JPH0148367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、発電プラントの制御方法および装置
に係り、特に所内単独運転移行時の発電プラント
の最適運転制御を可能ならしめるために好適な発
電プラントの制御方法および装置に関する。

〔発明の背景） 発電プラントにおける系統事故発生時に、所内
単独負荷またはローカル系統負荷を背負つたまま
運転を継続し、系統事故回復時に再併列して、す
みやかに当初負荷まで復帰させることは、電力の
安定供給の観点から非常に有効なことである。

このような運転を行う機能を総称して一般に
Fast Cut Back、と呼んでおり、以下これを
FCBと称する。

しかし、現状のFCB運転においては、 １ タービン寿命消費が大きい。

２ タービン内部効率の悪い点での運転となる。

３ 現在、タービンの起動時間は短くなつてお
り、低負荷運転を続行するよりはプラント停止
後、再立ち上げした方が有利である。

４ スプレー水によるタービン排気エロージヨン
が発生する。

５ 低負荷運転のため、ボイラ制御が難しい。

など、多くの問題が指摘されているが、電力の安
定供給の観点から前記１〜５の問題点を犠牲にせ
ざるを得ない状況にある。

そして、最近FCB機能を有する発電プラント
が増加しており、また複数のユニツトより構成さ
れる発電プラントにおいては、全台FCB運転と
なる可能性もあり、FCB運転発生頻度によつて
はタービン寿命消費を著しく増加させ、タービン
の耐用年数を減少させる恐れがある。

これらの事象を図面に従つて、さらに詳しく説
明する。

第１図は、従来一般に用いられている発電プラ
ントの一例を示す。

この第１図に示すものは、グループＡ〜Ｆの６
グループ（６ユニツト）によつて形成されてい
る。

グループＡは、タービン１ａ、発電機２ａ、ト
ランス３ａ、遮断機４ａを直列に接続して構成さ
れており、タービン１ａを駆動させることにより
発電機２ａで発電し、その電気出力は発電機トラ
ンス３ａ、遮断機４ａを通して送電線５へ供給さ
れる。また、前記電気出力の１部は発電プラント
内で消費される負荷、すなわち所内負荷として使
われることになる。なお、この所内負荷には各ユ
ニツト毎に消費されるユニツト所内負荷９ａと、
各ユニツト共通のコモン所内負荷１３とに分類さ
れる。第１図において、前者は発電機２ａと発電
機トランス３ａの間よりユニツトトランス６ａ、
遮断機７ａ，７a′、分電盤８ａを通して供給され
る。後者は、前者と同様に発電機２ａと発電機ト
ランス３ａの間よりステーシヨントランス１１、
遮断機１０″，１０′、分電盤１２を通して供給さ
れる外に、６ユニツト共通の負荷であるため、送
電線５より遮断機１０，１０′、ステーシヨント
ランス１１、分電盤１２を通して供給される。た
だし、後者は通常送電線５より供給される。

前記発電プラントを構成しているグループＢ〜
Ｆも前述のグループＡと同様に構成されている。

以上のように構成された従来の発電プラントに
おいては、系統事故等の発生により遮断機４ａは
開の状態、すなわち系統から切り離されることと
なり、発電機能力は瞬間的に所内負荷まで低下す
る。この状態がグループＡからグループＦまで６
ユニツト全てに発生した場合、全ユニツトが
FCB運転（ユニツト所内負荷＋コモン所内負荷）
で運用されることになる。

前述のごとく、全ユニツトがFCB運転となつ
た場合、全てのユニツトが同じ割合でタービン寿
命消費を発生することとなり、またFCB運転の
時間が長くなれば、タービン寿命消費は極めて大
きなものとなる。さらに、全ユニツトを低負荷、
つまり効率の悪い条件で運転することになる。経
済性の面からも得策ではない。

