KR102525040B1 - 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정지집게 코일의 전류를 순차적으로 제어하여 이중유지 투입 후 정상복귀 과정에서 인적 오류에 의한 제어봉 낙하 또는 미끄러짐을 예방할 수 있는 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법에 관한 것이다.

Description

이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법{Method for preventing the control rod from dropping when releasing the double hold}

본 발명은 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정지집게 코일의 전류를 순차적으로 제어하여 이중유지 투입 후 정상복귀 과정에서 인적 오류에 의한 제어봉 낙하 또는 미끄러짐을 예방할 수 있는 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법에 관한 것이다.

원자력발전소는 핵연료의 핵분열로 열을 생성하고, 또한 이를 제어함으로써 여기에서 얻은 1차측 열에너지를 증기발생기에서 2차측으로 열교환하여 터빈 및 발전기를 가동시킴으로써 전기 에너지를 생산하여 공급하는 것이다.

원자로에서는 핵연료에 흡수되는 중성자수를 제어함으로써 핵연료의 연소를 조절하며, 이를 위하여 중성자 흡수체인 제어봉이 사용된다. 상기 제어봉은 핵분열 반응을 중개하는 열중성자를 흡수하기 쉬운 붕소, 카드뮴, 하프늄 등을 스테인리스강 또는 알루미늄으로 피복하여 제작된다.

제어봉은 집합체의 형태로 연료봉 사이에 배열되며, 제어봉 구동장치에 의해서 수직방향으로 상승 또는 하강하여 중성자수를 조절함으로써 노심의 핵반응도를 제어한다. 상기 제어봉을 노심에 넣으면 열중성자가 흡수되어 원자로의 반응온도가 낮아지고, 반대로 상기 제어봉을 빼면 원자로의 반응도가 높아진다.

한편, 원자력 발전소에서 빠질 수 없는 구성인 제어봉 구동장치는 여러 개의 복잡한 구조물들로 이루어지는 하나의 전기기계적인 메커니즘의 장치로, 원자력 발전소의 제어봉 구동장치 제어시스템(Control Rod Control System, CRCS)은 제어봉 집합체를 구동시키는 제어봉 구동장치(Control Rod Drive Mechanism, CRDM)들을 상부로부터의 명령을 만족하도록 제어한다.

CRCS의 전력함은 주어진 명령에 따라 제어봉 구동장치에 알맞은 전력을 공급하며, 구체적으로는 상위의 제어함으로부터 동작 지령을 받아 미리 정해진 순서에 따라 3종류 또는 4종류의 코일에 전류를 흘려 제어봉을 한 스텝씩 삽입, 인출한다.

이중화된 전력제어기는 마스터/슬레이브 방식으로 제어봉을 구동하며, 이 과정에서 자동 및 수동 마스터/슬레이브 절체, 자동 및 수동 이중 유지 기능 등을 수행하게 된다.

이중 유지란 이중화된 제어기 모두 비정상 상태로 제어봉의 삽입/인출이 가능하지 않는 경우 상위 집게 코일과 하위 집게 코일에 정해진 패턴의 전류를 동시에 흘려 제어봉을 보다 안정되게 유지시키는 것으로, 운전자의 의도가 없는 제어봉의 낙하를 최대한 방지하고 또한 제어봉 구동장치 제어기기의 유지 보수 시 제어봉의 낙하 방지를 위하여 이중 유지 기능을 구현하도록 한다.

이중유지 기능은 긴급 고장 발생 시, 이중화된 전력제어기의 상/하 제어기 모두에서 이상 발생 시, 전력함 전면의 수동 이중 유지 스위치 조작에 의해 이중유지가 시행(투입)된다.

이때, 종래에는 정지집게의 비정상 글리치(glitch) 검출에 따른 자동 이중유지 투입 상태에서 이중유지 해제 시 제어봉의 슬립(slip) 또는 낙하 사고가 발생될 수 있다는 문제점이 있다.

