JPH0861008A - 自動負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】加減弁の非直線特性を補正し安定した負荷追従
性を確保することができる自動負荷制御装置、その制御
方法および発電システムを提供する。 【構成】ガバナ（同期主軸）位置検出器１０は加減弁ス
トローク相当の信号を検出し、その検出信号を補正値関
数発生器１９に出力する。補正値関数発生器１９は、ガ
バナ（同期主軸）位置検出器１０からの検出信号を基に
して、比例積分器（制御ループ）ゲイン補正信号を乗算
器１４に出力する。さらに、乗算器１４では、補正値関
数発生器１９からの補正信号と負荷設定器１２と発電機
出力検出器２１からの信号により偏差演算を行う偏差演
算器１３からの偏差信号とを取り込み、それらの信号を
基にして比例積分演算を行いその結果を比較検出増幅器
１６へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負荷変化時に安定した
タービン負荷追従性を有する自動負荷制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に火力又は原子力の発電システム
は、図５に示すように、発電機１を有するタービン２と
ボイラ４とが接続され、その間に加減弁３が配設されて
いる。

【０００３】加減弁３はボイラ４からタービン２に流入
する主蒸気流量を制御するもので、カム機構と油圧機構
を介してガバナ８に接続されている。

【０００４】またガバナ８はガバナモータ９で駆動さ
れ、その時の位置がガバナ位置検出器１０により検出さ
れる。

【０００５】上記発電システムには、ガバナ８で駆動さ
れる加減弁３の開度指令を決めるための負荷設定器１２
と発電機出力検出器２１との偏差演算を行う偏差演算器
１３、それをさらに比例積分演算を行う比例積分演算器
１５、及び自動負荷制御装置１１には、加減弁蒸気流量
特性補正関数発生器１７、加減弁蒸気流量特性補正逆関
数発生器１８および比較検出増幅器１６が内蔵されてい
る。ここで、この関数発生器１７，逆関数発生器１８は
図２の加減弁ストロークに対するタービン出力比特性の
ループ制御ゲインを一定にて安定した負荷追従を行うた
めのものである。加減弁は、通常１〜４弁の組合せ弁と
なっており、これらの弁の開個数を増減させたり切替た
りして蒸気流量を制御する。そして、ストロークに対す
る主蒸気流量比すなわちタービン出力比は非直線特牲と
なる。例は、ポイントＡでは弁の切替点であるため出力
変化が少なくなり急に大きくなる。

【０００６】従って、比例積分器１５の出力に加減弁蒸
気流量特牲補正関数発生器１７により、見かけ上の加減
弁開度指令に対するタービン出力変化を一定としてい
る。

【０００７】上記の従来技術に関連するものとしては、
例えば特開平1−125503 号「タービン制御装置」に加減
弁の非線形特性を推定し、弁開度指令の補正をする内容
が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、タービン発
電機の出力Ｐｇは、 Ｐｇ＝ｋ・ｗ・Δｉ ここで、 ｋ：定数 ｗ：主蒸気流量（タービン抽気流量除く） Δｉ：熱落差エンタルピ で表すことができ、熱落差エンタルピΔｉは復水器真空
度により左右される。

【０００９】そして、加減弁蒸気流量特性の実機確認
は、ガバナモータ９を駆動しガバナ（同期主軸）位置検
出器１０と発電機出力検出器２１により行われるが、上
記復水器真空度による影響、系統周波数変動による発電
機出力への影響、毎年の定期点検分解によるカム機構、
油圧機構のズレによるガバナ（同期主軸）位置への影響
等があり正確さを欠き、また、毎年の定期点検時の試運
転確認が必要となり煩雑さを極める。

【００１０】さらに正確さを欠き、特性がずれることに
より図３に示すように、負荷指令（ＭＷＤ）に対する発
電機出力（ＭＷ）の追従性が悪くなりポイントＡ通過付
近でハンチングを生ずることになる。

【００１１】本発明の目的は、このような事情に鑑みて
なされたものであり、負荷変化時に安定したタービン負
荷追従性を有する自動負荷制御装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の自動負
荷制御装置は、タービンに供給される主蒸気流量を調整
する加減弁と、該加減弁の開度を調整するガバナの位置
を検出するガバナ位置検出器とを有し、ガバナ位置検出
器からの検出信号と加減弁開度指令とに基づいてガバナ
位置を自動的に制御する自動負荷制御装置において、加
減弁開度指令を求める比例積分器のゲインを、ガバナ位
置に基づいて補正する補正手段を設けたことを特徴とす
る。