第２図は、各ユニツトの運転負荷の一例を示
す。

この第２図に示す例では、No.１、２ユニツトは
40％負荷、No.３は80％負荷、No.４、５、６は100
％負荷で運転されている。また、各ユニツトのユ
ニツト所内負荷は、各ユニツトとともに３％負
荷、コモン所内負荷は６ユニツト合計で３％負荷
というように非常に小さいものである。したがつ
て、前述の状態よりFCB運転に移行した場合、
タービン寿命消費は、No.４、５、６が最も大き
く、ついで、No.３、No.１、２が最も小さいという
ことになり、低負荷よりもFCB運転に移行した
方がタービン寿命消費は小さいことが分かる。

次に、第３図は従来のプラント運転制御を示
す。

この第３図において、各ユニツトの電気出力１
５と給電指令、その他要求負荷１４によりその差
分を判断し、負荷増減信号１６を各ユニツトに供
給し、ユニツトの電気出力１５を変化させる。こ
の操作を繰り返し実行することにより、プラント
運転制御を行つているため、系統事故等の発生に
より要求負荷１４が低下した場合、各ユニツトの
運転負荷等に無関係にFCB運転に移行される。

したがつて、仮りに６ユニツト全てが100％ロ
ードで運転され、FCB運転に移行した場合、タ
ービン寿命消費は非常に大きく、FCB運転の発
生頻度によつては６ユニツト全てが所期の耐用年
数以前に、ロータ交換等の改造を余儀なくされる
可能性がある。また、タービン寿命消費を管理し
ていない状態においては、重大な事故が発生する
可能性もある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、FCB運転移行時のタービン
寿命消費を減少させ得る発電プラントの制御方法
を提供するにあり、他の目的はFCB運転時の経
済性および信頼性を、より一層向上させ得る発電
プラントの制御方法を提供するにあり、さらに本
発明の他の目的は前記発明方法を確実に実施し得
る発電プラントの制御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の１番目の発明は、特許請求の範囲第１
項に記載の通り、複数のユニツトにより構成され
た発電プラントにおいて、系統事故等の発電プラ
ント異常状態発生により所内単独運転に移行する
際、各ユニツトの電気出力を判断し、所内単独運
時のユニツト運転台数選択と、運転されるユニツ
ト選択とを行うようにしたところに特徴を有する
もので、この方法により、FCB運転移行時のタ
ービン寿命消費を減少させることができる。

また、本発明の２番目の発明は、特許請求の範
囲第３項に記載の通り、複数のユニツトにより構
成された発電プラントにおいて、系統事故等の発
電プラント異常状態発生により所内単独運転に移
行する際、各ユニツトの電気出力を判断し、所内
単独運転時のユニツト運転台数選択と、運転され
るユニツト選択とを行うとともに、選択されたユ
ニツト台数に相当する必要所内負荷を算出し、さ
らに算出された各ユニツトの負荷配分を行うよう
にしたところに特徴を有するもので、この方法に
より、FCB運転時の経済性および信頼性を、よ
り一層向上させることができる。

さらに、本発明の３番目の発明は、特許請求の
範囲第５項に記載の通り、各ユニツトを制御する
プラント運転制御装置に、系統事故等の発電プラ
ント異常状態発生により所内単独運転に移行する
際、各ユニツトの電気出力を判断して所内単独運
転時のユニツト運転台数を選択するユニツト運転
台数決定部と、運転されるユニツトを選択する運
転ユニツト決定部とを付加したところに特徴を有
するもので、この装置により、前記１番目の発明
である方法を確実に実施することができる。

そして、本発明の４番目の発明は、特許請求の
範囲第６項に記載の通り、各ユニツトを制御する
プラント運転制御装置に、系統事故等の発電プラ
ント異常状態発生により所内単独運転に移行する
際、各ユニツトの電気出力を判断して所内単独運
転時のユニツト運転台数を選択するユニツト運転
台数決定部と、運転されるユニツトを選択する運
転ユニツト決定部と、選択されたユニツト台数に
相当する必要所内負荷を算出するユニツト運転負
荷計算部と、選択された各ユニツトに対して負荷
配分を行うユニツト運転負荷配分部を付加したと
ころに特徴を有するもので、この装置により前記
２番目の発明である方法を確実に実施することが
できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第４図は、本発明方法を実施するための発電プ
ラントの制御装置の一例を示すもので、パワーブ
ロツクが６ユニツトで構成されている場合を示
す。

