KR20110012004A - 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통은 각 채널당, 그룹 제어기와 루프 제어기가 상호 대응되도록 구성되는 복수의 그룹; 및 상기 각 그룹으로부터 출력되는, 공학적 안전설비 기기의 제어와 연관된 제1 기기제어신호를 이용하여, 상기 공학적 안전설비 기기의 제어와 연관된 제2 기기제어신호를 출력하는 현장 연계 모듈을 포함하고, 상기 그룹 제어기는 상기 각 채널과 적어도 3개가 서로 대응되도록 형성되고, 상기 루프 제어기는 적어도 3개의 루프 제어기로 이루어진 삼중화 그룹 N(상기 N은 자연수)개가 상기 각 그룹 제어기와 서로 대응되도록 형성된다.

공학적 안전설비, 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통, 그룹 제어기, 루프 제어기, 현장 연계 모듈

Description

디지털 공학적 안전설비-기기제어계통{DIGITAL ENGINEERED SAFETY FEATURE-COMPONENT CONTROL SYSTEM}

본 발명의 실시예들은 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통에 관한 것이다.

기존의 공학적 안전설비-기기제어계통은 아날로그 회로와 마이크로프로세서가 결합된 하이브리드형의 공학적 안전설비-기기제어계통과, 디지털 회로로 구성된 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통으로 분류할 수 있다.

하이브리드 형의 공학적 안전설비 기기제어계통은 아날로그 회로의 공학적 안전설비작동 보조캐비닛으로부터 공학적 안전설비의 작동여부를 판단하여 이 신호를 마이크로프로세서 형태의 개별적인 공학적 안전설비 제어기에 전달한다. 이때 사용되는 기기 제어기는 개별적 기기제어에 부합하는 단일 기기제어기이다. 이러한 형태의 공학적 안전설비-기기제어계통은 아날로그회로와 디지털회로가 공존함으로써 신호연계의 복잡성과 공학적 안전설비와 관련된 모든 기기의 수만큼 디지털 제어기 수량이 필요한 단점을 지닌다. 아울러, 공학적 안전설비의 한 트레인 내에 다수의 기기가 존재하는데 이 중 하나의 기기제어가 불가능할 경우 임의의 공학적 안전설비 한 트레인이 작동불능상태가 될 가능성을 지니고 있다.

이를 개선한 기술이 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통이며, 이와 관련된 종래기술은 미 웨스팅 하우스사의 공학적 안전설비-기기제어계통을 지닌 디지털 발전소보호계통 (Digital Plant Protection with Engineered Safety Features Component Control System) 을 들 수 있다.

이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 종래기술을 설명한다.

도 1은 종래기술에 따른 영광 3, 4호기 및 울진 3, 4호기 원자력 발전소의 공학적 안전설비 작동 및 기기제어 시스템을 도시한 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 4 채널의 발전소보호계통 동시논리프로세서 각각으로부터 실배선을 통해 공학적 안전설비 작동개시신호를 받아 두 트레인으로 이루어진 아날로그 회로기반의 공학적 안전설비-보조캐비닛(ESF-ARC)에 의해 2/4 작동논리를 수행한 후 해당 공학적 안전설비 기기 제어를 위해 공정제어계통 (단일루프제어기로 구성)에 해당 공학적 안전설비 작동신호를 전달한다. 공정제어계통 내의 해당 단일 루프제어기는 제어대상이 되는 해당 기기만을 제어하게 되는데 이 때 트레인 내에 존재하는 공학적 안전설비 보조캐비닛 및 단일 루프제어기는 다중화되어 있지 않은 것이 특징이다.

도 2은 종래기술에 따른 울진 5, 6호기 원자력 발전소의 공학적 안전설비 작동 및 기기제어 시스템을 도시한 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 공학적 안전설비작동계통-보조 캐비닛(DESFAS-AC)을 사용한 것 외에는 도 1에 도시된 영광 3, 4호기 및 울진 3, 4호기 의 개념과 동일하다.

