영광 5,6호기 주제어반 2차 직무분석 / 확인및검증 · 13.8 kv swyd mt r uat sat n-1e...

신고리 3,4호기

디지털계측제어계통 설계방안

신고리 3,4호기

디지털계측제어계통 설계방안

Korea Power Engineering Co., Inc.http://www.kopec.co.kr

2007. 4. 5.2007. 4. 5.

최 문재

- 1 -Korea Power Engineering Co., Inc.

목차

1. 설계개요

2. MMIS Package 구성

3. 주요설계요건

4. 소프트제어기설계

5. 맺는말


1. 설계개요

RLS PAT HM ON & CNT L

R A D E M I S S I O N

RLS PAT HISOCNMT

SPRAY H2PURGE

C N M T E N V I R N

H2RECOM

PEN F LO WPAT H ISO

PEN F LOWPATH CNTL

C N M T I S O

F AN CLR

H2IGNT R

RXT RIP

SAF ET YINJ

CVCSBOR

RO DCNT L

R E A C T I V I T Y C N T L

NAT URCIR

SAF ET YINJ

F ORCEDCIR

C O R E H E A T R E M

AUXFEED

SAF ETYDEPRESS

SHUT DNCLNG

MAINF EED

ST ART UPF EED

R C S H E A T R E M

SAF ET YINJ

CVCSCHG & LDN

R C S I N V C N T L

SAF ET YINJ

RCGV

PRI RLF

SAF ET Y DEPRESS

PZ R HT R & SPRAY

CVCS CHG & LDN

CVCS AUX SPRAY

S/G ST MNG

R C S P R E S S C N T L

T /GT /G CNT L

E L E C G E

D/GD/G CNT L

M DS

T BNBYPASS

AT MDUMP

CIR WT R

CNDSR

H E A T R E JS T M F E E D

MAIN STM

CNDNST

EMER D/GST BY

AUX XF MRN-VIT AL

ST AT N BAT

UNITAUX XF MR

AAC D/GVIT AL

STAT N BAT

V I T A L A U XM O D E : N O R M A LS F S C : S P T A

R C P 2A

R C P 2B

R C P 1B

R CP 1A

S/G 2

S/G 1

T T

T

T

T

T T

T

P

L COL D

C ET

PRESS

HOT

C OLD

COL D

C ET H OT

COLD

LVL

ON

L L L

L VLLVL

LVL

R xC A VIT Y

H VT IR W ST

R RAD

T

P

R R AD

PR ESS

TEMP

PWR

SM

R x PWR

SM

FFL OWSIP2

C SP2 T T EMP

SC P2

F

FL OW

FF LOW

T

TEMP

C C WPP B

ESWPP B

SCHx B

SIT2

SIT4

SIP4

FF LOWSIP1

C SP1 T T EMP

SC P1

F

FL OW

FFL OW

T

TEMP

C C WPP ASC

Hx A

SIP3

C C WSU RTK B

L

L VL

C C WSU RTK A

L

L VL

C HG PP2

VC T

IONEXC H

R MW PP1

B A M PP2

BAST

R MWT

C H GC V

L D NC V

R EGENH x

LD NH x

MSIV

MSA D VMSSV

R

R AD

T SV TC V MSR B

MSIV

MSA D VMSSV

R

R AD

MSR A

T SV TC V

TB V

F

F LOW

A F IV AF CVP

PR ESS

F

FLOW

F

F LOW

AF IV AF C V

A FW P D

PPRESS F

FLOW

F

FLOW

A FIV A FC V

PPR ESS F

F LOW

F

FLOW

A FIV A FC V

PPR ESS F

F LOW

A FW P B

A FWP C

A FWP A

F WP A

F WP B

F WP C

S/U FWP

CD P A

CD P B

C D P C

AF WSTB

L

LVL

AFWSTA

DEAER ATOR

VA C U UM PP

H P H T R

LP H TR

P

PR ESS

C WP A

C WP B

CW P C

C WP D

C WP E

CW P F

A N NU L USF ANH 2

C I C S

S I

A F

M SP

L

PRESS

L VL

P

L

PRESS

L VL L

L VL

EXC IT13.8 KV

SWYD

MTR

UAT

SAT

N-1 E13.8 K V

N -1 E4 .16 K V

480 VLC 1E

D /G

L C

12 0V A C

12 5V D C

U PS

N-1 ED /G

120 V AC

12 5V DC

P

PR ESS

P

PR ESS

SIT1

P

PR ESS

SIT3

P

PR ESS

ASIASI

COR E A VGPWRPWR

DN BR

D N B R

H EA T R A TEPW R LMT

LMT

MGN T O PW ROPER LMT

LMT

CEA T RBL COLSST RBL

INSERLIMIT IPS TRBL

F/RR C P F /R

F/RR C P F /R

F /RR C P F /R

F/RR C P F /R

TB V

KNGR LARGE DISPLAY PANEL

F B E VC R E V C P I

13.8 K V 4.1 6 KV

22 K VMAINGEN

FL OW

F

FLOW

FTEMPT Av g / T R ef

WATT

N ET /GR OSS

C H G PP3 (SEA L IN J)