この第４図において、系統事故の発電プラント
異常状態が発生し、FCB信号がプラント運転制
御装置１８に入力されると、各ユニツトの電気出
力１５ａ〜ｆをユニツト電気出力演算部１７に入
力せしめ、各ユニツトの運転負荷状態およびトー
タル電気出力を算出する。前記ユニツト電気出力
演算部１７で算出された電気出力は、プラント運
転制御装置１８よりの要求電気出力との差、すな
わち負荷増減を算出し、その負荷増減信号１６を
プラント運転制御装置１８にフイードバツクされ
る。プラント運転制御装置１８において、FCB
信号の入力により、各ユニツトの運転負荷および
操作員による指定等を判断し、所内単独運転移行
時のユニツト運転台数選択、運転されるユニツト
選択、運転負荷配分を行い、要求電気出力を算出
する。この要求電気出力は、各ユニツトへフイー
ドバツクされ、タービン、蒸気発生器、発電機の
運転制御を行う。要求電気出力により制御された
発電機電気出力は、再度、ユニツト電気出力演算
部１７に入力され、それ以降、前述の過程を順次
繰り返して実行することにより、本発明の発電プ
ラント運転制御方法を実施することが可能とな
る。

次に、第５図はプラント運転制御装置の一例を
示す。

この第５図において、発電プラント異常状態発
生に伴い、FCB信号２１、要求電気出力（Load
Demand）１９、運転台数指定２０、運転ユニツ
トNo.指定２２、各ユニツト電気出力１５ａ〜ｆは
プラント運転制御装置１８に入力される。これら
の入力デーータをベースに、プラント運転制御装
置１８内において、所内単独運転移行時のユニツ
ト台数選択、運転ユニツトNo.選択、運転負荷配分
を行い、各ユニツトの運転を制御するための制御
信号を発信する。

プラント運転制御装置１８は、前記機能を確実
に発揮させるため、ユニツト運転台数決定部２
３、運転ユニツト決定部２４、ユニツト運転負荷
計算部２５、ユニツト運転負荷配分部２６、ユニ
ツト運転負荷決定部２７より構成されており、以
下その内容を具体的に説明する。

第６図は、ユニツト運転台数決定部２３の詳細
ブロツク図を示す。

このユニツト運転台数決定部２３にFCB信号
２１が入力することにより、まず運転台数判定部
２８において、運転台数指定の有無をチエツクす
る。操作員等により運転台数指定２０が入力され
ている場合には、指定台数選択部３２により無条
件に運転台数指定２０が優先し、台数を決定す
る。一方、運転台数指定２０が入力されていない
場合、要求電気出力判定部２９において、給電指
令等の要求負荷の有無を判定する。すなわち、要
求電気出力として、250％負荷が要求されていた
場合、FCB信号入力後、直ちに250％負荷を送電
する必要があり、少なくとも３ユニツトは所内負
荷運転に移行させる必要がある。よつて、要求電
気出力判定部２９において、要求電気出力１９が
入力されている場合、要求電気出力相当台数選択
部３０により要求電気出力１９を満足する最小の
ユニツト台数を選択する。また、要求電気出力１
９が入力されていない場合、ユニツト運転台数と
してMIN.運転台数選択部３１によりMIN.1台を
選択することになる。前述のごとく、選択された
ユニツト運転台数（３０，３１，３２のいずれか
１つ）は、次の過程である運転ユニツト決定部２
４に入力される。

