JPH07158405A - タービンのロードリミッタ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 原子力、等の発電プラントの負荷・周波数制
御に適用されるタービンのロードリミッタ制御装置に関
し、実負荷を考慮した一様な制御を行う。 【構成】 発電機の回転数１０はＡＬＲ（自動負荷制御
装置）２５内に入力され、調速演算部１９で調速信号１
９ａを出力する。調速用フィードフォワード演算部２２
は信号１９ａを入力し、その出力にタービン位相補償器
２３で位相補償を施して調速用補償信号２２ａを出力す
る。負荷変動幅演算部２０はＡＦＣ信号８を入力し、そ
の出力２０ａと出力設定値９は加算され、発電機出力７
との偏差がとられ、これにタービン位相補償器２１で位
相補償を施し、設定信号９ｃとなり、信号２２ａと加算
されてロードリミッタ１３を制御するのでＡＦＣ信号８
と共に回転数１０により制御を行うので実負荷を考慮し
て負荷を設定変動幅に正確に制限できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子力、等の発電プラン
トの負荷・周波数制御に適用されるもので、タービンの
ロードリミッタ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来のタービンの自動負荷制御装
置（以下、ＡＬＲと称する）とガバナ制御系からなるタ
ービンのロードリミッタ制御装置の構成を示すブロック
図である。図において、１は主蒸気、２は蒸気加減弁、
３は蒸気タービン、４は蒸気タービン３と連動する発電
機である。５はＡＬＲで図示省略の中央給電指令所から
のＡＦＣ信号８を入力するＡＦＣ回路１１及び発電機出
力７、出力設定値９を入力するＡＬＲ回路１２からなっ
ている。６はガバナ制御系でロードリミッタ１３、ガバ
ナ設定器１５及び調速演算部１６よりなるガバナであ
る。１７はロードリミッタ・ガバナ選択器、１８は同選
択器１７からの出力で蒸気加減弁開度指令値であり、蒸
気加減弁２を制御するものである。

【０００３】このような構成において、主蒸気１は蒸気
加減弁２を経て蒸気タービン３に流入し、タービン３と
連動する発電機４を駆動する。ＡＬＲ５はＡＬＲ回路１
２で発電機出力７を入力し、出力設定値９と発電機出力
７との偏差と、図示省略の中央給電指令所からのＡＦＣ
回路１１を介して入力されるＡＦＣ信号８とにより、カ
バナ制御系６内のロードリミッタ１３及びガバナ１４の
負荷設定値を制御し、自動修正する。ガバナ１４では、
発電機４の周波数１０により、調速演算部１６で演算さ
れた調速信号１６ａをガバナ設定器１５による指令値に
加算することにより、周波数の制御を行う。ロードリミ
ッタ・ガバナ選択器１７にてロードリミッタ１３とガバ
ナ１４の選択をし、蒸気加減弁開度指令値１８を設定
し、蒸気加減弁２を制御して、出力制御を行う。

【０００４】原子力発電プラントではＡＦＣ信号等によ
り負荷を変動させる時、負荷変動幅が原子炉の許容値内
に納まるように負荷変動範囲を制限するが、従来、周波
数制御では調速信号に制限をあたえ、負荷変動を制限し
ていた。一方、前述のＡＬＲ５では、ＡＦＣ回路１１で
ＡＦＣ信号８に応じてＡＬＲ回路１２で設定される許容
変動幅内でロードリミッタ指令値１３ａ及びガバナ指令
値１５ａを増減し、ＡＬＲ回路１２では発電機出力７と
出力設定値９の偏差が規定以内になるように、特に偏差
が変動幅の設定値を超えると引戻し動作により、ロード
リミッタ指令値１３ａおよびガバナ指令値１５ａを増減
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、電力の全発電量
に占める原子力発電の比率が増大しており、原子力発電
プラントにおいても電力系統の周波数を制限するような
運用が必要となっている。しかし、原子力プラントでは
原子炉の制限からタービン出力の許容範囲が定められて
いるため周波数を制限する場合においては精度の高い制
御が必要となる。

【０００６】前述の従来の回転数制御は実負荷とは無関
係に調速演算部で調速信号を制限するものであり、また
ＡＦＣ運転の際はＡＦＣ信号に対し設定変動幅内では出
力偏差とは無関係に一定変化率でロードリミッタおよび
ガバナの指令値を増減する。したがって、発電機出力は
タービン遅れや弁特性の影響を受けやすく、負荷帯によ
って制御性が異なるという問題点がある。

