JPH0665842B2 - 発電プラントの負荷制御装置 - Google Patents

発電プラントの負荷制御装置

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JPH0665842B2
JPH0665842B2 JP60281910A JP28191085A JPH0665842B2 JP H0665842 B2 JPH0665842 B2 JP H0665842B2 JP 60281910 A JP60281910 A JP 60281910A JP 28191085 A JP28191085 A JP 28191085A JP H0665842 B2 JPH0665842 B2 JP H0665842B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、複数の発電ユニットからなる発電プラントの
負荷制御装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ガスタービン、蒸気タービン、発電機等の組合せよりな
るコンバインドサイクル発電ユニットは、複数のユニッ
トで一つの発電プラントを構成することが多い。その発
電プラントに要求される目標出力(負荷ともいう)は、
複数の発電ユニットの出力合計により達成される。従っ
て、このような複合発電プラントに於いては、目標出力
は各ユニットの運転台数を考慮した総括負荷制御装置
(以下GLCと称す)により制御される。複合発電プラン
トは夫々の発電ユニットの独立して運転できるように制
御システムを構成することが一般的である。複合発電プ
ラントの具体例であるコンバインドサイクル発電プラン
トの制御システムの全体構成例を第2図に示す。
オペレータは中央操作室からユニット中央操作盤10,監
視補助盤20を用いてユニット全体の運転と監視を行な
う。コンバインドサイクルの各発電ユニットは空気圧縮
器1,燃焼器2,ガスタービン3,排熱回収ボイラ(HRSGと称
す)4,蒸気タービン5及び発電機6より構成される。
制御システムは少人数運転が可能なように、ユニット制
御用計算機30,伝送システム40及び各プラントの監視用
データを収集して送信し操作指令などを各プラントの制
御装置へ伝えるステーション(50はNo.1用60はNo.2用70
はNo.n用)とリモートステーション(51はNo.1用)を介
して自動運転を行なえる装備となっている。
オペレータは中央操作盤10にある自動化パネルを用いn
台のプラントの運転スケジュールを設定する。制御用計
算機30はプラントの運転状態や主要機器(ガスタービン
や蒸気タービン)の積算運転時間を考慮した運転スケジ
ュールを演算して、夫々のスケジュールを伝送システム
40を用い各ユニットのステーションを通じてリモートス
テーションへ伝える。No.1ユニットではリモートステー
ション51により伝送信号或いは電気信号にて52から57ま
での各装置へ運転指令を送り、No.1ユニットの起動また
は停止に必要な操作を行なう。発電ユニット全体の目標
出力としてオペレータの指令は制御用計算機から、一方
中給からの指令は通信装置を通じて総括負荷制御装置
(以下GLCと云う)100へ与えられ、ここで各ユニット個
々の目標出力に分割されて伝送システム40とは別の信号
ケーブルを用いて負荷指令101として夫々のユニットの
ガスタービン制御装置53へ伝えられる。第2図のシステ
ム構成では、各ユニットの起動,停止操作を行ないプラ
ント監視のデータを伝送する伝送システム40と、各プラ
ント起動完了後の負荷運転のための負荷増減操作を行な
うGLC100より各ガスタービン制御装置へ負荷指令101を
伝える伝送ラインとは、危険分散のために分離され、夫
々独立した伝送ラインにしてある。
第3図に現状の総括負荷制御装置(GLC)のブロック図
を示す。GLC100に外部から与えられる主な信号は、中給
より発電ユニット全体出力に対し要求する中給指令300,
系統の周波数変動に基づくAFC信号301,発電プラントの
オペレータが手動で設定する目標負荷設定器102からの
目標負荷指令302,n個の発電ユニットのこの場合、n=1
0とすると10台の発電機の合計出力(MW)を演算する加
算器108へのNo.1からNo.10ユニットの出力信号,掛算器
109のゲインをユニットの運転数とGLC100の制御下にあ
る(GLC AUTOモードと称す)ユニット数により可変に
する関数発生器110への各ユニットのGLC AUTOモード信
号である。
一方、GLC100から外部で出力される主な信号としては、
各ユニットのガスタービン制御装置(No.1用115からNo.