한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

한국공개특허 제10-2021-0112703호

본 발명의 일측면은 정지집게 코일의 전류를 순차적으로 제어하여 이중유지 투입 후 정상복귀 과정에서 인적 오류에 의한 제어봉 낙하 또는 미끄러짐을 예방할 수 있는 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법을 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법은 이중유지 투입 상태에서 이중유지 해제 시, 이동집게 코일에 인가된 전류를 해제하지 않은 상태에서 정지집게의 정상체결여부를 확인하는 단계; 및 정지집게의 정상체결이 확인되면, 이동집게 코일에 인가된 전류를 해제하는 단계를 포함한다.

상기 정지집게의 정상체결여부를 확인하는 단계는,

정지집게 코일에 영전류, 고전류 및 저전류를 순차적으로 인가하는 단계; 및

정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치(glitch)가 정상 글리치인 것으로 확인되는 경우, 상기 정지집게가 정상체결인 것으로 판단하는 단계를 포함한다.

정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치(glitch)가 비정상 글리치인 것으로 확인되는 경우, 상기 정지집게가 비정상 체결인 것으로 판단하는 단계를 더 포함하며,

정지집게의 정상체결이 확인되면, 이동집게 코일에 인가된 전류를 해제하는 것은,

상기 정지집게가 비정상 체결인 것으로 판단되면, 이동집게 코일에 인가된 전류를 해제하지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치(glitch)가 정상 글리치인 것으로 확인하는 것은,

정지집게 코일에 인가된 전류에 따라 발생되는 전류파형을 제1 구간과 제2 구간으로 분할하고,

제1 구간의 전류파형 특징 및 제2 구간의 전류파형 특징에 기초하여 정상 글리치 또는 비정상 글리치 중 어느 하나로 분류하는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 정지집게 코일의 글리치를 계측기를 이용하여 전류파형을 분석하지 않더라도 자동으로 분석하여, 정지집게가 정상체결 될 때까지 이중유지 상태를 해제하지 않음으로써 계측 정비담당자가 없더라도 발전부에서 자체적으로 조치 가능하다.

도 1은 제어봉 구동장치를 모니터링 하기 위한 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어봉 구동장치의 구체적인 구성이 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 정지집게 홀드 시퀀스의 구체적인 흐름이 도시된 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 리셋 시퀀스를 구체적인 흐름이 도시된 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 알고리즘이 적용된 제어봉의 낙하방지 전류파형이 나타난 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법에 대해 설명하기 앞서, 제어봉 구동장치를 모니터링 하기 위한 시스템(이하 "모니터링 시스템"이라고 칭함)의 전반적인 구성에 대해 먼저 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 모니터링 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.

도시된 바와 같이, 모니터링 시스템은 크게 제어봉 구동장치(100), 전력함(500), 코일전류센서(400), 진동감지센서(450) 및 제어부(1000)를 포함할 수 있다.

제어봉 구동장치(100)는 제어봉의 삽입 및 인출이 가능하도록 마련된 기계적 파트들이 결합된 하나의 장치로, 제어봉 구동장치는 제어봉의 수직 상하이동이 가능하다면 그 구체적인 구조에 대해서는 특별한 한정이 없다 할 것이나, 본 명세서에서는 발명의 이해를 돕기 위해 3개의 코일에 의해 제어봉 구동이 가능한 장치를 예시로 두어 설명하기로 한다. 즉, 본 상세한 설명에서는 정지집게코일, 이동집게코일 및 인양코일이 아래로부터 순서대로 마련되어 있고, 각 코일들의 활성화에 의해 각 코일에 대응되는 기계적 파트가 자성을 띠게 함으로써, 또는 각 코일들의 비활성화에 의해 각 코일에 대응되는 기계적 파트가 자성을 잃게 함으로써 기계적 파트들 간의 유기적인 구동이 이루어질 수 있게 한 제어봉 구동장치(CRDM)를 예로 두어 설명하기로 한다. 제어봉 구동장치의 구체적인 구성은 후술하기로 한다.