도 3은 종래기술에 따른 미 웨스팅하우스사의 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통을 도시한 개략도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이중화된 발전소보호계통으로부터 각각 공학적 안전설비 작동개시신호를 받는 다수의 IE CCS 제어기를 구성하는데 이들 제어기는 약 16 개 정도의 공학적 안전설비 관련 기기를 동시에 제어할 수 있는 능력을 지닌다. 이것의 특징은 기존의 공학적 안전설비 작동신호를 최종 판단하는 그룹제어논리기(또는 (디지털)공학적 안전설비작동 보조캐비닛)를 배제하고 발전소 보호계통으로부터의 공학적 안전설비 작동개시신호를 직접 기기제어기에 전달하며, 하나의 공학적 안전설비 기기제어기가 이중화된 발전소보호계통 내의 동시논리프로세서로부터 각각 개시신호를 받아 단일 제어출력을 발생하는 특징이 있다.

그러나, 이러한 시스템은 공학적 안전설비 작동신호발생이 전적으로 발전소보호계통 또는 방사선감시계통에 의해 좌우되고 공학적 안전설비-기기제어계통 내에 어떠한 작동 확인논리가 존재하지 않기 때문에 발전소보호계통 내에 존재하는 동시논리프로세서의 오작동시 하나의 공학적 안전설비 트레인이 오작동할 가능성이 있다. 또한, 단일 기기제어기에 의해 이중화된 동시논리프로세서로부터 받은 복수의 작동신호를 선택하기 때문에 하나의 동시논리프로세서 고장시 작동여부를 판별하기 곤란한 점이 존재한다.

도 4은 종래기술에 따른 한국형 통합 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통을 도시한 개략도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 공학적 안전설비-기기제어계통은 4채널들을 포함하며, 각 채널은 독립적으로 동작하는 3개의 그룹 제어기(GC), 독립적으로 동작하는 이중화 구조의 루프 제어기(LC), 시험 및 연계 프로세서(ETIP), 캐비닛 운전원 모듈(COM) 및 제어채널 게이트웨이(CCG)를 포함한다. 루프 제어기는 삼중화 그룹 제어기 각각으로부터 공학적 안전설비 작동신호를 전달받고, 공학적 안전설비 작동신호 중 2 이상의 공학적 안전설비 작동신호가 발생한 경우, 해당 공학적 안전설비 기기를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 공학적 안전설비-기기제어계통은 이중화된 루프제어기의 출력을 단일화하기 위한 출력 선택 스위치를 포함한다. 출력 선택 스위치는 이중화된 루프 제어기와 연결되어 있어, 출력카드 1 고장, 출력카드 2 고장, CPU 1 고장, CPU 2 고장 여부에 따라 출력을 선택하여 최종 출력하는 장치이다.