【０００７】また、ＡＦＣ回路、ＡＬＲ回路及び回転数
制御回路がそれぞれ独立しており、運転モードの重ね合
わせを行った場合にはこれら信号の誤差により設定変動
幅を超えた引戻し動作が発生しやすい。このような引戻
し動作は系統の要求と逆の動作となって好ましくない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために、発電機の実回転数を、従来はガバナ
制御系に入力していたが、本発明ではＡＬＲに入力する
ことによりロードリミッタによるタービンの蒸気加減弁
の回転数での制御を可能にするような構成としたもの
で、回転数による調速信号に位相補償を行い、更に、こ
の調速信号とＡＦＣ信号から負荷変動幅を設定し、最大
負荷変動幅の制限をし、周波数信号を考慮した出力設定
値を求める。この出力設定値と発電機出力との出力偏差
に制御対象であるタービンプラントの遅れ要素や不安定
要素を解消するタービン位相補償をかけることにより周
波数信号に対する先行制御を行い、この調速信号と先行
制御の設定信号とタービンのロードリミッタを制御する
ようにした。

【０００９】このような構成により、タービンの実負荷
の変動を考慮した制御を行い、出力を設定変動幅内に確
実に制限することができ、制御特性を一様にすることが
できる。

【００１０】即ち、本発明は、ＡＦＣ信号、発電機出力
信号、発電機回転数及び出力設定信号を入力して出力変
動幅が許容値以内となるようにロードリミッタに信号を
与え、タービンの蒸気加減弁を制御するタービンのロー
ドリミッタ制御装置において、前記発電機回転数を入力
し、調速信号を出力する調速演算部と、同調速演算部か
らの調速信号を入力してフィードフォワード制御用信号
とするフィードフォワード演算部と、同フィードフォワ
ード演算部の出力に位相調整を施す第１の位相補償器
と、前記ＡＦＣ信号及び前記調速演算部からの調速信号
とで所定の負荷変動幅を演算して出力する負荷変動幅演
算部と、同負荷変動幅演算部の出力と前記出力設定信号
との加算信号と前記発電機出力信号との偏差信号を入力
し、位相調整を施す第２の位相補償器とを具備してな
り、前記第１及び第２の位相補償器の出力信号を指令信
号として前記ロードリミッタに与えることを特徴とする
タービンのロードリミッタ制御装置を提供する。

【００１１】

【作用】本発明はこのような手段において、発電機の実
際の回転数を調速演算部に入力して調速信号を出力し、
この信号に位相補償を施してロードリミッタの制御信号
とするので出力設定値と発電機出力との偏差による他の
負荷・周波数制御と協調した制御が可能となり、調速演
算部からの信号とＡＦＣ信号により負荷変動幅を算出し
てロードリミッタに対する指令値を制限するため、運転
モードの重ね合わせを行った場合でも負荷を許容負荷変
動幅に絶えずおさえることが可能となる。更に、本発明
の制御装置は、周波数変動を考慮した出力設定値と発電
機出力との偏差をとり、位相補償をすることにより、位
相の進み、遅れを調整し、弁特性やタービン特性等を考
慮した先行制御を行っており、負荷帯に依らず制御性は
一様となり引戻し動作が不必要となると共に、実負荷の
変動を絶えず考慮してタービンの負荷制御が可能とな
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は本発明の一実施例に係るタービン
のロードリミッタ制御装置の構成を示すブロック図であ
る。

【００１３】図１において、２５は自動負荷制御装置
（ＡＬＲ）で次のような構成である。発電機の実際の回
転数１０を入力する調速演算部１９、図示省略の中央給
電指令所からのＡＦＣ信号８及び調速演算部１９からの
出力信号１９ａを入力する負荷変動幅演算部２０、調速
演算部１９からの信号１９ａを入力する調速用フィード
フォワード演算部２２、出力設定値９を負荷変動幅演算
部２０からの信号２０ａとを加算し、この加算信号と発
電機出力７との偏差値信号を入力し、この信号の位相を
検出し、位相の進み、遅れを修正して調整するタービン
位相補償器２１、同じく、調速用フィードフォワード演
算部２２からの出力信号の位相を調整するタービン位相
補償器２３とで構成されている。

【００１４】このような構成のＡＬＲ５からの信号でロ
ードリミッタ１３を制御してタービンの負荷の変動幅を
一定となるようにする。

【００１５】このような構成のＡＬＲ５において、発電
機の回転数１０を調速演算部１９に入力し、回転数１０
に応じて調速信号１９ａを出力する。この調速信号１９
ａは負荷変動幅演算部２０と調速用フィードフォワード
演算部２２へ入力される。負荷変動幅演算部２０では図
示省略の中央給電指令所からのＡＦＣ信号８を入力して
負荷変化幅を求め、前述の調速信号１９ａとの和が設定
変化幅内になるように負荷変動幅を演算して信号２０ａ
として出力する。

