CN104919161B - 燃气轮机发电设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明以提供一种在具有自然波动型发电设备和燃气轮机发电设备的局部系统中,能够抑制瞬时电压降低等系统事故产生时的失步的燃气轮机发电设备为目的。本发明中,是在与电力系统(7)相联系的局部系统(50)中,与自然波动型发电设备(30)一起进行电力供给的燃气轮机发电设备(10),具备燃料流量调整阀(201)、抽气阀(105)或吸入流量调整阀(100)和控制装置(400),所述燃料流量调整阀(201)调整向燃烧器(2)供给的燃料的流量,所述抽气阀(105)或吸入流量调整阀(100)调整由压缩机(1)压缩并向燃烧器(2)供给的压缩空气的流量,所述控制装置(400)在电力系统的电压降低到不足阈值(V(t))时,通过向燃料流量调整阀(201)、抽气阀(105)以及吸入流量调整阀(100)中的至少一个输出控制信号,使燃料流量以及压缩空气流量的至少一方瞬时减少,此后,在经过规定时间时瞬时恢复。

Description

燃气轮机发电设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及电力系统中的与自然波动型发电设备一起构成局部系统的燃气轮机发电设备。
背景技术
电力系统具备发电设备、变电设备、开闭设备以及负荷,是用于将各发电设备的发电电力向负荷传输的电力设备网。虽然构成电力系统的发电设备与发电的能量源相应地存在各种发电设备,但是,预想即使在其中,利用了风力、太阳光、地热、生物量等可再生的能量的发电设备(自然波动型发电设备)的比例今后也大幅增加。自然波动型发电设备由于容易成为使电力系统不稳定的重要原因,所以,有必要进行用于保证电力系统的供给电力的品质的各种研究。
例如,作为谋求实现在由于自然波动型电源而产生不定期电力时的电力系统的稳定运行的技术,公开了局部系统的控制方法,所述局部系统是将风力发电机以及太阳光发电机(自然波动型电源)、燃气/柴油发电机(低环境适应性电源机器)和燃气轮机发电机(高环境适应性电源机器)作为电源机器使之联系,且将广域小电力负荷(例如,住宅)和集中电力负荷(例如,办公楼)作为热电负荷而使之联系而得到的(专利第4053965号公报)。该控制方法如下,即,在需要电力量超过由风力发电机和太阳光发电机产生的电力后,使燃气/柴油发电机和燃气轮机发电机起动,首先由燃气/柴油发电机补充电力,接着,向由燃气轮机发电机产生的电力转移,进而,在需要电力量增加后,将开闭器关闭,从母线接受电力的供给,使燃气轮机发电机运转,以便与热负荷需要均衡,从排热回收装置向热输送设备供给热。
另外,在自然波动型发电设备存在于电力系统内的情况下,若产 生瞬时电压降低等系统扰动,则存在自然波动型发电设备一起解列的可能性,但是,这种现象在自然波动型发电设备在比以前更普及时,能够成为相对于电力系统的稳定运行的大的技术问题。为此,可以认为,作为自然波动型发电设备的系统联系要件,要求不会因瞬时电压降低等系统扰动而引起一起解列的能力(Fault-Ride-Through能力)的事例逐渐增加。
作为与这点相关的技术,有谋求提供一种能够抑制在系统故障时引起的加速失步、电力不稳定化,连续稳定地供给电力的风力发电系统的技术(日本特开2005-51867号公报)。该风力发电系统具备从因风力而产生的旋转力进行发电的感应机型风力发电机、检测其旋转速度和电压的装置、与感应机型风力发电机并联地连接,在必要时,能够调整无效电力的交流励磁型发电机、在检测装置检测到旋转速度或者电压异常时,进行交流励磁型发电机的二次励磁控制的装置,在异常时向感应机型风力发电机注入无效电力,进行感应机型风力发电机的旋转速度以及电压的稳定化控制。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:专利第4053965号公报
