JPH0286905A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数台のタービンを経済運用するタビン制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

形式及び容量の異なる複数台のタービンからなる発電プ
ラントでは、これらタービンの経済的な負荷配分を決定
するために、 ■　発電機出力やタービン蒸気流量を計測して運転員の
経験則によって各タービンを操作する方法 ■　マイクロコンピュータ等の制御装置を導入し、数理
計画法の最適化手法を駆使してオンライン又はオフライ
ンで各タービンを操作する方法などがとられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来技術では、多段抽気復水タービン、抽気背
圧タービン、混圧抽気復水タービン等とタービン形式お
よび容量か異なり、特に産業用蒸気タービンでは電力需
要と蒸気需要を同時に満足しながら上記■の方法でター
ビン群の経済的負荷配分を決定し、高効率運用を実現す
ることは非常に困難である。万一、実現できたとしても
運転印の肉体的、精神的疲労が多き過ぎ、長時間実施す
ることは不可能である。

また、上記■の方法ではプラント、コンピュタハードウ
ェア、プログラミングおよび数理計画法の解法の知識を
有した技術者がタービン制御装置に制御アルゴリスムを
組み込んで実現していたため、タービン制御装置は手作
りの域を出ず、生産性の向上、現地調整及び保守サービ
スが困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、安価
なハードウェア構成で複数台のタービンからなる発電シ
ステムを容易に設計、製作、現地調整並びに保守か可能
なタービン制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明は、装置の運用モード
を選択する運用モード設定部と、この運用モード設定部
からの出力を受け各タービンの蒸気流量及び発電機出力
を工学値に変換するタービンプロセス入力部と、前記運
用モード設定部でモデル変更モードが選択されたとき機
器の接続関係を表わすダイヤグラムを作成するタービン
モデル作成部と、このタービンモデル作成部で作成され
たダイヤグラムを解析し機器の接続情報テーブルを作成
するタービンモデル解析部と、前記各タビンの評価関数
テーブルを作成する評価モデル作成部と、前記各タービ
ンの特性関数テーブルを設定するタービンパラメータ設
定部と、前記タービンモデル解析部、評価モデル作成部
、タービンパラメータ設定部からの各出力を入力し最適
化演算を実行するための計算式を生成するタービンモデ
ル生成部と、このタービンモデル生成部で生成された計
算式を記憶するタービンモデル登録部と、前記運用モー
ド設定部でオンラインモードが選択されたとき前記ター
ビンプロセス入力部および前記タービンモデル登録部か
らの出力を受け数理計画法の最適化手法を用いてタービ
ン群の経済的負荷配分を決定する最適解探索部と、この
最適解探索部および前記運用モード設定部からの出力を
受けタービン下位制御装置の設定値を変更するタビン出
力設定部と、前記最適解探索部からの出力を受けタービ
ン出力設定値のデータを保存し指定された仕様に応じて
出力するタービン出力表示部とを具備したことを特徴と
するものである。

〔作　用〕

本発明では、運用モード設定部にてモデル変更モードを
選択することにより、コンピュータ、数理計画法の知識
を必要としないでタービン制御装置の設計、製作、現地
調整が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すタービン制御装置の概
略構成図で、このタービン制御装置１は、運用モード設
定部２、タービンプロセス入力部３、タービンモデル作
成部４、タービンモデル解析部５、評価モデル生成部６
、タービンパラメータ設定部７、タービンモデル生成部
８、タービンモデル登録部９、最適解探索部１０、ター
ビン出力設定部１１、タービン出力表示部１２とを備え
て構成されている。

第２図は本発明によるタービン制御装置１を複数台のタ
ービンからなる発電プラントに適用した例を示す図で、
同図において２１ａ〜２１ｅはタービン下位制御装置、
２２ａ〜２２ｅは蒸気加減弁駆動部、２３ａ〜２３ｅは
蒸気加減弁、２４ａ〜２４Ｃはタービン、２５ａ〜２５
Ｃは発電器、２６ａ〜２６ｄは流量検出器、２７ａ〜２
７ｃは電力検出器、２８は高圧蒸気配管、２９は低圧蒸
気配管である。

