔이 변하도록 하는 기능 등도 더 포함할 수 있다.
상태감시통합서버(510)는 1대의 서버에 모든 발전소(700)의 감시 데이터를 통합 관리할 수 있도록 하여 동 서버 접속을 통해 모든 발전소의 상태감시와 계통/기기의 공정화면 구현에 필요한 감시 데이터를 연계한다. 발전소에서 전송된 감시 데이터를 별도의 복잡한 연산이나 분석 프로그램 적용없이 그대로 사용하는 상태감시 및 공정화면 구현은 비교적 데이터 용량이 크지 않으므로 1대의 통합서버에서 모든 발전소 데이터를 통합관리 할 수 있어 이와 같이 구성할 수 있다.
조기경보서버(520)는 전송된 실시간 데이터를 처리하여 조기 경보용 예측값을 계산하는 데이터 처리 프로그램과 조기 경보 프로그램이 설치되어 조기 경보용 데이터와 화면을 생성한다.
조기 경보 프로그램은 전송된 데이터를 활용하여 계통/기기의 이상징후를 조기에 발견하고 경보를 발생시키는 기능을 포함한다. 더 구체적으로는, 실시간 전송된 데이터(즉, 현재값)를 활용하여 조기 경보 프로그램에서 예측값을 생성하고 현재값과 예측값을 비교한 두 값의 차이를 이용하여 경보를 발생시킨다.
데이터 처리 프로그램은 전송된 데이터를 조기 경보 프로그램에 입력하기 위해 조기 경보에서 요구하는 데이터 형식으로 처리하는 기능을 포함한다.
기기진단서버(530)는 전송된 진단 데이터를 처리하여 기기의 성능과 상태를 진단하기 위한 데이터 처리 프로그램과 진단 분석 프로그램이 설치된 서버이다.
진단 분석 프로그램은 입력된 데이터들을 프로그램에 미리 설정된 진단모델에 입력하여 진단모델화하고 진단 알고리즘에서 재계산하여 기기의 상태를 판단하는 기능을 포함한다. 예를 들어 기기의 샤프트가 휘어지거나, 마모가 심해진 것을 진단할 수 있다. 진단 데이터는 앞에서 말한 감시 데이터(온도, 압력 등)도 일부 이용되지만 주로 데이터 처리 프로그램으로 진단 데이터(진동, 응력 등)를 재가공하여 활용한다.
운영자컴퓨터(620)는 각 전용 서버에서 처리된 데이터 및 화면들을 각 운영자컴퓨터 전용 화면 또는 대형종합상황판(610)에 구현시키는 기능을 포함한다. 또한 운영자컴퓨터(620)에는 별도의 분석 어플리케이션 등을 설치되어 운영자가 상태감시통합서버(510), 조기경보서버(520), 및 기기진단서버(530)에서 처리하는 작업을 필요에 따라 수행할 수 있다.
운영자컴퓨터(620)에는 상태 감시 HMI(Human-Machine Interface) 프로그램, 데이터 처리 프로그램, 시스템 운영 프로그램이 설치된다.
상태 감시 HMI프로그램은 계통/기기의 공정화면을 띄우고, 발전소 호기별로 화면을변경하는 등 감시/진단/조기 경보 프로그램을 운영하는 기능을 포함한다.
데이터 처리 프로그램은 시스템 운영 프로그램, 상태 감시 HMI 프로그램의 데이터들을 처리하는 기능을 포함한다.
시스템운영 프로그램은 대형종합상황판(610)과 연계되어 종합상황판을 운영하는 기능을 포함한다.
대형종합상황판(610)은 각 서버에서 처리된 감시 및 진단 결과를 다양한 화면으로 구현하여 모든 발전소의 운전상태와 기기 동작 상태를 실시간으로 통합 감시할 수있게 한다. 또한, 이상상태 발생시 대형종합상황판(610)에 이상상태 표시 및 조기 경보 화면 등을 구현하여 원격지에서도 발전소 운전상황을 실시간 관리 가능하도록 한다.
데이터백업저장서버(540)은 감시/진단/조기 경보 데이터를 백업하는 기능을 하는 서버로, 각 데이터처리장치 및 서버들과 센터백업네트워크(410)으로 연결되어 데이터를 상호 주고 받을 수 있도록 구성된다. 또한, 운영자컴퓨터(620)에서 분석 등을 위해 백업 데이터를 요청할 때 운영자컴퓨터(620)로 백업 데이터를 전송할 수 있다.