C HG PP1C HG PP1

B A M PP1

R MW PP2

IR WST

R D TPOSI R ATE

C EA POSI S/U R A TE

POSI

C R H VACISO D A M

L

LVL

SFP

RxT RIP

T BNT RIP

AUX B/DRAD

L VL

L

F LOW

F LOW

F

F

FF LOW

FLOW F

LVL

L

LVL

L

LVL

L

LVL

L

345 KV

SWYD

3 45 KV

1E4.16KV

4 .16 KV

48 0V

R

R AD

C C W H x

C C W H x

L

LVLL

L VL

L

L VL

L

LVL

IA T RBL

SYN CSC OPE

ESWPP A

1

1

2

3

4

5 5

6

7

7

8

8

9

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15

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17

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22

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29

29

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35

35

35

36

36

36

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37

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39

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38

38

38

38

40

40

40

40

41

41

42

42

43

44

45

45

46

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50

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55

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56

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69

69

70

70

70

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71

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73

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76

76

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78

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91

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103

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QIAS-NQIAS-P IPS

PPS /CPC

ESF-CCSP-CCS / PCS

NIMS/FIDAS

T/G Control System

APC(RCPSS)

BOP Mon./ Local cont. System

APC(RMS-N/Bor./GS)

SAFETY (Design Type 1) NON-SAFETY (Design Type 2)

Technical Support Center

MCR

Remote Shutdown Room

Emergency Operator Facility - Console/ Local Console

Plant Components & Sensors

Remote Multiplexers

Monitoring System

Protection & Control System

Note 1

Note 1 : RMS-BOP SMS VMS CCTV HVAC / LCP

제어계통 구성


1. 설계개요(계속)주제어실 구성


1. 설계개요(계속)

계통화면



KSNP와신고리3,4의설계특성비교항목 신고리 1,2호기 신고리 3,4호기

디지털제어계통안전및비안전계통에다중 LOOP 제어디지털제어설비적용

디지털표준 Platform 적용디지털제어설비의공통모드고장방지를위해안전급및비안전급계통에서로다른하드웨어및소프트웨어를적용한다양화설계

현장용원격신호다중화기기

비안전등급제어계통에적용안전및비안전등급제어계통에모두적용

심층방어및다양성설계

디지털제어설비와기기수준의Backup Switch에의한다양화설계적용

안전및비안전계통에서로다른Software 및 Hardware 적용및계통수준의다양성 Backup Switch 적용



KSNP와신고리3,4의 MMI 설계특성비교(계속)항목 신고리 1,2호기 신고리 3,4호기

발전소감시및경보계통

독립된발전소전산시계통(PCS), 발전소자료취득계통(PMAS) 및발전소경보계통(PAS)에의해발전소감시및경보계통(PMAS) 구성

상용 DCS의단일 Platform으로구성(DCS 서버, 운전원콘솔, 엔지니어스테이션)

안전변수표시계통 (SPDS) 별도의설비(SPADES)로제공 DCS에통합되어제공 (CFM/SPM)

주제어반설계-밴치보드형태-하드와이어드형식의고정된지시계, 기록계, 경보창등사용

-컴퓨터기반의 Compact Workstation 형태-화면표시장치 (Video Display Unit, VDU)를통해감시및제어수행

대형표시장치-대형정보표시반미사용

(Radwaste계통에는 Large Display Unit 적용)

-발전소의전반적인상태표시를위한대형정보표시반적용

주제어실환경조건최적화

-벤치보드형태의주제어실에적합한색상, 조명등최적화

-컴퓨터기반의주제어실에적합한색상및조명등최적화


2. MMIS Package 구성

T/G Control &

Monitoring System

PKG Designer SupplierMMIS-BOP KOPEC A /E Doosan /WECNSSS-IC KOPEC SD Doosan /WECBOP-Moni. KOPEC A /E BOP VendorsTG Cont. KOPEC A /E T /G VendorSensor/Act. KOPEC A /E, SD BOP Vendors/Doosan

MCR

PPS /CPC OM QIAS -P

MCR

Safety Console

Operation Console LDP

RSR

RSC SODP

TSC /EOF

Monitoring Console

CPTR RM

ES

RCR /LCR

Operation Console

MCR

T/G MMI

PPS

- RPS- ESFAS- CPCS

NSSS Mon Sys

- RMS -N- NIMS- FIDAS- QIAS -P

PCS

- Power Elec Equip

RSPT /RTSS

ICI /NIMS

Sensor

CEDM /MG SET

Process -CCS

- BOP Control

PCS- RRS- RPCS- DRCS

ESF -CCS

- BOP ESFAS- Load Seq

- NSSS ESFAS

QIAS -NIPS

- Database- HDSR- CPS (KHNP )

- NAPS- NPCS- DPS

BOP Mon Sys

- RMS -B- CMS- SMS- CCTV- VMS

PPS Sensor /

Excore Det .