专利文献2:日本特开2005-51867号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在上述那样的背景下,作为与电力系统相联系的局部的系统(局部系统),有通过在利用可再生能量的自然波动型发电设备(例如,具有风力发电机、太阳光发电机等的发电设备)组合负荷追随性优异的燃气轮机发电设备来谋求保证电力品质的局部系统。
在这种局部系统所联系的电力系统中,在产生无予期的瞬时电压降低等事故的情况下,从保证电力系统的电力品质的观点出发,不仅要求避免上述的自然波动型发电设备的一起解列,还要求不将燃气轮 机发电设备解列,继续进行运转。
本发明的目的是提供一种在具有自然波动型发电设备和燃气轮机发电设备的局部系统中,能够抑制产生瞬时电压降低等系统事故时的失步的燃气轮机发电设备。
用于解决技术问题的手段
本发明为了实现上述目的,做成一种燃气轮机发电设备,所述燃气轮机发电设备是在与电力系统相联系的局部系统中,与自然波动型发电设备一起进行电力供给的燃气轮机发电设备,其中,具备燃料流量调整装置、空气流量调整装置和控制装置,所述燃料流量调整装置调整向燃烧器供给的燃料的流量,所述空气流量调整装置调整由压缩机压缩,并向所述燃烧器供给的压缩空气的流量,所述控制装置在所述电力系统的电压降低到不足阈值时,通过向所述燃料流量调整装置以及所述空气流量调整装置的至少一方输出控制信号,使所述燃料流量以及所述压缩空气流量的至少一方瞬时减少,此后,在经过规定时间时,瞬时恢复。
发明效果
根据本发明,因为也能够在系统事故时抑制失步,所以,能够避免燃气轮机发电设备的解列。
附图说明
图1是表示有关本发明的第1实施方式的燃气轮机发电设备的整体结构图的系统流程图。
图2是有关图1所示的燃气轮机发电设备10的控制装置400所执行的控制处理的作业图。
图3是表示电力系统7的电压的时间变化的一例的图。
图4是表示在S240从异常判定器403向燃料流量调整阀201输出的控制信号的一例的座标图。
图5是表示有关本发明的第2实施方式的燃气轮机发电设备的整体结构图的系统流程图。
图6是有关图5所示的燃气轮机发电设备的控制装置400所执行的控制处理的作业图。
图7是表示有关本发明的第3实施方式的燃气轮机发电设备的整体结构图的系统流程图。
图8是有关图7所示的燃气轮机发电设备的控制装置400所执行的控制处理的作业图。
具体实施方式
下面,使用附图,对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示有关本发明的第1实施方式的燃气轮机发电设备的整体结构图的系统流程图。该图所示的燃气轮机发电设备10与自然波动型发电设备30一起构成与电力系统7相联系的局部系统50。
自然波动型发电设备30是利用可再生能量来发电的设备,在图1中,用电源34(例如,发电机、电池等)表示这样得到的电力的供给源。电源34经变压器35和断路器36与电力系统7连接。另外,作为可再生能量,可利用风力、地热、太阳光等,但是,其种类未被特别限定。另外,在图所示的例子中,表示自然波动型发电设备30为1个的情况,但是,也可以配置多个发电设备30,分别与电力系统7相联系。
燃气轮机发电设备(燃气轮机成套设备)10具备将空气101(大气压)压缩而生成高压的燃烧用空气102的燃气轮机压缩机1、使从压缩机1导入的压缩空气102和燃料200燃烧而生成燃烧气体103的燃气轮机燃烧器2、导入在燃烧器2生成的燃烧气体103的气轮机3、由气轮机3驱动而发电的发电机4和执行与燃气轮机发电设备10相关的各种控制处理的控制装置400。
