JPH0734805A - タ−ビン発電プラントの制御装置 - Google Patents

タ−ビン発電プラントの制御装置

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JPH0734805A
JPH0734805A JP20197393A JP20197393A JPH0734805A JP H0734805 A JPH0734805 A JP H0734805A JP 20197393 A JP20197393 A JP 20197393A JP 20197393 A JP20197393 A JP 20197393A JP H0734805 A JPH0734805 A JP H0734805A
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JP
Japan
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signal
speed
load
turbine
deviation
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JP20197393A
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English (en)
Inventor
Masayuki Toubou
昌幸 当房
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】タービン回転数を所定値に維持するためタービ
ン回転数信号hとタービン回転数設定信号gとの速度偏
差信号iに応じた速度バイアス信号jを算出する手段
と、ガバナフリー補償をすめために目標負荷信号bに前
記速度バイアス信号jをガバナフリー補償信号oとして
加算して補償目標負荷信号とする手段と、発電量が所定
値となるように前記補償目標負荷信号と発電量信号dと
の偏差信号に応じた負荷設定信号を算出する手段と、速
度バイアス信号nと補償負荷設定信号fとを加算した信
号を開度指令信号aとして加減弁4へ出力する手段とを
設ける。 【効果】従来の系統周波数の検出手段が不要とし、制御
装置の回路構成も簡略化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タービン設備と発電機
により電力を発生するタービン発電プラントの制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に、従来の発電プラントの系統を示
す。
【0003】発電プラント1は、大別してタービン2と
発電機3とで構成され、タービン2は加減弁4を通じて
蒸気若しくはガス燃料を受け入れて駆動され、発電機3
を回転させている。発生した電力は遮断器5を通じて系
統ライン6に接続され、発電プラント1から電力を送り
出す。
【0004】制御装置7では、後述する各種プラント信
号を入力して発電プラント1が所定の電力を発生させる
ように、開度指令信号aを作成し、加減弁4の開度を制
御する。
【0005】発電プラント1には、回転数検出用歯車8
と回転数検出器9と発電機電流検出用のCT検出器10
と発電機電圧検出用のPT検出器11とCT検出器10
とPT検出器11からの信号を入力して発電量を算出す
るMW検出器12と系統ライン6の電圧検出用のPT検
出器13とPT検出器13からの信号を入力して、系統
周波数を検出する周波数検出器14の各種センサが設置
され、回転数検出器9とMW検出器12と周波数検出器
14で得られた各信号が制御装置7へ入力される。
【0006】制御装置7は、図5に示すように構成さ
れ、負荷設定器15には、発電プラント1の電力量(以
下の説明では「負荷」と記す)が、目標負荷信号bとし
て設定されており、この目標負荷信号bが後述するガバ
ナフリー補償信号cと加算器16によって加算される。
そして、加算された信号が減算器17に入力され、この
加算信号からMW検出器12で検出したMW信号dが差
し引かれ偏差信号eが算出される。偏差信号eは、積分
器18に入力され、MW信号dが目標負荷信号bと等し
くなるように負荷設定信号fが積分器18の出力信号と
して増減される。
【0007】また、設定器19には、定格のタービン回
転数信号gが設定されており、減算器20により定格の
回転数信号gから回転数検出器9からの回転数信号hが
