KR101992299B1

KR101992299B1 - 원자력 발전소 디지털 보호계통

Info

Publication number: KR101992299B1
Application number: KR1020170060134A
Authority: KR
Inventors: 남채호; 이상훈; 이춘용
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2017-05-15
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2019-06-25
Also published as: KR20180125336A; US20180330837A1; US10541059B2; CN108877974A; CN108877974B

Abstract

본 발명은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 비교 논리 제어기 및 제2 비교 논리 제어기를 포함하고, 비교 논리 결과를 원자로보호계통으로 송신하는, 적어도 2 이상의 채널을 가진 공정보호계통, 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기를 포함하고, 상기 비교 논리 결과에 따른 출력 신호를 생성하여 개시회로에 송신하는, 적어도 2 이상의 트레인을 가진 원자로보호계통, 상기 출력 신호에 따라, 핵증기공급계통이 정상인 경우 원자로를 정상 운전하며 핵증기공급계통이 이상인 경우 원자로를 정지하는, 개시회로를 포함하는 디지털 보호계통에 관한 것이다.

Description

원자력 발전소 디지털 보호계통 {Nuclear power plant digital protection system}

본 발명은 원자력 발전소의 안전기능을 수행하는 보호계통(공정보호계통 및 원자로보호계통)의 안전성(원자로 정지 기능 향상) 및 신뢰성(단일 고장에 의한 원자로 고장 유발 요소 제거)을 향상 시키기 위한 기술에 관한 것으로서 보호계통에 상호 독립적인 이종 제어기를 적용하고 양쪽 제어기의 연산 처리 결과를 적절하게 조합하는 설계를 적용함으로써 보호계통의 SPV(Single Point Vulnerability, 단일 고장에 의한 원자로 정지 유발요소)를 제거하고 CCF(Common Cause Failure, 공통 원인 고장) 대응할 수 있도록 한 것이다.

원자력 발전은 핵분열 연쇄반응을 통하여 발생한 에너지로 물을 끓여 발생시킨 수증기로 터빈발전기를 돌려 전기를 생산하는 발전을 말한다. 양성자와 중성자로 구성된 원자핵에서, 핵자들을 완전하게 분리하여 자유로운 입자로 만들 때 필요한 에너지가 방출하면서 거대한 에너지가 생성되므로, 이러한 원자력발전은 아주 적은 양의 연료로도 많은 에너지를 얻을 수 있는 가장 적합한 동력원에 해당하며, 전세계의 대부분 나라에서 원자력 발전을 이용하여 전기를 생산하고 있다.

그런데, 원자력 발전의 경우, 원자력의 이용이 매우 큰 위험을 수반하고 있기 때문에, 많은 안전 장치와 고도로 훈련된 전문가의 통제가 반드시 필요하게 된다.

보호계통은 핵증기공급계통(NSSS, Nuclear Steam Supply System)의 상태를 감시하여 감시된 공정변수가 정해진 안전계통 설정치에 도달할 경우 원자로를 정지시키고 사고 영향을 완화시키는 역할을 수행한다.

SPV는 기기의 단일 고장에 의한 원자로나 터빈의 정지 유발 요소를 의미하며, 종래의 가동원전 중에는 다수의 SPV가 존재하는 곳도 있는데, 이중 1980년대에 지어진 가동원전의 원자로보호계통의 SPV 수는 70~90개에 달한다. 이 SPV들은 원자로보호계통 내에 다중화되지 않은 각종 아날로그 장비들에 의해 기인된다.

CCF는 공통 원인에 의해 여러 기기에 동시 고장이 발생하는 상황을 의미하며, 보호계통에 CCF가 발생할 경우 보호계통 고유의 안전기능 수행에 심각한 영향을 줄 수도 있다. CCF를 쉽게 이해할 수 있는 대표적인 예가 1999년에 이슈화 되었던 Y2K(밀레니엄 버그)인데, 2000년을 인식하지 못한 컴퓨터가 2000년이 되는 순간 동시에 오동작을 일으킬 수 있는 현상을 의미한다. 하지만 이 문제의 경우 사전 준비를 통해 미리 문제의 원인을 제거하였고 일부 분야에 약간의 오류만 발생한 정도로 마무리가 되었다.

본 발명은 상술한 바와 같이 종래의 원자력 발전소 보호계통이 가지는 SPV 및 CCF에 취약한 문제점을 해결하기 위하여, 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기 및 비교 논리 제어기로 구성된 공정보호계통 및 원자로보호계통을 포함하는 원자력 발전소 디지털 보호계통을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.

디지털 보호계통은 하나의 채널은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 비교 논리 제어기 및 제2 비교 논리 제어기를 포함하고, 상기 제1 비교 논리 제어기 및 제2 비교 논리 제어기는 공정 변수를 입력으로 비교 논리 결과를 출력하며, 적어도 2 이상의 채널을 가진 공정보호계통; 하나의 트레인은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기를 포함하고, 상기 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기는 상기 비교 논리 결과를 입력으로 동시 논리 결과를 출력하며, 적어도 2 이상의 트레인을 가진 원자로 보호계통; 을 포함하되, 상기 원자로 보호 계통은 적어도 2 이상의 개시회로를 더 포함하고, 상기 하나의 개시회로는 복수의 계전기가 직렬로 연결된 직렬회로 및 복수의 계전기가 병렬로 연결된 병렬회로를 포함하고, 상기 직렬회로가 포함하는 복수의 계전기는 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기의 동시 논리 결과를 입력으로 온/오프(on/off)되고 상기 병렬회로가 포함하는 복수의 계전기는 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기의 동시 논리 결과를 입력으로 온/오프된다.

상기 공정보호계통은, 제1 채널, 제2 채널, 제3 채널, 제4 채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 원자로보호계통은, 제1 트레인, 제2 트레인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 공정보호계통은, FPGA 기반의 제1 비교 논리 제어기; PLC 기반의 제2 비교 논리 제어기;를 포함하는 것을 특징을 한다.

상기 비교 논리 제어기는, 각각 동일한 종류의 모든 동시 논리 제어기로 상기 비교 논리 결과를 송신하는 것을 특징으로 한다.

상기 공정 변수는, 원자로 냉각제 고온관 및 저온관 온도 정보, 가압기 압력 정보, 가압기 수위 정보, 중성자속 정보, 원자로 냉각재 유량 정보, 격납건물 압력 정보, 증기발생기 수위 정보, 증기관 압력 정보, 연료재장전수탱크 수위 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 동시 논리 제어기는, 상기 공정보호계통의 각 채널에 포함된 제1 비교 논리 제어기들로부터 정상 신호 또는 이상 신호를 포함하는 비교 논리 결과를 수신하고, 상기 비교 논리 결과 개수 및 이상 신호에 개수에 기초하여 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과는 서로 다른 2개의 출력 신호를 포함하고, 하나의 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고, 다른 하나의 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고, 상기 제2 동시 논리 제어기는, 상기 공정보호계통의 각 채널에 포함된 제2 비교 논리 제어기들로부터 정상 신호 또는 이상 신호를 포함하는 비교 논리 결과를 수신하고, 상기 비교 논리 결과 개수 및 이상 신호에 개수에 기초하여 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과는 서로 다른 2개의 출력 신호를 포함하고, 하나의 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력되고, 다른 하나의 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력된다.

상기 제1 동시 논리 제어기는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 이상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과 중 '0'인 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고, '1'인 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고, 상기 제2 동시 논리 제어기는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 이상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과 중 '0'인 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력되고, '1'인 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력된다.

상기 제1 동시 논리 제어기는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 정상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과 중 '1'인 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고, '0'인 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고, 상기 제2 동시 논리 제어기는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 정상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과 중 '1'인 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력되고, '0'인 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력된다.

상기 디지털 보호 계통은 RTSS(Reactor Trip Switchgear System)를 더 포함하되, 상기 RTSS는 상기 전원과 중앙 노드 사이에 연결되는 제1 NO 접점; 상기 전원과 중앙 노드 사이에 연결되는 제2 NO 접점; 상기 중앙 노드와 상기 CEDM(Control Element Drive Mechanism, 제어봉구동장치) 사이에 연결되는 제3 NO 접점; 상기 중앙 노드와 상기 CEDM 사이에 연결되는 제4 NO 접점;을 포함한다.

상기 제1 NO 접점 또는 상기 제2 NO 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태이고,

상기 제3 NO 접점 또는 상기 제4 NO 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태인 경우, 상기 CEDM에 MG-SET 전원이 인가되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 NO 접점 및 상기 제2 NO 접점 모두가 오픈 상태이거나, 상기 제3 NO 접점 및 상기 제4 NO 접점 모두가 오픈 상태인 경우, 상기 CEDM에 MG-SET 전원이 차단되는 것을 특징으로 한다.

상기 개시회로는, 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제1 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제1 직렬 회로; 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제2 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제1 병렬 회로; 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제3 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제2 병렬 회로; 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제4 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제2 직렬 회로; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 직렬 회로 및 제 1 병렬 회로는 동일한 어느 하나의 트레인이 포함하는 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기의 출력신호를 입력받는다.