이상에서 본 발명의 다수의 실시 예가 기술되었다. 그럼에도 불구하고, 전술한 설명은 예시를 위한 것이며 다음의 청구항들의 범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 따라서 다른 실시 예들이 또한 다음 청구항들의 범위 내에 있다. 예를 들어, 다양한 변형이 본 발명의 범위를 벗어남 없이 만들어질 수 있다. 부가적으로, 전술된 단계들의 일부는 순서 독립적이므로 기술된 것과 다른 순서로 수행될 수 있다.
100 : 감시데이터취득시스템 110 : 감시데이터네트워크
120 : 주제어실(Main Control Room) 130 : 발전소 감시시스템
140 : 운영자컴퓨터(Client PC) 150 : 발전소 계측기
200 : 진단데이터취득시스템 210 : 진단데이터네트워크
230 : 진단데이터중계장치
300 : 단방향통신케이블(외장형) 310 : 감시데이터중계장치
320 : 로컬데이터수집장치 330a, 330b : 방화벽
400 : 센터네트워크 410 : 센터백업네트워크
500 : 센터통합데이터처리장치 510 : 상태감시통합서버
520 : 조기경보서버 530 : 기기진단서버
540 : 데이터백업저장서버 600 : 통합화면조정장치
610 : 대형통합감시화면 620 : 운영자컴퓨터
700 : 원자력 발전소 710 : 통합모니터링센터
120 : 주제어실(Main Control Room) 130 : 발전소 감시시스템
140 : 운영자컴퓨터(Client PC) 150 : 발전소 계측기
200 : 진단데이터취득시스템 210 : 진단데이터네트워크
230 : 진단데이터중계장치
300 : 단방향통신케이블(외장형) 310 : 감시데이터중계장치
320 : 로컬데이터수집장치 330a, 330b : 방화벽
400 : 센터네트워크 410 : 센터백업네트워크
500 : 센터통합데이터처리장치 510 : 상태감시통합서버
520 : 조기경보서버 530 : 기기진단서버
540 : 데이터백업저장서버 600 : 통합화면조정장치
610 : 대형통합감시화면 620 : 운영자컴퓨터
700 : 원자력 발전소 710 : 통합모니터링센터
Claims (20)
- 감시데이터중계장치, 진단데이터중계장치 및 로컬데이터수집장치를 포함하는 온라인 통합 모니터링 시스템에서의 원격지의 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법은
상기 원자력 발전소의 복수 호기의 기기 감시 데이터를 상기 감시데이터중계장치를 통해 상기 로컬데이터수집장치에서 선별하여 수집하는 제1단계; 및
상기 원자력 발전소의 복수 호기의 기기 진단 데이터를 상기 진단데이터중계장치를 통해 상기 로컬데이터수집장치에서 선별하여 수집하는 제2단계를 포함하되,
상기 제1 단계는
발전소 감시시스템에서 상기 기기 감시 데이터를 단방향통신케이블 - 상기 단방향통신케이블은 외부로 출력되는 케이블은 존재하나, 상기 원자력 발전소로 입력되는 케이블은 빈 공간으로 제작됨 - 을 통해 상기 감시데이터중계장치로 전송하는 단계; 및
상기 감시데이터중계장치에서 수신한 상기 기기 감시 데이터의 파일 형식과 통신 방식을 동기화하여 상기 로컬데이터수집장치로 전송하는 단계를 포함하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제2 단계는
진단데이터취득시스템에서 상기 기기 진단 데이터를 상기 진단데이터중계장치로 전송하는 단계; 및
상기 진단데이터중계장치에서 수신한 상기 기기 진단 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 내장된 단방향통신케이블 - 상기 단방향통신케이블은 외부로 출력되는 케이블은 존재하나, 발전소로 입력되는 케이블은 빈 공간으로 제작됨 - 을 통해 상기 로컬데이터수집장치로 전송하는 단계를 포함하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법. - 제1항에 있어서,
상기 로컬데이터수집장치는 사전에 감시 대상으로 등록된 감시 데이터 및 진단 데이터만 상기 감시데이터중계장치와 상기 진단데이터중계장치로부터 수집하며, 상기 수집한 감시 데이터 및 진단 데이터를 원격지의 센터통합데이터처리장치로 전송하는 제3단계를 더 포함하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법. - 제4항에 있어서,
상기 센터통합데이터처리장치에서 수신된 상기 기기 감시 데이터 및 상기 기기 진단 데이터를 분류하여 상태감시통합서버, 조기경보서버, 및 기기진단서버 중 적어도 하나로 전송하는 제4단계를 더 포함하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법. - 제5항에 있어서,
상기 상태감시통합서버는 상기 원자력 발전소의 복수 호기의 상태를 감시하고 계통 및 기기의 공정화면 구현에 필요한 감시 데이터를 연계하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법. - 제5항에 있어서,
상기 조기경보서버는 전송된 실시간 데이터를 이용하여 조기 경보용 예측값을 계산하고 조기 경보용 데이터와 화면을 생성하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법. - 제5항에 있어서,