減算され、速度偏差信号iが乗算器21へ出力される。
乗算器21では、調定率Rの逆数1/Rを速度偏差信号
iに乗算して速度バイアス信号jを作成し、負荷設定信
号fとが加算器22により加算され開度指令信号aを加
減弁4へ出力して制御する。
【0008】上記した、速度バイアス信号jと負荷設定
信号fとを加算して加減弁4を調整する方法は、タービ
ン調速制御と呼ばれ、タービン回転数信号を定格の回転
数信号gに維持するようにしている。
【0009】ここで、タービン調速制御におけるタービ
ン過速時の動作を説明する。まず、調定率Rは、タービ
ンの過速防止の観点から適正な値が選択されており、例
えば、調定率R=5%とは、5%のオーバスピード状態
(つまり、速度偏差信号i=105%)になったとき、
加減弁4を全閉して過速防止を行うようになっている。
オーバスピードが発生して回転数信号hが105%にな
れば、減算器20によりタービン回転数信号g(100
%)より減算され速度偏差信号i=−5%となり、乗算
器21に設定された20倍(つまり、調定率5%の逆
数)と乗算され速度バイアス信号j=−100%が与え
られる。従って、負荷設定信号fは、最大100%の値
なので加算器22により速度バイアス信号j=−100
%が加算される。この結果、開度指令信号aは、必ず零
以下となり、加減弁4は全閉する。
【0010】ところで、実際のプラントでは、105%
のオーバスピードは極端な例であり、通常運転時の回転
数信号hはほとんど定格回転数信号100%の付近にあ
るため微小な速度偏差信号iを検出して、常に、タービ
ン回転数を100%とするように加減弁4を制御してい
る。このようにしてタービン調速制御により加減弁4が
常に操作されている状態をガバナフリー運転と呼ぶ。
【0011】ガバナフリー運転において、加減弁4が制
御されるとき、回転数信号hは定格回転数信号とほぼ等
しくなるがこれと共に、MW信号dも変化する。例え
ば、タービンの回転数信号hが上昇した場合、速度バイ
アス信号jはマイナス値となり、加減弁4が閉操作され
るため、発電量の減少にともなって、MW信号dも減少
する。
【0012】この結果、偏差信号eがプラス値となっ
て、積分器18に入力され、負荷設定信号fが増加して
加減弁4を開操作する現象となる。すなわち、タービン
回転数上昇を防止するために速度バイアス信号jにより
加減弁4を閉操作したいにもかかわらず、負荷設定信号
fはそれと逆に加減弁4を開操作する不都合が生じる。
【0013】そこで、この問題を解決するために負荷制
御装置はガバナフリー補償回路を設置して、ガバナフリ
ー運転により加減弁4を操作しても、偏差信号eを零に
して負荷設定信号fを一定に維持して上述の不都合を解
消することが行われている。
【0014】具体的に説明すると、設定器23には、定
格の周波数信号lが設定され、減算器24により定格の
周波数信号lから周波数検出器14で検出された周波数
信号kが減算され、偏差信号mとなり、乗算器25によ
り1/R倍(調定率の逆数倍)されて、ガバナフリー補
償信号cとなり、加算器16により目標負荷信号bと加
算される。
【0015】この状態では、遮断器5が閉動作してお
り、発電機3と系統ライン6とは電気的に接続されてい
るため、発電機3は系統ライン6と同期して回転してい
る。発電機3の回転数は、すなわち、タービン2の回転
数であり、周波数信号kと回転数信号hは同じ値となっ
ている。
【0016】また、調速制御による速度バイアス信号j
とガバナフリー補償信号cとの算出では、前者が回転数
信号hを入力信号としているのに対して、後者は周波数
信号kを入力信号としており回路は同じである。従っ
て、速度バイアス信号jとガバナフリー補償信号cとは
同じ値となっている。
【0017】次に、タービンが過速して回転数信号hが
上昇すると、調速制御により、速度バイアス信号j(マ
イナス値)が発生して加減弁4が閉操作される。この結
果、MW信号dが減少し、同時にガバナフリー補償信号
c(マイナス値)が目標負荷信号bと加算される。
【0018】負荷と加減弁4の開度は、ほぼリニアの関
係であり、速度バイアス信号jによって加減弁4を絞り
減少した分が負荷(MW信号d)の減少分にほぼ等し
く、つまり、ガバナフリー補償信号cとMW信号dの減
少分が等しいのでこの両者が相殺される。これにより、
偏差信号eは相殺されて零となり、負荷設定信号fは、