第７図は、運転ユニツト決定部２４の詳細ブロ
ツク図を示す。

ユニツト運転台数決定部２３により決定された
ユニツト運転台数の入力により、まず第１にユニ
ツトNo.指定判定部３３において、ユニツトNo.指定
２２の有無をチエツクする。ユニツトNo.指定２２
がある場合、無条件に指定ユニツトNo.決定部３７
において、指定されたユニツトNo.を優先し、ユニ
ツトNo.を決定する。ユニツトNo.指定２２がない場
合、ユニツト運転台数判定部３４において、運転
台数が複数か、あるいは１台かの判定を行う。運
転台数として、MIN.1台が選択された場合、ユ
ニツト電気出力１５ａ〜ｆの入力により、ユニツ
トNo.（１台）決定部３６において、最も低い負荷
で運転されているユニツトを選択する。これは、
低い負荷で運転されているユニツトをFCB運転
に移行させた方が、高負荷で運転されているユニ
ツトに比べてタービン寿命消費を低く押えること
が可能となるためである。ただし、６ユニツトの
全てが、あるいは同様の最低負荷で複数のユニツ
トが運転されている場合は、１ユニツトを選択す
ることができず、次の過程であるユニツト効率判
定部３６′において、最も効率の高いユニツトを
選択し、このユニツトをFCB運転に移行される
ものとする。この効率順位は、試運転時等におい
て実施される性能試験をベースに決定することが
可能である。一方、ユニツト運転台数判定部３４
において、複数台数と判定された場合は、ユニツ
トNo.（複数）決定部３５において、最も低い負荷
で運転されているユニツトより必要ユニツト運転
台数分のユニツトを選択する。（第７図のユニツ
トNo.（複数）決定部３５においては、３台のユニ
ツトを決定した例を示す。）しかし、この場合に
も同様に、各ユニツトが同負荷で運転されている
ことが考えられるが、このような場合にはユニツ
ト効率判定部３５′により、効率の高いユニツト
より必要台数分を決定する。（第７図のユニツト
効率判定部３５′においては、必要運転台数が３
ユニツトの場合、まず最も低い負荷で運転されて
いるユニツトNo.が選択され、次に最も効率のよい
No.２、次にNo.４の３ユニツトが選択された例を示
す）。

前述のごとく選択されたユニツトNo.（運転台数
相当分）は、ユニツト運転負荷計算部２５に入力
される。

第８図は、ユニツト運転負荷計算部２５、ユニ
ツト運転負配分部２６、ユニツト運転負荷決定部
２７の詳細ブロツク図を示す。

運転ユニツト決定部２４により決定された運転
ユニツトNo.（運転台数）は、ユニツト運転負荷計
算部２５に入力され、FCB運転移行時の運転負
荷を算出する。すなわち、必要所内負荷（FCB
運転に移行されるユニツト数に相当するユニツト
所内負荷とコモン所内負荷の合計）を計算する。
ユニツト所内負荷計算部３８において、FCB運
転移行時のユニツト運転台数相当のユニツト所内
負荷を計算する。一例として、３ユニツトであれ
ば、 （ユニツト所内負荷合計）＝３×UA（kW） ここで、UA：ユニツト所内負荷／1Unitであ
る。

次に、必要所内負荷計算部３９において、トー
タル所内負荷、すなわちユニツト所内負荷とコモ
ン所内負荷の合計を算出する。一例として、３ユ
ニツトであれば、 （必要所内負荷）＝３×UA＋CA ここで、UA：ユニツト所内負荷／1Unit CA：コモン所内負荷／プラント である。

前述したごとく算出された必要所内負荷は、ユ
ニツト運転負荷配分部２６，２６′に入力される。
このユニツト運転負荷配分部２６，２６′は、選
択されたユニツトがFCB運転に移行する際、必
要所内負荷の何％を各ユニツトに負わせるかを決
定するものである。ユニツト運転負荷配分部２６
は、選択されたユニツトのうちで最も運転効率の
高いユニツトにコモン所内負荷を負わせるもの
で、一例を示せば、第８図のユニツト運転負荷配
分部２６に示すごとく、３ユニツトが選択された
場合、最も運転効率の高いNo.３ユニツトにコモン
所内負荷を負わせ、No.３ユニツトは、FCB運転
時、前記した（UA＋CA）の負荷で運転され、
他のNo.１、No.２のユニツトはユニツト所内負荷に
て運転されることになる。一方、前記とは別に、
ユニツト運転負荷配分部２６′に示すごとく、複
数のユニツトが選択された場合、選択されたユニ
ツトのそれぞれが同一の負荷にて運転することも
可能である。すなわち、次式のごとく必要所内負
荷をユニツト運転台数をそれぞれ同一負荷となる
ように配分するものである。

