JPH0441800B2 - - Google Patents

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JPH0441800B2
JPH0441800B2 JP59256921A JP25692184A JPH0441800B2 JP H0441800 B2 JPH0441800 B2 JP H0441800B2 JP 59256921 A JP59256921 A JP 59256921A JP 25692184 A JP25692184 A JP 25692184A JP H0441800 B2 JPH0441800 B2 JP H0441800B2
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JP
Japan
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turbine
pressure
control system
reactor
recirculation flow
Prior art date
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Application number
JP59256921A
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Japanese (ja)
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JPS61134699A (en
Inventor
Kazuo Kadota
Yoshitaka Sueoka
Hideyuki Tsurumaki
Susumu Sumita
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP59256921A priority Critical patent/JPS61134699A/en
Publication of JPS61134699A publication Critical patent/JPS61134699A/en
Publication of JPH0441800B2 publication Critical patent/JPH0441800B2/ja
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

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  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は沸騰水型原子力発電プラントの負荷追
従制御装置に係り、特に、負荷変動の変動幅が小
幅で、かつ変動周期が短かい場合には、いわゆる
ガバナフリー運転により負荷追従するようにした
沸騰水型原子力発電プラントの負荷追従制御装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a load following control device for a boiling water nuclear power plant, and is particularly suitable for use when the range of load fluctuation is small and the fluctuation cycle is short. The present invention relates to a load following control device for a boiling water nuclear power plant that follows the load by so-called governor-free operation.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

近年、電力系統に占める原子力発電プラントの
割合が増すに従い、原子力発電プラントの運転は
従来のような定格基底負荷運転から負荷追従運転
に切換える必要が益々増加する傾向にある。
In recent years, as the proportion of nuclear power plants in the electric power system has increased, there has been an increasing need to switch the operation of nuclear power plants from conventional rated base load operation to load following operation.

一般に電力需要は季節、昼間、夜間等による大
きな変動のほか、常時小さな負荷変動が生じてお
り、これら負荷変動に対して、電力系統の周波数
を一定に保持するために、この電力系統の電力供
給側である発電所ではその電気出力を制御する、
いわゆる系統の自動周波数制御(AFC)が行な
われている。
In general, power demand has large seasonal, daytime, and nighttime fluctuations, as well as small load fluctuations at all times.In order to keep the frequency of the power system constant in response to these load fluctuations, the power supply of this power system is On the other hand, a power plant controls its electrical output.
So-called grid automatic frequency control (AFC) is being implemented.

したがつて、原子力発電プラントが電力系統に
おける供給シエアを今後益々増大させて行く場合
には、昼間、夜間の各電力需要に対応した日間出
力調整運転のほか、夜間における電力系統の自動
周波数制御運転が必要となる。これは、夜間は電
力需要の低下に対応して、従来から電力系統の自
動周波数制御を分担していた火力発電所等が運転
を停止してしまい、電力系統の自動周波数制御に
参画する出力調整量が減少するためである。
Therefore, if the supply share of nuclear power plants in the electric power system continues to increase in the future, in addition to daily output adjustment operation that corresponds to each daytime and nighttime power demand, automatic frequency control operation of the electric power system at night will be necessary. Is required. This is because thermal power plants, which have traditionally been responsible for automatic frequency control of the electric power system, stop operating in response to the drop in power demand at night, and output adjustment that takes part in automatic frequency control of the electric power system is required. This is because the amount decreases.

第5図はこのような電力系統の負荷変動につい
ての発電所側の出力制御の分担例を示している。
すなわち、縦軸は負荷変動の大きさを示し、横軸
は負荷変動の周期をそれぞれ示しており、変動周
期B(例えば15分程度)よりも長周期で、かつ変
動幅の大きい負荷変動については、電力系統の図
示しない中央給電指令室からの指示に基づいて適
宜の日間出力調整を行なう。これについては本特
許出願人が既に特許出願をした「原子力発電所の
負荷追従自動化装置」(特開昭55−20404号公報掲
載)に詳細に記述されている。また、変動周期A
(例えば約20秒程度)から同B迄の間の負荷変動
については、通常、電力系統の中央給電指令室に
おいて、所要の出力調整分が自動制御装置により
算出され、これが系統内の周波数制御を分担する
発電所に適切な割合で配分され、AFC中給信号
として送信される。この信号を受けた各発電所
は、この信号に基づいて出力調整を行なう。沸騰
水型原子力発電プラントのこの自動周波数制御
(AFC)装置に関しては、例えば本特許出願人が
特許出願をした「沸騰水型原子力発電プラントの
出力制御装置(特開昭59−54997号公報掲載)に
詳述されている。
FIG. 5 shows an example of the distribution of output control on the power plant side regarding such load fluctuations in the power system.
In other words, the vertical axis shows the magnitude of load fluctuation, and the horizontal axis shows the cycle of load fluctuation.For load fluctuations that have a longer cycle than fluctuation cycle B (for example, about 15 minutes) and have a large fluctuation range, , performs appropriate daily output adjustments based on instructions from a central power dispatch control center (not shown) of the power system. This is described in detail in ``Load Follow Automation Device for Nuclear Power Plant'' (published in Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-20404) for which the applicant of this patent has already filed a patent application. Also, the fluctuation period A
(for example, approximately 20 seconds) to B, the required output adjustment amount is usually calculated by an automatic control device in the central power dispatch control room of the power system, and this is used to control the frequency control within the power system. It is distributed to the participating power plants in appropriate proportions and transmitted as an AFC mid-feed signal. Each power plant that receives this signal adjusts its output based on this signal. Regarding this automatic frequency control (AFC) device for boiling water type nuclear power generation plants, for example, the applicant of this patent has applied for a patent for ``Output control device for boiling water type nuclear power generation plants (published in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-54997). detailed in.