상기 제 2 직렬 회로 및 제 2 병렬 회로는 동일한 다른 하나의 트레인이 포함하는 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기의 출력신호를 입력 받는다.

상기 개시회로는 계전기를 포함하고, 상기 계전기의 온/오프에 따라 제2 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제3 회로; 및 계전기를 포함하고, 상기 계전기의 온/오프에 따라 제3 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제4 회로;를 포함하되, 상기 제1 병렬회로는 상기 제3 회로가 포함하는 계전기의 온/오프를 제어하고,상기 제2 병렬회로는 상기 제4 회로가 포함하는 계전기의 온/오프를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 회로 및 제4 회로가 포함하는 계전기는 NC접점인 것을 특징으로한다.

상기 제1 직렬 회로 또는 상기 제2 직렬 회로는, 직렬로 연결된 2개의 계전기를 포함하되, 상기 계전기는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 의하여 온/오프 되고, 상기 계전기가 모두 온인 경우, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제4 NO 접점을 클로즈시키고, 상기 계전기 중 적어도 어느 하나가 오프인 경우, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제4 NO 접점을 오픈시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 병렬 회로 또는 상기 제2 병렬 회로는, 병렬로 연결된 2개의 계전기를 포함하되, 상기 계전기는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 의하여 온/오프 되고, 상기 제1 병렬 회로 또는 상기 제2 병렬 회로가 포함하는 계전기가 모두 오프인 경우, 상기 제3 회로 또는 제4 회로가 포함하는 계전기를 온시키고, 상기 제1 병렬 회로 또는 상기 제2 병렬 회로가 포함하는 계전기 중 적어도 어느 하나가 온인 경우, 상기 제3 회로 또는 제4 회로가 포함하는 계전기를 오프시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 디지털 보호계통은, 기존설비의 단일 고장에 의한 원자로 정지 유발요소(SPV)를 제거하여, 단일 고장 발생시에도 원자력 발전소가 정지하지 않도록 하며, 디지털 보호계통 자체에 다양성을 적용함으로써 CCF 발생 시에도 보호계통의 기능을 상실하지 않고 안전하게 운전이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 디지털 보호계통은, CCF에 대응하기 위해 보호계통 자체의 다양성과 독립성을 고려하여 서로 다른 종류의 비교 논리 제어기 및 동시 논리 제어기를 포함함으로써, SPV를 제거하고, CCF 발생 시 효과적으로 대비할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 디지털 보호계통은, CCF 발생 시에도 원자로 보호 기능을 수행할 수 있어, 안전성 및 신뢰성이 강화될 수 있다.

또한, 본 발명의 디지털 보호계통은, SPV가 없는(Zero) 상황에서 발전소를 운영하고 유지 보수성을 향상할 수 있다.

도 1은 종래 기술의 보호계통 구조에서 발생할 수 있는 SPV에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 원자로보호계통이 구현됨에 따른 종래의 원자로보호계통과의 캐비닛 외형 비교도이다.
도 3은 본 발명의 디지털 보호계통의 구성에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 디지털 보호계통이 포함하는 공정보호계통 및 원자로보호계통의 구성에 관한 것이다.
도 5는 본 발명의 대표도이며, 디지털 보호계통, RTSS, MG-SET, CEDM이 연계된 상세한 실시예에 관한 것이다.
도 6a 내지 6n은 본 발명의 디지털 보호계통이 여러 고장 유형에 따라서 원자로 정상 운전 또는 원자로 정지을 제어하도록 하는 여러 실시예에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '디지털 보호계통'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.

또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 종래 기술의 보호계통 구조에서 발생할 수 있는 SPV에 관한 것이다.

도1을 참조하면, 원자로보호계통 한쪽 트레인(Train A)에 단일 고장이 발생하여 RTB(Reactor Trip Breaker) 하나를 오픈시킬 경우 원자로 정지까지 발생할 수 있다.

도 2는 본 발명의 원자로보호계통이 구현됨에 따른 종래의 원자로보호계통과의 캐비닛 외형 비교도이다.

도 2를 참조하면, 종래의 원자로보호계통은 아날로그 방식이고 각각의 논리 게이트가 하드웨어 카드 형태로 구성되어 있기 때문에 원자로보호계통의 동시 논리를 구현하기 위해서는 각 카드간의 신호 전달을 위해 수많은 실배선(hardwiring)으로 연결해야 하므로 캐비닛의 크기가 커지고 케이블이 복잡하며 유지보수가 어려운 단점을 가진다.

그러나, 본 발명의 디지털 보호계통의 경우, 보호계통의 동시 논리를 소프트웨어로 구현하여 CPU 내지 FPGA(Field Programmable Gate Array) 상에서 동작을 시키므로 캐비닛 크기가 줄어들고 케이블 연결이 단순하며 유지보수가 쉬운 장점을 가진다.

본 발명의 디지털 보호계통은, CCF 발생을 방지하기 위하여 제어기를 서로 다른 종류로 이중화하고, 종래의 아날로그화 보호계통을 디지털화 보호계통으로 구현하여, 유지보수가 용이하도록 한다.

도 3은 본 발명의 디지털 보호계통의 구성에 관한 것이며, 도 4는 본 발명의 디지털 보호계통이 포함하는 공정보호계통(221, 222, 223, 224) 및 원자로보호계통(231, 232)의 구성에 관한 것이다.

도 3, 도 4를 참조하면, 본 발명의 디지털 보호계통은, 공정보호계통 4개 채널(221, 222, 223, 224), 원자로보호계통 2개 트레인(231, 232)을 포함할 수 있다.

공정보호계통 4개 채널(221, 222, 223, 224)은 서로 다른 종류의 제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1) 및 제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2)를 포함하고, 비교 논리 결과를 원자로보호계통 2개 트레인(231, 232)으로 송신할 수 있다.

도 3은 공정보호계통이 4개의 채널을 포함하는 실시예를 도시하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 공정보호계통 하나 이상의 채널을 포함할 수 있다.

더 구체적으로, 공정보호계통 각 채널(221, 222, 223, 224)의 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 221-2, 222-2)는 핵증기공급계통에 설치된 센서(110, 120, 130, 140)로부터 수집된 각종 공정 변수를 기반으로 비교 논리 결과를 생성한다. 그리고 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 221-2, 222-2)는 원자로보호계통 각 트레인(231, 232)의 동시 논리 제어기로 송신할 수 있다. 각 채널의 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 221-2, 222-2)는 다중화된 현장 센서(110, 120, 130, 140) 신호를 받아 비교 논리 알고리즘을 상호 독립적으로 수행할 수 있다.

예를 들어, 공정보호계통의 적어도 어느 하나의 채널에 포함된 비교 논리 제어기는제어기부터 감지된 고온관 온도 정보가 정해진 안전계통 설정치에 도달했는지 여부를 판단하여, 이상이 있는지 없는지 이상 여부 신호를 원자로보호계통의 각 트레인(231, 232)로 송신하도록 한다. 이 때, 공정보호계통 각 채널은 물리적/전기적으로 격리되어 있으며, 채널별로 독립적으로 자신의 결과 신호를 도출한다. 예를 들어, 2/4 동시 논리로 정의된 경우는 4중화된 공정변수 중 2개 이상의 채널에서 비교 논리 제어기가 이상 신호를 출력하면 동시 논리 제어기는 원자로 정지 신호를 발생시키도록 한다.

공정보호계통이 4개 채널로 다중화 되어 있더라도 공정변수는 종류에 따라 3중화나 2중화된 경우도 있는데, 3중화된 공정 변수의 경우 공정보호계통 3개 채널에만 신호를 할당하고 원자로보호계통에서는 이 3개 채널로부터 받은 비교 논리 결과를 기반으로 2/3 동시 논리를 수행하여 원자로 정지 신호 발생 여부를 판단하고, 2중화된 공정 변수의 경우 공정보호계통 2개 채널에만 신호를 할당하고 원자로보호계통에서는 1/2 동시 논리를 수행하여 원자로 정지 신호 발생 여부를 판단할 수 있다.

상기 동시 논리는 1/2, 2/3, 3/4에 한정되는 것은 아니고, 동시 논리는 2/2, 1/3, 3/3, 3/4등 일 수 있다. 전술한 그리고 후술할 동시 논리가 n/m으로 정의된다면 상기 n은 m이하로 정의된 모든 동시 논리가 가능하다.

공정보호계통 각 채널의 제1 비교 논리 제어기와 제2 비교 논리 제어기는 상호 독립된 서로 다른 종류로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 비교 논리 제어기는 FPGA 기반으로 구성될 수 있으며, 제2 비교 논리 제어기는 PLC(Programmable Logic Controller) 기반으로 구성될 수 있고, 두 비교 논리 제어기는 서로 상호 독립되어 제어될 수 있다. 이와 같이 상호 독립된 서로 다른 종류로 구성됨으로써, 한쪽 제어기에 CCF가 발생하더라도 다른쪽 제어기로 공정보호계통 고유의 기능을 수행할 수 있어, SPV 및 CCF에 모두 효과적으로 대응할 수 있게 된다.

