JPH07158807A - 発電設備の自動化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発電ユニットの自動化のための制御回路の作
成期間と実機運転時における検証期間を短縮でき、か
つ、ユニット計算機が故障した場合に於いても発電ユニ
ットの起動と停止を行ない得るようにする。 【構成】 発電設備の自動化システムにおいて、全自動
回路１０Ａ、ブレークポイント操作回路２０Ａ、補機グ
ループ操作回路４０Ａ、補機単体操作回路３０Ａの４階
層に分散する。全自動回路１０Ａは、発電設備の起動を
指示する起動スイッチ１及び起動、停止の管理を行なう
全自動制御回路１Ａからなり、ブレークポイント操作回
路２０Ａは、操作スイッチ２Ａ〜２Ｎ及び制御回路５Ａ
〜５Ｎからなる。また、補機グループ操作回路４０Ａ
は、操作スイッチ４ＡＡ〜４ＮＮ及び制御回路７ＡＡ〜
７ＮＮからなり、補機単体操作回路３０Ａは、操作スイ
ッチ３ＡＡＡ〜３ＮＮＮ及び補機を制御する制御回路６
ＡＡＡ〜６ＮＮＮからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多数の補機を有する火
力、原子力発電等における発電設備の自動化システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多数の補機を有する火力及び原子
力発電等における発電設備では、運転員の操作上から見
ると、図４の運転操作階層図に示すように、全自動１
０、ブレークポイント操作２０、補機の単体操作３０の
３つに分類されている。図４において、１は全自動１０
の操作スイッチ（起動スイッチ）、２Ａ〜２Ｎはブレー
クポイント操作２０の操作スイッチ、３ＡＡ〜３ＮＮは
補機単体操作３０の操作スイッチである。なお、図４で
は、３ＮＡより後の３ＮＢ〜３ＮＮの操作スイッチにつ
いては省略している。

【０００３】ブレークポイント操作２０の操作スイッチ
２Ａ〜２Ｎの操作信号は、それぞれ全自動１０の操作信
号と共にＯＲ回路を介して補機単体操作３０へ送られ
る。この補機単体操作３０では、操作スイッチ３ＡＡ〜
３ＮＮの操作信号がブレークポイント操作２０からの操
作信号と共にＯＲ回路を介してポンプ３１、調節弁３
２、ＯＮ−ＯＦＦ弁３３、電動弁３４及びその他の補機
へ送られる。

【０００４】図５は、従来の運転操作体系図を示すもの
で、全自動回路１０Ａ、ブレークポイント操作回路２０
Ａ、補機単体操作回路３０Ａの３つにの機能に分割され
ている。全自動回路１０Ａには全自動化のための制御回
路１Ａ、ブレークポイント操作回路２０Ａには制御回路
５Ａ〜５Ｎ、補機単体操作回路３０Ａには制御回路６Ａ
Ａ〜６ＮＮが設けられる。なお、図５では、６ＮＡより
後の６ＮＢ〜６ＮＮの制御回路については省略してい
る。

【０００５】上記全自動回路１０Ａの制御回路１Ａは、
発電設備（以下発電ユニットと呼ぶ）の起動と停止を時
刻管理するための制御回路で、一般的にはスケジュール
計算回路と呼ばれている。

【０００６】ブレークポイント操作回路２０Ａの制御回
路５Ａ〜５Ｎは、一般的にはユニットの自動化ロジック
と呼ばれ、経験的に作成されているために、どちらかと
いえば秩序性がない。

【０００７】補機単体操作回路３０Ａの制御回路６ＡＡ
〜６ＮＮは、補機単体を安全に、あるいは精度よく操作
するための回路で、電磁弁であれば開閉の動作回路であ
り、調節弁であれば圧力、温度等のプロセス値を制御す
る回路である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の発電設備の
自動化システムは、次のような問題がある。 （１）全自動の制御回路１Ａとブレークポイントの制御
回路５Ａ〜５Ｎは、一般的にユニット計算機と呼ばれる
大型コンピュータに組込まれるが、これらの制御回路は
莫大な制御ロジックであると同時に多くの補機を動かし
ている。従って、発電ユニットの信頼性は、ユニット計
算機の信頼性に完全に依存しており、ユニット計算機が
故障し、ダウンすれば発電ユニットの起動と停止が不可
能になる。