10用205まで)に対して与えられる制御信号がある。夫
々のガスタービン制御装置はこの制御信号に基づき、第
2図の燃焼器2へ送られるガス燃料量を加減してガスタ
ービンの出力ひいては蒸気発生量を増減して発電機6の
出力を目標値に合うように制御する。
第3図の概略ブロック図に示すようにGLC100では、中給
指令300或いは運転員による目標負荷設定器102からの目
標負荷指令302のどちらかと、実出力(各ユニットの合
計値)信号から引算器107で求められる偏差信号にGLC制
御下にあるユニット数に基づいたゲインを掛算器109で
乗じて比例・積分器111にて各ユニットへの目標出力信
号111aを算出する。
No.1ユニットへの目標出力信号は切換器112がGLC側に選
ばれていると、上下限リミッター113,No.1ユニットの実
出力との引算器114を通じて出力(MW)の偏差分が増減
信号としてNo.1ガスタービン制御装置115へ伝えられ
る。GLCのAUTOモードがオフしていると切換器112は負荷
設定器112a側になり、目標出力信号111aの代りに負荷設
定器で与えられる信号が実出力との偏差分だけガスター
ビン制御装置115へ伝えられる。
このようにしてNo.1からNo.10ユニットまでの中で、GLC
AUTOモードに選ばれているユニットに対して、各ユニ
ットの実出力と目標出力信号との偏差を零とするよう
に、ガスタービン制御装置がガスタービンの燃料を増加
し、発電機出力を所定の値になるように制御する。
プラントを構成する各ユニットを定期点検で停止し、点
検後調整のため発電機出力を短時間出して再び止めるな
どの操作を繰り返えしたり、制御回路の動作だけを確認
するために、実出力信号の代りに模擬信号を用いるシミ
ュレーション試験を行なうと、先の第3図を用いた説明
で解る通り、ユニット全体の負荷制御に外乱を与えた
り、誤った信号を与えることになってしまう。これを防
ぐためには、調整や試験の対象例えばNo.1ユニットに関
する外部信号を強制的に零にする。又は信号ケーブルを
取外すなどの作業を行なわなけれはならない。しかしな
がらこの様な作業をGLC100が他ユニットないし全体負荷
を制御している際中に行なうことは、制御回路へ支障を
与える、誤って信号入力に異常を与える、配線の復旧処
理を忘れるなどの不具合を生じる恐れがある。
複数の発電ユニットの出力(MW)を総括して1プラント
として負荷制御を行なう総括負荷制御装置(GLC)にお
いては、各ユニットの定期点検に際し又はユニット負荷
制御の不調などにより個々に負荷制御の調整を行なうこ
とが必要である。このような場合でもユニット全体とし
ては通常の中給指令による負荷運転を継続しなければな
らない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、このようなユニットの個々の調整にお
いて、任意に発電機出力を入り切りしたり、出力増減を
短かい時間で繰り返したり、発電機出力など制御に必要
な入力信号を模擬してシミュレーションを行なうなどの
調整試験を行なっても、GLC本来の総括負荷制御機能に
支障を与えないようにする発電プラントの負荷制御装置
を得ることである。
〔発明の実施例〕
第1図に本発明の構成を示す。GLC100の外部例えば運転
操作用計器類の設けられる制御盤に、ユニットNo.1から
No.10に対応するスイッチAからJを設け、このスイッ
チを動作させることにより、夫々のユニットを個別に保
修モードに指定できるようにする。このスイッチの動作
状態をGLCで、各ユニット出力の加算器108に入る付加
(No.1MWからNo.10MWまで)信号に条件として入れる。
また各ユニットの目標出力演算回路の切換器(112から2
02)へ同じスイッチA〜Jの状態を入力し、スイッチの
動作状態(保修モードを指定)で切換器は例えばスイッ
チAに対しては目標出力信号111aから負荷設定器112aに
設定される信号へ切換わる。他のスイッチBからJに対
しても同様である。
スイッチAからJの任意のものを動作することにより、
任意のユニットを保修モードに選択すると、GLC100の目
標負荷加算器108へ入る該当ユニットの負荷信号は強制
的に零にされ総括負荷制御上は考慮されないようにな
る。一方、各ユニットの目標出力信号は、No.1ユニット
の場合切換器112がスイッチAの動作で負荷設定器112a
からの信号へ切換えられ、負荷設定器112aを手動で操作
することにより任意に目標出力を設定することができ
る。この場合、保修モードが選択されていないユニット
は負荷演算回路100aの信号に応じた目標出力111aに追従
するように制御される。
第3図に示す構成で、例えば、No.1ユニットをGLC制御
状態から外すと関数発生器110に入力されるGLC AUTOオ
ード信号の中でNo.1がオフ(リセット状態)となり、切
換器112は負荷設定器112aからの信号に切換わる。関数
発生器110では1/10台分の出力追従がなくなるので、
これを残りのGLCのAUTOの台数で補なうように掛算器109
のゲインを1/9に上げる。GLC制御より除外されたNo.
