KR20130094014A - 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치 및 그 방법 - Google Patents

버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템에 대한 가상적 모의 성능 시험을 수행할 수 있도록 하는 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치 및 그 방법에 관한 것으로,
상기 여자시스템 성능 시험 장치는, 원자력발전소의 여자시스템 시험을 위한 장치에 있어서, 원자력발전소에 설치된 발전기 모의프로그램을 탑재하여 발전소 온라인 상태를 모의 조작하는 발전기 정수를 출력하는 조작부;와, 상기 발전기 정수를 수신하여 시험대상 여자시스템과 함께 설치된 발전기의 발전 전압/전류에 대응하는 전압/전류를 여자시스템으로 출력하는 버츄얼 발전기 및 전력계통부;와, 주 발전기 디지털 여자시스템의 신뢰성을 확인하기 위한 시험프로그램을 탑재하여 여자시스템으로 시험에 따른 데이터를 입력하고, 여자시스템의 시험 수행 결과를 수신하여 출력하는 여자시스템MMI부;를 포함하여 구성되어,
발전기의 운전 상태를 모의하는 것에 의해 발전기의 구동을 수행하지 않은 상태에서도 여자시스템에 대한 성능 시험을 수행할 수 있도록 한다.

Description

버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TESTING PERFORMANCE OF NUCLEAR POWER PLANT MAIN GENERATOR DIGITAL EXCITATION SYSTEM USING VIRTUAL GENERATOR AND ELECTRIC POWER SYSTEM}
본 발명은 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템에 대한 가상적 모의 성능 시험을 수행할 수 있도록 하는 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
원자력발전소의 여자시스템은 발전소 운전 기간(약 18개월) 중 발전기 계자권선에 직류 전류를 공급하여 발전기 단자전압을 일정하게 유지하거나 조정하기 위하여 계속 운전되는 설비로, 이러한 여자시스템에 고장이 발생하여 정지하는 경우 발전소 전체가 정지되는 발전정지 유발기기이다.
여자시스템의 신뢰성을 확인하는 중요 시험 항목으로는 동 설비의 기동, 정지, 기동 중 제어시험(Control Test), 제한시험(Limiter Test), 보호시험(Protection Test)로 나뉘는데, 여자시스템의 특성상 발전소 온라인 상태(발전기가 운전되고 발전기 차단기가 닫혀있는 상태)가 아니면 여자시스템을 운전할 수 없기 때문에 여자시스템의 동 특성을 확인하는 시험을 수행하는데 어려움이 있다.
기존의 시험방법은 여자시스템이 정지된 상태에서 단위 부품 및 제어 모듈별 시험을 수행하기 때문에 여자시스템의 동작특성을 확인할 수 없었으며 여자시스템의 특성상 발전기가 운전되고 발전기 차단기가 닫혀있는 상태가 아니면 실제 운전 성능을 점검할 수 없는 기능이 대부분이고 발전정지 유발기기로 실제 운전 상태에서 성능시험을 수행하기에는 상당한 비용과 위험이 따른다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템에 대하여 버츄얼 발전기 및 전력계통을 이용, 주 발전기를 가동하지 않은 상태에서도 여자시스템을 실제 기동할 수 있는 운전상태(발전기가 운전되고 발전기 차단기가 닫혀있는 상태)를 모의하고 이 상태에서 여자시스템을 기동하여 실제 여자시스템이 운전되고 있는 상태에서 여자시스템의 신뢰성을 확인할 수 있도록 하는 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치는, 원자력발전소의 여자시스템 시험을 위한 장치에 있어서, 원자력발전소에 설치된 발전기 모의프로그램을 탑재하여 발전소 온라인 상태를 모의 조작하는 발전기 정수를 출력하는 조작부;와, 상기 발전기 정수를 수신하여 시험대상 여자시스템과 함께 설치된 발전기의 발전 전압/전류에 대응하는 전압/전류를 여자시스템으로 출력하는 버츄얼 발전기 및 전력계통부;와, 주 발전기 디지털 여자시스템의 신뢰성을 확인하기 위한 시험프로그램을 탑재하여 여자시스템으로 시험에 따른 데이터를 입력하고, 여자시스템의 시험 수행 결과를 수신하여 출력하는 여자시스템MMI부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 여자시스템 성능 시험 장치는 또한, 여자시스템의 시험과정에서 생성한 에너지를 흡수하는 로드뱅크부;를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기기 디지털 여자시스템 성능 시험 방법은, 조작부와, 버츄얼 발전기 및 전력계통부와 여자시스템MMI부와 로드뱅크부를 구비한 여자시스템 시험장치에 의한 원자력발전소의 발전기 여자시스템 시험방법에 있어서, 상기 조작부를 통해 상기 발전기에 대응하는 발전기 정수를 생성하여 상기 버츄얼 발전기 및 전력계통부가 상기 발전기의 발전 전압/전류에 대응하는 전압/전류/를 출력하도록 발전기의 상태를 모의하는 발전기모의과정;과, 상기 발전기가 설치된 발전소의 온라인 상태를 모의하는 여자시스템구동모의과정;과, 상기 여자시스템이 상기 버츄얼 발전기 및 전력계통부의 출력 전압/전류를 인가받는 상태에서 상기 여자시스템MMI부에 탑재된 시험프로그램을 구동하여 여자시스템을 시험하는 여자시스템시험과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치 및 방법에서, 상기 시험프로그램은, 상기 여자시스템에 대한 제어시험 또는 제한시험 및 보호시험 중 하나 이상의 시험을 수행할 수 있도록 하는 시험프로그램인 것을 특징으로 한다.