【０００９】（２）発電ユニットに於いて、発電ユニッ
トの型式や補機の台数は必ずしも同じではないので、制
御する機器も同じでない。このため発電ユニットの自動
化のためには制御回路を個々に検討・作成しており、こ
の莫大な制御回路作成のため１年半以上の期間を要して
いる。

【００１０】（３）上記の制御回路は実機運転で検証し
なければならないが、一般的には６カ月間位の期間を要
している。以上の様なユニット計算機への機能の集中化
及び制御回路の無秩序な肥大化は、信頼性の低下と非効
率化が発生しているので是正の必要がある。

【００１１】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、発電ユニットの自動化のための制御回路の作成期間
と実機運転時における検証期間を短縮でき、かつ、ユニ
ット計算機が故障した場合に於いても発電ユニットの起
動と停止を行ない得る発電設備の自動化システムを提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の補機を
運転制御する制御回路を備えた発電設備の自動化システ
ムにおいて、上記制御回路を全自動の制御回路、ブレー
クポイントの制御回路、補機グループの制御回路及び補
機単体の制御回路の４レベルに階層化したことを特徴と
する。

【００１３】また、本発明は、発電設備の起動を指示す
る起動スイッチ及び発電設備の起動、停止の管理を行な
う全自動制御回路からなる全自動回路と、ブレークポイ
ントの機能を指定する複数の操作スイッチ及び上記全自
動制御回路によって制御される複数のブレークポイント
制御回路からなるブレークポイント操作回路と、上記ブ
レークポイントに従属する補機グループの項目を指定す
る複数の補機グループ操作スイッチ及び上記ブレークポ
イント制御回路により制御される複数の補機グループ制
御回路からなる補機グループ操作回路と、補機に直接運
転指示を与える複数の補機単体操作スイッチ及び上記補
機グループ制御回路からの指示に基づいて補機を制御す
る複数の補機単体制御回路からなる補機単体操作回路と
を具備したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】制御回路を全自動の制御回路、ブレークポイン
トの制御回路、補機グループの制御回路及び補機単体の
制御回路の４レベルに階層化したことにより、ユニット
計算機の故障時に於いても、補機グループの操作スイッ
チにより安全に早く全自動に近い状態で発電ユニットを
起動または停止することができ、発電ユニットの全体の
信頼性を向上させることができる。

【００１５】また、発電ユニットの自動化設計では、補
機１台の制御ロジックを１台作成すると共に、これと平
行して数台の補機のグループの制御ロジックを作成し、
補機のグループ制御ロジックが完了すると、ユニット計
算機に含まれるブレークポイントの機能の制御ロジック
を作成できるものであり、発電ユニットの自動化設計期
間を短縮することができる。

【００１６】更に、実機の試運転も設計手順と同様に、
単体ロジックの確認、補機グループの制御、ブレークポ
イントロジックと、所定の順序で試運転を実施するもの
であり、短期間に効率的に行なうことができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。本発明は、作用及び機能の分散化と階層化を採
用したもので、図１に運転操作階層図を、図２に機能体
系図を示す。また、操作スイッチの具体的な配置例を図
３に示す。なお、補機単体スイッチは数量が多いため図
３では省略している。

【００１８】本発明は、発電ユニットの自動化の機能と
操作を、図１の運転操作階層図に示すように全自動操作
１０、ブレークポイント操作２０、補機のグループ操作
４０、補機の単体操作３０の４つのグループに分類する
と同時に４階層に分散している。例えばユニット計算機
で行なう(1) 全自動化レベル、(2) ブレークポイント操
作レベル、シーケンサで行なう(3) グループ操作レベ
ル、(4) 補機単体操作レベル、に分類する。

【００１９】図１において、１は全自動１０の操作スイ
ッチ（起動スイッチ）、２Ａ〜２Ｎはブレークポイント
操作２０の操作スイッチ、４ＡＡ〜４ＮＮは補機グルー
プ操作４０の操作スイッチ、３ＡＡＡ〜３ＮＮＮは補機
単体操作３０の操作スイッチである。なお、図１では、
４ＮＡより後の４ＮＢ〜４ＮＮの操作スイッチ、及び３
ＮＡＡより後の３ＮＡＢ〜３ＮＮＮの操作スイッチにつ
いては省略している。