そして、変動周期A以下の高周波成分について
は、各発電所はタービン入口ガバナ弁(主蒸気加
減弁)を開度制御するいわゆるガバナフリー運転
によつて対応する。このガバナフリー運転は、タ
ービン発電機回転数を設定値と比較し、その偏差
をタービンにフイードバツクして、この偏差が零
となるようにタービン入口ガバナ弁(主蒸気加減
弁)を開度制御するものであるが、従来の原子力
発電プラントではガバナフリー運転を行なつてい
なかつた。しかしながら、上述した事情により、
今日では原子力発電プラントにおいてもガバナフ
リー運転が要請されている。また、このガバナフ
リー運転を行なう場合は特に自動周波数制御
(AFC)運転との協調を十分に考慮したものであ
ることが望ましい。
For high-frequency components with a fluctuation period A or less, each power plant responds to so-called governor-free operation by controlling the opening of the turbine inlet governor valve (main steam control valve). In this governor-free operation, the turbine generator rotation speed is compared with a set value, the deviation is fed back to the turbine, and the opening of the turbine inlet governor valve (main steam control valve) is controlled so that this deviation becomes zero. However, conventional nuclear power plants did not perform governor-free operation. However, due to the circumstances mentioned above,
Today, governor-free operation is required even in nuclear power plants. Furthermore, when performing this governor-free operation, it is desirable that sufficient consideration be given especially to cooperation with automatic frequency control (AFC) operation.

ところで、ガバナフリー運転の特徴は第5図で
示すように変動周期が比較的短かい負荷変動を対
象とするものであると同時に、その変動幅が比較
的小幅であり、要求される出力調整分が小さいこ
とにある。したがつて、沸騰水型原子力発電プラ
ントでは、原子炉圧力容器や主蒸気管内の流体の
質量、内部エネルギーの慣性等原子炉系の慣性を
利用してガバナフリー運転を行なう場合は、出力
調整は必ずしも必要としない。
By the way, the characteristic of governor-free operation is that it targets load fluctuations with a relatively short fluctuation cycle as shown in Figure 5, and at the same time, the range of fluctuation is relatively small, and the required output adjustment is is small. Therefore, in a boiling water nuclear power plant, when performing governor-free operation using the inertia of the reactor system, such as the mass of fluid in the reactor pressure vessel and main steam pipe, and the inertia of internal energy, output adjustment is not necessary. Not necessarily necessary.

第6図および第7図は沸騰水型原子力発電プラ
ントにおいて、再循環流量制御あるいは制御棒操
作による出力調整を行なわずにタービンへの主蒸
気流量が短時間増加、あるいは減少した場合の原
子炉圧力(Kg/cm2)と、熱出力(%定格)の応答
をそれぞれ示すグラフである。第6図に示すよう
にタービンへの主蒸気流量(%)を少量、かつ短
時間増加させた場合には原子炉圧力が2次曲線的
に低下する。しかし、炉心における熱出力はその
初期では殆ど変化していない。これは原子炉圧力
の低下が熱出力へ及ぼす影響の少ないことを示し
ている。さらに、これとは逆に、第7図に示すよ
うに、タービンへの主蒸気流量(%)を少量、か
つ短時間減少させた場合においても、原子炉圧力
が2次曲線的に上昇するが、熱出力はその初期で
は殆ど変化せず、原子炉圧力の低下が熱出力へ与
える影響の小さいことを示している。
Figures 6 and 7 show the reactor pressure in a boiling water nuclear power plant when the main steam flow rate to the turbine increases or decreases for a short time without recirculation flow rate control or power adjustment by control rod operation. (Kg/cm 2 ) and thermal output (% rating). As shown in FIG. 6, when the main steam flow rate (%) to the turbine is increased by a small amount and for a short period of time, the reactor pressure decreases in a quadratic curve. However, the thermal power in the core remains largely unchanged initially. This indicates that the reduction in reactor pressure has little effect on thermal output. Furthermore, on the contrary, as shown in Figure 7, even when the main steam flow rate (%) to the turbine is reduced by a small amount and for a short period of time, the reactor pressure increases in a quadratic curve. , the thermal output hardly changes at the initial stage, indicating that a decrease in reactor pressure has a small effect on the thermal output.

したがつて、以上のことから負荷変動の変動周
期が、例えば約20秒程度以下の比較的短かい周期
で、しかも、その変動幅が小幅である場合には、
原子炉系の慣性を利用して原子炉の熱出力の大き
な変動を発生させることなくガバナフリー運転を
行なうことができる。すなわち、一般に沸騰水型
原子力発電プラントではタービン蒸気流量、すな
わち負荷を増加させると、原子炉圧力が低下して
炉心内の蒸気泡(ボイド)が増加し、この蒸気泡
の負の反応度効果により炉出力が低下するという
逆応答を発生させるが、短周期の負荷変動に限定
すれば、このような逆応答は事実上考慮に入れな
くともよいことが確認された。
Therefore, from the above, if the fluctuation period of load fluctuation is relatively short, for example about 20 seconds or less, and the fluctuation range is small,
By utilizing the inertia of the reactor system, governor-free operation can be performed without causing large fluctuations in the thermal output of the reactor. In other words, in general, in boiling water nuclear power plants, when the turbine steam flow rate, or load increases, the reactor pressure decreases and steam bubbles (voids) in the reactor core increase, and the negative reactivity effect of these steam bubbles causes Although an adverse response occurs in which the reactor output decreases, it was confirmed that such an adverse response does not need to be taken into account if it is limited to short-term load fluctuations.