【００１６】この負荷変動幅演算部２０からの負荷変動
幅の出力信号２０ａと出力設定値９とは加算されてＡＦ
Ｃ信号８による周波数変動を考慮した出力設定値９ａを
求める。この出力設定値９ａと発電機出力７との偏差が
信号９ｂとして求められ、タービン位相補償器２１でこ
の信号の位相の進み、遅れを調整し、位相補償が施こさ
れ、信号９ｃとして出力される。

【００１７】タービン位相補償器は位相進み、位相遅れ
及び比例の機能によって構成されており、位相進みの機
能によってタービンプラント（特に、ＨＳＲ、低圧ター
ビン）の位相遅れを相殺し、位相遅れの機能によってプ
ラントの位相進みを相殺し、及び比例機能によって制御
の安定性、速応性を確保するものである。

【００１８】一方、調速信号１９ａを入力した調速用フ
ィードフォワード演算部２２では回転数１０に応じた調
速信号にタービン位相補償器２３によって同様に位相の
調整を施して調速用補償信号２２ａを求め、この信号に
より適応性を確保するためにフィードフォワード制御を
行う。

【００１９】前述の出力設定値の位相を補償した信号９
ｃには回転数１０が考慮された調速用補償信号２２ａが
加算されてロードリミッタ１３に増減信号を送り、ロー
ドリミッタ１３を制御し、これにより蒸気加減弁が制御
される。

【００２０】このような実施例のタービンのロードリミ
ッタ制御装置においては、発電機の実回転数１０をＡＬ
Ｒ２５に入力することにより、他の負荷・周波数制御
（ＡＦＣ）と協調してロードリミッタ１３の制御が可能
となり、また回転数１０に応じた調速信号とＡＦＣ信号
８による負荷変動幅の指令値を負荷変動幅演算部２０で
演算して制限するため、運転モードの重ね合わせを行っ
た場合でも負荷を許容負荷変動幅におさえることが可能
となる。

【００２１】又、周波数変動を考慮した出力設定値９ａ
に発電機出力７のフィードバックをかけタービン補償器
２１で位相の補償を施すことにより、弁特性やタービン
特性等を考慮した先行制御を行っており、負荷帯に依ら
ず制御性は一様となり引戻し動作が不必要となる。

【００２２】更に、調速信号に調速用フィードフォワー
ド演算部２２でフィードフォワード制御を行い、更にタ
ービン位相補償器２３を施して位相の調整も行うので調
速制御に対する応答性が確保できる。

【００２３】

【発明の効果】以上、具体的に説明したように本発明に
おいては、発電機の実回転数を入力し、ロードリミッタ
の制御を行うことにより、実負荷の変動を考慮した制御
が可能となり、負荷帯に依らず一様な制御が可能とな
る。またＡＦＣ運転との重ね合せを行った場合でも、引
戻し動作をすることなく出力を設定変動幅内に絶えず制
限することが可能となる。

【００２４】ＡＦＣ信号により先行制御をすることによ
り、弁特性やその他のタービン特性の影響をうけること
なく、ＡＦＣ信号に対し出力がＡＦＣ変化率一定で変化
することが可能となる。

【００２５】又、ロードリミッタ制御信号にタービン位
相補償をかけることにより、オーバーシュートを緩和す
ることが可能となり、更に、調速信号にフィードフォワ
ード制御を行うことにより、調速制御に対する速応性が
確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るタービンのロードリミ
ッタ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】従来のタービンの自動負荷制御系とガバナ制御
系からなるロードリミッタ制御装置のブロック図であ
る。

【符号の説明】

７ 発電機出力 ８ ＡＦＣ信号 ９ 出力設定値 １０ 回転数 １３ ロードリミッタ １９ 調速演算部 ２０ 負荷変動幅演算部 ２１ タービン位相補償器 ２２ 調速用フィードフォワード演算部 ２３ タービン位相補償器 ２５ 自動負荷制御装置（ＡＬＲ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡＦＣ信号、発電機出力信号、発電機回
   転数及び出力設定信号を入力して出力変動幅が許容値以
   内となるようにロードリミッタに信号を与え、タービン
   の蒸気加減弁を制御するタービンのロードリミッタ制御
   装置において、前記発電機回転数を入力し、調速信号を
   出力する調速演算部と、同調速演算部からの調速信号を
   入力してフィードフォワード制御用信号とするフィード
   フォワード演算部と、同フィードフォワード演算部の出
   力に位相調整を施す第１の位相補償器と、前記ＡＦＣ信
   号及び前記調速演算部からの調速信号とで所定の負荷変
   動幅を演算して出力する負荷変動幅演算部と、同負荷変
   動幅演算部の出力と前記出力設定信号との加算信号と前
   記発電機出力信号との偏差信号を入力し、位相調整を施
   す第２の位相補償器とを具備してなり、前記第１及び第
   ２の位相補償器の出力信号を指令信号として前記ロード
   リミッタに与えることを特徴とするタービンのロードリ
   ミッタ制御装置。