【００２０】ブレークポイント操作２０の操作スイッチ
２Ａ〜２Ｎの操作信号は、それぞれ全自動操作１０から
の操作信号と共にＯＲ回路を介して補機グループ操作４
０へ送られる。

【００２１】補機グループ操作４０では、操作スイッチ
４ＡＡ〜４ＮＮの操作信号がブレークポイント操作２０
からの操作信号と共にＯＲ回路を介して補機単体操作３
０及び他の関連系統へ送られる補機単体操作３０では、
操作スイッチ３ＡＡＡ〜３ＮＮＮの操作信号が補機グル
ープ操作４０からの操作信号と共にＯＲ回路を介してポ
ンプ３１、調節弁３２、ＯＮ−ＯＦＦ弁３３、電動弁３
４及びその他の補機へ送られる。

【００２２】また、自動化機能は、図２の機能体系図
（運転操作体系図）に示すように全自動回路１０Ａ、ブ
レークポイント操作回路２０Ａ、補機グループ操作回路
４０Ａ、補機単体操作回路３０Ａの４つに分割されてい
る。上記各回路１０Ａ，２０Ａ，４０Ａ，３０Ａには、
図１に示したスイッチと共に制御回路が設けられてい
る。

【００２３】即ち、全自動回路１０Ａには全自動化のた
めの制御回路１Ａ、ブレークポイント操作回路２０Ａに
は制御回路５Ａ〜５Ｎ、補機グループ操作回路４０Ａに
は制御回路７ＡＡ〜７ＮＮ、補機単体操作回路３０Ａに
は制御回路６ＡＡＡ〜６ＮＮＮが設けられている。な
お、図２では、７ＮＡより後の７ＮＢ〜７ＮＮの制御回
路、及び６ＮＡＡより後の６ＮＡＢ〜６ＮＮＮの制御回
路については省略している。

【００２４】上記全自動回路１０Ａの制御回路１Ａは、
発電設備（発電ユニット）の起動と停止を時刻管理する
ための制御回路で、一般的にはスケジュール計算回路と
呼ばれている。この制御回路１Ａは、プレークポイント
自動／手動選択機能を備え、プレークポイント自動の場
合は計算結果に基づいてプレークポイント操作回路２０
Ａに自動起動タイミングを与える。プレークポイント手
動の場合は、スケジュール計算結果をガイダンスとし
て、オペレータがプレークポイントを手動で起動する。

【００２５】ブレークポイント操作回路２０Ａにおける
制御回路５Ａ〜５Ｎは、自動化操作レベル単位として定
義され、一般的にはユニットの自動化ロジックと呼ばれ
ている。この制御回路５Ａ〜５Ｎは、全自動回路１０Ａ
の制御回路１Ａにより起動されるが、オペレータによる
単独の起動も可能である。制御回路５Ａ〜５Ｎは、補機
グループ操作回路４０Ａにおける制御回路７ＡＡ〜７Ｎ
Ｎの動作を監視しており、動作中の制御回路が処理を完
了すると、次の制御回路に起動指令を出力する。

【００２６】補機グループ操作回路４０Ａにおける制御
回路７ＡＡ〜７ＮＮは、補機グループのための制御回路
である。この制御回路７ＡＡ〜７ＮＮは、起動、停止過
程においてグループ分けできる最小のグループ操作レベ
ル単位として定義され、上位のブレークポイント操作回
路２０Ａの制御回路５Ａ〜５Ｎにより起動されるが、オ
ペレータよる単独の起動も可能である。この補機グルー
プ操作回路４０Ａにおける制御回路７ＡＡ〜７ＮＮは、
補機単体操作回路３０Ａの制御回路６ＡＡＡ〜６ＮＮＮ
へ起動命令、停止命令を出力する。

【００２７】補機単体操作回路３０Ａにおける制御回路
６ＡＡＡ〜６ＮＮＮは、補機単体を安全に、あるいは精
度よく操作するための回路で、電磁弁であれば開閉の動
作回路であり、調節弁であれば圧力、温度等のプロセス
値を制御する回路である。