しかしながら、例えば第8図に示すように、負
荷変動の周期がガバナフリー運転領域と自動周波
数制御(AFC)運転領域との境界A周辺にある
ときは中性子束の逆応答が認められる。この逆応
答は原子炉の熱出力の逆応答を示すものではない
が(なぜならば、燃料棒から炉心冷却材に伝達さ
れる熱流束は中性子束に比べて、例えば時定数約
6秒程度の遅れがあるので、殆ど鈍される)、定
格出力近傍での運転の場合、中性子束固有のノイ
ズと重なり合うと誤警報の原因ともなる。また、
自動周波数制御(AFC)運転では、タービン蒸
気流量の制御よりも以前に、炉出力をAFC要求
信号により制御することが多いので、ガバナフリ
ー運転領域で中性子束の逆応答が発生すること
は、自動周波数制御運転領域への遷位領域での応
答を複雑にする。したがつて、このような場合
は、ガバナフリー運転時では中性子束を一定に保
持することが望ましい。
However, as shown in FIG. 8, for example, when the period of load fluctuation is around the boundary A between the governor free operating region and the automatic frequency control (AFC) operating region, an inverse response of the neutron flux is observed. Although this inverse response does not indicate an inverse response of the reactor's thermal output (because the heat flux transferred from the fuel rods to the core coolant is delayed by a time constant of about 6 seconds, for example, compared to the neutron flux), When operating near the rated output, it can cause false alarms if combined with the noise inherent to the neutron flux. Also,
In automatic frequency control (AFC) operation, the reactor output is often controlled by the AFC request signal before controlling the turbine steam flow rate, so the occurrence of reverse neutron flux response in the governor-free operation region is automatically This complicates the response in the transition region to the frequency control operation region. Therefore, in such a case, it is desirable to keep the neutron flux constant during governor free operation.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、
タービン蒸気流量の変動に伴う中性子束の逆応答
性を改善しつつ、タービン負荷要求に確実に追従
する沸騰水型原子力発電プラントの負荷追従制御
装置を提供することを目的とする。
The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and
It is an object of the present invention to provide a load following control device for a boiling water nuclear power plant that reliably follows the turbine load request while improving the reverse response of neutron flux due to fluctuations in the turbine steam flow rate.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上述した目的を達成するために本発明は、ター
ビン負荷変動の変動周期が短周期で、かつ変動幅
が小幅であるときは、タービンのガバナフリー運
転を行ない、しかも、このガバナフリー運転中は
再循環流量制御系により原子炉内の中性子束を一
定に保持させ、上記負荷変動にタービン発電機出
力を確実に追従させると共に、中性子束の逆応答
性を改善させるようにしたことに特徴がある。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention performs governor-free operation of the turbine when the fluctuation period of turbine load fluctuation is short and the fluctuation range is small, and furthermore, during this governor-free operation, the turbine is not operated again. The system is characterized in that the neutron flux within the reactor is kept constant by a circulation flow rate control system, the turbine generator output reliably follows the load fluctuations, and the reverse response of the neutron flux is improved.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明に係る沸騰水型原子力発電プラ
ントの負荷追従制御装置の一実施例の全体構成を
示すブロツク線図であり、図中符号1は沸騰水型
の原子炉である。この原子炉1内には炉心2が炉
水で冠水された状態で収容されており、炉心2内
に装荷される核燃料の反応熱により炉水を加熱し
て蒸気を発生する。原子炉1は主蒸気管3を介し
てタービン4に接続され、原子炉1にて発生した
主蒸気が主蒸気管3を介してタービン4へ導入さ
れて仕事をし、タービン4の出力軸5に直結され
た図示しないタービン発電機を駆動して発電し、
図示しない電力系統に電力を供給するようになつ
ている。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of a load following control device for a boiling water nuclear power plant according to the present invention, and reference numeral 1 in the figure indicates a boiling water nuclear reactor. A reactor core 2 is housed in the reactor 1 in a state where it is submerged with reactor water, and the reactor water is heated by the reaction heat of the nuclear fuel loaded into the reactor core 2 to generate steam. The nuclear reactor 1 is connected to a turbine 4 via a main steam pipe 3, and the main steam generated in the reactor 1 is introduced into the turbine 4 via the main steam pipe 3 to do work, and the output shaft 5 of the turbine 4 generates electricity by driving a turbine generator (not shown) directly connected to
Power is supplied to a power system (not shown).

