JP2001175301A - 発電プラント保護装置 - Google Patents

発電プラント保護装置

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JP2001175301A
JP2001175301A JP36205299A JP36205299A JP2001175301A JP 2001175301 A JP2001175301 A JP 2001175301A JP 36205299 A JP36205299 A JP 36205299A JP 36205299 A JP36205299 A JP 36205299A JP 2001175301 A JP2001175301 A JP 2001175301A
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JP
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power plant
protection device
plant protection
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digital
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JP36205299A
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Nobuyuki Takahashi
信之 高橋
Akinori Tani
明憲 谷
Ayako Zako
綾子 座古
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、十分な信頼性を有し、かつ低
コスト,コンパクトな発電プラント保護装置を得る。 【解決手段】 発電プラント機器の異常を判断し異常で
あると判断したとき発電プラントの停止指令を出力する
ために設置された3台のディジタルコントローラ100
と、前記3台のディジタルコントローラから出力される
3個の停止指令が入力され、そのうちの2 out o
f 3演算を行なって出力するハードワイヤードロジッ
ク51と、前記ハードワイヤードロジックが発電プラン
ト機器に停止指令を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電プラントの機
器を保護する発電プラント保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、発電プラントの機器を保護する発
電プラント保護装置は、電磁リレー,アナログ式の関数
演算器,乗算演算器,比較判定器等のハードワイヤード
ロジックにより構成されていた。図7に発電プラントの
機器の一例として、コンバインドサイクル発電プラント
の機器の構成図を示す。
【0003】コンバインド発電プラントは、燃料を遮断
する燃料遮断弁6、燃料遮断弁6を通過した燃料を燃焼
させる燃焼器1、燃焼器1からの燃焼ガスで駆動するガ
スタービン2、ガスタービン2からの排ガスの排熱回収
を行ない蒸気を発生する排熱回収ボイラ3、排熱回収ボ
イラ3で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン4
から構成される。
【0004】発電プラント保護装置5は、ガスタービン
2,排熱回収ボイラ3,蒸気タービン4に設置された検
出器20,…,30,…,40,…,からの信号を入力
し、発電プラント機器の異常状態を判断し、燃料遮断弁
6を閉めることによって発電プラント機器を保護する。
【0005】図8に従来の発電プラント保護装置の一例
を示す。発電プラント保護装置5は、三重化された保護
ロジックの演算を行なう保護ロジックA系50A,保護
ロジックB系50B,保護ロジックC系50Cと、保護
ロジック50A,50B,50Cからの保護指令の2
out of 3の演算を行ない、燃料遮断弁に6に出
力するハードワイヤードロジック51から構成される。
【0006】更に、図7に保護ロジック演算部の一例と
して、排熱回収ボイラのドラムレベルの低下状態を判断
する保護ロジックの構成を52Aに示す。乗算器522
Aは、ドラムレベルA系30Aと、関数演算器521A
がドラム圧力A系31Aを入力してレベルを補正するた
めに発生させた信号とを入力し、乗算後にドラムレベル
の補正された信号を出力する。
【0007】比較判定器523Aは、乗算器522Aか
ら出力した信号を入力し、予め設定された設定値との比
較を行なって、低い場合にはONを出力する。2 ou
tof 3演算器53Aは、比較判定器523A,52
3B,523Cが出力した信号を入力し、2 out
of 3演算した信号を出力する。OR演算器54A
は、2 out of 3演算器53A,…,が出力し
た信号を入力し、OR演算した信号を出力する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来、発電プラントの
機器を保護する発電プラント保護装置は、電磁リレー,
アナログ式の関数演算器,乗算演算器,比較判定器等の
ハードワイヤードロジックにより構成されていた。近
年、発電プラント機器の高度化により、発電プラント保
護装置の発電プラント保護ロジックが複雑化している。
そのため、ハードワイヤードロジックにより発電プラン
ト保護ロジックを構成した場合、発電プラント保護装置
のハードウエアが膨大になりコスト増加,設置スペース