压缩机1以及发电机4分别与气轮机3机械性地连结,被燃烧气体103旋转驱动的气轮机3驱动压缩机1和发电机4。发电机4经电线与电力系统7连接,在该电线路上设置变压器5和断路器6。发电机4产生的电力在变压器5被转换为规定的电压,经断路器6向电力 系统7(负荷)供给。从控制装置400(FRT曲线比较器404(后述))向断路器6输入控制信号,断路器6的开闭与该控制信号相应地被恰当控制。以断路器6为基准,在发电机4侧的电线路上与变压器5并联地设置计量仪器用变压器401。计量仪器用变压器401是用于检测电力系统7的电压的机器,计量仪器用变压器401检测到的电力系统7的电压向控制装置400(振幅演算器402(后述))输出。
另外,燃气轮机发电设备10还具备燃料流量调整阀201、吸入流量调整阀100和抽气阀105。燃料流量调整阀201是用于调整向燃烧器2供给的燃料的流量的部件,被设置在用于向燃烧器2供给燃气轮机燃料的燃料系统200。若变更燃料流量调整阀201的开度,则向燃烧器2导入的燃料流量被调整,燃气轮机的发电输出被调整。通过调整燃气轮机的发电输出,能够补偿自然波动型发电设备30的输出波动,谋求系统的稳定化。从控制装置400向燃料流量调整阀201输入控制信号,燃料流量调整阀201的开度根据该控制信号被控制。
吸入流量调整阀100是用于调整吸入空气的向压缩机1的流量的部件,被设置在压缩机1的吸入侧(入口侧)。若变更吸入流量调整阀100的开度,则向压缩机1导入的压缩空气的流量被调整,据此,被导入燃烧器2的压缩空气的流量被调整。由吸入流量调整阀100进行的流量调整主要在压缩机1起动时进行。从控制装置400向吸入流量调整阀100输入控制信号,吸入流量调整阀100的开度根据该控制信号被控制。另外,这里,作为压缩机1的吸气流量调整装置举例表示了吸入流量调整阀100,但是,也可以由控制装置400控制被设置在压缩机1的吸入侧(入口侧)的多个入口引导翼的开度等。在这种情况下,只要从控制装置400向与入口引导翼的驱动机构(例如,从驱动源到基于齿轮的驱动机构、基于连杆的机构)相关的驱动源输出控制信号,根据该控制信号控制入口引导翼的开度即可。
抽气阀105是用于调整从压缩机1排出,且到达燃烧器2之前的空气(排出空气)的抽气流量的部件,被设置在用于使压缩机1的排出空气的一部分绕过燃烧器2和气轮机3的旁通流路(抽气系统)104。 抽气系统104是将压缩机1的排出侧和气轮机3的下游侧连接的管路。若变更抽气阀105的开度,则压缩空气的抽气量被调整,据此,向燃烧器2导入的压缩空气的流量被调整。由抽气阀进行的抽气量调整以压力调整为目的,主要在压缩机1起动时进行。从控制装置400向抽气阀105输入控制信号,抽气阀105的开度根据该控制信号被控制。
接着,对控制器400进行说明。图1所示的控制装置400具备振幅演算器402、异常判定器403和FRT曲线比较器404。
振幅演算器402是执行根据从计量仪器用变压器401输出的电力系统7的电压,演算电力系统7的电压的振幅(电压的时间变化)的处理的部分。这里算出的电力系统7的电压振幅向异常判定器403以及FRT曲线比较器404输出。
异常判定器403是执行根据从振幅演算器402输入的电压v,判定电力系统7(发电机4的下游侧)是否产生了异常的处理的部分。具体地说,将电压v在规定的时间内急剧降低到不足规定的阈值Vo的情况判定为“异常”,若电压v在阈值Vo以上,则判定为“正常”。在异常判定器403根据电压v判断为产生了异常的情况下,将用于使燃料流量调整阀201紧急闭开的控制信号向燃料流量调整阀201输出(燃料流量的基于该控制信号的具体的变化将在后面阐述)。
另外,阈值Vo(参见后述的图3)是考虑了在电力系统7的一部分因落雷等而短路的情况等产生了异常的情况下,电力系统7的电压瞬间降低了时的该电压的具体的变化样态而决定的值,可以像图3的例子那样为一定的值,也可以为具有规定的范围的值。
FRT曲线比较器404是执行根据由异常判定器403判定为产生了异常以后的电压v,判定“异常”是否继续产生的处理的部分。在通过该处理判定为异常继续的情况下,FRT曲线比较器404向断路器6输出用于打开断路器6的控制信号,使发电机4从电力系统7解列。
