JPH05272307A

JPH05272307A - 複合サイクルプラント制御装置

Info

Publication number: JPH05272307A
Application number: JP4075738A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kikuchi; 清治菊地; Yasuo Goshima; 安生五嶋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-10-19

Abstract

(57)【要約】【構成】知識ベース部１００では、各軸について平均起
動回数偏差Ｎｅと目標効率偏差Ｅｅとを知識ベースとし
て保存する。ファジー推論部１１０では、各々メンバー
シップ関数１１１によって起動優先度を推論し、各軸優
先度決定部１２０で、各軸の優先度を決定する。優先度
比較部１３０は、各軸の優先度を比較し、起動軸決定部
１４０で、優先度の大きいものを次の起動軸とする。【効果】複数軸全体の効率向上と寿命を長くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合サイクルプラント
のガスタービン発電機の起動制御に好適な複合サイクル
プラント制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンと蒸気タービンの組み合わ
せによる複合サイクルプラントでは、通常１台のガスタ
ービンに対して蒸気タービンと発電機が同じ軸で連結さ
れた１軸と呼ぶものが、１つの発電所で複数軸が設置さ
れている。

【０００３】このように複数軸から構成される複合サイ
クルプラントに対して中央給電所から要求負荷信号が送
られてくると、発電所側ではこの要求負荷に対応すべく
最適な運転台数で運転する。この場合、ガスタービンの
起動時間は、比較的短いから中央給電所からの要求負荷
指令に応じてガスタービンが起動、停止して対応する。
そして複数台のガスタービン発電機を起動する場合にお
いて、どのガスタービン発電機を起動させるかについて
は従来その順番が定まっておらず、運転員の判断に基づ
いて、例えば、ガスタービン発電機の番号の若い順に起
動されている。

【０００４】例えば、図１１に示す発電所の１日の発電
所の合計出力曲線２００とガスタービン発電機の起動軸
タイミングを参照して説明する。

【０００５】図において縦軸は発電所合計出力（ＭＷ）
を示し、横軸は１日の時刻を示しｎ台のガスタービン発
電機があるとする。今、ｔ１で２台のガスタービン発電
機（以下「ＧＴＧ」と略する）が起動されていると、２
台の運転ではｔ２以降では、容量が不足するために残り
のｎ−１台のＧＴＧのうちどの軸かを起動することにな
る。また、時刻ｔ３では４台以上のＧＴＧが起動されな
いと、発電所としての合計要求出力に対して出力が不足
することになる。

【０００６】即ち、ｔｎ以降はｎ台のＧＴＧの出力が必
要なためにｔｎより１〜２時間前にｎ軸のＧＴＧを起動
することになる。このように発電所としての合計要求出
力に対応できるように停止しているＧＴＧを起動させ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
１１に示すように複数軸のガスタービン発電機が、発電
所の合計要求出力に対応して起動または停止がされる
が、この起動または停止させる順序が定められていない
ため次のような問題がある。

【０００８】例えば、運転員が発電所の合計要求出力に
応じてガスタービン発電機の番号の若い順に起動または
停止させているのでは、特定のあるガスタービン発電機
のみの起動回数が極端に多いとか、ガスタービン発電機
の効率が良くない機械が先に起動されることもある。こ
のため特定のガスタービン発電機の機械のみの劣化が速
く、ガスタービン発電機の全体の寿命の上から適切でな
かった。また、発電所全体としては経済運営上適切でな
い場合があった。

【０００９】そこで、本発明は複合サイクルプラントの
ガスタービン発電機の起動軸を適切に選択してガスター
ビン全体の効率向上と寿命を長くすることができる複合
サイクルプラント制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数軸のガス
タービン発電機と蒸気タービン発電機とからなる複合サ
イクルプラントを制御する複合サイクルプラント制御装
置において、起動データに基づいて前記複数軸のガスタ
ービン発電機の平均起動回数を演算し、この平均起動回
数と各軸の起動回数との偏差を平均起動回数偏差として
各軸毎に演算する平均起動回数偏差演算手段と、効率デ
ータに基づいてガスタービン発電機目標効率を予め設定
し、ガスタービン発電機目標効率と各軸の効率との偏差
を目標効率偏差として演算する目標効率偏差演算手段
と、前記平均起動回数偏差と前記目標効率偏差とから知
識ベースを作成する知識ベースと、ファジー推論を適用
して、前記知識ベースに基づいて各軸の起動優先度を演
算する起動優先度演算手段と、この起動優先度演算手段
により演算された各軸の起動優先度のうちから起動優先
度の大きい軸から順次起動軸を決定する起動軸決定手段
とからなる起動順位演算手段とを設けるようにしたもの
である。

