JPH01125503A - タービン制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、タービン制御装置に関する。

（従来の技術） 例えば、火力発電所のタービンを制御するタービン制御
装置の従来例を第５図に示す。

同図において、ボイラ１から発生する蒸気は、加減弁２
を介してタービン３に供給され、これによって、タービ
ン３によって発電機４が駆動されて電力Ｙが発生する。

また、タービン３の回転速度は、速度検出器５によって
検出され、その検出値ＤＳは、偏差演算器６にフィード
バックされる。

偏差演算器６は、タービン３の速度ｌ負荷を設定する速
度ｌ負荷設定器７より加えられている速度ｌ負荷設定値
ＲＲと、速度検出値ＤＳとの偏差を演算して、その演算
値ＥＲを速度制御部８に出力する。

速度制御部８は、偏差演算値ＥＲを、対応する蒸気流量
指令値ＣＣに変換し、関数発生器９に出力する。

関数発生器９は、加減弁２の非線形な弁開度／流量特性
に対応して、蒸気流量指令値ＣＣに対応した弁開度指令
値Ｕを発生するものであり、その弁開度指令値Ｕは、サ
ーボ制御部１０を介して加減弁２に出力され、これによ
って、タービン３に供給される蒸気流量が制御される。

ところで、このようなタービン制御装置では。

加減弁２が複数の弁を組合せて構成されているため、そ
れぞれの弁の非線形な弁開度／流量特性を測定しておき
、その測定値に基づいた複数の関数を、関数発生器９に
発生させるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来装置では、関数発生器９
に記憶している関数が固定されていたため、次のような
問題を生じていた。

すなわち、蒸気流量が増大゛するに従って加減弁２を構
成する弁のうち、開動作するものが増えるが、その開動
作に移行する弁の切り換え時、弁開度指令値Ｕと蒸気流
量の関係が、−時的に関数発生器９に記憶した関数に一
致しない状態となる。

それにより、タービン３の流量制御が、例えば、ハンチ
ング状態となって、−時的に不安定な状態となるという
問題を生じていた。

そこで、本発明は、このような従来の問題を解決するた
めになされたもので、タービン流量制御を適応制御でき
るタービン制御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、タービンによって駆動される発電機の出力と
、関数発生器から出力□される開度指令値に基づいて加
減弁の非線形特性を推定する非線形推定手段と、この非
線形推定手段の推定出力に基づいて関数発生器の特性を
修正する特性修正手段を備えたものである。

（作用） したがって、関数発生器の関数が、加減弁の非線形特性
の変動に対応した特性に、常に！ｌ！Ｊ整されるので、
正確にタービンを制御することができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図は、本発明の一実施例にかかるタービン制御装置
を示している。なお、同図において、第５図と同一部分
には同一符号を付している。

同図において、電力検出器２０は、発電機４の出力Ｙを
検出するものであり、その検出値ＤＹは切換器２１の一
入力端に加えられている。また、切換器２１の他入力端
には、速度検出器５の検出値ＤＳが加えられており、切
換器２１は、これらの検出値ＤＹ。

ＤＳのいずれか一方を非線形推定部２２の、−入力端に
出力するものである。

可変関数発生器２３は、加減弁２の非線形な弁開度／流
量特性に対応して、蒸気流量指令値ＣＣに対応した弁開
度指令値Ｕを発生するものであり、その弁開度指令値Ｕ
は、サーボ制御部１０を介して加減弁２に加えられると
ともに、非線形推定部２２の他入力端に加えられている
。

非線形推定部２２は、切換器２１より加えられる検出値
ＤＹまたは検出値ＤＳ、および、弁開度指令値Ｕに基づ
き、後述する演算を実行して、加減弁２の非線形特性を
推定し、その推定結果を修正部２４に出力する。

修正部２４は、非線形推定部２２より入力した非線形特
性の推定結果に基づいて、その非線形特性をあられす関
数の補正関数を演算し、その補正関数に基づいて、可変
関数発生器２３の特性を修正す−るものである。

次に、非線形推定部２２が実行する非線形特性の推定処
理、および、修正部２４が実行する補正関数の演算処理
について説明する。

第１図の制御系におけるサーボ制御部１０より後の部分
ＭＯは、加減弁２の動特性が、タービン３および発電機
４の動特性に比べて速いため、第２図のように、加減弁
２の弁非線形要素ＮＬと、タービン３および発電機４か
らなるタービン／発電機系ＴＧの組合せと考えることが
できる。

