JPH0477328B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は複数台のガスタービンと蒸気タービン
を結合して成る複合発電プラント（以下、コンバ
インドサイクルと称す）の無効電力制御装置に関
する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 発電システムトータルとしての効率を向上させ
る方法の１つとして、ガスタービン排気により蒸
気を発生させ、その蒸気により蒸気タービンを駆
動し、ガスタービンおよび蒸気タービンの駆動力
を合わせて発電機を回して発電を行なうというコ
ンバインドサイクルシステムが最近使用されるよ
うになつてきている。

第１図に上記コンバインドサイクルの構成の一
例を示す。

ガスタービン１、蒸気タービン２、発電機３は
一軸上に結合され、発電機３の出力は主変圧器４
にて昇圧された後しや断器５を介して系統６に接
続される。発電機３の出力は100MW程度の中小
容量のものが用いられ、上記システムを複数台
（５〜６程度）並列に接続して１つの発電プラン
トを構成している。

このように複数台の発電機によりプラントを構
成した場合、一軸が故障してもプラント全体とし
ての発電量には大きな影響を与えないという利点
があるが、発電機の台数が増える分運転員を増や
すわけにはいかないため、複数台をまとめて１つ
のシステムとして制御するための制御装置が必要
となる。

上記制御装置の１つとして無効電力制御装置の
概略制御ブロツク図を第２図に示す。中央給電所
あるいはオペレータの手動スイツチによる無効電
力の増減指令７により変化率制限器８を介して積
分器９にて無効電力指令値を作る。運転台数によ
り決まる上下限制御器１０にて制限をかけた後比
較器１１に入力し、各軸の無効電力１２を加算器
１３にてたし合わせた値とを比較する。上記比較
器１１にて無効電力の指令値を実際値の比較を行
ない、その差分のみを分配器１４に入力して各軸
に無効電力の目標値を分配する。上記無効電力目
標値は各軸制御部１５に入力し、変化率制限器１
６、上下限制限器１７にて制限をかけた後、比較
器１８にて制御を行なつている軸の実無効電力１
９と比較し、両者の差分を無効電力増減指令とし
て発電機の励磁装置２０に入力し、上記無効電力
増減指令にて自動電圧調整器（以下、AVRとい
う）２１の電圧設定器２２の増減を行なう。

AVRは発電機の励磁電流を制御して発電機の
端子電圧を調整する装置であるが発電機が電力系
統と接続されており、系統電圧が一定不変の状態
においては励磁電流を増やせば無効電力が増え、
励磁電流を減らせば無効電力が減少する。すなわ
ち、AVRにて無効電力の増減制御を行なうこと
が可能なわけである。

第３図に励磁装置の構成図の一例を示す。本例
はサイリスタ直接励磁方式による代表例を示した
ものである。サイリスタ直接励磁とは第３図にて
発電機２３の出力電圧を励磁用変圧器２４にて適
当な電圧レベルに電圧を落した後サイリスタブリ
ツジ２５にて整流を行ない界磁しや断器２６を介
して界磁巻線２７に供給するという励磁方式であ
り、発電機２３の励磁源として自分の出力を使用
するため、他の励磁源を必要としない励磁方式で
ある。励磁装置としては従来より発電機の出力電
圧をある設定値に合わせるためのAVR２１と、
このAVR２１の故障時あるいは界磁電流をある
設定値にあわせるという制御を行なう定励磁調整
器（以下、MECという）２８の２つの調整器を
持つている。

AVR２１による制御が行なわれている場合は、
発電機２３の出力電圧は計器用変圧器２９を介し
てAVR２１に入力され、AVR２１の電圧設定器
２２の設定値と合うようにサイリスタブリツジ２
５の各サイリスタのゲートにパルス信号が送られ
励磁電流の制御が行なわれる。発電機の出力電圧
電流は、計器用変圧器２９あるいは計器用変流器
３０を介して過励磁、低励磁等の各制限器３１よ
りAVR２１に信号が送られ励磁量が制限され安
定運転限界を越えないよう制御される。

MEC２８による制御が行なわれている場合は、
界磁電圧あるいは界磁電流がMEC２８に入力し、
この値が電圧設定器３２の設定値と合うようにサ
イリスタブリツジ２５の各サイリスタのゲートに
パルス信号が送られ励磁電流が制御される。

上記AVR２１による制御とMEC２８による制
御との違いは、電圧設定値２２，３２の値と発電
機端子電圧と比較するか、あるいは、界磁電圧、
電流と比較するかという違いである。発電機が系
統に接続されている状態では系統電圧が変動すれ
ば発電機電圧も変動する。このとき、AVRにて
制御している場合は、電圧変動を抑制する方向で
励磁電流の制御が行なわれているため、系統全体
の安定度が向上する。それに対してMECにて制
御している場合は、系統が変動しても自分の励磁
量は変化させないため系統の安定化の向上は望め
ない。

このため、従来より通常運転ではAVRにて制
御を行ない、AVR故障時あるいは起動時のみ
MECにて制御を行なうという運転が行なわれて
いる。すなわち、AVR故障によるMEC制御中は
中給指令あるいは系統の状態等の条件をオペレー
タが監視し、MECの電圧設定器を手動で変化さ
せるという運転が行なわれる。しかし、コンバイ
ンドサイクルにおいては複数の発電機をあたかも
１台として制御を行なつているため、ある軸の
AVR故障した場合、オペレータがその軸のMEC
の電圧設定器を常に手動制御することは困難であ
る。