【００１１】

【作用】上記構成により、各軸の平均起動回数偏差が複
数軸の平均起動回数と各軸の平均起動回数から演算され
ると共に、各軸の目標効率偏差が目標効率と各軸の効率
とから演算される。起動順位演算手段では、平均起動回
数偏差と目標効率偏差とから知識ベースを作成し、ファ
ジー推論を適用して知識ベースに基づいて各軸の起動優
先度を演算し、さらに、起動優先度の大きいものから順
次起動させる。これによって効率のよい軸を優先して起
動させることができ、その起動回数を極端に多くするこ
となくある程度に留めることができる。従って、複数軸
全体の効率を向上させつつ、機械の寿命を長くすること
ができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例を示す複合サイ
クルプラント制御装置の概念図である。本実施例は、起
動順位演算手段２と平均起動回数偏差演算手段３と目標
効率偏差演算手段４とからなっている。

【００１４】起動順位演算手段２は、平均起動回数偏差
演算手段３の平均起動回数偏差と目標効率偏差演算手段
４の目標効率偏差とを入力してこれらのデータに基づい
てファジー推論を適用することにより、次に起動される
べきガスタービン発電機起動軸を決定し、起動要求信号
が入力されるとき決定された起動信号を出力する。平均
起動回数偏差演算手段３は、起動データとして各軸につ
いて所定期間の起動回数、現時点の起動軸の番号および
点検中や故障中の軸の番号などのデータを入力して平均
起動回数偏差を演算する。目標効率偏差演算手段４は、
ガスタービン発電機の各軸について効率データを入力し
て目標効率偏差を演算する。

【００１５】次に、上記構成の処理手順を図２を参照し
て説明する。

【００１６】まず、起動順位演算手段２の知識ベース部
１００では、長期間の平均起動回数偏差演算手段３の平
均起動回数偏差と目標効率偏差演算手段４の目標効率偏
差を蓄積し、学習して知識データベースを作成してい
る。

【００１７】即ち、平均起動回数偏差１０１では、図３
に示す如く、各軸について平均起動回数と実起動回数と
の偏差を図示符号で演算された平均起動回数偏差Ｎｅが
知識ベースとして作成されている。ここで、平均起動回
数とは、所定の期間のガスタービン発電機の全軸の起動
回数を全軸で除算した値をいい、また、実起動回数と
は、前記所定の時間の対応する軸の起動回数をいう。

【００１８】目標効率偏差１０２では、図４に示す如
く、各軸の目標効率と実効率との偏差と図示符号で演算
された目標効率偏差Ｅｅが知識ベースとして作成されて
いる。ここで、目標効率とは、各軸の熱効率の目標値を
いい、実効率とは、対応する軸の実際の熱効率をいう。

【００１９】以上の平均起動回数偏差Ｎｅと目標効率偏
差Ｅｅは、ｎ個の軸に対応してｎ個のデータがあり、平
均起動回数偏差演算手段３へ起動データおよび目標効率
偏差演算手段４へ効率データが入力される毎に起動順位
演算手段２へ平均起動回数偏差Ｎｅと目標効率偏差Ｅｅ
とが入力され学習して知識ベースとして保存されてい
る。

【００２０】また、知識ベース部１００には、図５に例
示する如くのルールが作成されている。

【００２１】この表は、ルールをマトリックス状で示す
もので、目標効率偏差Ｅｅの条件部（ＩＦ）を横方向の
欄に「Ｎｓ」，「Ｚ」，「Ｐｓ」と取り、平均起動回数
偏差Ｎｅの条件部（ＩＦ）を縦方向の欄に「Ｎｓ」，
「Ｚ」，「Ｐｓ」と取って両者が対応する欄に結論部
（ＴＨＥＮ）を設けている。ここで、表の「Ｎｓ」，
「Ｚ」，「Ｐｓ」，「Ｐｂ」は、平均起動回数偏差Ｎ
ｅ、目標効率偏差Ｅｅ、起動優先度Ｐｒの各々のメンバ
ーシップ関数を示している。