在有关本实施方式的FRT曲线比较器404中,由时间t的函数(V(t))规定有关上述判定的阈值,通过电压v是否达到该不足阈值来进行判定处理(参见后述的图3)。另外,下面,在图3的例子中,有将 成为阈值的函数V(t)称为FRT曲线(Fault-Ride-Through曲线)的情况。这里,“FRT”是指在系统事故时(瞬时电压降低时),即使产生电压波动、周波数波动也不解列,而是继续运转的功能或能力,“FRT曲线”是表示在系统事故时可继续运转的电压的范围的曲线。
而且,控制装置400作为硬件结构,具备用于执行以后述的控制为主的各种控制程序的演算处理装置(例如,CPU)(未图示出)、用于储存以该控制程序为主的各种数据的储存装置(例如,半导体存储器(ROM、RAM)、磁储存装置(磁盘驱动器)等)(未图示出)和输入输出各种数据的输入输出装置(未图示出)。另外,图1所示的各演算回路402~403没有必要分别为单体,另外,在某1个演算器安装2个以上的演算回路的功能等也没有问题。
接着,一面参见附图,一面对由上述那样构成的燃气轮机发电设备10所执行的控制进行说明。图2是有关图1所示的燃气轮机发电设备10的控制装置400所执行的控制处理的作业图,图3是表示电力系统7的电压的时间变化的一例的图。另外,图3中的横轴表示经过时间(t),纵轴表示系统电压(v)。
在图2所示的处理开始后,首先,振幅演算器402从计量仪器用变压器401输入电力系统7的电压(S210),根据该输入值演算电力系统7的电压振幅v(S220)。而且,将演算的电压振幅v向异常判定器403以及FRT曲线比较器404输出。
在S230中,输入了电压振幅v的异常判定器403判定电压振幅v是否在阈值Vo以上。这里,在电压v在阈值Vo以上的情况下,异常判定器403判定为电力系统7的电压正常,控制装置400返回到最初,反复进行S210以后的处理。另一方面,当在S230电压v不足阈值Vo的情况下,异常判定器403判定为电力系统7的电压产生了异常(例如,因落雷等,电力系统7的一部分短路,产生了瞬间的电压降低)。按照图3的例子对此进行说明,在到时刻t1为止的期间,系统电压v保持为正常,但是,此后,在时刻t1,电压v急剧降低到不足Vo,异常判定器403进行异常判定。
当在S230判定为产生了异常的情况下,异常判定器403向燃料流量调整阀201输出控制信号,以便使燃料流量调整阀201紧急闭开(S240)。这里提及的“紧急闭开”是指在S230中的异常判定时,瞬时关闭到规定的开度,此后,在经过了规定时间后,瞬时打开到规定的开度(就后述的“紧急开闭”而言,也是同样)。这里,使用附图,对S240中的燃料流量调整阀201的控制信号(流量指令值)的具体内容进行详细地阐述。
图4是表示在S240中从异常判定器403向燃料流量调整阀201输出的控制信号的一例的座标图。图中的横轴表示经过时间,纵轴表示燃气轮机燃料的流量。如该图所示,燃料流量调整阀201的紧急闭开信号首先在异常判定时(时刻t1)被立即设定为比异常判定前(正常时)的流量指令值小ΔG的值。而且,将该值保持规定的控制时间(τ[秒]),在经过τ[秒]后,立即被再次设定为异常判定前的流量指令值。
另外,ΔG从防止发电机4失步的观点出发,优选尽量大,反之,从防止燃烧器2火焰消失的观点出发,优选尽量小。因此,从使防止火焰消失和失步的效果为最大的观点出发,优选使ΔG与异常判定前的流量指令值的大小相应地变化。即,ΔG在异常判定前的流量指令值比较大的情况下,相对地成为大的值,在异常判定前的流量指令值比较小的情况下,相对地成为小的值。另外,这里,对以异常判定前的流量为基准设定异常时的流量的情况进行了说明,但是,当然也可以独立于异常判定前的流量,设定异常时的流量。例如,也可以决定可防止火焰消失的流量指令值的最小值,不受异常判定前的流量指令值的大小的影响,控制在该最小值以上,据此,谋求防止火焰消失。