主蒸気管3にはタービン4の主蒸気入口近傍に
て主蒸気加減弁6が装着され、タービン4へ流入
される流入蒸気量を調整するようになつている。
この主蒸気加減弁6の上流側の主蒸気管3の途中
にはタービンバイパス管7が接続され、このター
ビンバイパス管7の他端は途中、バイパス弁8を
介装してからタービン4の復水器9に連結されて
いる。タービンバイパス弁8はタービン4の負荷
が大幅に減少した際に開弁して、タービン4への
主蒸気流入量減少分を直接復水器9へバイパスさ
せて原子炉1内の圧力急上昇を制御する。
A main steam control valve 6 is attached to the main steam pipe 3 near the main steam inlet of the turbine 4 to adjust the amount of steam flowing into the turbine 4.
A turbine bypass pipe 7 is connected midway in the main steam pipe 3 on the upstream side of the main steam control valve 6, and the other end of the turbine bypass pipe 7 is connected to a bypass valve 8 midway through which the turbine 4 is restored. It is connected to a water container 9. The turbine bypass valve 8 opens when the load on the turbine 4 is significantly reduced, and bypasses the reduced amount of main steam flowing into the turbine 4 directly to the condenser 9, thereby controlling a sudden rise in pressure within the reactor 1. do.

また、原子炉1内の炉水は再循環ポンプ10に
より炉心2へ強制循環され、蒸気の発生を有効に
行なうと共に、炉心冷却材流量を変化させること
により、炉熱出力(発生蒸気量)を制御してい
る。再循環ポンプ10はMGセツト11によりポ
ンプ速度が制御され、その制御は再循環流量制御
系12により設定された設定値に基づいて実行さ
れる。
In addition, the reactor water in the reactor 1 is forcedly circulated to the reactor core 2 by the recirculation pump 10 to effectively generate steam, and by changing the core coolant flow rate, the reactor thermal output (amount of generated steam) is increased. It's in control. The pump speed of the recirculation pump 10 is controlled by an MG set 11, and the control is executed based on a set value set by a recirculation flow rate control system 12.

このように構成された沸騰水型原子力発電プラ
ントには、さらに、原子炉1の圧力を常に所定圧
に保持するように制御する圧力制御系Aと、ター
ビンの回転数を適宜制御するタービン制御系Bと
を有し、圧力制御系Aはタービン入口圧力を検出
する圧力検出器13を主蒸気管3のタービン入口
側に設けている。この圧力検出器13にて検出さ
れたタービン入口圧力はタービン入口圧力信号1
3Aとして圧力比較器14に入力され、ここで、
圧力設定器15にて設定された圧力設定値と比較
されて設定値との偏差が算出され、圧力偏差信号
14Aとして圧力制御装置16に入力される。こ
の圧力制御装置16ではこの圧力偏差信号14A
を、主蒸気加減弁6およびタービンバイアス弁8
の弁開度にそれぞれ換算して、圧力調整信号16
Aを形成し、これを加算器17を介して低値優先
回路18と、サーボ加算器19とへそれぞれ出力
するようになつている。低値優先回路18にはタ
ービン制御系Bからの制御信号も入力されるが、
通常低値の圧力制御系Aの圧力調整信号16Aが
優先されて、主蒸気加減弁サーボ20と、サーボ
加算器19とにそれぞれ入力される。主蒸気加減
弁サーボ20およびタービンバイパス弁サーボ2
1では、圧力設定値との圧力偏差が所定の値にな
るように主蒸気加減弁6とタービンバイアス弁8
の開度制御を行なう。これにより、原子炉1内の
圧力は常に所定の値に保持される。
The boiling water nuclear power plant configured in this manner further includes a pressure control system A that controls the pressure of the reactor 1 to always maintain it at a predetermined pressure, and a turbine control system that appropriately controls the rotation speed of the turbine. The pressure control system A includes a pressure detector 13 on the turbine inlet side of the main steam pipe 3 to detect the turbine inlet pressure. The turbine inlet pressure detected by this pressure detector 13 is the turbine inlet pressure signal 1
3A to the pressure comparator 14, where:
It is compared with the pressure setting value set by the pressure setting device 15, a deviation from the setting value is calculated, and is inputted to the pressure control device 16 as a pressure deviation signal 14A. In this pressure control device 16, this pressure deviation signal 14A
, the main steam control valve 6 and the turbine bias valve 8
The pressure adjustment signal 16 is converted into the valve opening degree of
A is formed and outputted via an adder 17 to a low value priority circuit 18 and a servo adder 19, respectively. A control signal from the turbine control system B is also input to the low value priority circuit 18,
The pressure adjustment signal 16A of the pressure control system A, which normally has a low value, is prioritized and input to the main steam control valve servo 20 and the servo adder 19, respectively. Main steam control valve servo 20 and turbine bypass valve servo 2
1, the main steam control valve 6 and the turbine bias valve 8 are operated so that the pressure deviation from the pressure setting value becomes a predetermined value.
Opening control is performed. Thereby, the pressure inside the nuclear reactor 1 is always maintained at a predetermined value.

