JPS6070929A - 複合発電プラントの無効電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し発明の技術分野〕 本発明は複数台のガス・タービンと蒸気タービンを結合
した複合発電プラント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ものの
一つとして、複合発電プラントがある。

これは、ガスタービンを駆動した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するようにし
たものである。すなわちガスタービン、及び蒸気タービ
ンの駆動力を合わせて発電機を回し、発電を行なうとい
う複合発電プラントで、一般にコンバインドサイクルシ
ステムト呼ハれている。

第１図に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２１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
後しゃ断器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〜ｌＯ台程度）並列に接続して
１つの発電システムを構成する。

このように複数台の発電機によりシステムを構成した場
合、１軸が故障してもシステム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
数台をまとめて一つのシステムとしての制御するための
制御装置が必要となる。

その制御装置の１つとして無効電力制御装置があり、そ
の概略制御ブロック図を第２図に示す。

中央給電所、あるいはオペレータの手動スイッチによる
無効電力の増減指令７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。そして、比較器１１にて無効電力の指
令値と実際値の比較を行ない、その差分のみを分配器１
４に入力して各軸に無効電力の目標値を分配する。

無効電力目標値は各軸制御部１５に入力し、変化率制限
器１６および上下限制限器１７にて制限をかけた後、比
較器１８にて制御を行なっている軸の実無効電力１９と
比較する。そして、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に入力し無効電力増減指令にて
自動電圧調整器２１（以下ＡＶＲと呼ぶ）の電圧設定器
２２の増減を行なう。Ａ’ＶＲ２１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＋Ｃ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Ａ
ＶＦＬ２１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。これはサイリ
スタ直接励磁方式によるものである。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とした後、サイ
リスタブリッジ２５にて整流を行ない、界磁しゃ断器２
６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Ｆｉ、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ＡＶＦＬｚ　ｔと、このＡＶＲ
２ｔの故障時あるいは発電機の立上げ時等に使用され界
磁電圧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ＭＢＣと呼ぶ）２８と
の２つの調整器を持っている。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ＡＶＲ，２１に入力され、ＡＶＲ２
１の電圧設定器２２の設定値と合うようにサイリスタブ
リッジ２５の各サイリスタのゲートにパルス信号を送り
励磁電流の制御を行なっている。

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、低励磁等の各制御器３
１に人力され、励磁量が発電機の安定運転限界に近付く
と制限器３１よりＡＶｌ（２１に信号を送って励磁量の
制限を行々い安定運転限界を越えないよう制御を行なう
。一方、ＭＦ３Ｃ２８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をＭＥ０２８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
タブリッジ２５の各サイリスタのゲートにパルス信号を
送り励磁電流の制御を行なっている。

ＡＶＦＬ２１による制御とＭＥＣ２８による制御との違
いは、電圧設定器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。この時ＡＶ
Ｒ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るため系統全体の安定度が向上
する。

それに対しＭＥ０２８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ＦｉＡＶＲにて制。

御を行ない、ＡＶＲ故障時あるいは起動時のみＭＥ０２
８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ＡＶＲ２１の故障によるＭＥＣ２８による制御中は
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、ＭＢＣ２Ｂ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がコンバインド・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って
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ＭＢＣ２Ｂの電圧設定器を常に手動制御すること
は困難である。

このため従来のコンバインドサイクル向は無効電力制御
装置ではＡＶＲ故障にて故障した軸をトリップさせる制
御を行なっていた。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軸でもトリップさせれば系統
に少なからぬ動揺を与えることになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電力系統に動揺を与えること力く自動
電圧調整器が故障した軸を解列することができるように
した複合発電プラントの無効電力制御装置を得ることＫ
ある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明においては、各軸に無
効電力指令値を分配する総括制御部には自動電圧調整器
による励磁制御が行なわれていない軸の無効電力の合計
値を中央給電所あるいはオペレータの操作による無効電
力指令値から最初に引き算を行なう機能を設け、総括制
御部にて各軸に分配された無効電力指令値により各軸の
自動電圧調整器あるいは定励磁調整器の電圧設定器を増
減して無効電力の制御を行なう各軸制御部には、自動電
圧設定器故障時専用の無効電力設定器を設け、自動電圧
調整器が故障した時は故障した軸の励磁制御を自動電圧
調整器から定励磁調整器に切り替え各軸の無効電力設定
器の設定値と合うように定励磁調整器の電圧設定器の電
圧設定器を制御すると共に自動電圧調整器が故障した軸
の負荷を一定の割合いにて減少させるようにしたことを
特徴とする。

〔発明の実施例〕

本発明による無効電力制御装置の制御ブロック図を第４
図に示す。第２図に示したものとの違いは、まず無効電
力の増減指令７は積分器３３にて積分された後引算器３
４に入力され、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に入力するようにした点である。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１１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１３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であるた
め、ＡＶＲ，自動運転の軸のみで無効電力のフィードバ
ックを考えるためである。そして、分配器１４ではＡＶ
Ｒ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，自動運転中の軸に関しては第２図にて示
した制御と同様である。