另外,图4中的τ成为考虑瞬时电压降低的继续时间(从电压降低到复原为止所需要的时间)和到对燃料流量调整阀201的流量指令(控制信号)作为气轮机3的转速变化被体现为止的响应延迟特性,预先设定使防止失步效果为最大的时间的数值。据此,相对于表示与燃气轮机的响应延迟特性相比快很多的行动的瞬时电压降低,能够有序 地应对。
如通过上述S210~S240说明的那样,若控制燃料流量,则仅电压降低中的燃气轮机的输出被抑制,在电压复原时能够迅速地恢复输出。据此,因瞬时电压降低而不能释放能量的燃气轮机的内部旋转能量的增加(过旋转)被抑制,能够防止发电机4的失步,且能够在电压复原时从燃气轮机输出所希望的能量。即,根据本实施方式,因为能够在瞬时电压降低时,也避免燃气轮机发电设备的解列,能够使自然波动型发电设备30的输出波动补偿继续,所以,能够谋求系统的稳定化。
上述的S240中,即使处理结束,也能够应付瞬时电压降低,但是,在本实施方式中,还设想其它的系统事故的情况,进一步执行下述的处理。
在S240结束后,FRT曲线比较器404判定电压振幅v是否在阈值V(t)以上(S250)。在图3的例中,图中用粗线表示的是阈值V(t)(FRT曲线)。图3的例子的阈值V(t)从异常判定时t1开始在规定的时间保持为零,此后,直线状地单调地增加直至到达时刻t3。
在S250中,FRT曲线比较器404判定为电压v不足阈值V(t)的情况下,判定为由于异常继续,所以,难以继续运转,向断路器6输出用于打开断路器6的控制信号(S270)。据此,断路器6被打开,燃气轮机发电设备10从电力系统7解列。在S270结束后,结束处理。
图3的细线b所示的例子表示在时刻t1产生瞬时电压降低,虽然实施了上述S240以及图4的燃料流量控制,但是,此后电压没有恢复的情况,细线b在时刻t2与FRT曲线交叉。即,在时刻t2,由FRT曲线比较器404判定为电压v不足阈值V(t),判断为产生并非瞬时电压降低的系统事故,断路器6被打开,燃气轮机发电设备10从系统7解列。这样,根据本实施方式,即使在并非瞬时电压降低的系统事故的情况下,也能够保护燃气轮机。
另一方面,当在S250中FRT曲线比较器404判定为电压v在阈值V(t)以上,判断为系统电压持续向正常恢复的情况下,接着,FRT 曲线比较器404进行从异常产生时开始的时间(t-t1)是否达到规定的时间To的判定(S260)。当在S260判定为从异常产生时开始的时间没有达到时间To的情况下,返回S250,再次进行电压v和阈值V(t)的比较。另一方面,在判定为该时间达到To的情况下,判定为电力系统7的电压恢复到正常(异常解除),返回最初,反复进行S210以后的处理。
这里,使用图3中用细线a表示的系统电压的变化例,对上述的有关从S250到S260的处理进行了说明。在由细线a表示的例子中,在时刻t1,电压v因瞬时电压降低的产生而暂时降低到不足Vo,但是,此后,通过上述S240以及图4的燃料流量控制恢复到异常产生前的V1左右的值。在该电压恢复时,因为系统电压v与FRT曲线(阈值V(t))相比电压上升得快,所以,不会在S250进行异常判定,燃气轮机向正常时恢复。
另外,S260的时间To表示FRT曲线比较器404反复进行有关S250的异常判定的时间,且表示从异常判定时开始利用阈值V(t)的时间。为此,作为阈值V(t)的FRT曲线只要规定从时刻t1到时刻t3为止的时间(To)即可。另外,时间To以从产生瞬时电压降低时(时刻t1)算起,用于系统电压恢复到电压降低产生前的电压值的水平(V1左右)所需要的时间为目标设定。图3的例子的To作为在图3中规定的FRT曲线从异常判定时的电压的值回复到异常产生前的值所需要的时间。