그러나, 이러한 시스템은 루프 제어기의 CPU 및 출력카드 등 디지털 장비의 고장 상태에 따라 출력을 선택함으로써, 루프 제어기의 고장 감지 능력에 따라 출력 선택의 신뢰성이 좌우되므로, 모호한 고장 유형의 경우 출력선택 스위치의 선택도 모호해질 수 있는 단점을 지닌다. 또한, 루프 제어기의 시험 시 시험에 의한 거짓 작동의 가능성을 차단하기 위해서는 소프트웨어적 차단을 수행해야 함으로써 루프 제어기의 시험 범위가 제한 받을 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 한 채널 내에 삼중화된 그룹 제어기가 내장된 공학적 안전설비-기기제어계통에 있어서, 기존의 이중화된 루프 제어기 대신에 적어도 삼중화된 루프 제어기를 사용하여 채널 내에 기능적으로 독립된 3 그룹을 형성함으로써, 루프 제어기의 단일 고장으로 인한 작동출력 불능상태를 개선할 수 있도록 하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통을 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 루프 제어기 시험 시 시험 신호에 의한 기기 오작동 가능성을 원천적으로 배제하여 루프 제어기의 자동 시험 영역을 확대시킴으로서, 발전소 신뢰성과 이용률을 극대화시킬 수 있도록 하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통을 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 한 채널 내에 적어도 삼중화된 루프 제어기를 다수 마련하여 하나의 루프 제어기가 다수의 현장 기기를 동시에 제어할 수 있도록 하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통을 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 적어도 삼중화된 루프 제어기로부터 각각 독립적으로 작동 논리 신호를 전달받아, 단수의 현장 기기에 제어 신호를 전달하기 위해 삼중화된 제어신호에 대해 2/3 논리로 기기제어 작동출력을 결정하는 현장 연계 모듈(CIM)을 적용함으로써, 그룹 제어기 또는 루프 제어기의 단일 고장 시에도 어떠한 제어신호의 절체 없이 정상적인 기기제어가 가능하도록 하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통을 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 루프 제어기 시험 시에도 시험에 의한 기기 작동요구신호가 현장 연계 모듈의 2/3 논리에 의해 근복적으로 차단되도록 함으로써, 신뢰성과 이용률을 향상시킬 수 있도록 하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통을 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 한 채널 내에 독립적인 3개 그룹을 갖는 계통 특성으로 인해 시험 시 채널 내 1개 그룹씩 순차적으로 시험을 수행함으로써, 시험으로 인한 작동 신호가 현장 연계 모듈의 2/3 논리에 의해 근복적으로 차단되도록 하는 시험 방식을 채용함으로써, 자동시험 범위를 증대시킬 수 있고 시험 효율성을 높일 수 있으며, 시험으로 인한 기기의 오작동을 원천적으로 봉쇄하여 발전소 이용률을 향상시킬 수 있도록 하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통을 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통은 각 채널당, 그룹 제어기와 루프 제어기가 상호 대응되도록 구성되는 복수의 그룹; 및 상기 각 그룹으로부터 출력되는, 공학적 안전설비 기기의 제어와 연관된 제1 기기제어신호를 이용하여, 상기 공학적 안전설비 기기의 제어와 연관된 제2 기기제어신호를 출력하는 현장 연계 모듈을 포함하고, 상기 그룹 제어기는 상기 각 채널과 적어도 3개가 서로 대응되도록 형성되고, 상기 루프 제어기는 적어도 3개의 루프 제어 기로 이루어진 삼중화 그룹 N(상기 N은 자연수)개가 상기 각 그룹 제어기와 서로 대응되도록 형성된다. 여기서, 상기 N은 상기 공학적 안전설비 기기의 기능, 또는 상기 공학적 안전설비 기기의 할당에 의해 결정될 수 있다.

상기 그룹 제어기는 발전소 보호계통의 각 4 채널들로부터 해당 1차 계통 공학적 안전설비 기기의 개시 신호를 수신하여 2/4 논리를 수행하고, 상기 2/4 논리 수행에 따른 결과를 이용하여 상기 해당 1차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동 여부를 결정하며, 상기 결정에 따라 상기 해당 1차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동과 관련된 작동 신호를 출력할 수 있다.

상기 그룹 제어기는 방사선 감시계통의 각 2 채널들로부터 해당 2차 계통 공학적 안전설비 기기의 개시 신호를 수신하여 1/2 논리를 수행하고, 상기 1/2 논리 수행에 따른 결과를 이용하여 상기 해당 2차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동 여부를 결정하며, 상기 결정에 따라 상기 해당 2차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동과 관련된 작동 신호를 출력할 수 있다.

상기 작동 신호는 래치되도록 설정되어, 해제 시 자동으로 리셋되지 않으며, 상기 공학적 안전설비 기기의 수동 리셋 스위치로 해제될 수 있다.

상기 루프 제어기는 상기 각 그룹 제어기로부터 상기 공학적 안전설비 기기의 작동과 관련된 작동 신호를 수신하여 2/3 논리를 수행하고, 상기 2/3 논리 수행에 따른 결과를 이용하여 상기 공학적 안전설비 기기의 제어 여부를 판단하며, 상기 판단에 따라 상기 제1 기기제어신호를 출력할 수 있다.

상기 루프 제어기는 8단계 계수기로 구성된 부하순차 제어논리를 수행하여 상기 공학적 안전설비 기기에 전원을 안정적으로 공급할 수 있다.

상기 현장 연계 모듈은 상기 복수의 그룹으로부터 적어도 3개의 상기 제1 기기제어신호를 수신하고, 상기 수신된 적어도 3개의 제1 기기제어신호 중 적어도 2개의 제1 기기제어신호가 발생하면, 상기 적어도 2개의 제1 기기제어신호를 이용하여 상기 공학적 안전설비 기기를 제어할 수 있다.

상기 루프 제어기 중 적어도 하나의 루프 제어기가 시험중인 경우, 상기 시험중인 루프 제어기를 제외한 나머지 루프 제어기는, 정상적으로 동작하여 정상적인 제1 기기제어신호를 발생시킬 수 있다.