の増大を招いている。
【0009】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、十分な信頼性を持ち、従来の発電プラン
ト保護装置に比べて複雑なロジックを容易に実現でき、
かつコスト低下させることによりコンパクトな発電プラ
ント保護装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の[請求項1]に
係る発電プラント保護装置は、発電プラント機器に設置
された検出器からの信号を入力し、前記発電プラント機
器の異常を判断することにより発電プラント機器を保護
するための停止指令を出力する発電プラント保護装置に
おいて、発電プラント機器の異常を判断し異常であると
判断したとき発電プラントの停止指令を出力するために
設置された3台のディジタルコントローラと、前記3台
のディジタルコントローラから出力される3個の停止指
令が入力され、そのうちの2 out of 3演算を
行なって出力するハードワイヤードロジックと、前記ハ
ードワイヤードロジックが発電プラント機器に停止指令
を出力するよう構成した。
【0011】[請求項1]の発明は、発電プラント機器
に設置された検出器の信号を入力し、発電プラント機器
の異常を判断し、発電プラント機器を保護するための停
止指令を出力する発電プラント保護装置に関する。発電
プラント機器の異常を判断し発電プラントの停止指令を
出力するディジタルコントローラを3台設置する。この
3台のディジタルコントローラは、検出器の信号を入力
し発電プラント機器の異常を判断して発電プラント停止
指令を出力する。ハードワイヤードロジックは、ディジ
タルコントローラから出力される3個の停止指令の2
out of3演算をハードワイヤードロジックで行な
い、発電プラント機器に停止指令を出力する。
【0012】本発明の[請求項2]に係る発電プラント
保護装置は、[請求項1]において、前記3台のディジ
タルコントローラ内に各発電プラント機器の異常判断結
果を相互に入力して演算する2 out of 3演算
部を備えた。[請求項2]の発明は、3台のディジタル
コントローラは、発電プラント機器の異常判断し、その
異常判断結果を3台のディジタルコントローラで相互に
入力して2 outof 3演算して、3台のディジタ
ルコントローラの発電プラントの停止指令にする。
【0013】本発明の[請求項3]に係る発電プラント
保護装置は、[請求項2]において、発電プラント機器
の異常判断結果を3台のディジタルコントローラにて相
互に入力する手段としてし、前記各ディジタルコントロ
ーラ間での通信手段を備えた。[請求項3]の発明は、
発電プラント機器の異常判断結果を3台のディジタルコ
ントローラで相互に入力する手段としてしディジタルコ
ントローラ間の通信手段を用いる。
【0014】本発明の[請求項4]に係る発電プラント
保護装置は、[請求項1]において、3個の各検出器の
信号を3台のディジタルコントローラが入力し、これら
3個の信号の中間値を選択して出力する中間値選択演算
手段を備えた。[請求項4]の発明は、3個の検出器の
信号を3台のディジタルコントローラが入力し、3個の
信号の中間値を選択して発電プラント機器の異常を判断
に使用する。
【0015】本発明の[請求項5]に係る発電プラント
保護装置は、[請求項4]において、3個の各検出器の
信号を3台のディジタルコントローラのアナログ入力処
理部が入力するのに代えて各ディジタルコントローラが
個々に入力した各検出器信号を相互に伝送する通信手段
を備えた。[請求項4]において、3個の検出器の信号
を3台のディジタルコントローラが入力する手段として
しディジタルコントローラ間の通信手段を用いる
【0016】本発明の[請求項6]に係る発電プラント
保護装置は、[請求項4]において、アナログ入力処理
部をディジタルコントローラからは別体に設け、ディジ
タルコントロール側に通信入力処理部を設け、前記アナ
ログ入力処理部と通信入力処理部を介して各検出器の信
号を相互に入力するよう構成した。[請求項4]におい
て、入力処理部からディジタルコントローラが入力する
手段とし通信手段を用いる。
【0017】
【発明の実施の形態】([請求項1]に対応)図1は本
発明による発電プラント保護装置の第1の実施の形態を
示す構成図である。図1において、図8と同一機能部分
については同一符号を付して説明を省略する。先ず、発
電プラント保護装置5は、発電プラント機器に設置され
た検出器30A,30B,30Cの信号を入力し発電プ
ラント機器の異常を判断して発電プラントの停止指令を
出力する3台のディジタルコントローラ100A,10
0B,100Cと、この3台のディジタルコントローラ
100A,100B,100Cから出力される3個の停
止指令の2 out of 3演算を行ない、燃料遮断
弁6に出力するハードワイヤードロジック51とから構
成されている。
【0018】そして、ディジタルコントローラ100A
にはアナログ入力処理部101Aと保護演算部110A
とOR演算部130Aとディジタル出力処理部103A
とからなっている。その他の100B,100Cについ
ては同様の構成を有している。
【0019】次に作用について説明する。ディジタルコ
ントローラ100Aは、アナログ入力処理部101Aを
通して検出器30Aの信号を入力する。保護演算部11
0Aは入力した信号をもとに発電プラント機器の異常を
判断し判断結果が異常であれば発電プラント停止指令を
出力する。OR演算130Aは、前記した複数の保護演