但是,在图3的例子中,作为阈值V(t)利用了FRT曲线,但是,阈值V(t)并非仅限于FRT曲线。另外,在图3的例子中,从确认系统电压v伴随着经过时间沿FRT曲线回复的观点出发,由时间的函数表示在S250中利用的阈值,但是,该阈值没有必要用时间的函数表示。即,只要能够确认从异常产生后开始,在经过了规定时间后恢复到异常产生前的电压程度即可,只要判定为在从异常产生时开始,经过了规定时间后的电压振幅v达到与异常产生前的值近似的值以上时,恢复到正常即可。通过图3所示的例子对此进行说明,只要判定 在从异常产生时刻t1开始,经过了时间To后的时刻t3,电压v是否在V1以上即可。
接着,使用图5以及图6,对本发明的第2实施方式进行说明。图5是表示有关本发明的第2实施方式的燃气轮机发电设备的整体结构图的系统流程图(另外,存在对与前面的图相同的部分标注相同的符号,省略说明的情况(后面的图也同样)。)。
图5所示的燃气轮机发电设备的异常判定器403A被构成为在根据电压v判断为产生了异常的情况下,向燃料流量调整阀201和抽气阀105或吸入流量调整阀100输出控制信号。即,本实施方式和第1实施方式的不同之处在于,作为在图2的作业图的S230中异常判定器403A判定为异常后的S240的控制对象,在燃料流量调整阀201的基础上,还利用抽气阀105或吸入流量调整阀100。
图6是有关图5所示的燃气轮机发电设备的控制装置400所执行的控制处理的作业图。该图所示的作业图因为除S240A以外,与图2所示的作业图相同,所以,针对除S240A以外的处理,省略说明。
当在S230中电压v不足阈值Vo,异常判定器403A判定为电力系统7产生了异常的情况下,异常判定器403A向燃料流量调整阀201输出控制信号,以便使燃料流量调整阀201紧急闭开,且与此同时,输出控制信号,以便使抽气阀105也紧急开闭(S240A)。针对抽气阀105的控制信号与图4所示的针对燃料流量调整阀201的控制信号同样,恰当地设定成在瞬时电压降低时也可以继续运转。再有,就该控制时的抽气量的增加量(与ΔG对应的值)而言,成为考虑防止火焰消失和失步的效果决定的数值,就抽气量的增加时间(与τ对应的值)而言,成为考虑电压降低的继续时间和响应延迟特性而决定的数值。
若像这样控制燃料流量调整阀201和抽气阀105,则如图4所示,由于燃烧器2中的燃料的相对于燃烧空气流量的比骤减后,返回到原来状况,同时,在燃烧器2通过的燃烧用空气102的流量在骤减后,返回到原来流量,所以,与不操作抽气阀105时相比,燃烧器2中的燃料的相对于燃烧空气流量的比的变化变小,火焰的稳定性提高。在 此基础上,因为向气轮机3流入的燃烧气体流量也骤减,所以,与不操作抽气阀105时相比,抑制燃气轮机过旋转的效果变高,能够防止发电机4失步,使具备自然波动型发电设备30的系统的稳定化继续。
另外,在上述S240A中,即使替代抽气阀105的操作,使吸入流量调整阀100紧急闭开,也能够使在燃烧器2通过的燃烧用空气102的流量在骤减后返回原来流量。针对吸入流量调整阀100的控制信号与图4所示的针对燃料流量调整阀201的控制信号同样,恰当地设定成在瞬时电压降低时也可以继续运转。再有,就该控制时的吸入流量的减少量(与ΔG对应的值)而言,成为考虑防止火焰消失和失步的效果而决定的数值,就抽气量的减少时间(与τ对应的值)而言,成为考虑电压降低的继续时间和响应延迟特性而决定的数值。
据此,与不操作吸入流量调整阀100时相比,能够使燃烧器2中的燃料的相对于燃烧空气流量的比的变化变小,提高火焰的稳定性。在此基础上,因为向气轮机流入的流量也骤减,所以,与不操作吸入流量调整阀100时相比,抑制燃气轮机过旋转的效果变高,能够防止发电机失步,使具备自然波动型发电设备30的系统的稳定化继续。
接着,使用图7以及图8,对本发明的第3实施方式进行说明。图7是表示有关本发明的第3实施方式的燃气轮机发电设备的整体结构图的系统流程图。
图7所示的燃气轮机发电设备中的控制装置400具备从燃料流量调整阀201作为输入信号输入其开度d的限幅器405和作为输入信号之一输入限幅器405的判定结果(后述)的异常判定器403B。