전력함(400)은 제어봉 구동장치를 제어하기 위하여 구동신호를 전달하는 구성이다. 전력함은 경우에 따라 슬롯에 삽입된 카드형의 보드에 의해 작동될 수 있으며, 후술하게 될 제어부로부터 제어신호를 수신한 뒤 정해진 순서에 따라 정지집게코일, 이동집게코일, 또는 인양코일 중 적어도 하나에 전류를 인가함으로써 제어봉이 상승 또는 하강 이동하도록 한다. 참고로 '정해진 순서'는 제어봉 구동장치의 기계적 구조에 따라 달라질 수 있는 것임을 이해한다. 또한, 상기 전력함은 전류를 인가하는 것뿐만 아니라 전류 인가를 중지시킴으로써 구동을 제어할 수도 있는데, 본 상세한 설명에서는 이렇게 전류를 인가하는 것 및 전류 인가를 중지하는 것 등을 모두 포함하여 제어봉 구동장치를 구동시키기 위한 모든 종류의 신호 제어를 구동신호 전달이라 표현하기로 한다.

코일전류센서(400)는 각 코일들 중 하나 이상으로 흐르는 코일전류를 모니터링 하는 구성으로, 바람직하게는 정지집게코일, 이동집게코일, 및 인양코일 각각에 연결되어 있는 도선에 구비될 수 있겠으나, 경우에 따라 위 코일들 중 어느 하나의 것에만 구비되어 있을 수 있다. 또한, 코일전류센서는 전류값을 측정할 수 있는 한 그 구비 위치에도 제한이 없다 할 것이다. 후술하겠지만, 코일전류센서는 각 코일에 흐르는 전류값을 모니터링하여 이상여부를 판단할 수 있도록 정보를 수집하는 역할을 하는데, 이 때 수집되는 정보에는 전류가 비정상적으로 많이 또는 적게 흐르는지에 대한 것도 포함되나, 본 발명에서의 코일전류센서는 글리치(glitch)가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있도록 시간 별 전류값 정보를 수집하는 것을 하나의 특징으로 할 수 있다.

여기서, 글리치란 코일이 활성화되어, 다시 말해 코일에 전류가 인가되어 이에 대응되는 기계적 파트가 상하로 움직이는 구동이 이루어질 때, 상기 구동에 의해 기계적 파트가 다른 기계적 파트와 접하게 되면서 발생되는 임피던스의 변화에 의해 발생되는 것으로 임피던스 변화에 따라 코일에 순간적으로 유도된 유도기전력이 변화되어 나타나는 것이다. 위 글리치는 각 기계적 파트가 정상적으로 구동하고 있는지 여부를 판별하는 기초 자료가 될 수있다.