まず、弁非線形特性要素ＮＬについて、加減弁２の流量
Ｕ′を開度指令値Ｕの多項式ｆ（Ｕ）であられすと、あ
る時点Ｎにおける流量Ｕ″と開度指令値Ｕとの関係は次
式（１）のようになる。

Ｕ’　（Ｎ）　”　ｆ（Ｕ（Ｎ））　＝ＣＯ＋Ｃ１（Ｊ
（Ｎ）＋Ｃ２Ｕ（Ｎ）”÷”・＋Ｃ１１Ｊ（Ｎ）’　”
・（１）次に、タービン／発電機系ＴＧ　ｔ−ＡＲＭＡ
モデル（自己回帰移動平均モデル）に基づいてモデル化
する。

ここで１発電機４の出力Ｙについて考えると、ある時点
Ｎにおける流量Ｕ′と出力Ｙの関係は次式（ＩＩ）のよ
うになる。

Ｙ（Ｎ）　：七景畑が洪竜鍔Ｕ’　（Ｎ）・・・（ＩＩ
）この式（Ｉｆ）を書き換えると、次式（ｍ）を得る。

ａｏＹ（Ｎ）＋ａｚＹ（Ｎ−１）＋ａｚＹ（Ｎ−２）＋
・・・＋ａａＹ（Ｎ−ｎ）＝　ｂｏｂ’　（Ｎ）＋ｂｘ
Ｕ’　（Ｎ−１）＋ｂｚＵ’　（Ｎ−２）＋・・ｅ＋ｂ
ｍｕ’　（Ｎ−ｍ）　…（ｍ　）ただし、ａｉ、ｂ＊は
、設計時のデータより求める。

上式（■）、（ＩＩＩ）を、パラメータＣについて解く
と、次式（ｆＶ）を得る。

Ｙ’（Ｎ）＝　　Σ　Ｕ（Ｎ）ＪＣＪす・（ｍＶ）ｍＱ ただし、 Ｙ″（Ｎ）＝　　Σ　ａｋＹ（Ｎ−ｋ）ｉ　”・（Ｖ）
ｋｍ。

Ｏｊ＝　　Σ　ａ、Ｙ（Ｎ−ｗ）’　””（Ｖｌ）Ｗ■
Ｏ である。

したがって、各時点において、過去１ポイント、および
、ｎポイントまでの時系列データＵ（Ｎ−ｋ）（ただし
、　ｋ＝０−ｍ）、Ｙ（Ｎ−ｊ）　（ただし、ｊ＝０−
ｎ）をサンプリングして記憶しておけば、パラメータＣ
１を得ることができる。

そして、各時点におけるＹ’　（Ｎ）、Ｕ（Ｎ）ｉを計
算し、逐次型最小２乗法を適用することで、リアルタイ
ムにパラメータＣｉを算出する。

このようにして、非線形推定部２２は、弁非線形要素Ｎ
Ｌの特性をあられす関数ｆ（Ｕ）のパラメータＣ１をリ
アルタイムに算出し、それを修正部２４に出力する。

一方、修正部２４は、非線形推定部２２より逐次入力さ
れるパラメータＣｉに基づいて、上式（１）であられさ
れる弁動作範囲における弁非線形要素ＮＬの特性関数ｆ
（ｔＪ）を所定の時間間隔ΔＵで算出し、さらに、同一
の時間間隔ΔＵでその特性関数ｆ　（Ｕ）の逆関数ｆ（
Ｕ）−’、すなわち、可変関数発生器２３の特性の補正
関数を算出する。

そして、修正部２４は、その補正関数により、可変関数
発生器２３の特性を修正する。

これにより、゛加減弁２の実際の流量に応じて、可変関
数発生器２３より、加減弁２の開度指令値Ｕを出力する
ことができる。

なお、上述の説明では、ある時点Ｎにおける流量Ｕ′と
発電機４の出力Ｙの関係に基づいて式（ＩＩ）を得たが
、流量Ｕ′とタービン回転速度Ｓとの関係を用いても、
同様な関係式を得ることができ、したがって、タービン
回転速度を用いて、上述と同様に、可変関数発生器２３
の特性を修正することができる。