次にこのように構成されるタービン制御装置１の作用を
説明する。まず、運用モード設定部２てモデル変更モー
ドが選択された場合について説明する。運用モード設定
部２でモデル変更モードが選択されると、タービンモデ
ル作成部４てはＣＲＴ画面上に表示されるガイダンスに
従って会話形式で特殊キーボードを使って第３図に示す
ような機器の接続関係を表わすダイヤグラムが作成され
る。なお、これと同時にタービンモデル登録部９に登録
済みのダイヤグラムの参照、編集、複写、修正も行われ
る。

前記タービンモデル解析部５てはタービンモデル作成部
４で作成されたダイヤグラムから機器の接続関係を解析
し、第３図に示すダイヤグラムの要素すべてについてそ
の要素の上流側に存在する要素と下流側に存在する要素
の固有コードと接続テーブルをまとめて接続情報テーブ
ルとして作成・保存する。また、評価モデル作成部６て
はＣＲＴ画面上に表示されるガイダンスに従い最適化の
指標Ｆの定数Ｃ１（ｉ＝１　、１２）を標準キボードを
使って入力すると、設定定数をまとめて下式のような評
価関数テーブルを作成し保存する。

Ｆ−ΣＣＩＸＩ　　　　　　　・・・・・・（１）たた
し、ｘｌ　：１号ボイラの主蒸気流量前記タービンパラ
メータ設定部７では各タービンの制約条件（例えばター
ビン出力の上下限値）とタービンの蒸気流量とタービン
出力の特性関数テーブルが設定される。また、タービン
モデル生成部８では上記タービンモデル解析部５で作成
された接続情報テーブル、評価モデル作成部６で作成さ
れた評価関数テーブル、タービンパラメータ設定部７で
設定された特性関数テーブルから以下の計算式を作成す
る。

Ｆ　−Σ　ＣＩＸＩ　　　　　　　　　　　　・・・・
・・　（１）１＋１ ｘ　、　　＝　ｘ　４＋　ｘ　ｓ　　　　　　　　　　
−−（２）Ｘ２　＝Ｘ７　十Ｘ５　　　　　　＋＋＋＋
＋＋　（３）Ｘ　ｚ＝　Ｘ４　＋Ｘ７　　　　　　・・
・・・・（４）ＸＩ２＝Ｘ３　＋Ｘ＋＋　　　　　　＋
＋＋＋＋＋　（５）Ｘ　６　＝　ｆ　＋（ｘ　＋）十ｆ
　２（Ｘ　５）　　−・・−・・（６）Ｘ９　　＝　ｆ
　３（Ｘ２）＋　ｆ　４（Ｘ８）　　　−−（７）Ｘ　
＋ｏ＝　　ｆ　５（Ｘ　３）　　　　　　　　　　−−
（８）ただし、Ｘ１≦ｘ１≦ｕｌで、１１．Ｌｌ＋は変
数の上下限値である。また、変数ｘ　＋　　（ｉ　＝　
１　、１２）は第３図の蒸気流量又はタービン出力を表
わす。

したがって、タービンモデル登録部９ではタービンモデ
ル生成部８で生成された計算式を記憶する。

次に運用モード設定部２でオンラインモードが選択され
た場合について説明する。タービン制御装置１は各ター
ビンの蒸気流量及び発電機出力を一定周期で入力群１３
よりタービンプロセス部３に入力し、工学値に変換して
最適解探索部ＩＯに出力する。最適解探索部１０ではタ
ービンプロセス入力部３からの出力信号とタービンモデ
ル登録部９に記憶された計算式を入力し、数理計画法の
最適手法を用いて最適演算を実行し、蒸気加減弁の設定
値の組み合せについて探索する。つまり、最適化演算で
は（１）式の値が小さく、かつ（２）〜（８）式が成立
する蒸気加減弁の設定値（第２図の２１ａ〜２１ｅが２
２ａ〜２２ｅに対して与える流量値）の組み合せを求め
る。その際、周期的に得られるタービンプロセス入力部
３からの信号が各変数（Ｘ＋〜Ｘ１２）の初期値として
使用される。

タービン出力設定部１１では最適解探索部１０で得られ
た蒸気加減弁の設定値に基づいてタービン下位制御装置
の設定を変更する。タービン出力表示部１２では最適解
探索部１０のタービン出力設定値を受け、その出力信号
を保存し、指定された使用に応じて出力表示する。