이 때, 비교 논리 제어기는 각각 동일한 종류의 모든 동시 논리 제어기로 상기 비교 논리 결과를 송신할 수 있다. 공정보호계통의 제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 223-1, 224-1)와 제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2, 223-2, 224-2)가 서로 다른 종류로 구성되어 있고, 원자로보호계통의 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1)와 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)도 서로 다른 종류로 구성되어 있으므로, 보호계통 내부 전체, 즉 공정보호계통(비교 논리 제어기)에서 원자로보호계통(동시 논리 제어기)에 이르기까지, 동일한 종류의 장치로만 제어가 독립적으로 이루어지도록 하여 실질적으로는 2개의 보호계통이 운용되도록 하였다. 예를 들어, FPGA 기반의 장치는 PLC 기반의 장치와는 서로 영향을 받지 않고 독립적으로 제어기가 동작하도록 하므로, CCF의 발생시에도 보호 계통이 안전기능을 수행하는데 영향이 없다.

원자로보호계통 각 트레인(231, 232)은 서로 다른 종류의 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1) 및 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)를 포함하고, 상기 비교 논리 결과에 따른 동시 논리를 수행하고 개시회로를 거쳐 최종 제어 신호를 RTSS에 송신할 수 있다.

이 때, 원자로보호계통은 제1 트레인(231) 및 제2 트레인(232)을 포함할 수 있다. 제1 트레인(231)은 제1 동시 논리 제어기(231-1), 제2 동시 논리 제어기(231-2), 제1 트레인 직렬 개시회로(231-3), 제2 트레인 병렬 개시회로(231-4)를 포함할 수 있으며, 제2 트레인(232)은 제1 동시 논리 제어기(232-1), 제2 동시 논리 제어기(232-2), 제2 트레인 병렬 개시회로(232-3), 제2 트레인 직렬 개시회로(232-4)를 포함할 수 있다.

원자로보호계통의 동시 논리 제어기(231-1, 232-1, 231-2, 232-2)는, 공정보호계통에서 송신한 비교 논리 결과를 수신한다. 이 때, 다중화되어 있는 모든 공정보호계통 채널로부터 비교 논리 결과를 수신하도록 한다.

더 구체적으로, 동시 논리 제어기(231-1, 232-1, 231-2, 232-2)는, 수신한 상기 비교 논리 결과가 포함하는 채널 트립(이상 신호)의 숫자에 따라서 동시 논리를 수행하고 개시회로(231-3, 232-3, 231-4, 232-4)를 거쳐 최종 원자로 정지 여부 신호를 RTSS(240)에 송신하는 것을 특징으로 한다.

예를 들어, 4중화된 공정 변수에 대해 2/4논리가 적용되는 경우, 상기 비교 논리 결과가 2개 이상의 이상 신호를 포함하면 원자로 이상으로 판단할 수 있다. 따라서, 공정보호계통 4개의 채널 중 2개 이상의 채널이 원자로 이상을 감지하면, 디지털 보호계통은 원자로 이상 상황으로 판단 후 제어봉 낙하 등의 조치를 취하도록 하게 된다.

RTSS(240)는 원자로보호계통 각 트레인의 개시회로(231-3, 232-3, 231-4, 232-4)가 송신한 제어 신호에 따라서, 핵증기공급계통이 정상인 경우 원자로를 정상 운전하며 핵증기공급계통에 이상이 있는 경우 원자로를 정지할 수 있다. 이 때, RTSS(240)는, 상기 비교 논리 제어기 또는 상기 동시 논리 제어기에 단일 고장이나 CCF가 발생하더라도, 안전기능을 수행할 수 있다. 이는, 원자로보호계통 내의 제어기가 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기로 구성되어 있기 때문에, 동시 논리 제어기 중 어느 하나가 CCF가 발생하더라도, 나머지 하나의 동시 논리 제어기가 그에 대한 제어 신호 경로를 확보할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 디지털 보호계통과 RTSS(240)의 상세한 실시예에 관한 것이다. 이 때, 도 5는 같은 종류의 제어기를 묶어서 나타냄으로써, 제어 신호의 경로를 명확하게 확인할 수 있도록 한다.

디지털 보호 계통은 하나의 채널은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 비교 논리 제어기 및 제2 비교 논리 제어기를 포함하고, 상기 제1 비교 논리 제어기 및 제2 비교 논리 제어기는 공정 변수를 입력으로 비교 논리 결과를 출력하며, 적어도 2 이상의 채널을 가진 공정보호계통; 하나의 트레인은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기를 포함하고, 상기 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기는 상기 비교 논리 결과를 입력으로 동시 논리 결과를 출력하며, 적어도 2 이상의 트레인을 가진 원자로 보호계통; 을 포함하되, 상기 원자로 보호 계통은 적어도 2 이상의 개시회로를 더 포함하고, 상기 하나의 개시회로는 복수의 계전기가 직렬로 연결된 직렬회로 및 복수의 계전기가 병렬로 연결된 병렬회로를 포함하고, 상기 직렬회로가 포함하는 복수의 계전기는 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기의 동시 논리 결과를 입력으로 온/오프되고 상기 병렬회로가 포함하는 복수의 계전기는 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기의 동시 논리 결과를 입력으로 온/오프된다.

공정보호계통의 하나의 채널은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 223-1, 224-1) 및 제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2, 223-2, 224-2)를 포함하고, 상기 제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 223-1, 224-1) 및 제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2, 223-2, 224-2)는 공정 변수를 입력으로 비교 논리 결과를 출력하며, 공정보호계통은 적어도 2 이상의 채널을 가진다.

도 5에 도시된것처럼 공정보호계통은 2 이상의 채널을 포함한다. 각각의 채널은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 223-1, 224-1) 및 제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2, 223-2, 224-2)를 포함한다.

제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 223-1, 224-1) 는 FPGA 기반으로 구성될 수 있으며, 제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2, 223-2, 224-2)는 PLC(Programmable Logic Controller) 기반으로 구성될 수 있고, 두 비교 논리 제어기는 서로 상호 독립되어 제어될 수 있다.

원자로보호계통의 하나의 트레인은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1) 및 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)를 포함하고, 상기 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1) 및 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)는 상기 비교 논리 결과를 입력으로 동시 논리 결과를 출력하며, 원자로보호계통은 적어도 2 이상의 트레인을 가진다.

도 5에 도시된 것처럼 공정보호 계통은 2 이상의 트레인을 포함한다. 각각의 트레인은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1) 및 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)를 포함한다.

제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1)는 FPGA 기반으로 구성될 수 있으며, 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)는 PLC(Programmable Logic Controller) 기반으로 구성될 수 있고, 두 비교 논리 제어기는 서로 상호 독립되어 제어될 수 있다.

디지털 보호계통은 적어도 2 이상의 개시회로를 더 포함하고, 제1 트레인에 포함된 개시회로(231-3, 231-4)는 복수의 계전기(251-1, 251-2)가 직렬로 연결된 직렬회로(251) 및 복수의 계전기(252-1, 252-2)가 병렬로 연결된 병렬회로(252)를 포함하고, 제2 트레인에 포함된 개시회로(232-3, 232-4)는 복수의 계전기(254-1, 254-2)가 직렬로 연결된 직렬회로(254) 및 복수의 계전기(253-1, 253-2)가 병렬로 연결된 병렬회로(253)를 포함한다.

상기 직렬회로(251, 254)가 포함하는 복수의 계전기(251-1, 251-2, 254-1, 254-2)는 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기의 동시 논리 결과를 입력으로 온/오프되고 상기 병렬회로(252, 253)가 포함하는 복수의 계전기(252-1, 252-2, 253-1, 253-2)는 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기의 동시 논리 결과를 입력으로 온/오프된다.

자세하게, 직렬회로(251)에 포함된 계전기(251-1)은 동시 논리 결과(AF-1)을 입력으로 온/오프되고, 직렬회로(251)에 포함된 계전기(251-2)은 동시 논리 결과(AF-1)과 상이한 동시 논리 결과(AP-1)을 입력으로 온/오프된다.

직렬회로(251)에 포함된 계전기(251-1)는 동시 논리 결과(AF-1)을 입력으로 온/오프되고, 직렬회로(251)에 포함된 계전기(251-2)는 동시 논리 결과(AF-1)와 상이한 동시 논리 결과(AP-1)를 입력으로 온/오프된다.

직렬회로(254)에 포함된 계전기(254-1)는 동시 논리 결과(BF-1)을 입력으로 온/오프되고, 직렬회로(254)에 포함된 계전기(254-2)은 동시 논리 결과(BF-1)과 상이한 동시 논리 결과(BP-1)을 입력으로 온/오프된다.

병렬회로(252)에 포함된 계전기(252-1)은 동시 논리 결과(AF-2)을 입력으로 온/오프되고, 병렬회로(252)에 포함된 계전기(252-2)은 동시 논리 결과(AF-2)과 상이한 동시 논리 결과(AP-2)을 입력으로 온/오프된다.

병렬회로(253)에 포함된 계전기(253-1)은 동시 논리 결과(BF-2)을 입력으로 온/오프되고, 병렬회로(253)에 포함된 계전기(253-2)은 동시 논리 결과(BF-2)과 상이한 동시 논리 결과(BP-2)을 입력으로 온/오프된다.