상기 시험중인 루프 제어기에서 발생된 제1 기기제어신호의 논리값이 거짓인 경우, 상기 현장 연계 모듈은 정상적으로 동작하는 상기 나머지 루프 제어기의 출력 신호 중, 적어도 하나가 작동을 요구하는 신호이면, 상기 제2 기기제어신호를 출력하고, 상기 적어도 하나가 작동을 요구하지 않는 신호이면, 상기 시험으로 인해 거짓 논리값을 가지는 제1 기기제어신호가 발생하는 경우에도, 2/3 논리를 수행하여 상기 제2 기기제어신호의 출력을 차단할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하 며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 채널 내에 삼중화된 그룹 제어기가 내장된 공학적 안전설비-기기제어계통에 있어서, 기존의 이중화된 루프 제어기 대신에 적어도 삼중화된 루프 제어기를 사용하여 채널 내에 기능적으로 독립된 3 그룹을 형성함으로써, 루프 제어기의 단일 고장으로 인한 작동출력 불능상태를 개선할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 루프 제어기 시험 시 시험 신호에 의한 기기 오작동 가능성을 원천적으로 배제하여 루프 제어기의 자동 시험 영역을 확대시킴으로서, 발전소 신뢰성과 이용률을 극대화시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 채널 내에 적어도 삼중화된 루프 제어기를 다수 마련하여 하나의 루프 제어기가 다수의 현장 기기를 동시에 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 삼중화된 루프 제어기로부터 각각 독립적으로 작동 논리 신호를 전달받아, 단수의 현장 기기에 제어 신호를 전달하기 위해 삼중화된 제어신호에 대해 2/3 논리로 기기제어 작동출력을 결정하는 현장 연계 모듈(CIM)을 적용함으로써, 그룹 제어기 또는 루프 제어기의 단일 고장 시에도 어떠한 제어신호의 절체 없이 정상적인 기기제어가 가능하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 루프 제어기 시험 시에도 시험에 의한 기기 작동요구신호가 현장 연계 모듈의 2/3 논리에 의해 근복적으로 차단되도록 함으로써, 신뢰성과 이용률을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 채널 내에 독립적인 3개 그룹을 갖는 계통 특성으로 인해 시험 시 채널 내 1개 그룹씩 순차적으로 시험을 수행함으로써, 시험으로 인한 작동 신호가 현장 연계 모듈의 2/3 논리에 의해 근복적으로 차단되도록 하는 시험 방식을 채용함으로써, 자동시험 범위를 증대시킬 수 있고 시험 효율성을 높일 수 있으며, 시험으로 인한 기기의 오작동을 원천적으로 봉쇄하여 발전소 이용률을 향상시킬 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통은 복수의 그룹과 현장 연계 모듈을 포함한다. 상기 복수의 그룹은 그룹 제어기와 루프 제어기 쌍으로 이루어지며, 상기 현장 연계 모듈은 상기 각 그룹으로부터 출력되는, 공학적 안전설비 기기의 제어와 연관된 제1 기기제어신호를 이용하여, 상기 공학적 안전설비 기기의 제어와 연관된 제2 기기제어신호를 출력한다.

상기 그룹 제어기는 각 채널당 적어도 3개가 서로 대응되도록 형성된다. 상기 그룹 제어기는 발전소 보호계통의 각 4 채널들로부터 해당 1차 계통 공학적 안전설비 기기의 개시 신호를 수신하여 2/4 논리를 수행하고, 상기 2/4 논리 수행에 따른 결과를 이용하여 상기 해당 1차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동 여부를 결정할 수 있다. 그리고, 상기 그룹 제어기는 상기 결정에 따라 상기 해당 1차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동과 관련된 작동 신호를 출력할 수 있다.

또한, 상기 그룹 제어기는 방사선 감시계통의 각 2 채널들로부터 해당 2차 계통 공학적 안전설비 기기의 개시 신호를 수신하여 1/2 논리를 수행하고, 상기 1/2 논리 수행에 따른 결과를 이용하여 상기 해당 2차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동 여부를 결정할 수 있다. 그리고, 상기 그룹 제어기는 상기 결정에 따라 상기 해당 2차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동과 관련된 작동 신호를 출력할 수 있다.