상기 제어시험은, 상기 여자시스템 기동/정지 동특성을 확인하기 위한 여자시스템 전압조정 시험 또는 운전 모드 변경 시험 중 하나 이상의 시험을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제한시험 및 보호시험은, 상기 여자시스템에 대한 전압/주파수(V/Hz) 시험, 과전압(Over Voltage) 시험, 계기용변성기(PT : Potential Transformer) Fail 시험 저여자 제한(Under Excitation Limiter) 시험, 여자상실(Loss of Excitation) 시험, 과여자(Over Excitation) 시험, SLD(Signal Level Detection) 시험, 상불평형(Phase Unbalance) 시험 중 하나 이상의 시험을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성의 본 발명은 발전기의 운전 상태를 모의하는 것에 의해 발전기의 구동을 수행하지 않은 상태에서도 여자시스템에 대한 성능 시험을 수행할 수 있도록 하는 것에 의해, 원자력발전소의 계획예방정비 중 여자시스템이 실제 운전되고 있는 상태에서 동 설비의 동특성 확인 및 신뢰성을 확보할 수 있으며 이로 인해 계획예방정비 기간 단축 및 비용절감, 발전소 이용률 향상에 기여하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템에 대하여 계획예방기간 중 수행하는 성능시험을 표준화할 수 있으며 이를 통해 여자시스템의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 방법의 처리과정을 나타내는 순서도,
도 3은 기동시험 결과를 나타내는 도면,
도 4는 전압/주파수 제한 및 보호시험 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치 및 그 방법을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치(100)(이하, 여자시스템 성능 시험 장치(100)'라 함)의 구성도이다.
도 1과 같이, 상기 여자시스템 성능 시험 장치(100)는 발전기의 구동 상태를 모의하여 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)를 제어하는 조작PC(110)와, 조작PC(110)의 제어에 따라 구동되어 모의 성능 시험을 위한 전압/전류를 여자시스템(1)으로 공급하는 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)와, 여자시스템(1)의 모의 시험을 위한 모의 신호를 여자시스템(1)으로 입력하고 여자시스템(1)의 시험에 의해 생성된 여자시스템(1)의 성능 결과값을 수신하여 출력하는 여자시스템MMI부(130)와, 성능이 시험되는 여자시스템(1)에서 출력되는 전력 에너지를 흡수하는 로드뱅크부(140)를 포함하여 구성된다.
이하, 상기 각 구성을 더욱 상세히 설명한다.
상기 조작PC(110)는 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)의 구동을 위한 발전기 모의 프로그램을 탑재하여 발전소 온라인 상태(발전기가 운전되고 발전기 차단기가 닫혀있는 상태)를 모의 조작하는 것에 의해 여자시스템(1)의 시험을 위한 전압/전류를 출력하는 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)를 제어하도록 구성된다.
상기 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)는 조작PC(110)에서 구동되는 프로그램의 제어에 따라 발전기의 고유정수, 특성 데이터 및 전력 계통 정보를 프로그램화하여 가상으로 발전기가 운전되도록 모의하여 여자시스템으로 발전기 단자전압, 계자전류에 해당하는 신호를 제공하도록 구성된다. 이를 통해 발전기 운전 상태와 발전기 차단기가 닫혀있는 모의신호를 제공하여 여자시스템이 실제 기동할 수 있는 조건을 만들어 준다.
상기 여자시스템MMI부(130)는 주 발전기 디지털 여자시스템(1)의 신뢰성을 확인하기 위한 시험프로그램을 탑재하여 여자시스템(1)으로 시험에 따른 데이터를 입력하는 것에 의해 여자시스템(1)을 모의 시험 상황에 따라 기동시키고, 여자시스템의 신뢰성 확보를 위한 시험 수행 결과를 여자시스템(1)으로부터 수신하여 출력하도록 구성된다.