상기 공정보호계통은, 제1 채널, 제2 채널, 제3 채널, 제4 채널을 포함하는 것을 특징으로 한다. 채널의 개수는 이에 한정되는 것은 아니고 하나 이상일 수 있다.

상기 원자로보호계통은, 제1 트레인(Train A), 제2 트레인(Train B)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 공정보호계통은, FPGA 기반의 제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 223-1, 224-1); PLC 기반의 제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2, 223-2, 224-2);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 비교 논리 제어기는, 각각 동일한 종류의 모든 동시 논리 제어기로 상기 비교 논리 결과를 송신하는 것을 특징으로한다.

원자로보호계통은 FPGA 기반의 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1) 및 PLC 기반의 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)를 포함한다.

FPGA 기반의 제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 223-1, 224-1)는 동일한 종류의 FPGA 기반의 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1)로 비교 논리 결과를 송신한다.

PLC 기반의 제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2, 223-2, 224-2)는 동일한 종류의 PLC 기반의 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)로 비교 논리 결과를 송신한다.

상기 공정 변수는 원자로 냉각제 고온관 및 저온관 온도 정보, 가압기 압력 정보, 가압기 수위 정보, 중성자속 정보, 원자로 냉각재 유량 정보, 격납건물 압력 정보, 증기발생기 수위 정보, 증기관 압력 정보, 연료재장전수탱크 수위 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 센서는 상기 공정 변수가 포함하는 정보 중 적어도 하나를 공정보호계통의 적어도 하나의 채널로 송신한다. 각 채널은 공정 변수가 포함하는 정보 중 적어도 하나를 수신하게, 제1 채널, 제2 채널, 제3 채널, 제4 채널이 수신하는 공정 변수의 개수 및 종류는 같거나 다를 수 있다.

상기 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1)는, 상기 공정보호계통의 각 채널에 포함된 제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 223-1, 224-1)들로부터 정상 신호 또는 이상 신호를 포함하는 비교 논리 결과를 수신하고, 상기 비교 논리 결과 개수 및 이상 신호에 개수에 기초하여 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과는 서로 다른 2개의 출력 신호를 포함하고, 하나의 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 하나의 계전기(AF-1, BF-1)로 입력되고, 다른 하나의 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 하나의 계전기(AF-2, BF-2)로 입력된다.

제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 223-1, 224-1)는 수신한 공정 변수와 설정값을 비교하여 정산 신호 또는 이상 신호 출력 여부를 결정한다. 제1 비교 논리 제어기(221-1, 222-1, 223-1, 224-1) 각각은 수신한 공정 변수의 개수에 대응하는 개수의 비교 논리 결과를 출력한다. 즉, 제1 비교 논리 제어기(221-1)가 3개의 공정 변수를 수신하였다면, 각각의 설정값과 비교 하여 3개의 비교 논리 결과를 출력한다.

제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1)는 수신한 전체 비교 논리 결과 개수 대비 이상 신호인 비교 논리 결과 개수에 기초하여 동시 논리 결과를 출력한다. 이때 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1)는 공정변수 별로 전체 비교 논리 결과 개수(m)와 이상 신호인 비교 논리 결과 개수(n)에 정의된 n/m동시 논리를 수행하여 적어도 하나의 공정변수에 대해 상기 정의된 n/m동시 논리가 충족되는 경우 원자로 정지 신호인 동시 논리 결과를 출력한다.

도 5에 기초하여, 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1)가 원자로 정지 신호인 동시 논리 결과를 출력하는 경우 AF-1은 '0', AF-2는 '1', BF-1은 '0', BF-2는 '1'이다.

상기 제2 동시 논리 제어기는, 상기 공정보호계통의 각 채널에 포함된 제2 비교 논리 제어기들로부터 정상 신호 또는 이상 신호를 포함하는 비교 논리 결과를 수신하고, 상기 비교 논리 결과 개수 및 이상 신호에 개수에 기초하여 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과는 서로 다른 2개의 출력 신호를 포함하고, 하나의 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기(AP-1, BP-1)로 입력되고, 다른 하나의 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기(AP-2, BP-2)로 입력된다.

제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2, 223-2, 224-2)는 수신한 공정 변수와 설정값을 비교하여 정산 신호 또는 이상 신호 출력 여부를 결정한다. 제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2, 223-2, 224-2) 각각은 수신한 공정 변수의 개수에 대응하는 개수의 비교 논리 결과를 출력한다. 즉, 제2 비교 논리 제어기(221-2, 222-2, 223-2, 224-2)가 3개의 공정 변수를 수신하였다면, 각각의 설정값과 비교 하여 3개의 비교 논리 결과를 출력한다.

제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)는 수신한 전체 비교 논리 결과 개수 대비 이상 신호인 비교 논리 결과 개수에 기초하여 동시 논리 결과를 출력한다. 이때 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)는 공정변수 별로 전체 비교 논리 결과 개수(m)와 이상 신호인 비교 논리 결과 개수(n)에 정의된 n/m동시 논리를 수행하여 적어도 하나의 공정변수에 대해 상기 정의된 n/m동시 논리가 충족되는 경우 원자로 정지 신호인 동시 논리 결과를 출력한다.

도 5에 기초하여, 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)가 원자로 정지 신호인 동시 논리 결과를 출력하는 경우 AP-1은 '0', AP-2는 '1', BP-1은 '0', BP-2는 '1'이다.

상기 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1)는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 이상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과 중 '0'인 출력 신호(AF-1, BF-1) 는 직렬회로가 포함하는 하나의 계전기(251-1, 254-1)로 입력되고, '1'인 출력 신호(AF-2, BF-2)는 병렬회로가 포함하는 하나의 계전기(252-1, 253-1)로 입력된다. 상기 동시 논리 결과는 원자로 정지 신호인 것이다.

상기 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 이상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과 중 '0'인 출력 신호(AP-1, BP-1) 는 직렬회로가 포함하는 하나의 계전기(251-2, 254-2)로 입력되고, '1'인 출력 신호(AP-2, BP-2)는 병렬회로가 포함하는 하나의 계전기(252-2, 253-2)로 입력된다. 상기 동시 논리 결과는 원자로 정지 신호인 것이다.

상기 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1)는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 정상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과 중 '1'인 출력 신호(AF-1, BF-1) 는 직렬회로가 포함하는 하나의 계전기(251-1, 254-1)로 입력되고, '0'인 출력 신호(AF-2, BF-2)는 병렬회로가 포함하는 하나의 계전기(252-1, 253-1)로 입력된다. 상기 동시 논리 결과는 원자로 가동 신호인 것이다.

상기 제2 동시 논리 제어기(231-2, 232-2)는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 정상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되, 상기 동시 논리 결과 중 '1'인 출력 신호(AF-1, BF-1) 는 직렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기(251-2, 254-2)로 입력되고, '0'인 출력 신호(AP-2, BP-2)는 병렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기(252-2, 253-2)로 입력된다. 상기 동시 논리 결과는 원자로 가동 신호인 것이다.

상기 디지털 보호 계통은 RTSS(240)를 더 포함하되, RTSS(240)는 RTB 4개로 구성되며, 각 RTB는 제1 NO 접점(243), 제2 NO 접점(244), 제3 NO 접점(245), 제4 NO 접점(246)을 포함할 수 있다.

MG-SET(241)은 CEDM(242)이 동작하는 구동 전원을 공급한다.

본 발명의 RTSS(240)의 경우, MG-SET과 CEDM(242) 사이에 NO 접점(243, 244, 245, 246)이 위치하고 있어, NO 접점(243, 244, 245, 246)의 온/오프 여부에 따라서 전원이 CEDM(242)에 구동 전원을 공급할 수도 있고 공급하지 않을 수도 있다.

더 구체적으로, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제2 NO 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태이고, 상기 제3 NO 접점 또는 상기 제4 NO 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태인 경우, 상기 CEDM(242)에 상기 전원이 인가되는 것을 특징으로 한다. 이는, 제1 NO 접점과 제2 NO 접점이 서로 병렬로 연결되어 있으며, 제3 NO 접점과 제4 NO 접점이 서로 병렬로 연결되어 있기 때문에, 날일(日)자 모양의 회로가 전원을 선택적으로 CEDM(242)에 공급할 수 있게 된다.

상기 제1 NO 접점(243) 및 상기 제2 NO 접점(244) 모두가 오픈 상태이거나, 상기 제3 NO 접점(245) 및 상기 제4 NO 접점(246) 모두가 오픈 상태인 경우, 상기 CEDM(242)에 MG-SET(241) 전원이 차단되는 것을 특징으로 한다.

CEDM(242)은 원자로 핵반응도를 제어하기 위하여 제어봉의 위치를 조절할 수 있다. 아울러, CEDM은 MG-SET에서 공급된 전원으로 직접 제어봉을 붙잡고 있어, RTSS에 의해 공급 전원이 차단되는 경우 제어봉을 놓아 중력에 의해 제어봉이 낙하할 수 있도록 한다.