상기 기기진단서버는 전송된 진단 데이터를 활용하여 기기의 성능과 상태를 진단하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법. - 제5항에 있어서,
상기 상태감시통합서버, 상기 조기경보서버 및 상기 기기진단서버에서 처리된 데이터를 운영자컴퓨터의 화면 및 대형종합상황판 중 적어도 하나에 디스플레이하는 제5단계를 더 포함하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법. - 제 9항에 있어서,
상기 센터통합데이터처리장치, 상기 상태감시통합서버, 상기 조기경보서버 및 상기 기기진단서버에서 처리된 상기 기기 감시 데이터 및 상기 기기 진단 데이터를 별도의 네트워크를 통해 백업용 저장서버에 저장하고 분석 시에 호출하여 사용하는 제6단계를 더 포함하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법. - 원격지에서 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템에 있어서,
상기 원자력 발전소의 복수 호기의 기기 감시 데이터를 1차적으로 수집하는 감시데이터중계장치;
상기 원자력 발전소의 복수 호기의 기기 진단 데이터를 1차적으로 수집하는 진단데이터중계장치; 및
상기 감시데이터중계장치와 상기 진단데이터중계장치를 통해 상기 기기 감시 데이터와 상기 기기 진단 데이터를 선별하여 수집하는 로컬데이터수집장치를 포함하되,
상기 기기 감시 데이터는
발전소감시시스템에서 단방향통신케이블 - 상기 단방향통신케이블은 외부로 출력되는 케이블은 존재하나, 상기 원자력 발전소로 입력되는 케이블은 빈 공간으로 제작됨 - 을 통해 감시데이터중계장치로 전송되고,
상기 감시데이터중계장치는 수신한 상기 기기 감시 데이터의 파일 형식과 통신 방식을 동기화하여 상기 로컬데이터수집장치로 전송하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템. - 삭제
- 제11항에 있어서, 상기 기기 진단 데이터는
진단데이터취득시스템에서 상기 진단데이터중계장치로 전송되고,
상기 진단데이터중계장치는 수신한 상기 기기 진단 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 내장된 단방향통신케이블 - 상기 단방향통신케이블은 외부로 출력되는 케이블은 존재하나, 상기 원자력 발전소로 입력되는 케이블은 빈 공간으로 제작됨 - 을 통해 상기 로컬데이터수집장치로 전송하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 로컬데이터수집장치에 사전에 감시 대상으로 등록된 감시 데이터 및 진단 데이터만 수신하는 원격지의 센터통합데이터처리장치를 더 포함하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 센터통합데이터처리장치가 분류한 상기 기기 감시 데이터 및 상기 기기 진단 데이터를 수신하는 상태감시통합서버, 조기경보서버, 및 기기진단서버 중 적어도 하나를 더 포함하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 상태감시통합서버는 상기 원자력 발전소의 복수 호기의 상태를 감시하고 계통 및 기기의 공정화면 구현에 필요한 감시 데이터를 연계하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 조기경보서버는 전송된 실시간 데이터를 이용하여 조기 경보용 예측값을 계산하고 조기 경보용 데이터와 화면을 생성하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 기기진단서버는 전송된 진단 데이터를 활용하여 기기의 성능과 상태를 진단하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 상태감시통합서버, 상기 조기경보서버 및 상기 기기진단서버에서 처리된 데이터를 디스플레이하는 운영자컴퓨터의 화면 및 대형종합상황판 중 적어도 하나를 더 포함하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템. - 제 19항에 있어서,
상기 센터통합데이터처리장치, 상기 상태감시통합서버, 상기 조기경보서버 및 상기 기기진단서버에서 처리된 상기 기기 감시 데이터 및 상기 기기 진단 데이터를 별도의 네트워크를 통해 저장하고 분석 시에 호출하여 사용하는 백업용 저장서버를 더 포함하는, 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 시스템.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160110306A KR101778460B1 (ko) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | 원격지에서 원자력 발전소의 온라인 통합 모니터링 방법 및 온라인 통합 모니터링 시스템 |
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