ＡＶｆｔ２１が故障し励磁装置２０の運転がＭＥ０２８
による運転に移行した場合は、ＡＶＲ故障時用の無効電
力設定器３９と制御している軸の実無効心力１９を比較
器４０に入力し、ＡＶＲ２１の故障にてＭＥ０２８制御
に移行した時閉となる接点４１を介してＭｖｃ２８の電
圧設定器３２を制御する。同時に負荷制御装置に対して
負荷降下指令を出しＡ　Ｖ　ＬＬ故障軸の負荷を系統に
大きな影響を与えないような比率にて降下させる。無効
電力設定器３９の設定値は任意に設定できるが、ＡＶＲ
２１の故障にて負荷降下をさせるのに従い、故障前の力
率を維持するようにしながら無効電力を降下させるか、
あるいは無効電力ゼロすなわち力率“１１になるように
無効電力を降下させる。あるいは任意のＶａｒに追込み
ながら降下させる。負荷がゼロマイナスαまで降下した
ら発電機しゃ断器を開き続いて界磁しゃ断器を開く。上
記制御のフロー図を第５図に示す。

（発明の効果〕 以上に述べたようにＡＶＲが故障した場合は、負荷制御
装置に負荷降下指令を出すと同時に励磁制御はＭＢＣ制
御に切り替え無効電力も降下させることにより、ＡＶＲ
故障の起きた軸を安全に運転から切り離すことが可能と
なりトリップによる系統への動揺を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンバインドサイクルの構成図、第２図はコン
バインドサイクル向けの無効電力制御装置の制御ブロッ
ク図、第３図はサイリスタ直接励磁方式による励磁装置
の構成図、第４図は本発明による無効電力制御装置の制
御ブロック図、第５図はＡＶ’Ｒ故障時の制御フロー図
である。 ｌ・・・ガス−タービン　２°”蒸気タービン３・・・
発電機　４・・・主変圧器 ５・・・発電機しゃ断器　６・・・系　統７・・・無効
電力増減指令　８°°°変化率制限器９・・・積分器　
１０°°°上下限制限器１１・・・比較器　１２°°゛
各軸の無効電力１３・・・加算器　１４°“°分配器 １５・・・各軸制御部　１６°°゛変化率制限器１７・
・・上下限制限器　１９・・・軸の無効電力２０・・・
励磁制御装置　２１”’　Ａ　Ｖ　Ｒ２２・・・ＡＶＨ
の電圧設定器　２３°°°発電機２４・・・励磁用変圧
器　２５°°°サイリスタブリツジ２６・・・界磁しゃ
断器　２７　”’界磁巻線２８°−ＭＢＣ２９°°°計
器用変圧器３ｏ・・・計器用変流器　３１°°°励磁制
限器３２・・・■Ｃの電圧設定器　３３°°°積分器３
４・・・引き算器 ３５・・・ＡＶａ自動運転以外の各軸の無効電力３６・
・・加算器 ３７・・・ＡＶＲ，自動運転中の各軸の無効電力３９・
・・無効電力設定器　４０・・・比較器（７３１７）代
理人　弁理士　則　近　憲　佑　（ほか１名）第１図 乙

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発電機電圧と電圧設定器の値が等しくなるよう励磁量の
   制御を行なう自動電圧調整器と、界磁電圧と電圧設定器
   の値が等しくなるよう励磁量の制御を行なう定励磁調整
   器とを具備し、−軸がガス・タービンと蒸気タービンの
   駆動力を合成して発電機を駆動するように構成された複
   合発電プラントの複数軸を総括制御する無効電力制御装
   置において、各軸に無効電力指令値を分配する総括制御
   部に前記自動電圧調整器による励磁制御が行なわれてい
   ない軸の無効電力の合計値を無効電力指令値から引き算
   を行なう手段を設け、上記総括制御部にて各軸に分配さ
   れた無効電力指令値により各軸の自動電圧調整器あるい
   は定励磁調整器の電圧設定器を増減して無効電力の制御
   を行なう各軸制御部に自動電圧設定器の故障時専用の無
   効電力設定器を設け、前記自動電圧調整器が故障した時
   は故障した軸の励磁制御を自動電圧調整器から定励磁調
   整器に切り替え上記各軸の無効電力設定器の設定値と合
   うように定励磁調整器の電圧設定器を制御すると共に自
   動電圧調整器が故障した軸の負荷を一定の割合いにて減
   少させることにより、系統に動揺を与えることなく自動
   電圧調整器が故障した軸を解列することを特徴とした複
   合発電プラントの無効電力制御装置。