상기 로드뱅크부(140)는 저항과 리엑터로 구성되어 여자시스템(1)에서 생성한 에너지를 흡수하도록 구성된다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 여자시스템 성능 시험 장치(100)는 조작PC(110)가 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)를 제어하도록 접속되고, 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)는 모의 성능 시험을 위한 전압/전류를 여자시스템(1)으로 출력하도록 여자시스템(1)에 접속되며, 여자시스템MMI부(130)는 여자시스템(1)을 실제 기동하여 여자시스템(1)의 동작 특성 정보를 여자시스템(1)으로부터 수신하여 출력하도록 여자시스템(1)에 접속된다. 로드뱅크부(140)는 여자시스템(1)의 구동 중 발생하는 전류 에너지를 흡수하도록 여자시스템(1)에 접속된다.
상술한 바와 같이 접속된 여자시스템 성능 시험 장치(100)는 원자력 발전소 계획예방기간 중 버츄얼 발전기 및 전력계통을 통해 여자시스템(1)이 기동할 수 있는 가상적인 발전기의 운전상태를 제공하고, 이를 통해 여자시스템을 실제 기동하여 각 종 제어시험(Control Test), 제한시험(Limiter Tester), 보호시험(Protection Test)을 수행할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이고, 도 3은 기동시험 결과를 나타내는 도면이며, 도 4는 전압/주파수 제한 및 보호시험 결과를 나타내는 도면이다.
도 2와 같이 본 발명의 여자시스템 성능 시험을 위하여는 먼저, 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)를 구동시킨다. 이 후, 조작PC(110)에 탑재된 버츄얼 발전기 및 전력계통부 구동 프로그램을 구동시킨다.
다음으로, 조작PC(110)를 이용하여 시험 대상 발전소의 발전기 정수를 입력하면, 조작PC(110)의 발전기 모의프로그램은 입력된 시험 대상 발전소의 발전기 정수를 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)로 전송한다. 다음으로, 조작PC(110)로부터 발전기 정수를 입력받은 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)를 구동시켜 발전소의 발전기 정수에 따른 발전 전력/전류를 여자시스템(1)으로 출력할 수 있도록 주발전기의 구동 상태를 모의한다.
이상의 처리과정의 본 발명의 여자시스템 성능 시험 방법 중 발전기모의과정(S10)이다.
술한 발전기모의과정(S10)이 수행된 후에는 여자시스템(1)을 구동시킨 후 여자시스템(1)의 전압을 조정한다. 그리고 버츄얼 발전기 및 전력계통부(120)의 운전상태를 확인 한 후 발전기 차단기를 닫고, 버츄얼 발전기의 출력을 0 ~100%로 가변 설정함으로서 여자시스템(1)을 실제 기동할 수 있는 운전상태인 발전소 온라인 상태(발전기가 운전되고 발전기 차단기가 닫혀있는 상태)를 모의한다.
상술한 처리과정이 본 발명의 여자시스템구동모의과정(S20)이다.
상술한 바와 같이 여자시스템(1)의 구동이 모의된 후에는 여자시스템(1)에 대한 신뢰성을 확보할 수 있는 여자 시스템 시험을 수행한다. 이러한 처리 과정이 본 발명의 여자시스템시험과정(S30)이다.
상기 여자시스템시험과정(S30)은, 제어시험, 제한시험 및 보호시험을 포함한다.
상기 제어시험은, 여자시스템 기동/정지 동특성을 확인하기 위한 것으로서, 여자시스템 전압조정 시험 및 운전 모드 변경 시험을 포함한다.
상기 제한시험 및 보호시험은 전압/주파수(V/Hz) 시험, 과전압(Over Voltage) 시험, 계기용변성기(PT : Potential Transformer) Fail 시험 저여자 제한(Under Excitation Limiter) 시험, 여자상실(Loss of Excitation) 시험, 과여자(Over Excitation) 시험, SLD(Signal Level Detection) 시험, 상불평형(Phase Unbalance) 시험을 포함한다.
상술한 바와 같은 시험 결과는 여자시스템MMI부(130)에 탑재된 시험프로그램에 의해 분석되어 화면으로 출력된다.
도 3 및 도 4는 상술한 바와 같은 시험결과를 나타내는 화면으로서, 도 3은 기동시험 결과를 나타내며, 도 4는 전압/주파수 제한 및 보호시험 결과를 나타낸다.