各ユニツトの運転負荷）＝（Ｎ×UA＋CA）／Ｎ（
kW）＝UA＋CA／Ｎ（kW） ここで、Ｎ：ユニツト数 である。

前記ユニツト運転負荷配分部２６，２６′のい
ずれかにより配分された運転負荷は、ユニツト運
転負荷決定部２７に移る。

ユニツト運転負荷決定部２７は、前記ユニツト
運転負荷配分部２６あるいは２６′で配分された
負荷とFCB発生前の運転負荷との差を計算する
ものであり、FCB運転に移行されるユニツトは、
その所内負荷まで何％負荷を減少あるいは増加さ
せればよいか、またFCB運転にユニツト（選択
されなかつたユニツト）は、トリツプさせること
を決定するものである。言いかえれば、ユニツト
運転負荷決定部２７は、FCB運転移行時の負荷
増減信号１６を発生させるものである。

前記した例のごとく、プラント運転制御装置１
８の演算結果をベースに、プラントの運転停止指
令信号（負荷増減信号１６）を発信せしめ、
FCB発生後のプラント運用を制御させると、本
発明のプラント運転制御方法を全自動的に行うこ
とができ、非常に有効である。

前述のプラント運転制御装置１８に必要な機能
および記憶容量は、比較的少ないので、専用の演
算器として設置する場合は、小型のマイコンで足
り、設備コストが高価とはならない。また、小容
量のもので足りるため、たとえば発電プラント全
体の制御監視用大型電算機の容量余裕を利用して
組み込むことも容易である。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の１番目発明によれば、複
数のユニツトにより構成された発電プラントにお
いて、系統事故等の発電プラント異常状態発生に
より所内単独運転に移行する際、各ユニツトの電
気出力を判断し、所内単独運転時のユニツト運転
台数選択と、運転されるユニツト選択とを行うよ
うにしているので、FCB運転移行時のタービン
寿命消費を減少させ得る効果があり、したがつて
タービン耐用年数の縮減を防止し得る効果があ
る。

また、本発明の２番目の発明によれば、複数の
ユニツトにより構成された発電プラントにおい
て、系統事故等の発電プラント異常状態発生によ
り所内単独運転に移行する際、各ユニツトの電気
出力を判断し、所内単独運転時のユニツト運転台
数選択と、運転されるユニツト選択とを行うとと
もに、選択されたユニツト台数に相当する必要所
内負荷を算出し、さらに算出された各ユニツトの
負荷配分を行うようにしているので、FCB運転
時の経済性および信頼性を、より一層向上させ得
る効果がある。

さらに、本発明の３番目の発明によれば、各ユ
ニツトを制御するプラント運転制御装置に、系統
事故等の発電プラント異常状態発生により所内単
独運転に移行する際、各ユニツトの電気出力を判
断して所内単独運転時のユニツト運転台数を選択
するユニツト運転台数決定部と、運転されるユニ
ツトを選択する運転ユニツト決定部とを付加して
いるので、前記１番目の発明である方法を確実に
実施し得る効果がある。