여기서, 상기 작동 신호는 래치(latch)되도록 설정되어, 해제 시에도 자동으로 리셋(reset)되지 않으며, 상기 공학적 안전설비 기기의 수동 리셋 스위치로 해제될 수 있다.

상기 루프 제어기는 적어도 3개의 루프 제어기로 이루어진 삼중화 그룹 N(상기 N은 자연수)개가 상기 각 그룹 제어기와 서로 대응되도록 형성된다. 여기서, 상기 N은 상기 공학적 안전설비 기기의 기능, 또는 상기 공학적 안전설비 기기의 할당에 의해 결정될 수 있다.

상기 루프 제어기는 상기 각 그룹 제어기로부터 상기 공학적 안전설비 기기의 작동과 관련된 작동 신호를 수신하여 2/3 논리를 수행하고, 상기 2/3 논리 수행에 따른 결과를 이용하여 상기 공학적 안전설비 기기의 제어 여부를 판단할 수 있 다. 그리고, 상기 루프 제어기는 상기 판단에 따라 상기 제1 기기제어신호를 출력할 수 있다.

상기 루프 제어기는 8단계 계수기로 구성된 부하순차 제어논리를 수행하여 상기 공학적 안전설비 기기에 전원을 안정적으로 공급할 수 있다.

한편, 상기 루프 제어기 중 적어도 하나의 루프 제어기가 시험중인 경우, 상기 시험중인 루프 제어기를 제외한 나머지 루프 제어기는, 정상적으로 동작하여 정상적인 제1 기기제어신호를 발생시킬 수 있다. 상기 시험중인 루프 제어기에서 발생된 제1 기기제어신호의 논리값이 거짓인 경우, 상기 현장 연계 모듈은 정상적으로 동작하는 상기 나머지 루프 제어기의 출력 신호 중, 적어도 하나가 작동을 요구하는 신호이면, 상기 제2 기기제어신호를 출력할 수 있다. 반면, 상기 적어도 하나가 작동을 요구하지 않는 신호이면, 상기 현장 연계 모듈은 상기 시험으로 인해 거짓 논리값을 가지는 제1 기기제어신호가 발생하는 경우에도, 2/3 논리를 수행하여 상기 제2 기기제어신호의 출력을 차단할 수 있다.

상기 현장 연계 모듈은 상기 복수의 그룹으로부터 적어도 3개의 상기 제1 기기제어신호를 수신하고, 상기 수신된 적어도 3개의 제1 기기제어신호 중 적어도 2개의 제1 기기제어신호가 발생하면, 상기 적어도 2개의 제1 기기제어신호를 이용하여 상기 공학적 안전설비 기기를 제어할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통 의 구성을 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 다른 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통은 채널 당 3개의 그룹 제어기(GC)(510)와 N(자연수)개의 삼중화된 루프 제어기(LC)(520)가 각각 상호 연결되어 구성되는 삼중화의 그룹과, 상기 삼중화의 그룹 각각으로부터 출력되는 3개의 기기제어신호(제1 기기제어신호)를 이용하여 단일의 최종 기기제어신호(제2 기기제어신호)를 출력하여 공학적 안전설비(ESF) 기기(540)를 제어하는 현장 연계 모듈(530)을 포함한다. 여기서, 상기 N개의 삼중화된 루프 제어기(520)는 그룹 제어기(510)로부터 출력되는 제어 신호(작동 신호)를 입력 받는다. 상기 N은 상기 공학적 안전설비 기기의 기능 및 기기 할당에 의해 결정되는 값으로서 유연한 값을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공학적 안전설비-기기제어계통은 4개의 채널(채널 A, 채널 B, 채널 C, 채널 D)을 포함하고, 각 채널당 그룹 제어기(510)-루프 제어기(520) 쌍으로 구성된 3개의 그룹(그룹 1, 그룹 2, 그룹 3)과, 각 그룹에서 출력되는 공학적 안전설비 기기(40)이 제어와 관련된 상기 제1 기기제어신호를 이용하여 상기 제2 기기제어신호를 출력하는 현장 연계 모듈(530)를 포함한다.