100: 여자시스템 시험 장치, 110: 조작PC
120: 버츄얼 발전기 및 전력계통부
130: 여자시스템MMI부
140: 로드뱅크부
1: 주발전기 디지털 여자시스템(여자시스템)

Claims (9)

  1. 원자력발전소의 여자시스템 시험을 위한 장치에 있어서,
    원자력발전소에 설치된 발전기 모의프로그램을 탑재하여 발전소 온라인 상태를 모의 조작하는 발전기 정수를 출력하는 조작부;와,
    상기 발전기 정수를 수신하여 시험대상 여자시스템과 함께 설치된 발전기의 발전 전압/전류에 대응하는 전압/전류를 여자시스템으로 출력하는 버츄얼 발전기 및 전력계통부;와,
    주 발전기 디지털 여자시스템의 신뢰성을 확인하기 위한 시험프로그램을 탑재하여 여자시스템으로 시험에 따른 데이터를 입력하고, 여자시스템의 시험 수행 결과를 수신하여 출력하는 여자시스템MMI부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 여자시스템의 시험과정에서 생성한 에너지를 흡수하는 로드뱅크부; 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 시험프로그램은,
    상기 여자시스템에 대한 제어시험 또는 제한시험 및 보호시험 중 하나 이상의 시험을 수행할 수 있도록 하는 시험프로그램인 것을 특징으로 하는 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제어시험은,
    상기 여자시스템 기동/정지 동특성을 확인하기 위한 여자시스템 전압조정 시험 또는 운전 모드 변경 시험 중 하나 이상의 시험을 포함하는 것을 특징으로 하는 버츄얼 발전기의 전력계통을 이용한 원자력 발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제한시험 및 보호시험은,
    상기 여자시스템에 대한 전압/주파수(V/Hz) 시험, 과전압(Over Voltage) 시험, 계기용변성기(PT : Potential Transformer) Fail 시험 저여자 제한(Under Excitation Limiter) 시험, 여자상실(Loss of Excitation) 시험, 과여자(Over Excitation) 시험, SLD(Signal Level Detection) 시험, 상불평형(Phase Unbalance) 시험 중 하나 이상의 시험을 포함하는 것을 특징으로 하는 버츄얼 발전기의 전력계통을 이용한 원자력 발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치.
  6. 원자력발전소의 여자시스템시험을 위한 방법에 있어서,
    조작부와, 버츄얼 발전기 및 전력계통부와 여자시스템MMI부와 로드뱅크부를 구비한 여자시스템 시험장치에 의한 원자력발전소의 발전기 여자시스템 시험방법에 있어서,
    상기 조작부를 통해 상기 발전기에 대응하는 발전기 정수를 생성하여 상기 버츄얼 발전기 및 전력계통부가 상기 발전기의 발전 전압/전류에 대응하는 전압/전류/를 출력하도록 발전기의 상태를 모의하는 발전기모의과정;과,
    상기 발전기가 설치된 발전소의 온라인 상태를 모의하는 여자시스템구동모의과정;과,
    상기 여자시스템이 상기 버츄얼 발전기 및 전력계통부의 출력 전압/전류를 인가받는 상태에서 상기 여자시스템MMI부에 탑재된 시험프로그램을 구동하여 여자시스템을 시험하는 여자시스템시험과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 시험프로그램은,
    상기 여자시스템에 대한 제어시험 또는 제한시험 및 보호시험 중 하나 이상의 시험을 수행할 수 있도록 하는 시험프로그램인 것을 특징으로 하는 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제어시험은,
    상기 여자시스템 기동/정지 동특성을 확인하기 위한 여자시스템 전압조정 시험 또는 운전 모드 변경 시험 중 하나 이상의 시험을 포함하는 것을 특징으로 하는 버츄얼 발전기의 전력계통을 이용한 원자력 발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 제한시험 및 보호시험은,
    상기 여자시스템에 대한 전압/주파수(V/Hz) 시험, 과전압(Over Voltage) 시험, 계기용변성기(PT : Potential Transformer) Fail 시험 저여자 제한(Under Excitation Limiter) 시험, 여자상실(Loss of Excitation) 시험, 과여자(Over Excitation) 시험, SLD(Signal Level Detection) 시험, 상불평형(Phase Unbalance) 시험 중 하나 이상의 시험을 포함하는 것을 특징으로 하는 버츄얼 발전기의 전력계통을 이용한 원자력 발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 방법.
KR1020120015324A 2012-02-15 2012-02-15 버츄얼 발전기와 전력계통을 이용한 원자력발전소 주발전기 디지털 여자시스템 성능 시험 장치 및 그 방법 KR20130094014A (ko)

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