そこで、例えば、このタービン制御装置が制御している
発電機４が系統に併入する前の段階では、切換器２１に
よって速度検出値Ｏ３を選択して非線形推定部２４に加
え、この速度検出値ＤＳを用いた可変関数発生器２３の
特性の修正処理を行い、併入後は、切換器２１によって
電力検出値ＤＹを選択して非線形推定部２４に加え、こ
の電力検出値ｙｓを用いた可変関数発生器２３の特性の
修正処理を行うようにすると、タービン３を駆動する全
期間において、タービン３を適切に制御することができ
る。

以上の構成で、非線形推定部２２および修正部２４の処
理の一例を第３図に示す、ただし、この場合、切換器２
１は電力検出値ＯＹを選択している。

すなわち、非線形推定部２２は、切換器２１より加えら
れる電力検出値ＤＹおよび弁開度指令値Ｕをサンプリン
グし、それのサンプリング値を用いて関ｊｌ＆ｆ（Ｕ）
のパラメータＣｉを算出する動作をＮ回繰り返し行い（
処理１０１，１０２、判断１０３の処理ループ）。

それによって得たパラメータＣｉを、修正部２４に出力
する。

修正部２４は、非線形推定部２２より入力したパラメー
タＣｉに基づいて、関数ｆ（Ｕ）を演算し、さらにその
逆関数ｆ（Ｕ）−”を演算しく処理１０４）、その逆関
数ｆ（Ｕ）−’を用いて、可変関数発生器２３の特性を
修正する（処理１０５）　。

したがって、例えば、加減弁２が２つの弁がら構成され
そいるうとき、第４図（ｂ）に示すように、弁開度指令
値Ｕの増大に伴って、第１弁全開かつ第２弁全開の状態
Ｐ１から、第２弁が徐々に開放するに従って、弁開度指
令値Ｕと流量Ｕ′との関係が非線形状態になる。

このときには、非線形推定部２２および修正部２４の作
用により、同図（ｃ）に示すように、可変関数発生器２
３の特性がこの非線形状態を補正するように修正される
ので、弁開度指令値Ｕと流量Ｕ″の関係は、同図（ａ）
に示すように、線形状態に修正され、それによって、サ
ーボ制御部１０の制御が適切に作用する。

その結果、タービン３の速度／負荷制御のハンチングを
防止でき、適切に行うことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように１本発明によれば、タービンによっ
て駆動される発電機の出力と、関数発生器から出力され
る開度指令値に基づいて加減弁の非線形特性を推定する
非線形推定手段と、この非線形推定手段の推定出力に基
づいて関数発生器の特性を修正する特性修正手段を備え
たので、関数発生器の関数が、加減弁の非線形特性の変
動に対応した特性に常に調整されるので、正確にタービ
ンを制御できるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるタービン制御装置を
示すブロック図、第２図は第１図の装置をモデル化した
図を示すブロック図、第３図は非線形推定部および修正
部の処理例を示すフローチャート、第４図（ａ）は修正
後の特性を示すグラフ図。 同図（ｂ）は特性の変動を例示するグラフ図、同図（ｅ
）は特性を修正するための可変関数発生器の特性例を示
すグラフ図、第５図は従来のタービン制御装置の一例を
示すブロック図である。 ２０・・・電力検出器、２１・・・切換器、２２・・・
非線形推定部、２３・・・可変関数発生部、２４・・・
修正部。 （７３１７）　　代理人　弁理士　則近　憲　佑（８８
６９）　　　同　　第子丸　健 第１図 第２図 第３図 １１／１Ｍ　（弁１１１］、Ｉ＄Ｉ’＞）貞荷椙今（升
開度椙今） ｆｌＥｔ、図負荷指＋（弁閏仄冶÷）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　タービンの速度／負荷設定値からのタービンの速度の
   偏差を検出し、その偏差に対応した弁開度指令値を、蒸
   気源より発生した蒸気をタービンに供給する加減弁の開
   度指令／流量特性に対応した関数発生器によって形成す
   るタービン制御装置において、前記タービンによって駆
   動される発電機の出力を検出する発電機出力検出器と、
   この発電機出力検出器の検出信号および前記弁開度指令
   値に基づいて前記加減弁の非線形特性を推定する非線形
   推定手段と、この非線形推定手段の推定出力に基づいて
   前記関数発生器の特性を修正する特性修正手段を備えた
   ことを特徴とするタービン制御装置。