진동센서는 제어봉 구동장치의 진동을 모니터링 하는 구성으로, 특히 제어봉(제어봉은 드라이빙 샤프트와 이(teeth)로 구성됨)이 상하로 이동할 때에 제어봉 구동장치 내부의 기계적 파트들에 부딪치면서 발생되는 진동을 모니터링 하기 위한 구성으로 볼 수 있다. 진동센서는 복수 개가 제어봉 구동장치 내측 또는 외측에 설치될 수 있으며, 경우에 따라서는 기계적 파트들의 진동을 효과적으로 감지할 수 있도록 각 기계적 파트마다 구비되어 있을 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제어부는 본 모니터링 시스템의 구동 전반을 제어할 수 있는 구성으로, 제어봉 구동장치, 전력함, 코일전류센서, 진동센서 등과 신호를 송수신 할 수 있도록 구현될 수 있다. 또한, 위 제어부는 앞서 코일전류센서가 수집한 정보, 그리고 진동센서가 수집한 정보를 수신하여 이를 기초로 상기 제어봉 구동장치가 정상적으로 구동되고 있는지 여부를 판단할 수 있도록 구현될 수도 있다. 예를 들어, 코일전류센서로부터 제어봉을 홀드하기 위한 코일에 대한 활성화 시간 동안의 코일전류값을 수신하였으나 글리치가 발생하지 않은 것으로 판단된 경우, 제어봉 구동장치 내 기계적 파트가 정상적으로 구동되지 않은 상태로 볼 수 있다. 한편, 상기 제어부는 글리치와 유사한 형태의 코일전류 파형이 모니터링 되었다 하더라도 해당 코일전류 파형이 기 정해진 글리치의 조건을 만족하는 것인지 여부를 더 판단할 수 있으며, 이러한 기 정해진 조건들은 모니터링 시스템을 관리하는 관리자에 의해 미리 설정된 것이거나 또는 본 모니터링 시스템을 설계한 설계자에 의해 설정된 것일 수 있다. 또한, 글리치가 발생한 것으로 판단되었다 하더라도 글리치가 어느 시점에 발생하였는지 여부에 따라 제어봉 구동장치의 정상 구동 여부를 달리 판단할 수도 있다. 예를 들어, 코일의 활성화 후 정해진 시간 범위 내에서 글리치가 발생하면 정상 구동 중인 것으로 판단할 수 있으나, 정해진 시간 범위보다 더 이르게 또는 더 느리게 글리치가 발생한 경우에는 제어봉 구동장치가 비정상적으로 구동 중인 것으로 판단할 수 있다.

도 2는 도 1의 제어봉 구동장치(100)의 구체적인 구성이 도시된 도면이다.

구체적으로, 제어봉 구동장치(100)는 크게 하단으로부터 제1파트(A), 제2파트(B), 제3파트(C)로 나뉠 수 있다.

먼저 제1파트는 제어봉 구동장치(100)의 가장 하단에 위치하는 구성으로, 제1파트는 정지집게코일(101)의 활성화 여부, 즉 정지집게코일(101)로의 전류 인가 여부에 따라 드라이빙 샤프트(201)의 하단부를 홀딩 가능하게 구현된 구성을 이른다. 이 때 드라이빙 샤프트(201)의 하단부를 홀딩한다는 것의 의미는 도시된 바와 같이 드라이빙 샤프트(201)에 형성된 복수 개의 이(teeth; 202) 중 임의의 이(teeth; 202)가 걸리게 함으로써 상기 제어봉이 현재 위치에서 움직이지 못하게 잡는 것을 의미한다. 이하의 상세한 설명에서 언급되는 용어 '홀딩'또는 '홀드'는 앞으로도 위와 유사한 의미로 사용됨을 이해한다.

제1파트를 더 상세히 살펴볼 때, 제1파트는 드라이빙 샤프트(201)의 복수 개 이(teeth; 202) 중 어느 하나의 이에 걸림이 가능한 제1래치(latch; 1011), 일단이 상기 제1래치(1011)에 연결되고 타단이 제1래치플런저(plunger; 1013)에 연결된 제1링크(1012), 정지집게코일(101)의 활성화 여부에 따라 자성을 띠는 제1래치폴(pole; 1014), 및 상기 정지집게코일(101)의 활성화 여부에 따라 상기 제1래치폴(1014)에 끌어당겨지는 제1래치플런저(1013)를 포함할 수 있다.

도 2는 정지집게코일(101)이 활성화된 상태(노란색으로 표시)를 나타낸 것으로, 이 때에는 제1래치폴(1014)이 자성을 띠게 되며, 이 자성에 의하여 제1래치플런저(1013)가 끌어당겨지게 되고, 이러한 작용에 따라 제1래치(1011)가 드라이빙 샤프트(201) 상의 이(teeth; 202)에 걸리게 되어 결과적으로 제어봉이 현 위치에서 홀딩이 된다. 참고로 정지집게코일(101)의 활성화에 의해 제1래치플런저(1013)가 제1래치폴(1014)에 끌어당겨져 접하게 되는 경우 순간적인 임피던스의 변화에 의해 코일전류 상에 글리치가 발생하게 된다.