変化せず一定に維持される。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】上記した図5で説明し
た制御装置7は、ガバナフリー補償回路のために回路構
成が大変複雑になるという問題がある。
【0020】すなわち、ガバナフリー補償回路では、P
T検出器13と周波数検出器14とから周波数信号kを
制御装置7へ取り込み、減算器24によって設定器23
の定格の周波数信号lから周波数信号kを減算して得ら
れる偏差信号mを乗算器25によって1/R倍(調定率
の逆数倍)してガバナフリー補償信号cを作成してお
り、このために制御装置7全体の回路構成が大変複雑に
なっている。
【0021】そこで、本発明は、ガバナフリー補償回路
の簡素化により制御装置全体の回路構成の簡略化を図る
タービン発電プラントの制御装置を提供することを目的
とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ター
ビン回転数を所定値に維持するためにタービン回転数検
出信号とタービン回転数設定信号との速度偏差信号に応
じた速度バイアス信号を算出する手段と、ガバナフリー
補償をするために目標負荷信号に速度バイアス信号をガ
バナフリー補償信号として加算して補償目標負荷信号と
する手段と、発電量が所定値となるように補償目標負荷
信号と発電量信号との偏差信号に応じた負荷設定信号を
算出する手段と、速度バイアス信号と補償負荷設定信号
とを加算した信号を開度指令信号として加減弁へ出力す
る手段とを設けるようにしたものである。
【0023】請求項2の発明は、タービンの回転数を設
定してタービン回転数設定信号を出力する設定器と、タ
ービン回転数検出器からのタービン回転数検出信号とタ
ービン回転数設定信号との偏差を算出して速度偏差信号
を出力する第1減算器と、速度偏差信号に所定の調定率
の逆数を乗算して得られる速度バイアス信号を出力する
乗算器と、目標負荷信号を出力する負荷設定器と、目標
負荷信号に対してガバナフリー運転に伴う負荷変動を減
少するためにガバナフリー補償信号として速度バイアス
信号を目標負荷信号に加算して補償目標負荷信号を出力
する第1加算器と、この第1加算器が出力する補償目標
負荷信号と発電量検出信号との偏差信号を算出する第2
減算器と、この第2減算器が出力する偏差信号に所定の
積分演算を施して負荷設定信号を出力する積分器と、負
荷設定信号と速度バイアス信号とを加算して、加算信号
を開度指令信号として加減弁へ出力する第2加算器とを
設けるようにしたものである。
【0024】請求項3の発明は、タービンの回転数を設
定してタービン回転数設定信号を出力する第1設定器
と、タービン回転数検出器からのタービン回転数検出信
号とタービン回転数設定信号との偏差を算出して速度偏
差信号を出力する第1減算器と、速度偏差信号に所定の
調定率の逆数を乗算して得られる速度バイアス信号を出
力する第1乗算器と、目標負荷信号を出力する負荷設定
器と、目標負荷信号に対してガバナフリー運転に伴う負
荷変動を減少するためにガバナフリー補償信号として速
度バイアス信号を目標負荷信号に加算して補償目標負荷
信号を出力する第1加算器と、この第1加算器が出力す
る補償目標負荷信号と発電量検出信号との偏差を算出す
る第2減算器と、この第2減算器が出力する偏差信号に
所定の積分演算を施して負荷設定信号を出力する積分器
と、負荷設定信号に所定の調定率を乗算して得られる負
荷信号を出力する第2乗算器と、定格負荷設定信号を出
力する第2設定器と、定格負荷設定信号と負荷信号とを
加算する第2加算器と、この第2加算器が出力する加算
信号からタービン回転数信号を減算して減算信号を出力
する第3減算器と、減算信号に所定の調定率の逆数を乗
算して得られる信号を開度指令信号として加減弁へ出力
する第3乗算器とを設けるようにしたものである。
【0025】
【作用】上記構成により、回転数検出信号から算出した
速度バイアス信号をガバナフリー補償信号として目標負
荷信号に加算してガバナフリー補償された補償目標負荷
信号としたため、従来の系統周波数の検出手段が不用と
なり、制御装置の回路構成も簡略化される。
【0026】
【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。
【0027】図1は、本発明の一実施例を示すタービン
発電プラントのブロック構成図であり、図2は、図1に
示す制御装置のブロック構成図である。
【0028】図1と図2とが、従来技術を示す図4と図
