분산제어시스템 (DCS)모의(Simulation) 기술개발 현황

이명수한국수력원자력㈜

KHNP CRI (fiatlux@khnp.co.kr)

I. 서론

II. 분산제어시스템(DCS) 시뮬레이터 적용

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의

목차

IV. 결론

APR1400 Nuclear Power Plant(NPP)

MMIS(Man Machine Interface System]

• 원전계측제어시스템 : 원전 상태감시 및 제어, 보호 시스템

I. 서론1. APR1400 인간-기계연계시스템(MMIS) 검증 APR1400 MMIS설계

NUREG-0711

I. 서론1. APR1400 인간-기계연계시스템(MMIS) 검증 APR1400 MMIS설계

표준상세설계(FOAKE)인 신형로 개발에 시뮬레이터는 필수항목

MMIS 설계검증, 인간공학검증, 운전요원 운전면허 등 원전 설계및 개발을 위해 핵연료장전 2년 전까지 시뮬레이터 개발 권고• (DOE NP2010 Nuclear Power Plant Construction Infrastructure Assessment, pp 46-47, 2005)

AP1000-WEC

EPR EU-APWR-MIH

ABWR-Toshiba, ESBWR-GE

II. 분산제어시스템(DCS) 시뮬레이터 적용1. 전형적 시뮬레이터 구성(하드웨어 패널 형 주제어실) 시뮬레이터 구성

OPR1000

발전소 하드웨어 패널을 통한 운전 조작

Simulator Sever

I/O System

Shared memory

Simulator Models

II. 분산제어시스템(DCS) 시뮬레이터 적용1. 전형적 시뮬레이터 구성(디지털 주제어실) 시뮬레이터 구성

APR1400

소프트 패널을 통한 운전 조작

HMI

API(OPC etc.)

Simulator Sever

Shared memory

Simulator Models

DCS DB Sever

Shared memory

DCS Controllers

Shared memory

The DCS to be installed is selected by the NPP based on its needs and requirements.

Availability of proprietary information necessary to emulate or simulate the systemData availability with the project scheduleWhich is the best fit with the simulator environment SWSupporting the simulation features(Run, Freeze, Reset, etc.)?The ability to integrate a particular implementation method into the simulator software development and maintenance environment

II. 분산제어시스템(DCS) 시뮬레이터 적용3. DCS Simulation Methodology selection 시뮬레이터 구성

environmentThe ability to easily update simulator initial condition data when changes are made to the DCS softwareThe ability to connect to or run the DCS software from the development systemAre the simulator models being used or will they be used in a classroom environment?Cost for purchasing, and Operation/MaintenanceWhat type of physical changes to the control panels, operating consoles, etc., will be required in the reference plant and consequently the simulator?

(IAEA-TECDOC-1500, Guidelines for upgrade and modernization of nuclear power plant training simulators, pp 40-43, 2006)

The hardware and software verification and validation (V&V)

that is accomplished as part of system acceptance testing

(FAT, SAT, etc.)DCS installation will occur after installation in the reference PlantDirect one-for-one comparison of the simulator system with the plant system (i.e. physical and functional fidelity)• Simulator V&V test procedures can be based upon actual system

operating and test procedures

II. 분산제어시스템(DCS) 시뮬레이터 적용3. DCS Simulation V&V 시뮬레이터 구성

operating and test procedures• the simulation features incorporated into the DCS

DCS installation will occur prior to plant installationV&V testing will be based upon system design data.

The acceptance test program should include a broad spectrum of tests that exercise both DCS functionality as well as simulator integrated operation in order to assess the overall impact of DCS installation on simulator operation.

(IAEA-TECDOC-1500, Guidelines for upgrade and modernization of nuclear power plant training simulators, pp 44-45, 2006)

II. 분산제어시스템(DCS) 시뮬레이터 적용2. DCS Simulation Approach 시뮬레이터 구성

Full StimulationActual Plant DCS with Controller Cabinets and Actual ControllersActual Operator Workstation with identical capabilityActual Engineer Workstation with identical capability

Partial/Hybrid StimulationActual Operator WorkstationEmulated Control & Logic and simulator specific interfaceEngineering Workstation CAN NOT be usedEngineering Workstation CAN NOT be used

Virtual StimulationActual Control & Logic from controller to be “Rehosted” to PCActual Operator WorkstationActual Engineer Workstation with identical capability

EmulationTranslated or Hard Coded DCS control & logicsTranslated or Hard Codes HMI screensEngineering Workstation CAN NOT be used

발전소 기기 DCS 제어기

발전소

발전소 동일 HMI SW

공정 모델

가상모의

Virtual Controller.