一方、タービン制御系Bはタービン4の出力軸
5にタービン速度検出器22を設け、タービン4
およびタービン発電機(図示せず)の回転速度
(周波数)を検出している。このタービン速度検
出器22により検出されたタービン4の回転数
は、タービン速度信号22Bとして速度比較器2
3に入力され、ここで、速度設定器24にて設定
された速度設定値と比較されて偏差が算出され
る。この速度偏差信号23Bは速度加算器25に
入力され、ここで、負荷設定バイアス発生器26
および負荷設定器27から出力される負荷設定バ
イアスと負荷設定値とが、それぞれ加算され、タ
ービン負荷要求信号25Bが形成され、これはバ
イアス減算器28と低値優先回路18とにそれぞ
れ出力される。低値優先回路18には、上述した
ように、圧力制御系Aから圧力調整信号16Aも
入力されるが、タービン制御系Bのタービン負荷
要求信号25Bが既にバイアスされているので、
通常は低値の圧力調整信号16Aが優先され、各
サーボ20,21には圧力調整信号16Aがそれ
ぞれ優先して出力される。これは、一般に原子炉
系の圧力変化が出力へ及ぼす影響に対して常に正
帰還となるので、圧力制御系Aをタービン制御系
Bよりも優先させるためである。
On the other hand, the turbine control system B includes a turbine speed detector 22 on the output shaft 5 of the turbine 4.
and the rotational speed (frequency) of a turbine generator (not shown). The rotation speed of the turbine 4 detected by the turbine speed detector 22 is sent to the speed comparator 2 as a turbine speed signal 22B.
3, and is compared with the speed setting value set by the speed setting device 24 to calculate the deviation. This speed deviation signal 23B is input to the speed adder 25, where the load setting bias generator 26
The load setting bias and load setting value outputted from the load setting device 27 are added to form a turbine load request signal 25B, which is output to the bias subtractor 28 and the low value priority circuit 18, respectively. . As described above, the pressure adjustment signal 16A from the pressure control system A is also input to the low value priority circuit 18, but since the turbine load request signal 25B of the turbine control system B is already biased,
Usually, the pressure adjustment signal 16A having a low value is given priority, and the pressure adjustment signal 16A is outputted to each servo 20, 21 with priority, respectively. This is to give priority to the pressure control system A over the turbine control system B, since generally there is always a positive feedback on the influence of pressure changes in the reactor system on the output.

一方、バイアス減算器28へ入力されたタービ
ン負荷要求信号25Bは、速度加算器25にて一
旦、加算されたバイアス分を再び除去されてから
圧力設定値調整器29と高周波フイルタ30とに
それぞれ入力される。この圧力設定値調整器29
は圧力比較器14に入力される圧力設定値を適宜
調整して、圧力制御系Aによる原子炉圧力補償機
能を停止させて、その間タービン制御系Bによる
タービン4の回転速度制御を実行させるものであ
るが、圧力制御装置16と密接に関連しており、
圧力設定値調節器29の制御定数調整が著しく困
難なために、信頼性が高くなく、実際のプラント
では殆ど活用されていない。
On the other hand, the turbine load request signal 25B input to the bias subtracter 28 is once again removed from the added bias by the speed adder 25, and then input to the pressure set value regulator 29 and the high frequency filter 30, respectively. be done. This pressure set value regulator 29
The system adjusts the pressure set value input to the pressure comparator 14 as appropriate, stops the reactor pressure compensation function by the pressure control system A, and causes the turbine control system B to control the rotational speed of the turbine 4 during that time. However, it is closely related to the pressure control device 16,
Since it is extremely difficult to adjust the control constant of the pressure set value regulator 29, it is not reliable and is hardly used in actual plants.

また、高周波フイルタ30に入力されたタービ
ン負荷要求信号28Bからはガバナフリー運転領
域の高周波成分が取り出され、第5図で示す負荷
変動周期Aよりも長い周期(低周波成分)は除去
される。これは、変動周期Aよりも短かい高周波
領域の負荷変動についてはガバナフリー運転によ
り負荷追従させ、変動周期Aよりも長い周期の低
周波領域では第5図で示すように、自動周波数制
御や日間出力調整に分担させるためである。この
高周波フイルタ30にて取り出された高周波成分
の高周波タービン速度偏差信号30cはリミタ3
1と再循環流量制御器33とに入力され、リミタ
31にて、その振幅が所要幅に制限され、タービ
ン負荷要求を原子炉系の慣性が許容する限度(例
えば数%定格出力)以下に抑えるように調整し、
ガバナフリー運転要求信号31cを形成して加算
器17と圧力設定値変更器32とにそれぞれ出力
する。この加算器17にて圧力調整信号16Aと
ガバナフリー運転要求信号31cが加算された信
号は低値優先回路18とサーボ加算器19とをそ
れぞれ介して、主蒸気加減弁サーボ20およびタ
ービンバイパス弁サーボ21とにそれぞれ入力さ
れる。これら両サーボ20,21はガバナフリー
運転要求信号31cの負荷要求に応じて、主蒸気
加減弁6とタービンバイアス弁8との弁開度をそ
れぞれ制御し、タービン4の出力を負荷変動に追
従させる。ところで、この負荷変動の変動周期が
約20秒程度の場合には、これら両弁6,8の開度
制御が行なわれると、原子炉圧力が変動する。こ
れにより圧力制御系Aの圧力検出器13がこの圧
力変動を検出し、圧力設定値との偏差を所定の値
にするように、圧力制御系Aの原子炉圧力補償機
能が働き、ガバナフリー運転の負荷追従効果が時
間の経過と共に失われる。そこで、圧力設定値変
更器32では、ガバナフリー運転要求信号31c
を受けて、圧力設定器15の圧力設定値をガバナ
フリー運転が継続可能な方向に変更せしめる圧力
設定値変更信号32cを圧力比較器14へ出力す
る。すなわち、圧力設定値変更器32はタービン
負荷要求信号31cの負荷要求を圧力設定値変更
に換算する係数と所要の伝達関数とにより、圧力
設定値変更信号32cを適宜形成するようになつ
ており、所要の伝達関数としては例えば一次遅れ
を用いることができる。
Further, high frequency components in the governor free operation region are extracted from the turbine load request signal 28B input to the high frequency filter 30, and cycles (low frequency components) longer than the load fluctuation cycle A shown in FIG. 5 are removed. For load fluctuations in the high frequency region shorter than the fluctuation period A, the load is followed by governor-free operation, and in the low frequency region longer than the fluctuation period A, as shown in Figure 5, automatic frequency control and daily This is to share the responsibility for output adjustment. The high frequency turbine speed deviation signal 30c of the high frequency component extracted by the high frequency filter 30 is transmitted to the limiter 3.
1 and the recirculation flow rate controller 33, and the limiter 31 limits the amplitude to the required width, suppressing the turbine load request to below the limit allowed by the inertia of the reactor system (for example, several percent rated output). Adjust as follows,
A governor free operation request signal 31c is formed and outputted to the adder 17 and the pressure set value changer 32, respectively. The signal obtained by adding the pressure adjustment signal 16A and the governor free operation request signal 31c in the adder 17 is sent to the main steam control valve servo 20 and the turbine bypass valve servo via the low value priority circuit 18 and the servo adder 19, respectively. 21 and 21, respectively. These servos 20 and 21 respectively control the valve opening degrees of the main steam control valve 6 and the turbine bias valve 8 in accordance with the load request of the governor free operation request signal 31c, and make the output of the turbine 4 follow the load fluctuation. . By the way, when the fluctuation period of this load fluctuation is about 20 seconds, when the opening degree control of both valves 6 and 8 is performed, the reactor pressure fluctuates. As a result, the pressure detector 13 of the pressure control system A detects this pressure fluctuation, and the reactor pressure compensation function of the pressure control system A operates so that the deviation from the pressure setting value is set to a predetermined value, and the governor-free operation is activated. load-following effectiveness is lost over time. Therefore, in the pressure set value changer 32, the governor free operation request signal 31c
In response, a pressure setting value change signal 32c is output to the pressure comparator 14 to change the pressure setting value of the pressure setting device 15 in a direction that allows continued governor-free operation. That is, the pressure set value changer 32 appropriately forms the pressure set value change signal 32c using a coefficient for converting the load request of the turbine load request signal 31c into a pressure set value change and a required transfer function. For example, a first-order lag can be used as the required transfer function.