5と同一符号は、同一部分または相当部分を示し、図1
が図4と異なる点は、PT検出器13と周波数検出器1
4を削除したことであり、図2が図5と異なる点は、周
波数検出器14と設定器23と減算器24と乗算器25
とを削除して信号分岐器26を追設したことである。
【0029】ここで、信号分岐器26は、一方向の信号
線からの入力信号と同じ出力信号を二方向の信号線へ対
応して、それぞれ出力する信号分岐器であり、本実施例
では、速度バイアス信号jを入力信号として、それと同
じ値の信号を一つは速度バイアスnとして、もう一つは
ガバナフリー補償信号oとして出力するもので、信号分
岐器26は、速度バイアスnが加算器22へ入力するよ
うに接続すると共に、ガバナフリー補償信号oが加算器
16に入力するように接続したものである。
【0030】以上の構成で、タービン調速制御により、
速度バイアス信号jが発生すると、この信号が信号分岐
器26に入力され、その出力である速度バイアスnが加
算器22に入力され、従来の技術と同様に加減弁4が操
作され調速制御が行われる。
【0031】この結果、加減弁4の開閉に伴ってMW信
号dが変動するが、信号分岐器26のもう一つの出力で
あるガバナフリー補償信号oが加算器16によって目標
負荷信号bと加算されMW信号dの変動にもかかわらず
偏差信号eを零のままに、つまり、負荷設定信号fを変
化させないようにする。
【0032】このように、信号分岐器26を設けて速度
バイアス信号jを分岐し、速度バイアス信号jと同じ値
のガバナフリー補償信号oを用いてガバナフリー補償回
路を構成したので従来と同等の機能がPT検出器13と
周波数検出器14を用いることなく実現される。
【0033】次に、本発明の他の実施例を図3を参照し
て説明する。
【0034】本実施例の負荷設定器15、加算器16、
減算器17、積分器18の構成は、図2と同様である
が、負荷設定信号fは、乗算器27により調定率Rと乗
算され、この出力信号が設定器28に設定された定格負
荷信号値(100%)と加算器29により加算され、こ
の加算信号が減算器30により回転数信号hと減算さ
れ、乗算器31により1/R倍(調定率の逆数倍)され
て開度指令信号aを与えるようにしている。
【0035】また、本実施例では、信号分岐器32を設
けて回転数信号hを分岐し、設定器33で設定された定
格の回転数(100%)から回転数信号hを減算器34
により減算し、乗算器35により1/R倍することで周
波数バイアスpを算出して、これを加算器16へ入力さ
せている。この周波数バイアスpは、図2の周波数バイ
アスoの演算方法と同じであり、これを加算器16に接
続することで、図2と同等のガバナフリー補償が実現で
きる。
【0036】このように、調速制御の速度バイアス信号
を用いてガバナフリー補償を行うように構成したので、
系統周波数の検出手段が不用となると共に、制御装置の
回路構成も簡略化することができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、回転数検
出信号から算出した速度バイアス信号をガバナフリー補
償信号として目標負荷信号に加算してガバナフリー補償
された目標負荷信号としたため、従来の系統周波数の検
出手段が不用となり、制御装置の回路構成も簡略化する
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タービン発電プラント
の系統図である。
【図2】図1の制御装置を示すブロック構成図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す制御装置のブロック
構成図である。
【図4】従来例を示すタービン発電プラントの系統図で
ある。
【図5】図4の制御装置を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
1 発電プラント 2 タービン 3 発電機 4 加減弁 5 遮断器 7 制御装置 9 回転数検出器 10 CT検出器 12 MW検出器 14 周波数検出器 15 負荷設定器 16,22,29 加算器 17,20,24,30,34 減算器 18 積分器 19,23,28,33 設定器 21,25,27,31,35 乗算器 26,32 信号分岐器
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01D 19/00 J