더 구체적으로, 상기 CEDM은, 상기 전원이 인가되지 않는 경우, 제어봉을 낙하시켜 원자로를 정지하고, 상기 전원이 인가되는 경우, 제어봉 위치를 유지하여 원자로를 정상 운전하는 것을 특징으로 한다. 제어봉 낙하 시 원자로가 곧바로 정지하게 되므로, 원자로 이상 상황 발생 감지시 빠른 대처가 가능하게 된다.

본 발명의 RTSS는 4개의 RTB를 가지고 있고, NO접점(243, 244, 245, 246)으로 구성되어, 직렬 회로 및 병렬 회로와 연계하여 공통 고장 요소 발생시에도 안정적으로 보호계통이 동작할 수 있도록 한다.

NO접점의 경우, 초기상태에서는 고정접점과 가동접점이 떨어져 있으며, 외부에서 힘이 가해지면 고정접점과 가동접점이 접촉되어 전류가 흐르게 된다. 다시 말해, 원래 열려있는(Normally open) 상태에서, 외부에서 힘(ex; 전자기력)이 발생하는 경우에 접촉됨으로써 클로즈 상태로 변경된다. 도 5의 경우, NO 접점(243, 244, 245, 246)은 직렬 회로에 전류가 흐르는 경우, 코일에서 발생하는 전자기력에 의하여 오픈 상태에서 클로즈 상태로 변할 수 있다.

후술할 NC접점의 경우, 초기상태에서는 고정접점과 가동접점이 붙어있으며, 외부에서 힘이 가해지면 접점이 떨어져 전류가 흐르지 못하게 된다. 다시 말해, 원래 닫혀있는(Normally close) 상태에서, 외부에서 힘(ex; 전자기력)이 발생하는 경우에 접촉을 해체함으로써 오픈 상태로 변경된다. 도 5의 경우, 제3 회로가 포함하는 계전기의 NC 접점(255-1)은 제1 병렬 회로에 전류가 흐르는 경우, 코일에서 발생하는 전자기력에 의하여 클로즈 상태에서 오픈 상태로 변할 수 있다.

제1 NO 접점(243)은 MG-SET과 중앙 노드(247) 사이에 연결된다.

제2 NO 접점(244)은 MG-SET과 중앙 노드(247) 사이에 연결된다.

제3 NO 접점(245)은 중앙 노드(247)와 CEDM(242) 사이에 연결된다.

제4 NO 접점(246)은 중앙 노드(247)와 CEDM(242) 사이에 연결된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 보호계통은 보호계통 고유의 안전기능에 영향을 받지 않게 하고, 불필요한 원자로 정지도 최소화 하기 위한 설계를 적용하기 위해 원자로보호계통 각 트레인의 연산 결과를 수신하는 RTSS의 구조를 날 일(日)자 모양으로 구성하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 RTSS은, 제1 직렬 회로(251), 제1 병렬 회로(252), 제2 병렬 회로(253), 제2 직렬 회로(254)를 포함할 수 있다. 직렬 회로(251, 254) 또는 병렬 회로(252, 253)들은 NO 접점(243, 244, 245, 246)을 클로즈/오픈 시키도록 하여, 전원을 CEDM에 인가하도록 제어할 수 있다.

제1 병렬 회로 및 제2 병렬 회로는 각각 간접적으로 NO 접점(244, 245)을 제어할 수 있다. 후술하겠지만, 제1 병렬 회로는 제3 회로가 포함하는 계전기의 접점(255-1)을 제어하고, 제3 회로가 직접적으로 제2 NO 접점을 클로즈/오픈 시키도록 제어한다. 제2 병렬 회로는 제4 회로가 포함하는 계전기의 접점(256-1)을 제어하고, 제4 회로가 직접적으로 제3 NO 접점을 클로즈/오픈 시키도록 제어한다.

이를 위하여, 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호는 직렬 회로 제어 신호(AF-1, AP-1, BF-1, BP-1) 및 병렬 회로 제어 신호(AF-2, AP-2, BF-2, BP-2)를 포함하고, 상기 제1 동시 논리 제어기(231-1, 232-1) 또는 상기 제2 동시 논리 제어기(232-1, 232-2)는, 상기 직렬 회로 제어 신호(AF-1, AP-1, BF-1, BP-1) 및 상기 병렬 회로 제어 신호(AF-2, AP-2, BF-2, BP-2)를 생성하는 것을 특징으로 한다.

예를 들어, 동시 논리 제어기의 출력 신호는 직렬 회로(251, 254)가 온/오프 상태가 되도록 제어하도록 하며, 직렬 회로(251, 254)의 온/오프에 따라서 직렬 회로(251, 254)와 연결된 NO 접점(243, 246)이 접촉/접촉 해제를 반복하게 된다.

상기 개시회로는, 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제1 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제1 직렬 회로; 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제2 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제1 병렬 회로; 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제3 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제2 병렬 회로; 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제4 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제2 직렬 회로; 를 포함한다.

제1 직렬 회로(251)는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제1 NO 접점(243)의 클로즈/오픈을 제어할 수 있다.

제1 병렬 회로(252)는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제2 NO 접점(244)의 클로즈/오픈을 제어할 수 있다. 자세하게는, 제1 병렬 회로(252)는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 제3 회로(255)를 통해 상기 제2 NO 접점(244)의 클로즈/오픈을 제어할 수 있다.

제2 병렬 회로(253)는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제3 NO 접점(245)의 클로즈/오픈을 제어할 수 있다. 자세하게는, 제2 병렬 회로(253)는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 제4 회로(256)를 통해 상기 제3 NO 접점(245)의 클로즈/오픈을 제어할 수 있다.

제2 직렬 회로(254)는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제4 NO 접점(246)의 클로즈/오픈을 제어할 수 있다.

상기 제 1 직렬 회로(251) 및 제 1 병렬 회로(252)는 동일한 어느 하나의 트레인이 포함하는 제1 동시 논리 제어기(231-1) 및 제2 동시 논리 제어기(231-2)의 출력신호(AF-1, AF-2, AP-1, AP-2)를 입력받는다.

제 2 직렬 회로(253) 및 제 2 병렬 회로(254)는 동일한 다른 하나의 트레인이 포함하는 제1 동시 논리 제어기(232-1) 및 제2 동시 논리 제어기(232-2)의 출력신호(BF-1, BF-2, BP-1, BP-2)를 입력 받는다.

상기 개시회로는 계전기(255-1)를 포함하고, 상기 계전기(255-1)의 온/오프에 따라 제2 NO 접점(244)의 클로즈/오픈을 제어하는 제3 회로(255); 계전기(256-1)를 포함하고, 상기 계전기(256-1)의 온/오프에 따라 제3 NO 접점(245)의 클로즈/오픈을 제어하는 제4 회로(256);를 포함하되, 상기 제1 병렬회로(252)는 상기 제3 회로(255)가 포함하는 계전기(255-1)의 온/오프를 제어하고, 상기 제2 병렬회로(253)는 상기 제4 회로(256)가 포함하는 계전기(256-1)의 온/오프를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 회로(255) 및 제4 회로(256)가 포함하는 계전기(255-1, 256-1)는 NC접점인 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 제1 직렬 회로(251), 상기 제1 병렬 회로(252), 상기 제2 병렬 회로(253), 및 상기 제2 직렬 회로(254)는, 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기로부터 모두 제어 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 개시회로를 구성하는 직렬 회로 또는 병렬 회로들은, 모두 다른 종류의 동시 논리 제어기에서 제어 신호를 수신하게 되므로, 어느 하나의 동시 논리 제어기가 동작을 멈추게 되더라도 원자로 안전을 유지할 수 있게 된다.

더 구체적으로, 상기 제1 직렬 회로(251) 또는 상기 제2 직렬 회로(254)는, 직렬로 연결된 2개의 계전기를 포함하되, 상기 계전기는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 의하여 온/오프 되고, 상기 계전기가 모두 온인 경우, 상기 제1 NO 접점(243) 또는 상기 제4 NO 접점(246)을 온시키고, 상기 계전기 중 적어도 어느 하나가 오프인 경우, 상기 제1 NO 접점(243) 또는 상기 제4 NO 접점(246)을 오프시키는 것을 특징으로 한다.

전술한 특징을 제1 직렬회로(251)에 대해서 살펴보면, 직렬로 연결된 2개의 계전기(251-1, 251-2)를 포함하되, 상기 계전기(251-1, 251-2)는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 의하여 온/오프 되고, 상기 계전기(251-1, 251-2)가 모두 온인 경우, 상기 제1 NO 접점(243)을 온시키고, 상기 계전기(251-1, 251-2) 중 적어도 어느 하나가 오프인 경우, 상기 제1 NO 접점(243)을 오프시키는 것을 특징으로 한다.

전술한 특징을 상기 제2 직렬 회로(254)에 대해 살펴보면, 직렬로 연결된 2개의 계전기(254-1, 254-2)를 포함하되, 상기 계전기(254-1, 254-2)는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 의하여 온/오프 되고, 상기 계전기(254-1, 254-2)가 모두 온인 경우, 상기 제4 NO 접점(246)을 온시키고, 상기 계전기(254-1, 254-2) 중 적어도 어느 하나가 오프인 경우, 상기 제4 NO 접점(246)을 오프시키는 것을 특징으로 한다.