图8是有关图7所示的燃气轮机发电设备的控制装置400所执行的控制处理的作业图。该图所示的作业图因为除S280以及S290以外,与图2所示的作业图相同,所以,针对除这些以外的处理,省略说明。
当在图8的作业图中的在S230电压v不足阈值Vo,异常判定器403B判定为电力系统7产生了异常的情况下,限幅器405执行判定燃料流量调整阀201的开度d是否比阈值Do大的处理(S280)。阈值Do是用于防止燃烧器2的火焰消失而设定的值。阈值Do可以为一定 的值,也可以为具有规定的范围的值。
为此,在这种情况下,为了防止火焰消失,替代燃料流量调整阀201,以抽气阀105为控制对象,异常判定器403B在开度d在阈值Do以下的情况下,输出控制信号,以便仅使抽气阀105紧急开闭(S290)。
由于若像这样保持着燃料流量调整阀201的开度而使抽气阀105紧急开闭,则在燃烧器2通过并向气轮机3流入的燃烧气体的流量在骤减后返回到原来流量,所以,能够抑制燃气轮机过旋转,能够防止发电机4失步,使具备自然波动型发电设备30的系统的稳定化继续。另外,由于不存在燃烧器2中的燃料的相对于燃烧空气流量的比变小的情况(即,由于变大),所以,能够维持火焰的稳定性。
但是,在上述S290中,在保持着燃料流量调整阀201的开度而使抽气阀105紧急开闭的基础上,也可以使压缩机1的吸入流量调整阀100同时紧急闭开。在这种情况下,由于在压缩机1通过的流量也同样在骤减后返回到原来流量,所以,能够维持压缩机1的流量和压力比的平衡,能够在工作界限内轻易地使压缩机1运行。
另外,由于若像这样同时操作抽气阀105以及吸入流量调整阀100,则燃烧器2中的燃料的相对于燃烧空气流量的比变大,所以,能够维持火焰的稳定性,但是,存在燃烧器1、气轮机3的高温零件的金属温度上升的可能性。
因此,在想要抑制金属温度上升的情况下,可以在上述S290中,在抽气阀105以及吸入流量调整阀100的控制的基础上,同时使燃料流量调整阀201也紧急闭开。因为若像这样进行控制,则能够谋求燃烧器2中的燃料的相对于燃烧空气流量的比的合理化,所以,能够抑制高温零件寿命降低。另外,因为与不操作燃料流量调整阀201时相比,抑制气轮机3过旋转的效果进一步提高,所以,能够防止发电机4失步,能够使具备自然波动型发电设备30的系统的稳定化继续。
但是,在上述的各实施方式中,将抽气阀105和吸入流量调整阀100作为不同控制对象进行了说明,两者在控制向燃烧器2的压缩空 气流入量这点功能共通。即,当在S230判定为产生了异常的情况下,只要通过控制这些压缩空气流量调整装置(抽气阀105以及吸入流量调整阀100),而使压缩空气的向燃烧器2的流量瞬时减少,在经过了规定时间后瞬时恢复即可。另外,虽然在上述中没有涉及,但是,在有关第1实施方式的图2中,当在S230判定为异常产生的情况下,即使在S240中替代燃料流量调整阀201,仅使吸入流量调整阀100紧急闭开,也能够得到同样的效果。另外,上述的各实施方式中的有关S250的阈值(V(t))也可以与各实施方式中的控制对象的控制样态相应地恰当变更。
另外,本发明并非是限定于上述的实施方式的发明,包括不脱离其主旨的范围内的各种各样的变形例。例如,本发明并非限定于具备通过上述的实施方式所说明的所有的结构的发明,也包括将其结构的一部分删除的发明。另外,也可以将有关某个实施方式的结构的一部分追加或置换到有关其它的实施方式的结构。
另外,有关上述的控制装置的各结构、该各结构的功能以及执行的处理等也可以通过硬件(例如,通过集成回路设计执行各功能的逻辑等)实现它们的一部分或全部。另外,有关上述的控制装置的结构也可以做成通过由演算处理装置(例如,CPU)读出·执行来实现有关该控制装置的结构的各功能的程序(软件)。有关该程序的信息例如能够储存在半导体存储器(闪速存储器、SSD等)、磁储存装置(硬磁盘驱动器等)以及存储媒介(磁盘、光盘等)等。
符号说明