算部110Aの出力を入力しOR演算することにより発
電プラント停止指令を出力する。ディジタルコントロー
ラ100Aは、ディジタル出力処理部103Aを通して
ハードワイヤードロジック51に発電プラント停止指令
を出力する。
【0020】本実施の形態によれば発電プラント保護演
算をディジタルコントローラで構成することによって、
従来の発電プラント保護装置に比べて複雑な保護演算を
容易に実現でき、かつコストを低下させることができコ
ンパクトな発電プラント保護装置を提供することが可能
となる。又、ディジタルコントローラを3台設置するこ
とによって十分な信頼性を持たせることができる。
【0021】([請求項2]に対応)図2は本発明によ
る発電プラント保護装置の第2の実施の形態を示す構成
図である。本実施の形態では、保護装置としての信頼性
をより一層向上させるようにしたものである。そのため
に付加された構成は、各ディジタルコントローラに10
0に対して2 out of 3演算部120を夫々設
けると共に、その他の各ディジタルコントローラからの
異常判断結果を相互に入力して、2 outof 3演
算を個々にすることにより、その結果を発電プラントの
停止指令としてハードワイヤードロジック51に入力す
るようにしている。
【0022】次に作用について説明する。例えば、第1
の実施の形態では検出器30Aと検出器31Bが共に故
障して発電プラント機器を保護するレベルの信号になっ
たとすると、発電プラント保護装置5は発電プラントの
停止指令を燃料遮断弁6に出力してしまう。本実施の形
態では、上記故障状況でも発電プラント保護装置5は発
電プラントの停止指令を燃料遮断弁6に出力しないこと
が可能である。
【0023】([請求項3]に対応)図3は本発明によ
る発電プラント保護装置の第3の実施の形態を示す構成
図である。図3において、図2と同一機能部分について
は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態の構
成上の特徴点は、発電プラント機器の異常判断結果を3
台のディジタルコントローラで相互に入力する手段とし
てしディジタルコントローラ間の通信手段を用いる点で
ある。
【0024】即ち、各ディジタルコントローラ100
に、通信入力処理部105と通信出力処理部106とを
夫々設けている。本実施の形態によれば、発電プラント
機器の異常判断結果の数が多くなっても各ディジタルコ
ントローラのハードを増やすことなく通信信号の数を多
くすることで可能になる。
【0025】([請求項4]に対応)図4は本発明によ
る発電プラント保護装置の第4の実施の形態を示す構成
図である。図4において、図1と同一機能部分について
は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態の構
成上の特徴点は、3個の検出器の信号を3台のディジタ
ルコントローラが夫々入力し、これら3個の信号の中間
値を選択して発電プラント機器の異常の判断に使用する
点であり、そのために付加したものはアナログ入力処理
部101に3つの入力を設けると共に、この出力手段に
中間選択演算手段107を設けたものである。
【0026】次に作用について説明する。例えば、ディ
ジタルコントローラ100Aと検出器30Bが故障する
と、検出器30A,30Cが発電プラント機器を保護す
るレベルの信号になったとしても、発電プラント保護装
置5は発電プラントの停止指令を燃料遮断弁6に出力す
ることができない。ところが、本実施の形態では、上記
故障状況でも発電プラント保護装置5は発電プラントの
停止指令を燃料遮断弁6に出力することが可能である。
【0027】([請求項5]に対応)図5は本発明によ
る発電プラント保護装置の第5の実施の形態を示す構成
図である。本実施の形態の構成上の特徴点は、3個の検
出器の信号を3台のディジタルコントローラが入力する
手段として、ディジタルコントローラ間の通信手段S
O,SIを用いる点である。その他の構成は図4と同様
である。本実施の形態により検出器の数が多くなっても
ディジタルコントローラのハードを増やすことなく通信
信号の数を多くすることで可能になる。
【0028】([請求項6]に対応)図6は本発明によ
る発電プラント保護装置の第6の実施の形態を示す構成
図である。図6において、図4と同一機能部分について
は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態の構
成上の特徴点は、アナログ入力処理部101をディジタ
ルコントローラからは別体として設け、ディジタルコン
トローラ側には通信入力処理部105を設け、更にアナ
ログ入力処理部101と通信入力処理部105との間に
通信出力処理部106を経由して各検出器の信号を相互
に入力するようにしたものである。
【0029】次に作用について説明する。先ず、各検出
器からの信号はアナログ入力処理部101に入力され、
これが通信出力処理部106にて各ディジタルコントロ
ーラ100の通信入力処理部105へ入力される。これ
以降は図4の処理内容と同様である。本実施の形態によ
れば、入力処理部を検出器の近辺に設置し、従来検出器
とディジタルコントローラをつないでいたケーブルを削
減することが可能になる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば発
電プラント保護演算をディジタルコントローラ内に設け
ることによって、従来の発電プラント保護装置に比べて
複雑な保護演算を容易に実現でき、かつコストを低下さ
せコンパクトな発電プラント保護装置を提供することが