다음으로 제2파트는 제어봉 구동장치(100)의 중간단에 위치하는 구성으로, 제2파트는 이동집게코일(102)의 활성화 여부, 즉 이동집게코일(102)로의 전류 인가 여부에 따라 드라이빙 샤프트(201)의 중간부를 홀딩 가능하게, 그리고 후술하게 될 인양코일(103)의 활성화 여부에 따라 수직 방향으로 이동이 가능하도록 구현된 구성을 이른다.

제2파트를 더 자세히 살펴볼 때, 상기 제2파트는 드라이빙 샤프트(201)의 복수 개 이(teeth; 202) 중 어느 하나의 이에 걸림이 가능한 제2래치(1021), 일단이 상기 제2래치(1021)에 연결되고 타단이 제2래치플런저(1023)에 연결된 제2링크(1022), 이동집게코일(102)의 활성화 여부에 따라 자성을 띠는 제2래치폴(1024), 및 상기 이동집게코일(102)의 활성화 여부에 따라 상기 제2래치폴(1024)에 끌어당겨지는 제2래치플런저(1023)를 포함할 수 있다. 참고로 이동집게코일(102)의 활성화에 의해 제2래치플런저(1023)가 제2래치폴(1024)에 끌어당겨져 접하게 되는 경우 순간적인 임피던스의 변화에 의해 코일전류 상에 글리치가 발생하게 된다.

도 2에서는 이동집게코일(102)이 비활성화 된 상태를 나타낸 것인데, 이 경우 제2래치폴(1024)은 자성을 띠지 않을 것이므로 제2래치플런저(1023)는 제2래치폴(1024) 쪽으로 끌어당겨지지 않은 상태로 존재할 것이고, 결과적으로 제2래치(1021) 역시 드라이빙 샤프트(201)의 이(teeth; 202)에 걸려 있지 않은 상태로 존재하게 된다.

제3파트는 제어봉 구동장치(100)의 상단에 위치하는 구성으로, 제3파트는 인양코일(103)의 활성화 여부에 따라 상기 제2파트를 수직 방향으로 이동 가능하게 하는 구성이다.

제3파트를 더 자세히 살펴볼 때, 제3파트는 인양코일(103)의 활성화 여부에 따라 자성을 띠는 제3폴(pole; 1034)을 포함하며, 이 때 앞서 언급한 제2래치폴(1024)은 인양코일(103)의 활성화 여부에 따라 상기 제3폴(1034)에 끌어당겨질 수 있다. 참고로 인양코일(103)의 활성화에 의해 제2래치폴(1024)이 제3폴(1034)에 끌어당겨져 접하게 되는 경우 순간적인 임피던스의 변화에 의해 코일전류 상에 글리치가 발생하게 된다.

도 2에는 인양코일(103)이 비활성화 된 상태를 나타낸 것으로, 이 경우 제3폴(1034)은 자성을 띠지 않을 것이며, 이에 따라 제2래치폴(1024) 역시 제3폴(1034) 쪽으로 끌어당겨지지 않은 상태로 존재하고, 결과적으로제2파트 전체가 제3파트와는 이격이 된 채 존재하고 있음을 알 수 있다.

이상 도 1 및 도 2를 참조하여 모니터링 시스템 전반에 대하여, 그리고 제어봉 구동장치(100)의 내부 기계적 파트들에 대하여 살펴보았다.

이하에서는 본 발명에 따른 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.

본 발명에 따른 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법은 알람 리셋 확인 단계(S100), 정지집게 구동 감지 확인 단계(S200), 정지집게 홀드 시퀀스 수행 단계(S300) 및 정지집게 구동 감지 재확인 단계(S400)를 포함한다.