なお、上記ガバナフリー運転を行なう場合に
は、圧力設定値調整器29の使用を中止して、高
周波フイルタ30、リミタ31、圧力設定値変更
器32のパラメータ調整を容易にする。
In addition, when performing the above-mentioned governor free operation, use of the pressure set value regulator 29 is discontinued to facilitate parameter adjustment of the high frequency filter 30, limiter 31, and pressure set value changer 32.

一方、再循環流量制御器33に入力されたター
ビン負荷要求信号30cは、ここで、再循環流量
制御系12の再循環流量設定値に換算され、フイ
ードフオワード信号33dとして再循環流量制御
系12へ出力される。再循環流量制御系12はフ
イードフオワード信号33dの再循環流量設定値
に基づいて、MGセツト11を介して再循環ポン
プ10のポンプ速度を適宜制御し、原子炉1内の
中性子束を一定に保持する。この再循環流量制御
系12による中性子束の逆応答補償の効果を第2
図に示す。第2図は、タービン蒸気流量の変動が
ガバナフリー運転領域と自動周波数制御運転領域
との遷位領域の周期、例えば約20秒程度の周期で
発生した場合の中性子束の逆応答例を示す。この
第2図によれば第8図で示す従来例のものに比較
して、中性子束変動の変動幅がピーク−ピーク値
で約70%に減少し、また、タービン蒸気流量と中
性子束との逆応答も改善させている。
On the other hand, the turbine load request signal 30c input to the recirculation flow rate controller 33 is converted into a recirculation flow rate setting value of the recirculation flow rate control system 12, and is converted into a recirculation flow rate setting value of the recirculation flow rate control system 12 as a feed forward signal 33d. 12. The recirculation flow rate control system 12 appropriately controls the pump speed of the recirculation pump 10 via the MG set 11 based on the recirculation flow rate set value of the feedforward signal 33d, and keeps the neutron flux in the reactor 1 constant. to hold. The effect of the reverse response compensation of the neutron flux by this recirculation flow rate control system 12 is
As shown in the figure. FIG. 2 shows an example of the reverse response of the neutron flux when fluctuations in the turbine steam flow rate occur at the period of the transition region between the governor free operation region and the automatic frequency control operation region, for example, at a period of about 20 seconds. According to Fig. 2, compared to the conventional example shown in Fig. 8, the fluctuation range of neutron flux fluctuation is reduced to about 70% in peak-to-peak value, and the relationship between turbine steam flow rate and neutron flux is reduced to approximately 70%. The reverse response has also been improved.

なお、以上の実施例では、中性子束の制御につ
いては十分調整確認ずみの信号をフイードフオワ
ード信号33dとして、再循環流量制御系12へ
出力しているが、ガバナフリー運転による出力調
整幅を特に大きくする場合や、境界周期Aをさら
に大きくする場合等のように、中性子束の変動幅
が大きくなると予想される場合には中性子束信号
に対してフイードバツク制御を行なうことは可能
である。第3図に示す実施例はその一例であり、
原子炉1内にて検出された中性子束信号を再循環
流量制御系12へフイードバツクするフイードバ
ツク回路を新たに付設している。
Note that in the above embodiment, a signal that has been sufficiently adjusted for neutron flux control is output to the recirculation flow rate control system 12 as the feed forward signal 33d, but the output adjustment range due to governor free operation is In particular, when the range of variation in neutron flux is expected to be large, such as when increasing the boundary period A or when increasing the boundary period A further, it is possible to perform feedback control on the neutron flux signal. The embodiment shown in FIG. 3 is one example,
A feedback circuit is newly installed to feed back the neutron flux signal detected in the reactor 1 to the recirculation flow control system 12.