직렬 회로에 구성되는 계전기는, 서로 다른 동시 논리 제어기로부터 동시 논리 제어기의 출력 신호를 수신하도록 한다. 예를 들어, FPGA 기반의 동시 논리 제어기와, PLC 기반의 동시 논리 제어기로부터 스위치 온 신호를 수신하는 경우, 제1 직렬 회로(251)는 계전기 두 개를 모두 온 시키고, 그에 따라서 제1 NO 접점(243)이 클로즈 상태가 된다.

반대로, 직렬 회로의 특성상, FPGA 기반의 동시 논리 제어기 또는 PLC 기반의 동시 논리 제어기 중 적어도 어느 하나의 출력 신호가 스위치 오프인 경우, 직렬 회로는 오프 상태가 되고, 제1 NO 접점(243)은 오픈 상태가 된다.

더 구체적으로, 상기 제1 병렬 회로(252) 또는 상기 제2 병렬 회로(253)는, 병렬로 연결된 2개의 계전기를 포함하되, 상기 계전기는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 의하여 온/오프 되고, 상기 계전기가 모두 오프인 경우, 상기 제3 회로(255) 또는 제4 회로(256)가 포함하는 계전기를 온시키고, 상기 계전기 중 적어도 어느 하나가 온인 경우, 상기 제3 회로(255) 또는 제4 회로(256)가 포함하는 계전기를 오프시키는 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 제1 병렬회로(252)에 대해 살펴보면, 병렬로 연결된 2개의 계전기(252-1, 252-2)를 포함하되, 상기 계전기(252-1, 252-2)는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 의하여 온/오프 되고, 상기 계전기(252-1, 252-2)가 모두 오프인 경우, 상기 제3 회로(255)가 포함하는 계전기(255-1)를 온시키고, 상기 계전기(252-1, 252-2)중 적어도 어느 하나가 온인 경우, 상기 제3 회로(255)가 포함하는 계전기(255-1)를 오프시키는 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 제2 병렬회로(253)에 대해 살펴보면, 병렬로 연결된 2개의 계전기(253-1, 253-2)를 포함하되, 상기 계전기(253-1, 253-2)는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 의하여 온/오프 되고, 상기 계전기(253-1, 253-2)가 모두 오프인 경우, 상기 제4 회로(256)가 포함하는 계전기(256-1)를 온시키고, 상기 계전기(253-1, 253-2)중 적어도 어느 하나가 온인 경우, 상기 제4 회로(256)가 포함하는 계전기(256-1)를 오프시키는 것을 특징으로 한다.

결국, 제1 병렬 회로(252)가 포함하는 계전기가 모두 오프인 경우, 상기 제3 회로(255)가 포함하는 계전기가 온되어 상기 제2 NO 접점(244)이 클로즈된다.

또한, 제2 병렬 회로(253)가 포함하는 계전기가 모두 오프인 경우, 상기 제4 회로(256)가 포함하는 계전기가 온되어 상기 제3 NO 접점(245)이 클로즈된다.

제1 병렬 회로(252)가 포함하는 계전기 중 적어도 어느 하나가 온인 경우, 상기 제3 회로(255)가 포함하는 계전기가 오프되어 상기 제2 NO 접점(244)이 오픈된다.

또한, 제2 병렬 회로(253)가 포함하는 계전기 중 적어도 어느 하나가 온인 경우, 상기 제4 회로(256)가 포함하는 계전기가 오프되어 상기 제3 NO 접점(245)이 오픈된다. 여기서 제3 회로(255) 및 제4 회로(256)가 포함하는 계전기는 NC 접점(255-1, 256-1)이다.

병렬 회로에 구성되는 계전기는, 서로 다른 동시 논리 제어기로부터 제어 신호를 수신하도록 한다. 예를 들어, FPGA 기반의 동시 논리 제어기로부터 제어 신호(스위치 오프)와, PLC 기반의 동시 논리 제어기로부터 제어 신호(스위치 오프)를 수신하는 경우, 제1 병렬 회로(252)는 계전기 두 개를 모두 오프 시키고, 그에 따라서 제2 NO 접점(244)이 오픈 상태가 된다.

반대로, 병렬 회로의 특성상, FPGA 기반의 동시 논리 제어기 또는 PLC 기반의 동시 논리 제어기 중 적어도 어느 하나의 출력 신호가 스위치 온인 경우, 병렬 회로는 클로즈 상태가 되고, 제2 NO 접점(244)은 오픈 상태가 된다.

따라서, 본 발명의 디지털 보호계통은, MG-SET - RTSS - CEDM의 순서로 전원이 공급되며, RTSS 접점의 클로즈/오픈 상태에 따라서 CEDM에 전원이 공급되지 않는 경우에 CEDM이 제어봉을 낙하 시켜 원자로를 가동 정지하도록 한다.

도 6a 내지 6z는 본 발명의 디지털 보호계통이 여러 고장 유형에 따라서 원자로 정상 운전 또는 원자로 정지를 제어하도록 하는 여러 실시 예에 관한 것이다. 도 6a 내지 6z에서의 각 구성은 도 5와 동일하다.

도 6a는 발전소의 정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다. 원자력 발전소도 정상이며 안전 계통도 정상인 경우, 본 발명의 개시회로가 포함하는 제1 NO 접점(243) 내지 제4 NO 접점(246)들은 모두 클로즈 상태를 유지하며, 전원은 CEDM에 인가된다. 따라서, CEDM은 제어봉을 낙하시키지 않고, 원자로는 정상 운전을 하게 된다.

도 6b는 발전소의 비정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다. 원자력 발전소가 비정상이며 안전 계통이 정상인 경우, 본 발명의 개시회로가 포함하는 제1 NO 접점(243) 내지 제4 NO 접점(246)들은 모두 오픈 상태를 유지하며, 전원은 CEDM에 인가되지 않는다. 따라서, CEDM은 제어봉을 낙하시키며, 제어봉 낙하에 의하여 원자로의 가동이 정지된다.

도 6c는 발전소의 정상 상황/안전 계통의 비정상 상황에서 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다. 원자력 발전소가 정상이나, 안전 계통 중 PLC 기반의 동시 논리 제어기가 AP-2 신호와 BP-2 신호가 원래 신호(스위치 오프)가 아닌 이상 신호(스위치 온)가 나타날 수 있다.

이 때, 제 1 병렬 회로 및 제 2 병렬 회로에서는 두 계전기 중 어느 하나가 온 상태로 변하므로, 제 3 직렬 회로 및 제 4 직렬 회로의 계전기는 오프되어, 제 2 NO 접점 및 제 3 NO 접점은 오픈 상태를 유지하게 된다. 그러나, 제 1 직렬 회로 및 제 2 직렬 회로가 제어하는 제1 NO 접점(243) 및 제4 NO 접점(246)들은 여전히 클로즈 상태를 유지하므로, 전원 - 제1 NO 접점(243) - 제4 NO 접점(246) - CEDM를 거쳐 CEDM에 전원이 정상적으로 인가될 수 있어, 원자로가 정상 운전을 진행할 수 있다.

도 6d는 발전소의 비정상 상황/안전 계통의 비정상 상황에서 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다. 원자력 발전소가 비정상이며, 안전 계통 역시 비정상인 최악의 경우에 해당한다. 이 경우, 원자력 발전소가 비정상이므로 안전 계통은 바로 제어봉을 낙하하여 원자로를 정지하여야 하나, 안전 계통에 문제가 발생하여 제대로 제어봉을 낙하시킬 수 없을 수 있다.

그러나, 본 발명의 보호계통은 이러한 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어, 안전 계통 중 PLC 기반의 동시 논리 제어기가 AP-1 신호와 BP-1 신호가 원래 신호(스위치 오프)가 아닌 이상 신호(스위치 온)가 나타날 수 있다. 이 때, 제1 직렬 회로(251) 및 제4 회로(256)에서는 두 계전기 중 어느 하나가 오프 상태이므로, 제1 NO 접점(243) 및 제4 NO 접점(246)은 오픈 상태를 유지하게 된다. 제1 병렬 회로(252) 및 제2 병렬 회로(253)에 포함된 2개의 계전기는 모두 온 상태이므로 제3 회로(255) 및 제4 회로(256)에 포함된 계전기는 오프가 된다. 따라서, 제1 NO 접점(243), 제2 NO 접점(244), 제3 NO 접점(245) 및 제4 NO 접점(246)은 모두 오픈 상태를 유지하게 되므로, CEDM에는 전원이 공급되지 않으며, 제어봉이 낙하하여 원자로 가동을 정지하게 된다.

도 6e는 발전소의 정상 상황/안전 계통의 비정상 상황에서 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다. 안전 계통 중 PLC 기반의 동시 논리 제어기가 AP-1 신호와 BP-1 신호가 원래 신호(스위치 온)가 아닌 이상 신호(스위치 오프)가 나타날 수 있다.