알람 리셋 확인 단계(S100)는 이중유지 투입 상태에서 발생된 경고 신호가 해제되었는지를 확인하는 단계이다. 상술한 바와 같이, 이중유지 기능은 긴급 고장 발생 시, 이중화된 전력제어기의 상/하 제어기 모두에서 이상 발생 시, 전력함 전면의 수동 이중 유지 스위치 조작에 의해 이중유지가 시행(투입)되는데, 이러한 이중유지 투입 상태가 유지되어야 할 것으로 판단되면(S100의 No) 초기 상태로 되돌아가고, 이중유지 투입 상태가 해제되어도 좋은 것으로 판단되면(S100의 Yes) 알고리즘의 다음 단계(S200)가 실행된다.

정지집게 구동 감지 실패 단계(S200, S400)에서는 제어봉 구동 시 발생하는 글리치(glitch)를 이용하여 정지집게의 구동(동작)을 감지하는 과정을 수행한다.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 정지집게 체결이 정상적인 경우 이동집게(M)에 흐르는 전류가 순간 강하되는 정상 글리치가 발생되며, 정지집게 체결이 정상적으로 이루어지지 않은 경우 이동집게(M)에 흐르는 전류가 유지되는 비정상 글리치가 발생하게 된다.

따라서, 정지집게 구동 감지 실패 확인 단계(S200, S400)에서는 정지집게가 정상적으로 체결되었는지를 확인하기 전에 정지집게가 구동이 정지되어있는지 여부를 확인한 후, 정지집게가 구동 중이지 않은 것으로 확인되면(S200, S400의 Y) 다음 단계를 수행한다.

종래에는 정지집게 비정상 글리치 검출에 따른 자동 이중유지 투입 상태에서 이중유지 해제 시 도 6에 도시된 바와 같이 제어봉의 미끌어짐(slip) 또는 낙하가 발생될 수 있다는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 방지하기 위하여, 본 발명에서는 이중유지 해제 시 제어봉 낙하방지 개선 알고리즘을 적용하여 이중유지 투입 상태에서 이중유지 해제 시, 이동집게 코일 전류를 해제하지 않은 상태에서 정지집게의 정상체결여부를 먼저 확인한 다음 그 결과에 따라 이동집게 전류를 해제할지 결정하는 것을 특징으로 한다.

도 4는 도 3에 개시된 정지집게 홀드 시퀀스(S300)의 구체적인 흐름이 도시된 도면이다.

도시된 바와 같이, 정지집게 홀드 시퀀스(S300)는 RG3 탐지 비활성화 단계(S310), 정지집게 코일에 영전류를 인가하는 단계(S320), 정지집게 코일에 고전류를 인가하는 단계(S330), 정지집게 코일에 저전류를 인가하는 단계(S340) 및 RG3 탐지 활성화 단계(S350)를 포함한다.

여기서, RG3란 Regulation Fail 3의 약자로, 정지집게 코일에 저전류가 흐르는 상황을 의미하며, RG3 탐지 비활성화 단계(S310)는 정지집게 코일에 저전류가 흐르는 상황을 탐지하는 것을 비활성화하는 것을 뜻한다.

또한, 정지집게 홀드 시퀀스(S300)에서는 정지집게 코일에 영전류, 고전류 및 저전류를 순차적으로 인가하여 정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치(glitch)가 정상 글리치인지 또는 비정상 글리치인지를 확인한다.

예컨대, 정지집게 홀드 시퀀스(S300)에서는 정지집게 코일에 영전류(0A), 고전류(8A) 및 저전류(4.5A)를 순차적으로 인가하여 정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치(glitch)가 정상 글리치인지 또는 비정상 글리치인지를 확인할 수 있다. 상술한 실시예는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐이며, 고전류 및 저전류의 크기는 구동환경, 장치의 특징 등에 따라 가변될 수도 있다.

이때, 정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치가 정상 글리치인 것으로 확인되면 정지집게가 정상 체결된 것으로 판단하여(S400의 No) 리셋 시퀀스(S500)가 수행된다.

도 5는 리셋 시퀀스의 구체적인 흐름이 도시된 도면으로, 리셋 시퀀스는 이동집게코일에 인가된 전류를 해제하고(S510), 알림 신호를 리셋(S520)하는 단계가 수행된다.