1:压缩机;2:燃烧器;3:气轮机;4:发电机;5:变压器;6:断路器;7:电力系统;10:燃气轮机发电设备;30:自然波动型发电设备;50:局部系统;100:吸入流量调整阀;101:燃气轮机吸入空气(大气压);102:压缩空气;103:燃烧气体;104:抽气空气;105:抽气阀;200:燃料系统;201:燃料流量调整阀;400:控制装置;401:计量仪器用变压器;402:振幅演算器;403:异常判定器;404:FRT曲线比较器;405:限幅器。

Claims (8)

1.一种燃气轮机发电设备,所述燃气轮机发电设备是在与电力系统相联系的局部系统中,与自然波动型发电设备一起进行电力供给的燃气轮机发电设备,其特征在于,具备燃料流量调整阀、吸气流量调整阀、抽气流量调整阀和控制装置,
所述燃料流量调整阀调整向燃烧器供给的燃料的流量,
所述吸气流量调整阀调整被压缩机吸入的吸入空气的流量,
所述抽气流量调整阀被设置在用于使来自所述压缩机的排出空气的一部分绕过所述燃烧器的抽气系统,并调整来自所述压缩机的排出空气的抽气流量,
所述控制装置在所述电力系统的电压成为比阈值低的值时,通过输出所述燃料流量调整阀的紧急闭开、所述吸气流量调整阀的紧急闭开以及所述抽气流量调整阀的紧急开闭中的至少1个控制信号,使所述燃料的流量以及向所述燃烧器的压缩空气流入量的至少一方瞬时减少,此后,在经过规定时间时,瞬时增加。
2.如权利要求1所述的燃气轮机发电设备,其特征在于,
还具备被设置在将所述燃气轮机发电设备连接在所述电力系统的电线路上的断路器,
所述控制装置在所述电力系统的电压成为比阈值低的值的状态持续了规定时间时,通过根据控制信号将所述断路器打开,而使所述燃气轮机发电设备从所述电力系统解列。
3.如权利要求1所述的燃气轮机发电设备,其特征在于,
所述控制装置在所述电力系统的电压成为比所述阈值低的值的情况下,在所述燃料流量调整阀的开度在阈值以下时,保持着所述燃料流量调整阀的开度,根据控制信号使所述抽气流量调整阀紧急开闭。
4.如权利要求1所述的燃气轮机发电设备,其特征在于,
所述控制装置在所述电力系统的电压成为比所述阈值低的值的情况下,在所述燃料流量调整阀的开度在阈值以下时,保持着所述燃料流量调整阀的开度,根据控制信号执行所述抽气流量调整阀的紧急开闭以及所述吸气流量调整阀的紧急闭开。
5.如权利要求1所述的燃气轮机发电设备,其特征在于,
所述控制装置在所述电力系统的电压成为比所述阈值低的值的情况下,在所述燃料流量调整阀的开度在阈值以下时,根据控制信号,执行所述燃料流量调整阀的紧急闭开、所述抽气流量调整阀的紧急开闭以及所述吸气流量调整阀的紧急闭开。
6.如权利要求1所述的燃气轮机发电设备,其特征在于,
在所述电力系统的电压成为比所述阈值低的值时,所述燃料流量调整阀、所述吸气流量调整阀以及所述抽气流量调整阀中的至少1个被控制时的各阀的开度以及该控制时间被预先设定。
7.如权利要求1所述的燃气轮机发电设备,其特征在于,
还具备用于测定所述电力系统的电压的测定构件,
所述控制装置根据由所述测定构件测定的电压演算所述电力系统的电压的振幅,根据该演算的电压振幅判定所述电力系统的电压是否成为比阈值低的值。
8.一种燃气轮机发电设备的控制方法,所述燃气轮机发电设备的控制方法是在与电力系统相联系的局部系统中与自然波动型发电设备一起进行电力供给的燃气轮机发电设备的控制方法,其特征在于,
在所述电力系统的电压成为比表示产生系统事故的阈值低的值时,通过输出调整向燃烧器供给的燃料的流量的燃料流量调整阀的紧急闭开、调整被压缩机吸入的吸入空气的流量的吸气流量调整阀的紧急闭开以及调整来自所述压缩机的排出空气的抽气流量的抽气流量调整阀的紧急开闭中的至少1个控制信号,使所述燃料的流量和向所述燃烧器的压缩空气流入量中的至少一方瞬时减少到规定的值,此后,在经过了规定时间后,使之瞬时恢复。
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