이 때, 제1 직렬 회로(251) 및 제4 회로(256)에서는 두 계전기 중 어느 하나가 오프 상태이므로, 제1 NO 접점(243) 및 제 4 NO 접점은 오픈 상태를 유지하게 된다. 그러나, 제1 병렬 회로(252) 및 제2 병렬 회로(253)가 제어하는 제3 회로(255) 및 제4 회로(256)에 포함된 계전기들은 온 상태를 유지하여 제2 NO 접점(244) 및 제3 NO 접점(245)은 온 상태를 유지한다. 결국, 전원 - 제2 NO 접점(244) - 제3 NO 접점(245) - CEDM를 거쳐 전원이 정상적으로 인가될 수 있다.

도 6f는 발전소의 비정상 상황/안전 계통의 비정상 상황에서 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다. 원자력 발전소가 비정상이며, 안전 계통 역시 비정상인 최악의 경우에 해당한다. 이 경우, 원자력 발전소가 비정상이므로 안전 계통은 바로 제어봉을 낙하하여야 하나, 안전 계통에 문제가 발생하여 제대로 제어봉 이 낙하할 수 없을 수 있다.

그러나, 본 발명의 보호계통은 이러한 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어, 안전 계통 중 PLC 기반의 동시 논리 제어기가 AP-2 신호와 BP-2 신호가 원래 신호(스위치 온)가 아닌 이상 신호(스위치 오프)가 나타날 수 있다. 이 때, 제1 병렬 회로(252) 및 제2 병렬 회로(253) 각각이 포함하는 두 계전기 중 어느 하나가 온 상태로 변하므로, 제3 회로(255) 및 제4 회로(256)가 포함하는 계전기는 오프가 된다. 따라서, 제1 NO 접점(243), 제2 NO 접점(244), 제3 NO 접점(245) 및 제4 NO 접점(246)은 모두 오픈 상태를 유지하게 되므로, CEDM에는 전원이 공급되지 않으며, 제어봉이 낙하하여 원자로를 정지하게 된다.

도 6g는 발전소의 정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 제1 직렬 회로(251)에 포함된 캐비닛 내부전원1(PW1)가 비정상인 경우 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다.

제1 직렬 회로(251)가 포함하는 계전기는 모두 온이지만 캐비닛 내부전원1에서 전류가 공급되지 않기에 제1 NO 접점(243)은 오픈된다.

제1 병렬 회로(252)가 포함하는 계전기는 모두 오프되어, 제3 회로(255)가 포함하는 계전기는 온된다. 이에 따라 제2 NO 접점(244)은 클로즈된다.

제2 병렬 회로(253)가 포함하는 계전기는 모두 오프되어, 제4 회로(256)가 포함하는 계전기는 온된다. 이에 따라 제3 NO 접점(245)은 클로즈된다.

제2 직렬 회로(254)가 포함하는 계전기는 모두 온되어 제4 NO 접점(246)은 클로즈된다.

전원 - 제2 NO 접점(244) - 제3 NO 접점(245) 또는 제4 NO 접점(246) - CEDM를 거쳐 CEDM에 전원이 정상적으로 인가될 수 있어, 원자로가 정상 운전을 진행할 수 있다.

도 6h는 발전소의 비정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 제1 직렬 회로(251)에 포함된 캐비닛 내부전원1(PW1)가 비정상인 경우 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다.

제1 직렬 회로(251)가 포함하는 계전기는 모두 오프이고 캐비닛 내부전원 1에서 전류가 공급되지 않기에 제1 NO 접점(243)은 오픈된다.

제1 병렬 회로(252)가 포함하는 계전기는 모두 온되어, 제3 회로(255)가 포함하는 계전기는 오프된다. 이에 따라 제2 NO 접점(244)은 오픈된다.

제2 병렬 회로(253)가 포함하는 계전기는 모두 온되어, 제4 회로(256)가 포함하는 계전기는 오프된다. 이에 따라 제3 NO 접점(245)은 오픈된다.

제2 직렬 회로(254)가 포함하는 계전기는 모두 오프되어 제4 NO 접점(246)은 오픈된다.

CEDM에는 전원이 공급되지 않으며, 제어봉이 낙하하여 원자로 가동을 정지하게 된다.

도 6i는 발전소의 정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 제1 병렬 회로(252)와 제3 회로(255)에 포함된 캐비닛 내부전원2(PW2)가 모두 비정상인 경우 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다.

제1 직렬 회로(251)가 포함하는 계전기는 모두 온되어 제1 NO 접점(243)은 클로즈된다.

제1 병렬 회로(252)가 포함하는 계전기는 모두 오프되어, 제3 회로(255)가 포함하는 계전기는 온된다. 하지만 캐비닛 내부전원2(PW2)에서 전류가 공급되지 않기에 제2 NO 접점(244)은 오픈된다.

MG-SET - 제1 NO 접점(243) - 제3 NO 접점(245) 또는 제4 NO 접점(246) - CEDM를 거쳐 CEDM에 전원이 정상적으로 인가될 수 있어, 원자로가 정상 운전을 진행할 수 있다.

도 6j는 발전소의 비정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 제1 병렬 회로(252)와 제3 회로(255)에 포함된 캐비닛 내부전원2(PW2) 모두 비정상인 경우 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다.

제1 직렬 회로(251)가 포함하는 계전기는 모두 오프이기에 제1 NO 접점(243)은 오픈된다.

제1 병렬 회로(252)가 포함하는 계전기는 모두 온되지만 캐비닛 내부전원2(PW2)에서 전류가 공급되지 않기에 제3 회로(255)가 포함하는 계전기는 온된다. 하지만 제3 회로(255)가 포함하는 캐비닛 내부전원2(PW2)에서도 전류가 공급되지 않기에 이에 따라 제2 NO 접점(244)은 오픈된다.

도 6k는 발전소의 정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 제1 직렬 회로(251)에 포함된 캐비닛 내부전원1(PW1), 제1 병렬 회로(252)와 제3 회로(255)에 포함된 캐비닛 내부전원2(PW2) 모두 비정상인 경우 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다.

제1 직렬 회로(251)가 포함하는 계전기는 모두 온이지만 캐비닛 내부전원 1에서 전류가 공급되지 않기에 제1 NO 접점(243)은 오픈된다.

도 6l는 발전소의 비정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 제1 직렬 회로(251)에 포함된 캐비닛 내부전원1(PW1), 제1 병렬 회로(252)와 제3 회로(255)에 포함된 캐비닛 내부전원2(PW2) 모두 비정상인 경우 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다.

제1 직렬 회로(251)가 포함하는 계전기는 모두 오프이고, 캐비닛 내부전원 1에서 전류가 공급되지 않기에 제1 NO 접점(243)은 오픈된다.

도 6m는 발전소의 정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 제1 직렬 회로(251)에 포함된 캐비닛 내부전원1(PW1), 제1 병렬 회로(252)와 제3 회로(255)에 포함된 캐비닛 내부전원2(PW2), 제2 직렬 회로(254)에 포함된 캐비닛 내부전원3(PW3), 제2 병렬 회로(253)와 제4 회로(256)에 포함된 캐비닛 내부전원4(PW4) 모두 비정상인 경우 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다.

제2 병렬 회로(253)가 포함하는 계전기는 모두 오프되어, 제4 회로(256)가 포함하는 계전기는 온된다. 하지만 캐비닛 내부전원3(PW3)에서 전류가 공급되지 않기에 이에 따라 제3 NO 접점(245)은 오픈된다.

제2 직렬 회로(254)가 포함하는 계전기는 모두 온이지만 캐비닛 내부전원 4에서 전류가 공급되지 않기에 제4 NO 접점(246)은 오픈된다.

도 6n는 발전소의 비정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 제1 직렬 회로(251)에 포함된 캐비닛 내부전원1(PW1), 제1 병렬 회로(252)와 제3 회로(255)에 포함된 캐비닛 내부전원2(PW2), 제2 직렬 회로(254)에 포함된 캐비닛 내부전원3(PW3), 제2 병렬 회로(253)와 제4 회로(256)에 포함된 캐비닛 내부전원4(PW4) 모두 비정상인 경우 본 발명의 개시회로의 동작에 관한 것이다.

제2 병렬 회로(253)가 포함하는 계전기는 모두 온되지만 캐비닛 내부전원3(PW3)에서 전류가 공급되지않기에 제4 회로(256)가 포함하는 계전기는 온된다. 이에 따라 제3 NO 접점(245)은 오픈된다.

제2 직렬 회로(254)가 포함하는 계전기는 모두 오프이고 캐비닛 내부전원 4에서 전류가 공급되지 않기에 제1 NO 접점(243)은 오픈된다

도 6a 내지 도 6n을 참조하면, 본 발명의 디지털 보호계통은, 제어봉 낙하 신호가 반드시 발생하여야 하는 위급 상황에서, 안전 계통 중 어느 하나가 이상이 발생하더라도, 나머지 계전기 및 접점들이 상호 보완하여 CEDM를 제어하게 되므로, SPV 또는 CCF 상황이 발생이 되더라도 정상적으로 원자력 발전소의 안전 계통을 동작하여, 원자로 정상 운전 또는 원자로 정지를 처리할 수 있게 된다.