可能となる。又、ディジタルコントローラを3台設置す
ることによって十分な信頼性を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による発電プラント保護装置の第1の実
施の形態を示す構成図。
【図2】本発明による発電プラント保護装置の第2の実
施の形態を示す構成図。
【図3】本発明による発電プラント保護装置の第3の実
施の形態を示す構成図。
【図4】本発明による発電プラント保護装置の第4の実
施の形態を示す構成図。
【図5】本発明による発電プラント保護装置の第5の実
施の形態を示す構成図。
【図6】本発明による発電プラント保護装置の第6の実
施の形態を示す構成図。
【図7】コンバインドサイクル発電プラントの機器の構
成図。
【図8】従来の発電プラント保護装置の構成図。
【符号の説明】
1 燃焼器 2 ガスタービン 3 排熱回収ボイラ 4 蒸気タービン 5 発電プラント保護装置 20,30,40 検出器 50A,50B,50C 発電プラント保護ロジッ
ク 51 ハードワイヤードロジック 52A,52B,52C 保護ロジック演算部 53A,53B,53C 2 out of 3演
算器 54A,54B,54C OR演算器 521A,521B,521C 関数演算器 522A,522B,522C 乗算器 523A,523B,523C 比較判定器 100A,100B,100C ディジタルコント
ローラ 101A,101B,101C アナログ入力処理
部 102A,102B,102C ディジタル入力処
理部通信処理部 103A,103B,103C ディジタル出力処
理部 105A,105B,105C 通信入力処理部 106A,105B,105C 通信出力処理部 107A,107B,107C 中間値選択演算手
段 110A,110B,110C 保護演算部 120A,120B,120C 2 out of
3演算 130A,130B,130C OR演算部
フロントページの続き (72)発明者 座古 綾子 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 Fターム(参考) 5G042 EE02 EE07 5H209 AA02 BB01 CC01 DD06 GG04 HH04 SS02 SS04 SS07 TT03 TT04 5H590 AA01 AA03 AA04 AA30 CA01 CA08 CA29 EA05 EA07 FA01 GB05 JA02 JA12 JA15

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電プラント機器に設置された検出器か
    らの信号を入力し、前記発電プラント機器の異常を判断
    することにより発電プラント機器を保護するための停止
    指令を出力する発電プラント保護装置において、発電プ
    ラント機器の異常を判断し異常であると判断したとき発
    電プラントの停止指令を出力するために設置された3台
    のディジタルコントローラと、前記3台のディジタルコ
    ントローラから出力される3個の停止指令が入力され、
    そのうちの2 out of3演算を行なって出力する
    ハードワイヤードロジックと、前記ハードワイヤードロ
    ジックが発電プラント機器に停止指令を出力することを
    特徴とする発電プラント保護装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の発電プラント保護装置に
    おいて、前記3台のディジタルコントローラ内に各発電
    プラント機器の異常判断結果を相互に入力して演算する
    2 out of 3演算部を備えたことを特徴とする
    発電プラント保護装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の発電プラント保護装置に
    おいて、発電プラント機器の異常判断結果を3台のディ
    ジタルコントローラにて相互に入力する手段としてし、
    前記各ディジタルコントローラ間での通信手段を備えた
    ことを特徴とする発電プラント保護装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の発電プラント保護装置に
    おいて、3個の各検出器の信号を3台のディジタルコン
    トローラが入力し、これら3個の信号の中間値を選択し
    て出力する中間値選択演算手段を備えたことを特徴とす
    る発電プラント保護装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の発電プラント保護装置に
    おいて、3個の各検出器の信号を3台のディジタルコン
    トローラのアナログ入力処理部が入力するのに代えて各
    ディジタルコントローラが個々に入力した各検出器信号
    を相互に伝送する通信手段を備えたことを特徴とする発
    電プラント保護装置。
  6. 【請求項6】 請求項4記載の発電プラント保護装置に
    おいて、アナログ入力処理部をディジタルコントローラ
    からは別体に設け、ディジタルコントロール側に通信入
    力処理部を設け、前記アナログ入力処理部と通信入力処
    理部を介して各検出器の信号を相互に入力することを特
    徴とする発電プラント保護装置。
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