【００２２】具体的には、平均起動回数偏差Ｎｅのメン
バーシップ関数は、図６に示す如く、三角形で表わし、
「±ａ」は任意の起動回数偏差値で、「Ｎｓ」が負で少
し小さく、かつ、「−ａ」が正しくその通りを示し、
「Ｚ」がほぼ零で、かつ、「０」が正しくその通りを示
し、「Ｐｓ」が正で少し大きく「＋ａ」が正しくその通
りを示している。

【００２３】また、目標効率偏差Ｅｅのメンバーシップ
関数は、図７に示す如く、三角形で表わし、「±ｂ」は
任意の効率偏差値で、「Ｎｓ」が負で少し小さく、か
つ、「−ｂ」が正しくその通りを示し、「Ｚ」がほぼ零
で、かつ、「０」が正しくその通りを示し、「Ｐｓ」が
正で少し大きく「＋ｂ」が正しくその通りを示してい
る。

【００２４】また、起動優先度Ｐｒのメンバーシップ関
数は、図８に示す如く、三角形で表わし、「０」，
「０．５」，「１」は起動優先度値で、「Ｚ」がほぼ零
で、かつ、「０」が正しくその通りを示し、「Ｐｓ」が
少し大きく、かつ、「０、５」が正しくその通りを示
し、「Ｐｂ」が正で大きく「１」が正しくその通りを示
している。

【００２５】上記したメンバーシップ関数に基づいて、
図５に示すルール表を説明すると、例えば、ルール
（ア）は「平均起動回数偏差ＮｅがＮｓで、かつ、目標
効率偏差ＥｅがＮｓならば、起動優先度ＰｒをＺとせ
よ」を意味し、また、ルール（イ）は「平均起動回数偏
差ＮｅがＮｓで、かつ、目標効率偏差ＥｅがＺならば、
起動優先度ＰｒをＺとせよ」を意味する。さらに、ルー
ル（ウ）は「平均起動回数偏差ＮｅがＺで、かつ、目標
効率偏差ＥｅがＮｓならば、起動優先度ＰｒをＰｓとせ
よ」を意味し、また、ルール（エ）は「平均起動回数偏
差ＮｅがＺで、かつ、目標効率偏差ＥｅがＺならば、起
動優先度ＰｒをＰｂとせよ」を意味する。

【００２６】次に、ファジー推論部１１０の処理では、
知識ベース部１００からメンバーシップ関数と平均起動
回数偏差Ｎｅと目標効率偏差Ｅｅと現在の観測値として
実際の平均起動回数偏差Ｎｅと目標効率偏差Ｅｅとを入
力して、各軸毎に起動優先度Ｐｒの推論し各軸優先度決
定部１２０で各軸の優先度が決定される。

【００２７】例えば、図５で説明したルールによって、
ある軸の起動優先度Ｐｒを図９を参照して推論すると次
のようになる。今、ある軸の実際の平均起動回数偏差Ｎ
ｅ１（図示Δ印）、実際の目標効率偏差Ｅｅ１（図示Δ
印）とすると、ルール（ア）では、平均起動回数偏差Ｎ
ｅのＮｓと目標効率偏差ＥｅのＮｓとの一致の度合いが
ｃ，ｄであるからルールの「かつ」を小さい方を取ると
解釈して、ルールの条件部の一致度をｃとする。そし
て、結論部の起動優先度Ｐｒのｃと一致する値をルール
（ア）の出力とする。

【００２８】同様の処理によって、ルール（イ）では平
均起動回数偏差ＮｅのＮｓと目標効率偏差ＥｅのＺの一
致の度合いがｅ，ｆであるから小さい方を取り、起動優
先度ＰｒのＺのｆに一致する値をルール（イ）の出力と
する。ルール（ウ）では平均起動回数偏差ＮｅのＺと目
標効率偏差ＥｅのＮｓの一致の度合いがｇ，ｈであるか
ら小さい方を取り、起動優先度ＰｒのＰｓのｇに一致す
る値をルール（ウ）の出力とする。ルール（エ）では平
均起動回数偏差ＮｅのＺと目標効率偏差ＥｅのＺの一致
の度合いがｉ，ｊであるから小さい方を取り、起動優先
度ＰｒのＰｂのｊに一致する値をルール（エ）の出力と
する。