最後に運用モード設定部２てシミュレーションモードが
選択された場合について説明する。運用モード設定部２
でシミュレーションモードが選択されると、タービンモ
デル作成部４てタービンモデルを変更、評価モデル作成
部６で評価関数テプルを変更、あるいはタービンパラメ
ータ設定部７でタービンの制約条件を変更し、運用モー
ド設定部２でシミュレーションスタートボタンを押下す
ると、オンラインモードと同様の手順で模擬信号がプロ
セス信号の代りに与えられる。

なお、本発明のタービン制御装置は第２図に示した発電
プラント以外についても適用可能であることは勿論であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、装置の運用モトを選択す
る運用モード設定部と、この運用モト設定部からの出力
を受け各タービンの蒸気流量及び発電機出力を工学値に
変換するタービンプロセス入力部と、前記運用モード設
定部でモデル変更モードが選択されたとき機器の接続関
係を表わすダイヤグラムを作成するタービンモデル作成
部と、このタービンモデル作成部で作成されたダイヤグ
ラムを解析し機器の接続情報テーブルを作成するタービ
ンモデル解析部と、前記各タービンの評価関数テーブル
を作成する評価モデル作成部と、前記各タービンの特性
関数テーブルを設定するタビンパラメータ設定部と、前
記タービンモデル解析部、評価モデル作成部、タービン
パラメータ設定部からの各出力を入力し最適化演算を実
行するための計算式を生成するタービンモデル生成部と
、このタービンモデル生成部で生成された計算式を記憶
するタービンモデル登録部と、前記運用モード設定部で
オンラインモードが選択されたとき前記タービンプロセ
ス入力部および前記タービンモデル登録部からの出力を
受け数理計画法の最適化手法を用いてタービン群の経済
的負荷配分を決定する最適解探索部と、この最適解探索
部および前記運用モード設定部からの出力を受けタービ
ン下位制御装置の設定値を変更するタービン出力設定部
と、前記最適解探索部からの出力を受けタビン出力設定
値のデータを保存し指定された仕様に応じて出力するタ
ービン出力表示部とを具備したものである。したがって
、本発明によればプラント技術者がコンピュータ、数理
計画法等の知識を必要としないでタービン制御装置の設
計、製作、現地調整及び保守を容易に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すタービン制御装置の概
略構成図、第２図は第１図に示したタビン制御装置を複
数台のタービンから構成される発電プラントに適用した
場合の実施例を示す図、第３図はタービンモデル作成部
で作成されるダイヤグラムの一例を示す図である。 １・・・タービン制御装置、２・・・運用モード設定部
、３・・・タービンプロセス入力部、４・・・タービン
モデル作成部、５・・・タービンモデル解析部、６・・
・評価モデル作成部、７・・・タービンパラメータ設定
部、８・・・タービンモデル生成部、９・・タービンモ
デル登録部、１０・・・最適解探索部、１１・・・ター
ビン出力設定部、１２・・・タービン出力表示部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 装置の運用モードを選択する運用モード設定部と、この
   運用モード設定部からの出力を受け各タービンの蒸気流
   量及び発電機出力を工学値に変換するタービンプロセス
   入力部と、前記運用モード設定部でモデル変更モードが
   選択されたとき機器の接続関係を表わすダイヤグラムを
   作成するタービンモデル作成部と、このタービンモデル
   作成部で作成されたダイヤグラムを解析し機器の接続情
   報テーブルを作成するタービンモデル解析部と、前記各
   タービンの評価関数テーブルを作成する評価モデル作成
   部と、前記各タービンの特性関数テーブルを設定するタ
   ービンパラメータ設定部と、前記タービンモデル解析部
   、評価モデル作成部、タービンパラメータ設定部からの
   各出力を入力し最適化演算を実行するための計算式を生
   成するタービンモデル生成部と、このタービンモデル生
   成部で生成された計算式を記憶するタービンモデル登録
   部と、前記運用モード設定部でオンラインモードが選択
   されたとき前記タービンプロセス入力部および前記ター
   ビンモデル登録部からの出力を受け数理計画法の最適化
   手法を用いてタービン群の経済的負荷配分を決定する最
   適解探索部と、この最適解探索部および前記運用モード
   設定部からの出力を受けタービン下位制御装置の設定値
   を変更するタービン出力設定部と、前記最適解探索部か
   らの出力を受けタービン出力設定値のデータを保存し指
   定された仕様に応じて出力するタービン出力表示部とを
   具備したことを特徴とするタービン制御装置。