【００１３】また、前記補正手段は、ガバナ位置検出器
の検出信号に基づいてゲイン補正信号を出力するゲイン
補正関数発生器と、発電機出力の負荷指令と発電機出力
との偏差に、前記補正関数発生器により出力されたゲイ
ン補正信号を乗算する乗算器とを有してなることを特徴
とする。

【００１４】更に、前記ゲイン補正関数発生器は、前記
加減弁の切替が行われている時に、前記比例積分器のゲ
インが通常時よりも低くなるような補正信号を出力する
ことを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記構成の自動負荷制御装置、あるいは発電シ
ステムにおいては、負荷変化時に加減弁の非直線特性に
より発電機負荷がハンチングするような場合でも簡便に
制御ゲインを修正、安定したタービン負荷追従性を維持
することができる。

【００１６】特に、加減弁の切替が行われている時に、
比例積分器のゲインを通常時よりも低くするため、加減
弁の切替時に発生する負荷変化に併う過大なオーバーシ
ュート及びアンダーシュートを低減させることができ
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１８】図１は本発明に係る自動負荷制御装置が適
用された発電システムの一実施例の構成である。図１に
示すように、本発明の特徴部分は、自動負荷制御装置１
１内に乗算器１４とゲイン補正値関数発生器１９を設
け、該補正値関数発生器１９により比例積分演算器１５
のゲイン補正をし、加減弁蒸気流量特性補正関数発生器
１７，１８をやめたことであり、他の構成は図５に示し
た従来例と同様である。上記構成において、ガバナ（同
期主軸）位置検出器１０は加減弁ストローク相当の信号
を検出し、その検出信号を補正値関数発生器１９に出力
する。

【００１９】補正値関数発生器１９は、ガバナ（同期主
軸）位置検出器１０からの検出信号を基にして、比例積
分器（制御ループ）ゲイン補正信号を乗算器１４に出力
する。

【００２０】さらに、演算器１４では、補正値関数発生
器１９からの補正信号と負荷設定器１２と発電器出力検
出器２１からの信号により偏差演算を行う偏差演算器１
３からの偏差信号とを取り込み、それらの信号を基にし
て比例積分演算行い、その結果を比較検出増幅器１６へ
出力する。なお、本実施例では、乗算器１４，補正値関
数発生器１９およびガバナ（同期主軸）位置検出器１０
補正手段を構成している。

【００２１】以上のような構成の自動負荷制御装置によ
れば、加減弁蒸気流量特性の変化に応じて制御ループの
ゲインの最適設定を行うことができる。以下にその原理
について説明する。

【００２２】図６は、ガバナ（同期主軸）位置に対する
比例積分器（制御ループ）のゲイン補正の特性図であ
る。図２の加減弁スピードリレーストローク対タービン
出力比の特性表に記載の通り加減弁の切替るポイントＡ
付近では、タービン出力が変動するための制御ゲインを
低くし負荷変化時のハンチングを抑える効果がある。

【００２３】この動作は、負荷設定器１２により負荷設
定を行い、この目標値に発電機出力検出器２１からの帰
還信号が一致するように偏差演算器１３及び比例積分演
算器１５により制御を行うことを基本制御方式としてい
る。しかし、この比例積分演算器の最適制御ゲインは、
図２の特性表の対タービン出力比ゲイン（傾き）や応答
特性から平均的な値で決定されているが、ポイントＡ付
近のように対タービン出力比ゲイン（傾き）が急激に変
動するところでは、偏差演算器１３からの偏差信号ΔＭ
Ｗを乗算器１４によりゲインを低めに補正する必要があ
る。この乗算器の補正ゲインを設定するのが、ガバナ位
置検出器 ＋減弁用スピードリレーストローク）１０か
らの信号を入力しているゲイン補正関数発生器１９であ
る。ゲイン補正手段の構成と内容は、偏差演算器１３か
らの偏差信号ΔＭＷとゲイン補正関改発生器１９からの
補正信号出力Ｋを乗算器１４により乗算し補正後の偏差
信号Ｋ・ΔＭＷとすることによる。この信号を比例積分
演算器１５により比例積分演算し、補正後のガバナ位置
(加減弁開度)指令（ＫＰ・Ｋ・ΔＭＷ＋∫Ｋ・ΔＭＷｄ
ｔ／ＴＩ）としている。この効果をタイムチャートで表
すと図４の通りとなり、従来技術の図３に比して改善さ
れていることが分かる。この補正手段は、図４にもある
ように蒸気加減弁の開度を制御する制御信号のオーバー
シュート及びアンダーシュートを抑制するものであるが
比例積分演算を基本制御方式としてる制御方式では外乱
又は設定変更時にはどうしてもオーバーシュート及びア
ンダーシュートが生ずる。またこのオーバーシュート及
びアンダーシュートの量を決定するのは偏差信号ΔＭＷ
と比例積分演算器の比例ゲイン設定であり積分ゲイン
（時間）設定である。これからの設定値は、ZIEGLER NI
CHOLS により実験的にステップ変化に対する応答より最
適解が求められているが、これを実機で細かい運転範囲
で行うことは困難となる。