1ユニットの出力を負荷設定器112aの設定値を順次下げ
て小さくして行くと、この出力減少分はフイードバック
されて引算器107の出力信号は目標負荷に対しプラスに
なる。このプラスの偏差信号を掛算器109でゲイン倍し
比例・積分器111にて各プラントへの目標出力信号111a
になるよう演算する。No.1プラントの他の9台は全てGL
CのAUTO状態にあるので、切換器は自動側となっておりN
o.2からNo.10までのプラントは、先のプラス偏差信号の
1/9づつ出力を増加させる方向にガスタービン制御装
置へ出力増加信号を送る。こうして9台のプラントの合
計出力が増加して先の偏差信号が零となるまでこの操作
が行なわれ、No.1ユニットの出力を下げた分だけ残りの
9台で回復する。
このようにして、GLC100は1台のユニットを止めてしま
っても、残りの台数で補なえるかぎりは全体の出力を目
標値に合わせるように制御できる。しかしながら、止め
て点検などを行ない、その後でユニット本体と制御装置
の調整や確認のために、ユニットを起動して出力を発電
所の母線に出したり切ったりする、或いは制御回路の動
作確認として模擬試験を行なうためNo.1出力信号に模擬
信号を入れて、出力の増減動作を短時間内に行なうなど
すると、GLC100は出力のフイードバック信号に応じてGL
CのAUTOのユニットを頻繁に操作してしまう。安定した
出力を維持するためには、このような調整や模擬のため
の出力変動をなくすことが望ましい。従って第1図の回
路を備えたGLC100については、ユニットを個々に保修モ
ードにするスイッチAからJのいずれかを動作させ、そ
のユニッとの出力が演算回路へ帰還されないようにでき
る。
保修後に該当ユニットを再びGLC100の負荷制御下に復帰
させるには、ユニットを起動し、保修モードを解除して
発電機出力を所内の母線へ接続してから、負荷設定器11
2aにより適当な値まで出力を上昇させて、GLCのAUTOモ
ードに移行すればよい。このときは、保修していたNo.1
ユニットの出力フイードバックも正規に加算器108へ入
力されているので、No.1ユニットの出力を全体の目標出
力の1/10に近い値に持って行けば、GLC AUTOへ移行
したときに111aから与えられる目標出力とほぼ等しい出
力になっており、ユニットのスムーズな復帰が行なえ
る。
第2図のシステム全体の構成図に示したようなコンバイ
ドサイクル発電プラントシステムに限らず、通常の火力
発電プラント複数台を集中制御する場合にも本発明を適
用できる。通常の火力プラントの場合は第2図の圧縮機
1,燃焼器2,ガスタービン3,排熱回収ボイラ(HRSG)4が
なく、代りに蒸気発生装置であるボイラが設けられる。
GLC100の構成としては第1図,第3図に示したものと基
本的には殆ど同一で、運転台数、GLCのAUTO台数、保修
モードの指定により、GLCが総括制御するプラントの運
転台数とGLCのAUTOや保修モードの状態に見合って目標
出力信号を夫々のプラントへ送る。第4図に通常の発電
プラントの制御システム構成図を示す。GLC100で上記の
ように演算される目標出力信号101は伝送システム40の
各ステショーン41及び50,60,70を経由してリモートステ
ーション(No.1用は51)より蒸気タービン制御装置へ送
られる。目標出力信号はコンバインド発電プラントの場
合とは異なり、蒸気タービン3用の蒸気タービン制御装
置53へ送られて加減弁4の操作により発電機5の出力を
目標出力に合うように制御する。中央制御盤10には運転
操作パネル11と監視・操作用ブラウン管表示装置12(CR
T)を設けて、運転員は複数の発電プラントを一括監視
・操作する。
先に述べた各プラントを保修モードに指定する操作スイ
ッチ又は押ボタンをこのパネル11に設けて、指定された