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タービン回転数を所定値に維持するため
    にタービン回転数検出信号とタービン回転数設定信号と
    の速度偏差信号に応じた速度バイアス信号を算出する手
    段と、ガバナフリー補償をするために目標負荷信号に前
    記速度バイアス信号をガバナフリー補償信号として加算
    して補償目標負荷信号とする手段と、発電量が所定値と
    なるように前記補償目標負荷信号と発電量信号との偏差
    信号に応じた補償負荷設定信号を算出する手段と、前記
    速度バイアス信号と前記補償負荷設定信号とを加算した
    信号を開度指令信号として加減弁へ出力する手段とを備
    えたことを特徴とするタービン発電プラントの制御装
    置。
  2. 【請求項2】 タービンの回転数を設定してタービン回
    転数設定信号を出力する設定器と、タービン回転数検出
    器からのタービン回転数検出信号と前記タービン回転数
    設定信号との偏差を算出して速度偏差信号を出力する第
    1減算器と、前記速度偏差信号に所定の調定率の逆数を
    乗算して得られる速度バイアス信号を出力する乗算器
    と、目標負荷信号を出力する負荷設定器と、前記目標負
    荷信号に対してガバナフリー運転に伴う負荷変動を減少
    するためにガバナフリー補償信号として前記速度バイア
    ス信号を前記目標負荷信号に加算して補償目標負荷信号
    を出力する第1加算器と、この第1加算器が出力する補
    償目標負荷信号と発電量検出信号との偏差信号を算出す
    る第2減算器と、この第2減算器が出力する偏差信号に
    所定の積分演算を施して負荷設定信号を出力する積分器
    と、前記負荷設定信号と前記速度バイアス信号とを加算
    して、この加算信号を開度指令信号として加減弁へ出力
    する第2加算器とを備えたことを特徴とするタービン発
    電プラントの制御装置。
  3. 【請求項3】 タービンの回転数を設定してタービン回
    転数設定信号を出力する第1設定器と、タービン回転数
    検出器からのタービン回転数検出信号と前記タービン回
    転数設定信号との偏差を算出して速度偏差信号を出力す
    る第1減算器と、前記速度偏差信号に所定の調定率の逆
    数を乗算して得られる速度バイアス信号を出力する第1
    乗算器と、目標負荷信号を出力する負荷設定器と、前記
    目標負荷信号に対してガバナフリー運転に伴う負荷変動
    を減少するためにガバナフリー補償信号として前記速度
    バイアス信号を前記目標負荷信号に加算して補償目標負
    荷信号を出力する第1加算器と、この第1加算器が出力
    する補償目標負荷信号と発電量検出信号との偏差を算出
    する第2減算器と、この第2減算器が出力する偏差信号
    に所定の積分演算を施して負荷設定信号を出力する積分
    器と、前記負荷設定信号に所定の調定率を乗算して得ら
    れる負荷信号を出力する第2乗算器と、定格負荷設定信
    号を出力する第2設定器と、前記定格負荷設定信号と前
    記負荷信号とを加算する第2加算器と、この第2加算器
    が出力する加算信号から前記タービン回転数信号を減算
    して減算信号を出力する第3減算器と、前記減算信号に
    所定の調定率の逆数を乗算して得られる信号を開度指令
    信号として加減弁へ出力する第3乗算器とを備えたこと
    を特徴とするタービン発電プラントの制御装置。
JP20197393A 1993-07-23 1993-07-23 タ−ビン発電プラントの制御装置 Pending JPH0734805A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006161566A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Babcock Hitachi Kk 火力発電プラントの周波数バイアス制御装置とその運用方法
US7763019B2 (en) 2006-12-04 2010-07-27 Olympus Medical Systems Corp. Electrosurgical instrument

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