【００２４】そこで偏差信号ΔＭＷに着目し前述の通り
ポイントＡ付近のように対タービン出力比ゲイン（傾
き）が急激に変動するところではオーバーシュート及び
アンダーシュートが大きくなると予想される為、補正ゲ
インＫを低めに設定し見かけ上の補正後の偏差信号Ｋ・
ΔＭＷを抑制しオーバーシュート及びアンダーシュート
を抑制している。また、加減弁の非直線特性が正確に測
定できない場合でも、毎年の定期点検等による経年変化
で特性がズレた場合でもハンチングの状況を見てそのガ
バナ（同期主軸）位置のゲインをオンラインで簡便に調
整できる。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、ガバナ（同期主軸）位置信号に基づいて、制御ルー
プゲインを補正するように構成したので、加減弁の非直
線特性が正確に把握できない場合や、経年変化で特性が
ズレた場合、調整が簡便であり負荷変化に安定したター
ビン負荷追従性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動負荷制御装置が適用された発
電システムの一実施例を示す構成図である。

【図２】図１に示した自動負荷制御装置の加減弁用スピ
ードリレーストロークに対する組み合せ加減弁の開度特
性，主蒸気量比，タービン出力比特性を示す特性図であ
る。

【図３】図５に示した従来の自動負荷制御装置の負荷指
令（ＭＷＤ）に対する発電機出力（ＭＷ）の追従性の関
係を示す特性図である。

【図４】図１に示した本発明の自動負荷制御装置の負荷
指令（ＭＷＤ）に対する発電機出力（ＭＷ）の追従性の
関係を示す特性図である。

【図５】従来の自動負荷制御装置を設置した発電システ
ムを示す構成図である。

【図６】本発明の自動負荷制御装置のガバナ（同期主
軸）位置に対する比例積分器のゲイン補正の関係を示す
特性図である。

【符号の説明】

１…発電機、２…タービン、３…加減弁、４…ボイラ、
８…ガバナ、９…ガバナモータ、１０…ガバナ位置検出
器、１１…自動負荷制御装置、１２…負荷設定器、１３
…偏差演算器、１４…乗算器、１５…比例積分演算器、
１６…比較検出増幅器、１７…加減弁蒸気流量特性補正
関数発生器、１８…加減弁蒸気流量特性補正逆関数発生
器、１９…ゲイン補正関数発生器、２１…発電機出力検
出器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発電機出力の負荷指令とその発電機出力と
   の偏差を比例積分演算によりタービンに供給する主蒸気
   流量を調整する加減弁の開度指令を求め、この開放指令
   信号を用いて、前記加減弁の開度を調整するガバナの位
   置を検出するガバナ位置検出器を有し、該ガバナ位置検
   出器からの検出信号に基づいて前記ガバナ位置を制御す
   る自動負荷制御装置において、 前記比例積分器のゲインを、ガバナ位置に基づいて補正
   する補正手段を設けタことを特徴とする自動負荷制御装
   置。
2. 【請求項２】前記補正手段は、前記ガバナ位置検出器の
   検出信号に基づいて、ゲイン補正信号を出力するゲイン
   補正関数発生器と、前記発電機出力の負荷指令と発電機
   出力との偏差に、前記ゲイン補正関数発生器により出力
   されたゲイン補正信号を乗算する乗算器とを有してなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動負荷制御装置。
3. 【請求項３】前記ゲイン補正関数発生器は、前記加減弁
   の切替が行われている時に、前記比例積分器のゲインが
   通常時よりも低くなるような補正信号を出力するように
   構成したことを特徴とする請求項２に記載の自動負荷制
   御装置。