우선, 그룹 제어기(510)는 발전소 보호계통(PPS: Plant Protection System) 및 방사선 감시계통(RMS: Radiation Monitoring System)으로부터 생성된 공학적 안전설비 기기(540)의 개시신호를 수신하고, 상기 수신된 개시신호에 따른 해당 논리를 수행하여 1차 계통(NSSS: Nuclear Steam Supply System) 공학적 안전설비 기기(540)와 2차 계통 공학적 안전설비 기기(540)의 작동 여부를 결정하며, 상기 결 정에 따라 공학적 안전설비 기기(540)의 작동 신호를 출력할 수 있다.

구체적으로, 그룹 제어기(510)는 상기 발전소 보호계통(PPS)의 각 4 채널들로부터 해당 공학적 안전설비 기기(540)의 개시 신호를 수신하여 1차 계통(NSSS) 공학적 안전설비 기기(540)의 작동을 위한 2/4 논리를 수행할 수 있다. 또한, 그룹 제어기(510)는 상기 방사선 감시계통(RMS)의 각 2 채널들로부터 해당 공학적 안전설비 기기(540)의 개시 신호를 수신하여 2차 계통 공학적 안전설비 기기(540)의 작동을 위한 1/2 논리를 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 그룹 제어기(510)로부터 출력된 작동 신호를 래치하여, 상기 작동 신호의 해제 시에도 자동으로 리셋되지 않도록 할 수 있다. 상기 작동 신호는 로컬 ESF(540)의 수동 리셋 스위치로 제거할 수 있다. 또한, 각 공학적 안전설비 기기(540)의 수동 작동을 위한 로컬 ESF(540)의 수동 작동 기능을 본 발명의 일 실시예에 따른 공학적 안전설비-기기제어계통의 그룹 캐비닛에 제공할 수 있다. 상기 작동 신호는 안전주입 작동신호, 격납용기격리 작동신호, 주증기격리 작동신호, 격납용기살수 작동신호, 보조급수 작동신호, 주제어실비상환기 작동신호, 핵연료취급지역 비상환기 작동신호, 격납용기퍼지격리 작동신호를 포함할 수 있다.

루프 제어기(520)는 독립적으로 동작하는 삼중화 구조를 이루어 하나의 채널에 N*3개의 루프 제어기(520)로 구성되고, 하나의 루프 제어기(520)는 20~40개 정도의 공학적 안전설비 기기(540)를 제어할 수 있다. 루프 제어기(520)는 각 그룹 제어기(510)로부터 출력된 작동 신호에 대하여 2/3 논리를 수행하여 각각의 공 학적 안전설비 기기(540)에 대한 제어 여부를 판단할 수 있다.

루프 제어기(520)에 의해 구동되는 공학적 안전설비 기기(현장기기)(540)의 제어는 솔레노이드 밸브제어, 역회전 전동기 시동자 제어, 비 역회전 전동기 시동자 제어, 중전압 스위치기어 및 부하반 제어, 전기유압식 전동기 댐퍼 제어 등의 5가지 유형으로 분류될 수 있다.

루프 제어기(520)는 공학적 안전설비 기기(540)의 작동 시 비상디젤 발전기의 과부하를 방지하기 위하여, 부하순차제어용 루프 제어기(520)로 구현될 수 있다. 부하순차제어용 루프 제어기(520)는 부하를 순차적으로 인가하는 비상 디젤발전기 부하순차 제어논리를 수행할 수 있다. 상기 비상 디젤발전기의 자동기동신호는 비상전원 디비젼(division) 내 2개의 4.16KV 모선 저전압, 안전주입 작동신호, 보조급수 작동신호, 원자로건물살수 작동신호에 의하여 발생할 수 있다. 이후, 상기 비상 디젤발전기의 필수 운전변수가 충족되면, 부하순차제어용 루프 제어기(520)는 8단계 계수기로 구성된 부하순차 제어논리를 수행하여 안정적으로 현장기기에 전원을 공급할 수 있다.