Sensor /Actuator

Sensor /Actuator

Sensor /Actuator Sensor /

Actuator

NSSS I & C MMIS - BOP

Pos . 4Disply

ENFMS

Diverse Manual ESF Actuation

MTP

I&C EQ RM

NSSS I &C integrated in MMIS -BOP


2. MMIS Package 구성(계속)각기관별업무 DOR( MMI 관점)

A/E : MMI 설계및통합, 검증설비개발및통합, 인간공학검증, MMIS-BOP 구매업무

NSSS : NSSS I&C 계통의 MMI 화면설계

KHNP : 전산화절차서(CPS) 설계


2. MMIS Package 구성 (계속)

SD

CD/ES

MMIS-BOP NSSS-I&C

A/EDHICO

(SD)

DHICO(WEC)

DHICO(WEC)

①.②.

④.

③.

KOPEC A/E provides System Design for MMIS MMIS-BOP.

KOPEC A/E reviews and approve Supplier's documents.

KOPEC A/E provides a design guide for NSSS I&C MMI design.

Doosan/KOPEC SD provides NSSS system design data and signal interface requirements for MMIS-BOP



입증기술적용 (Proven Technology)

MMIS는입증된하드웨어, 네트워크와소프트웨어플랫폼을사용하여구현되어야 함.

입증기술요건을만족시키기위해서는, 기개발제품인경우유사산업플랜트에 3년이상성공적으로사용된실적을보유하거나,

최초개발제품인경우에는종합성능및기능을검증하기위해설계된검증프로그램을수립해야하며,

실제검증결과가성공적으로판명되어야함.



다양성설계 (Diversity Design)

안전계통디지털소프트웨어의공통모드고장에대한심층방어설계를위해다양성이적용되어야함.

PPS, CPS, QIAS-P, ESF-CCS, QIAS-N와 DCS간에는다양성이적용되어야함.

다양성은실행소프트웨어, 운영계통, GUI, 응용소프트웨어를포함한모든종류의소프트웨어에적용되어야함.



소프트제어기(Soft Control)

안전계통의기기들은 ESF-CCS soft control display 를통해제어기능이수행되어야함.

비안전계통의기기들은 DCS workstation을통해제어기능이수행되어야함.



신뢰도 (Reliability)

발전소전력생산중단을야기하는 MMIS 계통고장에대한 MTBF는 50년이상이어야함.

MMIS의 MTTR은 4시간이하여야함.

MMIS의이용률은 99.99% 이상되어야함.

안전관련및중요비안전계통에대해서는 FMEA가수행되어야함.



구획화(Segmentation)

ESF-CCS와 P-CCS는기능적으로분산되어야하고하부계통간상호의존성은하나의하부계통고장에의한연관된하부계통에영향을최소화하도록제한되어야함.

ESF-CCS와 P-CCS 루프제어기는경제성과신뢰성향상을위해계통의안전분류및기능을고려하여구획화(Segmentation) 개념을적용한그룹별다중루프제어방식을구현해야함.



내고장성 (Fault-tolerance)

프로세서, 기억장치, 네트워크, 입출력카드, 센서등의모든종류의고장은감지되어야함.

진단고장은감지되어야함.

고장감지시 fail-over에의해고장이회복되도록하부계통에의해적절한후속조치가취해져야함.

IPS에서의 silent failure는 QIAS-N에의해감지되어야함.



종류 항목 계통 응답시간

ESF-CCS On/Off 루프 : 110msecAnalog 루프 : 130msec

제어

P-CCS On/Off 루프 : 200msec (Normal)/100msec (Fast)

Analog 루프 : 200msec (Normal)/100msec (Fast)

단일제어기내의응답시간

성능요건 (Performance Requirement)응답시간 (Response Time)


3. 주요설계요건성능요건 (Performance Requirement)

네트워크부하 (Network Load)

ESF-CCS의통신네트워크는최악의조건에서도30%~50%이하의네트워크부하를유지해야함.

주기적데이터갱신 (Periodic Data Update)

규칙적이고안정적인데이터전송및갱신을위해 State-based 통신방식이요구됨.(Event-based 방식지양)


3. 주요설계요건소프트웨어품질

모든종류의소프트웨어는 Software Program Manual (SPM)에따라소프트웨어엔지니어링이수행되어야함.