한편, 정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치가 비정상 글리치인 것으로 확인되면 정지집게가 비정상 체결된 것으로 판단하여(S400의 Yes) 정지집게코일에 인가되는 전류가 유지되도록 한다.

도 7은 본 발명에 따른 이중유지 개선 알고리즘이 적용된 제어봉 낙하방지 전류파형이 도시된 도면이다.

도 7의 (a)는 본 발명에 따른 이중유지 개선 알고리즘이 적용된 상태에서 이중유지 해제 시 정지집게코일에 정상 글리치가 발생되었을 때 이동집게의 전류를 해제하는 전류 파형이 도시된 도면이다.

도 7의 (b)는 본 발명에 따른 이중유지 개선 알고리즘이 적용된 상태에서 이중유지 해제 시 정지집게코일에 비정상 글리치가 발생되었을 때 이동집게의 전류를 유지하는 전류 파형이 도시된 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이 정지집게의 불완전 체결상태에서 이중유지 해제 시 제어봉 낙하 또는 미끄러짐을 방지하기 위해 본 발명에 따른 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법이 적용되며, 본 발명에 따른 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법(알고리즘)이 적용된 전류파형은 도 7과 같다.

즉, 정지집게 체결이 정상화된 것으로 판단되면 리셋 시퀀스를 통해 긴급경보가 해제되며, 정지집게 체결이 정상화되지 않았을 경우 긴급경보가 그대로 유지되어 별도의 계측기로 전류 파형을 분석하지 않아도 사용자가 현재 상태를 인지하고 제어봉 낙하없이 정지 집게가 정상체결 될 때까지 반복 작업이 가능하다.

따라서, 본 발명에 따르면 정지집게 코일의 글리치를 계측기를 이용하여 전류파형을 분석하지 않더라도 자동으로 분석하여 정지집게가 정상체결 될 때까지 이중유지 상태를 해제하지 않음으로써 계측 정비담당자가 없더라도 발전부에서 자체적으로 조치 가능하다. 다시 말해, 자동이중유지 발생에 따른 긴급경보 발생시 전력함 전면에 이중유지 Reset 버튼을 이용하여 제어봉 미끄러짐이나 낙하 없이 정상적인 정지집게 체결이 가능한 효과를 가지게 된다.

몇몇 다른 실시예에서, 정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치가 정상 글리치인 것으로 확인하는 것은, 정지집게 코일에 인가된 전류에 따라 발생되는 전류파형을 제1 구간과 제2 구간으로 분할하고, 제1 구간의 전류파형 특징 및 제2 구간의 전류파형 특징에 기초하여 정상 글리치 또는 비정상 글리치 중 어느 하나로 분류하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 제1 구간에 포함된 전류파형을 분석하여 기울기가 0이 되는 지점을 추출하고, 기울기가 0이 되는 지점 중 가장 높은 전류값을 갖는 지점을 제1 대표점으로 설정하고, 기울기가 0이 되는 지점 중 가장 낮은 전류값을 갖는 지점을 제2 대표점으로 설정한다. 이와 유사하게, 제2 구간에 포함된 전류파형을 분석하여 기울기가 0이 되는 지점을 추출하고, 기울기가 0이 되는 지점 중 가장 높은 전류값을 갖는 지점을 제3 대표점으로 설정하고, 기울기가 0이 되는 지점 중 가장 낮은 전류값을 갖는 지점을 제4 대표점으로 설정한다.

이후, 제1 구간의 대표점과 제2 구간의 대표점을 잇는 선분을 생성한다.

일 실시예에서, 제1 대표점과 제3 대표점을 연결하는 제1 선분을 생성하고, 제2 대표점과 제4 대표점을 연결하는 제2 선분을 생성한다.

다른 실시예에서, 제1 대표점과 제4 대표점을 연결하는 제1 선분을 생성하고, 제2 대표점과 제3 대표점을 연결하는 제2 선분을 생성할 수도 있다.