현장 연계 모듈(530)은 상기와 같이 삼중화된 루프 제어기(520)의 출력을 단일화할 수 있다. 이하에서는 도 6을 참조하여 현장 연계 모듈(530)에 대해 상세히 설명한다. 참고로, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통에 있어서, 현장 연계 모듈의 구조를 구체화한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 현장 연계 모듈(530)은 삼중화된 루프 제어기(520)와 연결되어 있어, 삼중화된 루프 제어기(520)로부터 각각 기기제어신호(제 1 기기제어신호)를 받아 2/3 논리를 수행하여 최종 기기구동신호(제2 기기제어신호)를 출력할 수 있다. 여기서, 상기 2/3 논리는 앤드 게이트(AND gate)(610)과 오어 게이트(OR gate)(620)에 의해 구현될 수 있다.

이때, 현장 연계 모듈(530)은 삼중화 루프 제어기(520) 각각으로부터 독립적으로 3개의 작동 신호를 전달 받고, 상기 3개의 작동 신호 중 2개 이상의 작동 신호가 발생한 경우, 해당 공학적 안전설비 기기를 제어할 수 있다. 즉, 현장 연계 모듈(530)은 삼중화 루프 제어기(520) 각각으로부터 전달 받은 3개의 작동 신호 중 2개 이상의 작동 신호가 유효한 경우, 상기 유효한 2개 이상의 작동 신호를 이용하여 해당 공학적 안전설비 기기를 제어할 수 있다.

현장 연계 모듈(530)은 각각의 루프 제어기(520)로부터 전달된 신호(제1 기기제어신호, 작동 신호 등) 외에, 다양성 수동작동스위치들과 다양성 보호계통으로부터의 기기 작동요구신호 등을 처리할 수도 있다. 이때, 현장 연계 모듈(530)은 각 루프 제어기(520)로부터의 신호, 상기 다양성 수동작동스위치의 기기 작동요구신호, 상기 다양성 보호계통으로부터의 기기 작동요구 신호의 순으로 우선순위를 설정하여 처리할 수 있다. 상기 우선순위의 설정은 우선순위 논리(Priority Logic)(630)에 의해 구현될 수 있다.

현장 연계 모듈(530)은 삼중화된 루프 제어기(520)의 고장 유무를 판별하지 않는 피동적 고장 허용 수단을 제공할 수 있다.

한편, 루프 제어기(520)의 시험은 루프 제어기(520)의 입력단에서 입력된 시험 신호가 루프 제어기(520)의 논리를 거쳐 현장 연계 모듈(530)로 출력되는 구 조를 가질 수 있다. 이에 따라, 루프 제어기(520)의 삼중화에 의해 시험 시 시험 신호에 의한 거짓 기기작동신호를 루프 제어기(520) 내에서 차단하지 않을 지라도, 현장 연계 모듈(530)은 2/3 논리를 통해 거짓 기기작동신호를 자동적으로 차단할 수 있다.

또한, 루프 제어기(520)의 시험은 한번에 하나의 루프 제어기(520)만 시험이 가능한 구조를 가질 수 있다. 따라서, 하나의 루프 제어기(520) 시험 시 나머지 두 개의 루프 제어기(520)는 정상 기기제어신호를 발생시킬 수 있다. 시험 중인 루프 제어기(520)에서 거짓 기기제어신호가 발생하는 경우, 현장 연계 모듈(530)은 정상적인 두 개의 루프 제어기(520)의 제어 출력 중 하나 이상이 기기작동요구신호이면 기기구동신호를 출력할 수 있다. 반면, 기기작동이 요구되지 않는 플랜트 상태일 경우, 현장 연계 모듈(530)은 시험으로 인해 거짓 기기작동신호가 발생한다 할지라도, 2/3 논리를 통해 기기구동신호의 출력을 차단할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 영광 3, 4호기 및 울진 3, 4호기 원자력 발전소의 공학적 안전설비 작동 및 기기제어 시스템을 도시한 개략도이다.

도 2은 종래기술에 따른 울진 5, 6호기 원자력 발전소의 공학적 안전설비 작동 및 기기제어 시스템을 도시한 개략도이다.

도 3은 종래기술에 따른 미 웨스팅하우스사의 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통을 도시한 개략도이다.