소프트웨어는검증에필요한엔지니어링활동을선택하기위해다음과같이분류됨.

Protection (Safety Critical)Important to Safety (ITS)Important to Availability (ITA)General Purpose



유지보수요건 (Maintainability)

설비의수정과추가가 용이하도록모듈화와유연성있는방식으로설계되어야함.

모든카드들은가압계통에손상없이설치및분리될수있도록설계되어야함.

IEEE-603 및 338 요건에따른 On-Line 주기시험



내진요건 (Seismic Requirement)

IEEE-344 요건만족

Peak Ground Acceleration 값 0.3g 적용 (KSNP : 0.2g)

GA 변경에따라 KSNP 대비 1.5배~1.8배증가된 FRS curve가적용되어야함.


3. 주요설계요건정확도 (Accuracy)

DCS 및 QIAS-N 소프트웨어 Accuracy는±0.1% 이상이어야함.

제어계통에서의아날로그신호의 Accuracy는 full scale의 0.1% 이상이어야함.


4. 소프트제어기설계기능

안전및비안전계통의발전소의정상운전을위한기기수준의수동제어기능제공

DBE 발생후또는운전원스테이션고장시수동제어기능 제공

DBE 발생동안/발생후사고완화및종결을위한수동제어수단제공

모든 EOP 수행, 발전소안전정지및안전상태유지를위해안전계통기기의수동제어수단제공


4. 소프트제어기설계안전계통소프트제어기

ChannelA

CCS

CS

ChannelB

CCS

CS

ChannelC

CCS

CS

ChannelD

CCS

CS

Soft Control



V-049 V-047

OPEN

TROUBLE

DISABLE

CLOSE

CLRHS-047

PP02B

SG 1

V-049 V-047

Information Display

Cursor

A Confirmation

Gateway

ESF-CCS

Soft Control(Safety)

안전계통소프트제어기구성



Confirm Switch

No.2 SC CS A

Ch. C CCG

Ch. D CCG

No.N SC CS A

Ch. B CCG

MISwitch

Component

Information FPD

안전급소프트제어기

전기적격리 구현

소프트제어기 고장 및 통신오류가 ESF-CCS에 전달되

지 않도록 차단.

ESF-CCS

발전소 보호계통에 의한 안전기능

Priority Logic에 의해 소프트제어기 및 MI 스위치 의 어떠한 고장에 대해서도 안전기능 수행이 방해 받지 않도록 기능적격리 구현

CCG Buffet Memory

Electrical Isolator

Confirm Switch에 의해 소프트제어기가 한 번에 한 채

널과만 연결

안전계통소프트제어기구성(계속)


4. 소프트제어기설계안전계통소프트제어기구성(계속) RO, TO, EO Console


4. 소프트제어기설계안전계통소프트제어기구성(계속) STA, SS, Safety Console


4. 소프트제어기설계구성및설계내용

안전급소프트제어기는운전원콘솔과독립적으로기기선정및제어수행기능을갖도록설계

안전급소프트제어기는다중으로제공하되한개(1) 소프트제어기의고장이다른소프트제어기에영향을주지않도록설계

고정형수동제어기는소프트제어기와전기적, 물리적으로독립되게하여소프트제어기의고장에의한영향을받지않도록설계


4. 소프트제어기설계구성및설계내용 (계속)

각안전급소프트제어기및 CCG를 2개의소프트제어기Network에분리연결주제어실과원격제어실 소프트제어기 Network에분리연결

Confirm Switch 및 CCG에의해소프트제어기는한번에한개의채널만연결

CCG는소프트제어기의고장, 소프트제어기 Network의통신오류가 ESF-CCS에전달되지않도록기능적격리수행 (Safety Critical 소프트웨어적용)각 CCG 간에는상호신호전송이되지않도록설계


4. 소프트제어기설계설계등급

Information FPDNon-Class 1E / ITA (Important-to-Availability)

안전급소프트제어기 (FPD)Class 1E / ITS (Important-to-Safety)

Soft Control NetworkClass 1E / ITS

채널확인스위치

Class 1E / Safety Critical (채널확인기능에대한소프트웨어)

Control Channel Gateway (CCG)Class 1E / Safety Critical


5. 맺는말신고리3,4 호기 MMIS 는 APR1400 기술을바탕으로계통의안전성, 신뢰도및유지보수성이향상된설계원전계측제어기술의선도국이 되기위해서는전력회사, 규제기관, 설계사, 제작사의협력이요구됨

영광 5,6호기 주제어반 2차 직무분석 / 확인및검증 · 13.8 kv swyd mt r uat sat n-1e...

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