結果の状態をCRTへメッセージ表示させる。本構成で夫
々の発電プラントの出力が同一でない場合も、各出力に
比例して目標出力を算出すれば、同様に本発明を用いる
ことができる。
上述した第1図の回路に、保修モードを解除する時点の
運転ユニット数で目標出力を割った値を当該ユニットの
目標値として、GLCが自動的にその値へ当該ユニットの
出力を制御する機能を附加したGLCを用いる。このGLC10
0にてユニットを保修モードより復帰する場合、手動操
作で負荷設定器を操作し、当該ユニット出力目標出力信
号111aに近づけることは不要となる。この操作を行なわ
ず運転員は当該ユニットをスムーズにGLC AUTO状態へ
復帰できる。
この機能を含めたGLC構成図を第5図に示す。この実施
例では演算器100c,100dにおいて該当ユニットを含めた
運転台数でユニット全体の目標出力信号を割って、1台
当りの予想目標出力(2)を求める。該当ユニットを保
修モードより解除して状態Aをリセットすると、図示し
たロジックにより接点Bがオン状態となって、先の目標
出力(2)が加算器116に加えられ、負荷設定器112aよ
りの信号の代りにNo.1ユニット出力を出力目標値111aに
近づけることができ、ここで運転員は該当ユニットをGL
CのAUTOモードにスムーズに移行させることができる。G
LCのAUTOになれば切換器112は信号111aに切換えられ、
先の接点Bはリセットされて116には目標出力信号111a
のみが加えられることになる。他のユニットNo.2からN
o.10までに対しても以上で説明したと一の機能を有する
ものである。
〔発明の効果〕
本発明の総括負荷制御装置を用いることにより、複数の
発電ユニットからなる発電プラントの個々の発電ユニッ
トを保修のために点検し、発電機出力の模擬信号を用い
て試験したり、調整用に出力の増減を短時間に繰り返え
す場合、総括負荷制御装置の制御下にある他のユニット
の負荷制御に外乱を与ず、運転員が保修モードに指定し
たり復帰したり容易にかつ安全に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
コンバインド発電プラントの制御システム全体構成図、
第3図は従来例のブロック図、第4図は通常の発電プラ
ントの制御システム全体構成図、第5図は本発明の他の
一実施例を示すブロック図である。 100……総括負荷制御装置 100a……負荷指令演算回路 100b……目標負荷演算回路 102……目標負荷設定器 112a……負荷設定器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の発電ユニットの実出力値の信号を入
    力し出力合計値を算出する加算手段を備え、複数の発電
    ユニット全体に与えられる目標出力と前記出力合計値と
    の偏差に従って、各発電ユニットの目標出力信号を算出
    する発電プラントの負荷制御装置において、任意の発電
    ユニットの前記実出力値の信号と零の出力値の信号を切
    り換えて前記加算手段へ入力させる選択手段と、この選
    択手段で零の出力値の信号が選択されたとき、その発電
    ユニットに対して与えられていた前記目標出力信号から
    その発電ユニットの負荷を設定する負荷設定手段の信号
    へ切り換えてその発電ユニットへ出力する切換手段とを
    備えたことを特徴とする発電プラントの負荷制御装置。
JP60281910A 1985-12-17 1985-12-17 発電プラントの負荷制御装置 Expired - Fee Related JPH0665842B2 (ja)

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