すなわち、本実施例が第1図で示す実施例と異
なる主要な点は、原子炉1内で検出された中性子
束信号をノイズフイルタ34および中性子束制御
器35を介して再循環流量制御系12へ帰還させ
ると共に、再循環流量制御器33から出力される
フイードフオワード信号33dをMGセツト11
へ出力するように構成したことにある。なお、第
3図中、第1図と同一部分には同一符号を付し
て、その重複した部分の説明は省略する。
That is, the main difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. At the same time, the feedforward signal 33d output from the recirculation flow rate controller 33 is sent to the MG set
The reason is that it is configured to output to. In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and the explanation of the overlapping parts will be omitted.

ノイズフイルタ34は、中性子固有のノイズを
除去すると共に、原子炉1内の中性子束を検出す
る中性子検出器36から出力された平均出力モニ
タの中性子束信号36fを発電プラントの電気出
力相当に換算するものであり、この換算係数は本
発電プラントの炉心性能評価用のプロセス計算機
により容易に算出することができる。このノイズ
フイルタ34からの出力信号は中性子束制御器3
5に入力されて、ここの入力点において、本発電
プラントの基底負荷に対する設定値eと比較さ
れ、その偏差が演算され、その出力信号35fは
再循環流量制御系12に出力され、その再循環流
量設定値を調整する。
The noise filter 34 removes noise specific to neutrons, and converts the neutron flux signal 36f of the average output monitor output from the neutron detector 36 that detects the neutron flux inside the reactor 1 into equivalent to the electrical output of the power generation plant. This conversion factor can be easily calculated using a process computer for evaluating the core performance of this power plant. The output signal from this noise filter 34 is transmitted to the neutron flux controller 3.
5, and at this input point, it is compared with the set value e for the base load of the power plant, its deviation is calculated, and its output signal 35f is output to the recirculation flow control system 12, and the recirculation Adjust flow setpoint.