【００２９】上記のようにして、各軸について起動優先
度Ｐｒが推論され、決定すると優先度比較部１３０で、
起動優先度の比較がされる。

【００３０】例えば、図９で説明したルール（ア）〜ル
ール（エ）について、ＭＩＮ−ＭＡＸ法のファジー推論
を適用すると、図１０に示す起動優先度Ｐｒの合成図形
（図示太線）が得られる。この合成図形から重心を求め
ると、重心の座標軸αに重心Ｚが得られる。上記したフ
ァジー推論を第１軸から第ｎ軸まで、図５〜図１０で説
明したと同様に実施する。

【００３１】次に、起動軸決定部１４０は、得られた起
動優先度をＺ１〜Ｚｎとし、これらの重心の座標軸をα
１〜αｎとして最大の値となる座標軸を選び出す。この
最大値の軸が次回の起動軸として選択がされ、起動順位
演算手段２に起動要求信号が入力されたとき選択された
起動軸の起動信号を出力する。

【００３２】このように本実施例では、各軸のガスター
ビンの平均起動回数偏差と目標効率偏差とから知識ベー
スを作成し、この知識ベースに基づいてファジー推論に
より各軸の起動優先度を推論し、さらに、その中で起動
優先度の高いものから順番に起動させるようにしてい
る。従って、ガスタービンの特定の軸が極端に多く起動
されたり、効率の悪い軸を優先して起動させることがな
く、効率のよい軸が優先されて起動されるが極端に多く
起動させることがなく、全体的に効率が高められると共
に、特定のガスタービンの機械のみの寿命を短くするこ
とがない。

【００３３】なお、本実施例では、知識ベースのルール
として平均起動回数偏差と目標効率偏差との２つのルー
ルから起動優先度を算出したが、これに限ることなく、
その他各軸の諸特性、故障率、次回検定までの期間など
の諸条件をルールに加えることによりファジー推論を行
っても同様に実施できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ガ
スタービンの各軸の平均起動回数偏差と目標効率偏差か
ら次回起動されるべき起動軸がファジー推論部により選
択され、その軸を起動させるから複合サイクルプラント
として最適な効率のよい運用ができ、しかも、各軸のガ
スタービンの寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す複合サイクルプラント
制御装置の概念図である。

【図２】図１の処理を示す説明図である。

【図３】図２の平均起動回数偏差を示す説明図である。

【図４】図２の目標効率偏差を示す説明図である。

【図５】図２のルールを示す説明図である。

【図６】図５の平均起動回数偏差のメンバーシップ関数
を示す説明図である。

【図７】図５の目標効率偏差のメンバーシップ関数を示
す説明図である。

【図８】図５の起動優先度のメンバーシップ関数を示す
説明図である。

【図９】図５のルールに基づいてファジー推論を実施し
た一例を示す説明図である。

【図１０】図９の重心を求めた説明図である。

【図１１】従来の発電所の負荷要求曲線と各ガスタービ
ンの起動を示す説明図である。

【符号の説明】

２起動順位演算手段３平均起動回数偏差演算手段４目標効率偏差演算手段１００知識ベース部１１０ファジー推論部１２０各軸優先度決定部１３０優先度比較部１４０起動軸決定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数軸のガスタービン発電機と蒸気ター
ビン発電機とからなる複合サイクルプラントを制御する
複合サイクルプラント制御装置において、起動データに基づいて前記複数軸のガスタービン発電機
の平均起動回数を演算し、この平均起動回数と各軸の起
動回数との偏差を平均起動回数偏差として各軸毎に演算
する平均起動回数偏差演算手段と、効率データに基づいてガスタービン発電機目標効率を予
め設定し、ガスタービン発電機目標効率と各軸の効率と
の偏差を目標効率偏差として演算する目標効率偏差演算
手段と、前記平均起動回数偏差と前記目標効率偏差とから知識ベ
ースを作成する知識ベースと、ファジー推論を適用し
て、前記知識ベースに基づいて各軸の起動優先度を演算
する起動優先度演算手段と、この起動優先度演算手段に
より演算された各軸の起動優先度のうちから起動優先度
の大きい軸から順次起動軸を決定する起動軸決定手段と
からなる起動順位演算手段とを備えたことを特徴とする
複合サイクルプラント制御装置。