도 4은 종래기술에 따른 한국형 통합 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통을 도시한 개략도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통의 구성을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통에 있어서, 현장 연계 모듈의 구조를 구체화한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

510: 그룹 제어기

520: 루프 제어기

530: 현장 연계 모듈

540: 공학적 안전설비 기기

Claims (10)

1. 각 채널당, 그룹 제어기와 루프 제어기가 상호 대응되도록 구성되는 복수의 그룹; 및

   상기 각 그룹으로부터 출력되는, 공학적 안전설비 기기의 제어와 연관된 제1 기기제어신호를 이용하여, 상기 공학적 안전설비 기기의 제어와 연관된 제2 기기제어신호를 출력하는 현장 연계 모듈

   을 포함하고,

   상기 그룹 제어기는,

   상기 각 채널과 적어도 3개가 서로 대응되도록 형성되고,

   상기 루프 제어기는,

   적어도 3개의 루프 제어기로 이루어진 삼중화 그룹 N(상기 N은 자연수)개가 상기 각 그룹 제어기와 서로 대응되도록 형성되는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통.
2. 제1항에 있어서,

   상기 그룹 제어기는,

   발전소 보호계통의 각 4 채널들로부터 해당 1차 계통 공학적 안전설비 기기의 개시 신호를 수신하여 2/4 논리를 수행하고,

   상기 2/4 논리 수행에 따른 결과를 이용하여 상기 해당 1차 계통 공학적 안 전설비 기기의 작동 여부를 결정하며,

   상기 결정에 따라 상기 해당 1차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동과 관련된 작동 신호를 출력하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통.
3. 제1항에 있어서,

   상기 그룹 제어기는,

   방사선 감시계통의 각 2 채널들로부터 해당 2차 계통 공학적 안전설비 기기의 개시 신호를 수신하여 1/2 논리를 수행하고,

   상기 1/2 논리 수행에 따른 결과를 이용하여 상기 해당 2차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동 여부를 결정하며,

   상기 결정에 따라 상기 해당 2차 계통 공학적 안전설비 기기의 작동과 관련된 작동 신호를 출력하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 작동 신호는,

   래치되도록 설정되어, 해제 시 자동으로 리셋되지 않으며, 상기 공학적 안전설비 기기의 수동 리셋 스위치로 해제되는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통.
5. 제1항에 있어서,

   상기 루프 제어기는,

   상기 각 그룹 제어기로부터 상기 공학적 안전설비 기기의 작동과 관련된 작동 신호를 수신하여 2/3 논리를 수행하고, 상기 2/3 논리 수행에 따른 결과를 이용하여 상기 공학적 안전설비 기기의 제어 여부를 판단하며, 상기 판단에 따라 상기 제1 기기제어신호를 출력하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통.
6. 제1항에 있어서,

   상기 루프 제어기는,

   8단계 계수기로 구성된 부하순차 제어논리를 수행하여 상기 공학적 안전설비 기기에 전원을 안정적으로 공급하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통.
7. 제1항에 있어서,

   상기 현장 연계 모듈은,

   상기 복수의 그룹으로부터 적어도 3개의 상기 제1 기기제어신호를 수신하고, 상기 수신된 적어도 3개의 제1 기기제어신호 중 적어도 2개의 제1 기기제어신호가 발생하면, 상기 적어도 2개의 제1 기기제어신호를 이용하여 상기 공학적 안전설비 기기를 제어하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통.
8. 제1항에 있어서,

   상기 루프 제어기 중 적어도 하나의 루프 제어기가 시험중인 경우,

   상기 시험중인 루프 제어기를 제외한 나머지 루프 제어기는,

   정상적으로 동작하여 정상적인 제1 기기제어신호를 발생시키는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통.
9. 제8항에 있어서,

   상기 시험중인 루프 제어기에서 발생된 제1 기기제어신호의 논리값이 거짓인 경우,

   상기 현장 연계 모듈은,

   정상적으로 동작하는 상기 나머지 루프 제어기의 출력 신호 중, 적어도 하나가 작동을 요구하는 신호이면, 상기 제2 기기제어신호를 출력하고,

   상기 적어도 하나가 작동을 요구하지 않는 신호이면, 상기 시험으로 인해 거짓 논리값을 가지는 제1 기기제어신호가 발생하는 경우에도, 2/3 논리를 수행하여 상기 제2 기기제어신호의 출력을 차단하는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통.
10. 제1항에 있어서,

    상기 N은,

    상기 공학적 안전설비 기기의 기능, 또는 상기 공학적 안전설비 기기의 할당에 의해 결정되는 디지털 공학적 안전설비-기기제어계통.

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