一方、再循環流量制御器33からのフイードフ
オワード信号33dは、第1図で示す実施例のよ
うに再循環流量制御系12へは入力されず、直接
MGセツト11に入力される。したがつて、フイ
ードフオワード信号33dによりMGセツト11
の発電機の励磁電流を直接操作して、再循環ポン
プ10駆動用モータ10aの入力電圧、すなわち
再循環ポンプ駆動用モータ10aの駆動トルクを
調整する。これにより、MGセツト11を用いず
に再循環流量の調整を行なうことになるので、
MGセツト11の応答遅れとは無関係に、迅速に
再循環流量を調整することができる。本実施例に
よる中性子束の逆応答補償の効果を第4図に示
す。第4図はタービン蒸気流量の変動がガバナフ
リー運転領域と自動周波数制御運転領桶域との遷
位領域の周期、例えば約20秒程度の周期で発生し
た場合の中性子束の逆応答例を示す。この第4図
によれば、第1図で示す実施例の中性子束の逆応
答がさらに改善され、中性子束変動の変動幅もさ
らに小幅に改善され、負荷変動に良好に追従して
いることが分る。
On the other hand, the feed forward signal 33d from the recirculation flow rate controller 33 is not input to the recirculation flow rate control system 12 as in the embodiment shown in FIG.
It is input to MG set 11. Therefore, the MG set 11 is set by the feed forward signal 33d.
The input voltage of the motor 10a for driving the recirculation pump 10, that is, the driving torque of the motor 10a for driving the recirculation pump 10, is adjusted by directly controlling the excitation current of the generator. This allows the recirculation flow rate to be adjusted without using the MG set 11.
The recirculation flow rate can be quickly adjusted regardless of the response delay of the MG set 11. FIG. 4 shows the effect of the inverse response compensation of the neutron flux according to this embodiment. Figure 4 shows an example of the reverse response of the neutron flux when fluctuations in the turbine steam flow rate occur at the period of the transition region between the governor free operating region and the automatic frequency control operating region, for example, at a period of about 20 seconds. . According to FIG. 4, the inverse response of the neutron flux in the embodiment shown in FIG. 1 has been further improved, the fluctuation width of the neutron flux fluctuation has been further improved to a small extent, and load fluctuations can be followed well. I understand.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明はタービンの負荷変
動の変動周期が比較的短周期で、かつ変動幅が小
幅であるときは、タービンのガバナフリー運転に
よりその負荷変動に追従させ、しかも、このガバ
ナフリー運転中は再循環流量制御系により原子炉
内の中性子束を一定に保持させるようにした。し
たがつて、本発明によれば、中性子束の逆応答性
を改善しつつ、負荷変動に確実に、かつ迅速に追
従することができる。
As explained above, the present invention allows the turbine to follow the load fluctuation by governor-free operation when the fluctuation period of the turbine load fluctuation is relatively short and the fluctuation width is small, During operation, the neutron flux inside the reactor was kept constant by a recirculation flow control system. Therefore, according to the present invention, it is possible to reliably and quickly follow load fluctuations while improving the reverse response of neutron flux.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る沸騰水型原子力発電プラ
ントの負荷追従制御装置の一実施例の全体構成を
示すブロツク線図、第2図は第1図で示す一実施
例におけるタービン蒸気流量の変動に対する原子
炉系の応答例を示すグラフ、第3図は本発明の他
の実施例の全体構成を示すブロツク線図、第4図
は第3図で示す実施例の中性子束等の逆応答例を
示すグラフ、第5図は電力系統の一般的な負荷変
動曲線を発電所出力制御の分担例と共に示すグラ
フ、第6図および第7図は一般的な沸騰水型原子
力発電プラントにおける原子炉系の慣性をそれぞ
れ説明するためのグラフ、第8図は従来の沸騰水
型原子力発電プラントにおける中性子束の逆応答
を説明するためのグラフである。 10…再循環ポンプ、11…MGセツト、12
…再循環流量制御系、28…バイアス減算器、2
8B…タービン負荷要求信号、30…高周波フイ
ルタ、30c…高周波タービン速度偏差信号、3
1…リミタ、31c…ガバナフリー運転要求信
号、32…圧力設定値変更器、32c…圧力設定
値変更信号、33…再循環流量制御器、33d…
フイードフオワード信号、34…ノイズフイル
タ、35…中性子束制御器、36…中性子束検出
器。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the load following control device for a boiling water nuclear power plant according to the present invention, and FIG. 2 shows fluctuations in turbine steam flow rate in the embodiment shown in FIG. 1. FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration of another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an example of the inverse response of the neutron flux, etc. of the embodiment shown in FIG. 3. Figure 5 is a graph showing a general load fluctuation curve of an electric power system along with an example of sharing power plant output control. Figures 6 and 7 are a graph showing a nuclear reactor system in a typical boiling water nuclear power plant. FIG. 8 is a graph for explaining the inverse response of neutron flux in a conventional boiling water nuclear power plant. 10...Recirculation pump, 11...MG set, 12
... Recirculation flow control system, 28 ... Bias subtractor, 2
8B...Turbine load request signal, 30...High frequency filter, 30c...High frequency turbine speed deviation signal, 3
1...Limiter, 31c...Governor free operation request signal, 32...Pressure set value change device, 32c...Pressure set value change signal, 33...Recirculation flow rate controller, 33d...
Feed forward signal, 34... noise filter, 35... neutron flux controller, 36... neutron flux detector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 沸騰水型原子炉の炉圧力を常に所定圧に保持
するように制御する圧力制御系と、タービンの回
転数を適宜制御するタービン制御系と、上記原子
炉内の再循環流量を適宜制御する再循環流量制御
系とを有する沸騰水型原子力発電プラントのもの
において、上記タービン制御系にてタービン負荷
要求信号から負荷設定バイアス分を除去して得ら
れたタービン速度偏差信号からガバナフリー運転
領域の高周波成分を取り出して高周波タービン速
度偏差信号を出力する高周波フイルタと、この高
周波タービン速度偏差信号の振幅を適宜制限して
所要の出力調整分に調整してガバナフリー運転要
求信号を形成しこれを上記圧力制御系の圧力調整
信号に印加するリミタと、上記ガバナフリー運転
要求信号を受けて上記圧力制御系の所要の圧力設
定値を変更してこの圧力制御系による原子炉圧力
補償機能を停止させる圧力設定値変更器と、上記
高周波タービン負荷要求信号を上記再循環流量制
御系の再循環流量設定値に換算する再循環流量設
定値調整器とを有し、上記圧力調整信号に印加さ
れたガバナフリー運転要求信号により主蒸気加減
弁の開度を制御してタービン発電機出力を負荷変
動に追従させると共に、上記再循環流量設定値調
整器から出力されるフイードフオワード信号の再
循環流量設定値により再循環流量を制御して上記
主蒸気加減弁のガバナフリー運転による炉出力変
動を補償させることを特徴とする沸騰水型原子力
発電プラントの負荷追従制御装置。
1. A pressure control system that controls the reactor pressure of the boiling water reactor to always maintain it at a predetermined pressure, a turbine control system that appropriately controls the rotation speed of the turbine, and appropriately controls the recirculation flow rate within the reactor. In a boiling water nuclear power plant having a recirculation flow rate control system, the governor free operating region is determined from the turbine speed deviation signal obtained by removing the load setting bias from the turbine load request signal in the turbine control system. A high-frequency filter extracts a high-frequency component and outputs a high-frequency turbine speed deviation signal, and the amplitude of this high-frequency turbine speed deviation signal is appropriately limited and adjusted to the required output adjustment amount to form a governor free operation request signal, which is transmitted as described above. A limiter applied to the pressure adjustment signal of the pressure control system, and a pressure that changes the required pressure setting value of the pressure control system in response to the governor free operation request signal and stops the reactor pressure compensation function by the pressure control system. a setpoint changer; and a recirculation flow setpoint adjuster for converting the high frequency turbine load request signal into a recirculation flow setpoint of the recirculation flow control system, the governor free controller being applied to the pressure adjustment signal. The opening degree of the main steam control valve is controlled by the operation request signal to make the turbine generator output follow the load fluctuation, and the recirculation flow rate set value of the feedforward signal output from the recirculation flow rate set value regulator is A load following control device for a boiling water nuclear power plant, characterized in that the recirculation flow rate is controlled by the above to compensate for fluctuations in reactor output due to governor-free operation of the main steam control valve.
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