제1 선분의 길이 및 방향을 나타내는 제1 특징벡터와, 제2 선분의 길이 및 방향을 나타내는 제2 특징벡터를 생성하고, 생성된 제1 특징벡터와 제2 특징벡터를 미리 학습된 인공 신경망의 입력층에 입력하여, 인공 신경망의 출력층에 출력되는 출력값에 기초하여 글리치가 정상 글리치인지 또는 비정상 글리치지인지를 판단한다.

여기서, 인공 신경망은 입력층, 은닉층 및 출력층으로 구성된 심층 신경망인 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명은 인공 신경망을 이용하여 전류파형의 특징에 따라 정상 글리치 또는 비정상 글리치를 신뢰성 있게 판단할 수 있다.

이와 같은 기술은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 제어봉 구동장치
400: 코일전류센서
450: 진동감지센서
500: 전력함
1000: 제어부

Claims (4)

1. 이중유지 투입 상태에서 이중유지 해제 시, 이동집게 코일에 인가된 전류를 해제하지 않은 상태에서 정지집게의 정상체결여부를 확인하는 단계; 및
   정지집게의 정상체결이 확인되면, 이동집게 코일에 인가된 전류를 해제하는 단계를 포함하는, 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법에 있어서,
   상기 정지집게의 정상체결여부를 확인하는 단계는,
   정지집게 코일에 영전류, 고전류 및 저전류를 순차적으로 인가하는 단계; 및
   정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치(glitch)가 정상 글리치인 것으로 확인되는 경우, 상기 정지집게가 정상체결인 것으로 판단하고, 정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치(glitch)가 비정상 글리치인 것으로 확인되는 경우, 상기 정지집게가 비정상 체결인 것으로 판단하는 단계를 포함하며,
   정지집게의 정상체결이 확인되면, 이동집게 코일에 인가된 전류를 해제하는 것은,
   상기 정지집게가 비정상 체결인 것으로 판단되면, 이동집게 코일에 인가된 전류를 해제하지 않는 것을 특징으로 하고,
   상기 정지집게 코일에 인가된 코일전류에 따라 발생되는 글리치(glitch)가 정상 글리치인 것으로 확인하는 것은,
   정지집게 코일에 인가된 전류에 따라 발생되는 전류파형을 제1 구간과 제2 구간으로 분할하고,
   제1 구간에 포함된 전류파형을 분석하여 기울기가 0이 되는 지점을 적어도 하나 추출하고, 추출된 기울기가 0이 되는 지점 중 가장 높은 전류값을 갖는 지점을 제1 대표점으로 설정하고, 추출된 기울기가 0이 되는 지점 중 가장 낮은 전류값을 갖는 지점을 제2 대표점으로 설정하고,
   제2 구간에 포함된 전류파형을 분석하여 기울기가 0이 되는 지점을 적어도 하나 추출하고, 추출된 기울기가 0이 되는 지점 중 가장 높은 전류값을 갖는 지점을 제3 대표점으로 설정하고, 추출된 기울기가 0이 되는 지점 중 가장 낮은 전류값을 갖는 지점을 제4 대표점으로 설정하고,
   제1 대표점과 제3 대표점을 연결하는 제1 선분을 생성하고, 제2 대표점과 제4 대표점을 연결하는 제2 선분을 생성하고,
   제1 선분의 길이 및 방향을 나타내는 제1 특징벡터와, 제2 선분의 길이 및 방향을 나타내는 제2 특징벡터를 생성하고, 생성된 제1 특징벡터와 제2 특징벡터를 미리 학습된 인공 신경망의 입력층에 입력하여, 인공 신경망의 출력층에 출력되는 출력값에 기초하여 글리치가 정상 글리치인지 또는 비정상 글리치지인지를 판단하는 것을 특징으로 하는, 이중 유지 해제 시 제어봉 낙하 방지 방법.
   
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