PC

시뮬레이터 서버

발전소 동일 HMI SW

로직화면

번역기

발전소로직/Display그대로 사용

Vendor자료

신고리3 가상모의신고리3 가상모의

BNPP 고정밀 EmulationBNPP 고정밀 Emulation

OvationDCS

OvationDCS

-Ovation DCS :발전소 설치 DCS

-3KM : 시뮬레이터 SW- ProcSee : MMIS설계 SW

실제 DCS

가상모의

에뮬레이션

공정 모델

고정밀에뮬레이션

제어모델

시뮬레이터 서버

시뮬레이터용 HMI SW

공정 모델

에뮬레이션

제어모델

시뮬레이터 서버

시뮬레이터용 HMI SW수작업로직/Display생성

번역(translated)로직/Display생성

AE설계자료

Vendor자료

로직번역기

번역기BNPP 고정밀 EmulationBNPP 고정밀 Emulation

신고리3 Emulation신고리3 Emulation

3KM

3KM

ProcSee

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의1. APR1400 MMIS구성 APR1400 Simulator

APR1400 MMIS Architecture

신고리 3호기는 최초 APR1400 원전으로 분산 디지털 보호, 제어및 감시 시스템을 갖춘 첨단 주제어실을 갖추고 있음

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의2. ProcSee SW APR1400 Simulator

is a versatile software tool to develop and display dynamic graphical user interfaces.

supports object-oriented definitions of dynamic graphical user interfaces, enabling visualization of process measurements and states as their values change over time.

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의3. Ovation DCS HMI APR1400 Simulator

비 안전 제어계통 (Ovation DCS)

Ovation DCS는 각 분산제어기의 제어로직 계산 결과 정보처리계통(IPS)의 각종 서버에 의해 운전원제어기(OWS)에 표시되도록 하여 운전원의 소프트컨트롤 조작으로 발전소를 제어 할 수 있도록함

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의4. Safety System & QIAS HMI APR1400 Simulator

공학적 안전설비 기기제어계통(ESF-CCS) 소프트컨트롤 모듈(ESCM)

안전관련 발전설비와 공학적 안전설비 시스템을 포함하는 계통에 대한 이산 및 연속제어기능을 제공

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의6. Mark-VI DCS HMI APR1400 Simulator

터빈제어 계통(Mark-VI)

GE Mark-VI DCS

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의4. QIAS-N/P APR1400 Simulator

주요변수 지시 및 경보계통(QIAS-N/P)

WEC Common Q 플랫폼 사용 구현

신고리 3 원전 QIAS-N은 ProcSee SW로 구현

Qias-P는 QNX SW로 구현

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의7. NAPS APR1400 Simulator

핵응용프로그램(NAPS)

신고리 3 원전 NAPS 화면은 Ovation Graphics로 구현

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의7. NAPS APR1400 Simulator

핵응용프로그램(NAPS)

Translated Emulation 방법으로 구현

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의8. 신고리 3 시뮬레이터 구성 APR1400 Simulator

신고리 3 시뮬레이터

가상모의(Virtual Stimulation) 방법 적용을 위한 WEC사의 MMIS자료입수 지연으로 Emulation방법으로 구현

III. APR1400 시뮬레이터용 DCS모의10. 신고리 3 시뮬레이터 전경 APR1400 HFE V&V

신고리 3 시뮬레이터 전경

IV. 결론APR1400 Simulator

표준상세설계(FOAKE)인 신형로 개발에 시뮬레이터는 필수항목

MMIS 설계검증, 인간공학검증, 운전요원 운전면허 등 원전 설계 및개발을 위해 핵연료장전 2년전까지 시뮬레이터 개발 권고

신고리 3호기는 최초 APR1400 원전으로 분산 디지털 보호, 제어 및 감

시 시스템을 갖춘 첨단 주제어실을 갖추고 있음

분산제어시스템 모의방안은 다음과 같이 여러방안이 있음

Full StimulationPartial/Hybrid StimulationPartial/Hybrid StimulationVirtual StimulationEmulation(Translated/Full)

신고리 3호기는 가상모의(Virtual Stimulation) 방법 적용을 위한 WEC사

의 MMIS자료입수 지연으로 Emulation방법으로 구현

신고리 3호기 에뮬레이션 방식 시뮬레이터를 이용하여 운전원 면허실

기시험(RO)에 사용하고 인간공학 통합검증 시험에 활용 중임

감사합니다!