そして、本発明の４番目の発明によれば、各ユ
ニツトを制御するプラント運転制御装置に、系統
事故等の発電プラント異常状態発生により所内単
独運転に移行する際、各ユニツトの電気出力を判
断して所内単独運転時のユニツト運転台数を選択
するユニツト運転台数決定部と、運転されるユニ
ツトを選択する運転ユニツト決定部と、選択され
たユニツト台数に相当する必要所内負荷を算出す
るユニツト運転負荷計算部と、選択された各ユニ
ツトに対して負荷配分を行うユニツト運転負荷配
分部を付加しているので、前記２番目の発明であ
る方法を確実に実施し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来一般に用いられている発電プラン
トの系統図、第２図は発電プラントを構成してい
る各ユニツトの運転負荷の一例を示す図、第３図
は従来のプラント運転制御を示す図、第４図は本
発明のプラント運転制御方法を実施するための装
置の一例をしめすブロツク図、第５図は本発明を
実施するために構成したプラント運転制御装置の
一例を示すブロツク図、第６図はユニツト運転台
数決定部の詳細ブロツク図、第７図は運転ユニツ
ト決定部の詳細ブロツク図、第８図はユニツト運
転負荷計算部、ユニツト運転負荷配分部およびユ
ニツト運転負荷決定部の詳細ブロツク図である。
１ａ〜ｆ……タービン、２ａ〜ｆ……発電機、３
ａ〜ｆ……発電機トランス、４ａ〜ｆ……遮断
機、５……送電線、６ａ〜ｆ……ユニツトトラン
ス、７ａ〜ｆ，７a′〜f′……遮断機、８ａ〜ｆ…
…分電盤、９ａ〜ｆ……ユニツト所内負荷、１
０，１０′，１０″……遮断機、１１……ステイシ
ヨントランス、１２……分電盤、１３……コモン
所内負荷、１４……要求負荷（Load Demand）、
１５……各ユニツト電気出力、１６……負荷増減
信号、１７……ユニツト電気出力演算部、１８…
…プラント運転制御装置、１９……要求電気出
力、２０……運転台数指定、２１……FCB信号、
２２……運転ユニツトNo.指定、２３……ユニツト
運転台数決定部、２４……運転ユニツト決定部、
２５……ユニツト運転負荷計算部、２６，２６′
……ユニツト運転負荷配分部、２７……ユニツト
運転負荷決定部、２８……運転台数判定部、２９
……要求電気出力判定部、３０……要求電気出力
相当台数選択部、３１……MIN.運転台数選択
部、３２……指定台数選択部、３３……ユニツト
No.指定判定部、３４……ユニツト運転台数判定
部、３５……ユニツトNo.（複数）決定部、３６…
…ユニツトNo.（１台）決定部、３７……指定ユニ
ツトNo.決定部、３８……ユニツト所内負荷計算
部、３９……必要所内負荷計算部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のユニツトにより構成された発電プラン
   トにおいて、系統事故等の発電プラント異常状態
   発生により所内単独運転に移行する際、各ユニツ
   トの電気出力を判断し、所内単独運転時のユニツ
   ト運転台数選択と、運転されるユニツト選択とを
   行うことを特徴とする発電プラントの制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記運転さ
   れるユニツト選択を、低い負荷で運転されている
   ユニツトから選択して行くことを特徴とする発電
   プラントの制御方法。 ３ 複数のユニツトにより構成された発電プラン
   トにおいて、系統事故等の発電プラント異常状態
   発生により所内単独運転に移行する際、各ユニツ
   トの電気出力を判断し、所内単独運転時のユニツ
   ト運転台数選択と、運転されるユニツト選択とを
   行うとともに、選択されたユニツト台数に相当す
   る必要所内負荷を算出し、さらに算出された各ユ
   ニツトの負荷配分を行うことを特徴とする発電プ
   ラントの制御方法。 ４ 特許請求の範囲第３項において、前記運転さ
   れるユニツト選択を、低い負荷で運転されている
   ユニツトから選択して行くことを特徴とする発電
   プラントの制御方法。 ５ 複数のユニツトと、各ユニツトを制御するプ
   ラント運転制御装置とを備えた発電プラントにお
   いて、前記プラント運転制御装置に、系統事故等
   の発電プラント異常状態発生により所内単独運転
   に移行する際、各ユニツトの電気出力を判断して
   所内単独運転時のユニツト運転台数を選択するユ
   ニツト運転台数決定部と、運転されるユニツトを
   選択する運転ユニツト決定部とを付加したことを
   特徴とする発電プラントの制御装置。 ６ 複数のユニツトと、各ユニツトを制御するプ
   ラント運転制御装置とを備えた発電プラントにお
   いて、前記プラント運転制御装置に、系統事故等
   の発電プラント異常状態発生により所内単独運転
   に移行する際、各ユニツトの電気出力を判断して
   所内単独運転時のユニツト運転台数を選択するユ
   ニツト運転台数決定部と、運転されるユニツトを
   選択する運転ユニツト決定部と、選択されたユニ
   ツト台数に相当する必要所内負荷を算出するユニ
   ツト運転負荷計算部と、選択された各ユニツトに
   対して負荷配分を行うユニツト運転負荷配分部を
   付加したことを特徴とする発電プラントの制御装
   置。