위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

110: 센서
120: 센서
130: 센서
140: 센서
210 : 핵증기공급계통
221 : 제1 채널
221-1, 222-1, 223-1, 224-1 : 제1 비교 논리 제어기
221-2, 222-2, 223-2, 224-2 : 제2 비교 논리 제어기
222 : 제2 채널
223 : 제3 채널
224 : 제4 채널
231 : 제1 트레인
231-1, 232-1 : 제1 동시 논리 제어기
231-3 : 제1 트레인 직렬 개시회로
231-4 : 제1 트레인 병렬 개시회로
231-2, 232-2 : 제2 동시 논리 제어기
232-3 : 제2 트레인 병렬 개시회로
232-4 : 제2 트레인 직렬 개시회로
232 : 제2 트레인
240 : RTSS
241 : 전원
242 : CEDM
243 : 제1 NO 접점
244 : 제2 NO 접점
245 : 제3 NO 접점
246 : 제4 NO 접점
247 : 중앙 노드
251 : 제1 직렬 회로
252 : 제1 병렬 회로
253 : 제2 병렬 회로
254 : 제2 직렬 회로
255: 제3 회로
256: 제4 회로
251-1, 251-2, 252-1, 252-2, 253-1, 253-2, 254-1, 254-2, 255-1, 256-1 : 계전기
PW1: 캐비닛 내부전원1
PW2: 캐비닛 내부전원2
PW3: 캐비닛 내부전원3
PW4: 캐비닛 내부전원4

Claims

하나의 채널은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 비교 논리 제어기 및 제2 비교 논리 제어기 - 상기 제1 비교 논리 제어기는 FPGA 기반의 것이고, 상기 제2 비교 논리 제어기는 PLC기반의 것임 - 를 포함하고, 상기 제1 비교 논리 제어기 및 제2 비교 논리 제어기는 공정 변수를 입력으로 비교 논리 결과를 출력하며, 적어도 2 이상의 채널을 가진 공정보호계통;
하나의 트레인은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기 - 상기 제1 동시 논리 제어기는 FPGA 기반의 것이고, 상기 제2 동시 논리 제어기는 PLC기반의 것임 - 를 포함하고, 상기 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기는 상기 비교 논리 결과를 입력으로 동시 논리 결과를 출력하며, 적어도 2 이상의 트레인을 가진 원자로 보호계통; 을 포함하되,
상기 원자로 보호 계통은
적어도 2 이상의 개시회로를 더 포함하고, 상기 하나의 개시회로는 복수의 계전기가 직렬로 연결된 직렬회로 및 복수의 계전기가 병렬로 연결된 병렬회로를 포함하고,
상기 직렬회로가 포함하는 복수의 계전기는 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기의 동시 논리 결과를 입력으로 온/오프되고, 상기 병렬회로가 포함하는 복수의 계전기는 서로 다른 종류의 동시 논리 제어기의 동시 논리 결과를 입력으로 온/오프되는
디지털 보호계통.
제 1항에 있어서,
상기 공정보호계통은,
제1 채널, 제2 채널, 제3 채널, 제4 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통.
제 1항에 있어서,
상기 원자로보호계통은,
제1 트레인, 제2 트레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 비교 논리 제어기는,
각각 동일한 종류의 모든 동시 논리 제어기로 상기 비교 논리 결과를 송신하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통.
제 1항에 있어서,
상기 공정 변수는,
원자로 냉각제 고온관 및 저온관 온도 정보, 가압기 압력 정보, 가압기 수위 정보, 중성자속 정보, 원자로 냉각재 유량 정보, 격납건물 압력 정보, 증기발생기 수위 정보, 증기관 압력 정보, 연료재장전수탱크 수위 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통.
제 1항에 있어서,
상기 제1 동시 논리 제어기는,
상기 공정보호계통의 각 채널에 포함된 제1 비교 논리 제어기들로부터 정상 신호 또는 이상 신호를 포함하는 비교 논리 결과를 수신하고,
상기 비교 논리 결과 개수 및 이상 신호에 개수에 기초하여 동시 논리 결과를 출력하되,
상기 동시 논리 결과는 서로 다른 2개의 출력 신호를 포함하고, 하나의 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고, 다른 하나의 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고,
상기 제2 동시 논리 제어기는,
상기 공정보호계통의 각 채널에 포함된 제2 비교 논리 제어기들로부터 정상 신호 또는 이상 신호를 포함하는 비교 논리 결과를 수신하고,
상기 비교 논리 결과 개수 및 이상 신호에 개수에 기초하여 동시 논리 결과를 출력하되,
상기 동시 논리 결과는 서로 다른 2개의 출력 신호를 포함하고, 하나의 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력되고, 다른 하나의 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력되는
디지털 보호계통.
제 7항에 있어서,
상기 제1 동시 논리 제어기는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 이상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되,
상기 동시 논리 결과 중 '0'인 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고, '1'인 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고,
상기 제2 동시 논리 제어기는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 이상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되,
상기 동시 논리 결과 중 '0'인 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력되고, '1'인 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력되는 디지털 보호계통.
제 7항에 있어서,
상기 제1 동시 논리 제어기는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 정상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되,
상기 동시 논리 결과 중 '1'인 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고, '0'인 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 하나의 계전기로 입력되고,
상기 제2 동시 논리 제어기는, 상기 비교 논리 결과가 1개 이상의 정상 신호를 포함하는 경우, 동시 논리 결과를 출력하되,
상기 동시 논리 결과 중 '1'인 출력 신호는 직렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력되고, '0'인 출력 신호는 병렬회로가 포함하는 다른 하나의 계전기로 입력되는 디지털 보호계통.
제 1항에 있어서,
상기 디지털 보호 계통은
RTSS를 더 포함하되, 상기 RTSS는
전원과 중앙 노드 사이에 연결되는 제1 NO 접점;
상기 전원과 중앙 노드 사이에 연결되는 제2 NO 접점;
상기 중앙 노드와 CEDM 사이에 연결되는 제3 NO 접점;
상기 중앙 노드와 상기 CEDM 사이에 연결되는 제4 NO 접점;
을 포함하는 디지털 보호계통.
제 10항에 있어서,
상기 제1 NO 접점 또는 상기 제2 NO 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태이고,
상기 제3 NO 접점 또는 상기 제4 NO 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태인 경우,
상기 CEDM에 MG-SET 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통.
제 10항에 있어서,
상기 제1 NO 접점 및 상기 제2 NO 접점 모두가 오픈 상태이거나,
상기 제3 NO 접점 및 상기 제4 NO 접점 모두가 오픈 상태인 경우,
상기 CEDM에 MG-SET 전원이 차단되는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통.
제 10항에 있어서,
상기 개시회로는,
상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제1 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제1 직렬 회로;
상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제2 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제1 병렬 회로;
상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제3 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제2 병렬 회로;
상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 따라서 상기 제4 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제2 직렬 회로;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통.
제 13항에 있어서
상기 제 1 직렬 회로 및 제 1 병렬 회로는
동일한 어느 하나의 트레인이 포함하는 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기의 출력신호를 입력 받는 디지털 보호계통.
제 14항에 있어서,
상기 제 2 직렬 회로 및 제 2 병렬 회로는
동일한 다른 하나의 트레인이 포함하는 제1 동시 논리 제어기 및 제2 동시 논리 제어기의 출력신호를 입력 받는 디지털 보호계통.
제 13항에 있어서,
상기 개시회로는
계전기를 포함하고, 상기 계전기의 온/오프에 따라 제2 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제3 회로; 및
계전기를 포함하고, 상기 계전기의 온/오프에 따라 제3 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제4 회로;를 포함하되,
상기 제1 병렬회로는 상기 제3 회로가 포함하는 계전기의 온/오프를 제어하고,
상기 제2 병렬회로는 상기 제4 회로가 포함하는 계전기의 온/오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통.
제 16항에 있어서,
상기 제3 회로 및 제4 회로가 포함하는 계전기는 NC접점인 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통
제 13항에 있어서,
상기 제1 직렬 회로 또는 상기 제2 직렬 회로는,
직렬로 연결된 2개의 계전기를 포함하되, 상기 계전기는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 의하여 온/오프 되고,
상기 계전기가 모두 온인 경우, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제4 NO 접점을 클로즈시키고,
상기 계전기 중 적어도 어느 하나가 오프인 경우, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제4 NO 접점을 오픈시키는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통.
제 16항에 있어서,
상기 제1 병렬 회로 또는 상기 제2 병렬 회로는,
병렬로 연결된 2개의 계전기를 포함하되, 상기 계전기는 상기 동시 논리 제어기의 출력 신호에 의하여 온/오프 되고,
상기 제1 병렬 회로 또는 상기 제2 병렬 회로가 포함하는 계전기가 모두 오프인 경우, 상기 제3 회로 또는 제4 회로가 포함하는 계전기를 온시키고,
상기 제1 병렬 회로 또는 상기 제2 병렬 회로가 포함하는 계전기 중 적어도 어느 하나가 온인 경우, 상기 제3 회로 또는 제4 회로가 포함하는 계전기를 오프시키는 것을 특징으로 하는 디지털 보호계통.