そこで、従来のコンバインドサイクル向け無効
電力制御装置では、AVR故障にて故障した軸を
トリツプさせる制御を行なつていた。しかし、こ
のような従来方式によると、コンバインドサイク
ルは複数軸で１つのプラントを形成しているた
め、１軸トリツプしても全体に与える影響はコン
バインドサイクル以外のプラントよりは小さい
が、たとえ１軸でもトリツプさせれば系統に少な
からぬ動揺を与える問題点があつた。

［発明の目的］ 本発明はAVRの故障した軸をトリツプさせる
ことなく、また、オペレータに負担をかけること
もなく、MECによる運転継続の可能な複合発電
プラントの無効電力制御装置を提供することを目
的とする。

［発明の概要］ このため、本発明はAVRの故障した軸は予め
設定した値でMEC運転を行なうと共に、その無
効電力分を無効電力指令値より差し引き、その差
し引いた指令値を各AVRに分配することにより、
無効電力の変動分を正常なAVRで調整するよう
にしたことを特徴としている。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第４図は本発明の一実施例を示す無効電力制御
装置の制御ブロツク図を示したもので、図中、第
２図と同一符号は同一又は相当部分を示す。図の
構成で第２図と異なる点は、無効電力の増減指令
７を積分器３３にて積分した後、引算器３４に入
力し、AVR自動運転でない軸の無効電力３５を
加算器３６にて合計した値と引算を行ない、その
出力を変化率制限器８に入力している点である。
すなわち、AVR自動運転でない軸の無効電力は
あらかじめ差し引いた上で無効電力の指令値とす
る考えである。

次に上下限制限器１０の出力は比較器１１で
AVR自動運転中の軸の無効電力３７を加算器１
３にてたし合わせた値と比較する。これはAVR
自動運転でない軸の無効電力はすでに差し引いて
あるため、AVR自動運転の軸のみで無効電力の
フイードバツクを考えるためである。次に、分配
器１４ではAVR自動運転中の各軸に無効電力の
目標値を分配し各軸制御部１５に信号を送る。以
下、AVR自動運転中の軸については前述第２図
で説明したのと同様の制御が行なわれる。

一方、AVRが故障し励磁装置２０の運転が
MEC２８による制御に移行した軸は、AVR故障
時の無効電力設定器３８と制御している軸の実無
効電力１９を比較器３９に入力し、AVR故障に
てMEC制御に移行したとき閉となる接点４０を
介してMEC２８の電圧設定器３２を制御する。

このとき、上記無効電力設定器３８の設定値は
任意の値を選ぶことが可能であるが、無効電力ゼ
ロすなわち力率“１”にて発電機が安定に負うこ
とのできる負荷が最大となるため、設定値はゼロ
とすることが考えられる。

このように、AVRが故障した場合はAVR制御
からMEC制御に移行し、MEC制御に移行した軸
については無効電力をゼロあるいは任意のある値
に設定し、このAVR自動以外の軸の無効電力を
指令値からあらかじめ引き算を行なつてAVR自
動の軸のみで無効電力の制御を行なうことによ
り、AVRが故障した場合もオペレータが常時監
視、制御を行なうことなく、運転を継続すること
が可能となる。

尚、上記実施例では励磁系はサイリスタ直接方
式にて説明したが他の方式のものでも全く同様の
作用効果が得られることは勿論である。

また、上記実施例における無効電力設定器３８
と比較器３９のかわりに無効電力リレーを使用す
ることも可能である。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、AVRが故障し
たときでも、オペレータに負担をかけることなく
MECによる自動運転継続が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なコンバインドサイクルの構成
図、第２図はそのコンバインドサイクルに適用さ
れる従来の無効電力制御装置の制御ブロツク図、
第３図はサイリスタ直接励磁方式による一般的な
励磁装置の構成図、第４図は第１図のコンバイン
ドサイクルに適用される本発明の一実施例に係る
無効電力制御装置の制御ブロツク図である。 ７……増減指令、８……変化率制限器、９，３
３……積分器、１０……上下限制御器、１１，１
８，３９……比較器、１３，３６……加算器、１
４……分配器、１５……各軸制御部、１６……変
化率制限器、１７……上下限制限器、１９……実
無効電力、２０……励磁装置、２１……AVR、
２２，３２……電圧設定器、２８……MEC、３
４……引算器、３５，３７……無効電力、３８…
…無効電力設定器、４０……接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスタービンと蒸気タービンとにより発電機
   を駆動する構成の発電プラント軸が複数軸と、こ
   れら各軸の発電機の出力電圧をそれぞれ設定値と
   比較しその偏差に応じて前記発電機の励磁電流を
   制御する各自動電圧調整器と、前記各軸の発電機
   の励磁電流をそれぞれの設定値と比較しその偏差
   に応じて前記発電機の励磁電流を一定に制御する
   各定励磁調整器とを備え、前記各軸の発電機の出
   力電圧を常時は自動電圧調整器により制御しその
   自動電圧調整器が故障した場合には定励磁調整器
   に切替て制御する複合発電プラントの無効電力制
   御装置において、 無効電力の増減指令を積分した値から前記定励
   磁調整器にて励磁制御を行つている軸の無効電力
   の合計値を減算する手段と、この手段により減算
   された値を変化率制限器を介して積分器に入力し
   て無効電力指令値を形成する手段と、この手段に
   より形成された前記無効電力指令値から前記自動
   電圧調整器にて励磁制御を行つている軸の無効電
   力の合計値を減算する手段と、この手段により減
   算された無効電力指令偏差値に応じた値を前記自
   動電圧調整器にて励磁制御を行つている軸の前記
   設定値として分配する手段とを備えていることを
   特徴とする複合発電プラントの無効電力制御装
   置。