【００２８】次に上記実施例の動作を説明する。 １．全自動で運転する場合 (1) 発電ユニットの全自動回路１０Ａにおける起動スイ
ッチ１をＯＮすれば、全自動の制御回路１Ａが作動す
る。この制御回路１Ａは、発電ユニットの起動と停止の
時刻管理を行なっているため、個々からブレークポイン
ト操作回路２０Ａの制御回路５Ａ〜５Ｎ及び補機グルー
プ操作回路４０Ａの制御回路７ＡＡ〜７ＮＮへ起動開始
指令を出力する。補機グループ操作回路４０Ａの制御回
路７ＡＡ〜７ＮＮが起動すれば、補機がそのグループ内
で順次起動（停止）あるいは開（閉）を行なう。ブレー
クポイント操作回路２０Ａは、全自動制御回路１Ａによ
り順次起動するが、同一ブレークポイント内の補機グル
ープ制御回路７ＡＡ〜７ＮＮの起動は発電ユニットの起
動又は停止の時間短縮のためにパラレルに起動すること
も可能である。

【００２９】２．ブレークポイント操作で運転する場合 (1) ブレークポイントとは発電ユニットを運転する場合
の主なイベントで、タービン起動準備、ボイラ起動準備
点火等であり、本発明に於いては例えば起動側で７項
目、停止側で５項目の種類に分割されている。発電ユニ
ットを起動する場合、起動側のブレークポイントを７項
目のみを操作することにより可能で、補機グループの操
作スイッチ４ＡＡ〜４ＮＮ及び補機単体の操作スイッチ
３ＡＡＡ〜３ＮＮＮを操作する必要がないのは全自動運
転の場合と同様である。

【００３０】３．補機グループ操作で運転する場合 (1) １つのブレークポイントに従属する補機グループの
項目と数量は発電ユニットの型式により決定されるが、
１つのブレークポイントの中に２〜１０の項目が存在す
る。補機グループで発電ユニットを運転する場合、補機
グループ操作回路４０Ａのスイッチ４ＡＡ〜４ＮＮを手
動（補機グループ操作側）に切換えて各スイッチを１台
づつ操作して行くことにより実現できる。従って、補機
単体スイッチ３ＡＡＡ〜３ＮＮＮを操作する必要がな
い。もし、そのグループ内の補機単体を、そのグループ
の制御回路が制御中であれば、制御を中断するように計
画されている。

【００３１】４．補機単体操作にて運転する場合 (1) 発電ユニットに存在する補機は実績的に５００台以
上であるが、これらの補機を作動させるスイッチの内、
起動に必要な補機を直接に運転して行く。

【００３２】上記のように全自動回路１０Ａとブレーク
ポイント操作回路２０Ａを発電ユニットを管理する例え
ばユニット計算機に組込み、補機グループ操作回路４０
Ａと補機単体操作回路３０Ａは別のハードウェアの例え
ばシーケンサーに分離して組込み、機能の階層化、分散
化を実施することにより、発電ユニットの全体の信頼性
を向上させることができる。即ち、ハードウェアの異
常、現場の発信器の異常、操作端の異常等が発生した場
合でも、その異常による障害を局所的な範囲にとどめ運
転を継続することができる。例えばユニット計算機の故
障時に於いても、補機グループ操作回路４０Ａの操作ス
イッチ４ＡＡ〜４ＮＮを操作することにより、安全に早
く全自動に近い状態で発電ユニットを起動または停止す
ることができる。

【００３３】次に発電ユニットの自動化設計を行なう場
合の効率的な自動化設計手順について説明する。 (1) 補機単体制御回路６ＡＡＡ〜６ＮＮＮを補機の型
式、種類により作成しながら、平行して発電ユニットの
型式により補機をグルーピングし、その中の補機の運転
（起動停止）の順位及びグループの許容条件を決定して
行く。これらはシーケンス回路と呼ばれているものであ
る。

【００３４】(2) 補機グループの制御回路７ＡＡ〜７Ｎ
Ｎができるとブレークポイントの制御回路５Ａ〜５Ｎ
を、補機グループの制御回路７ＡＡ〜７ＮＮの絶対条
件、許容条件、完了条件等を適用しながら上位制御回路
１Ａの出力信号を反映して行く。

【００３５】(3) ブレークポイントの制御回路５Ａ〜５
Ｎの上位の制御回路１Ａは発電ユニットの起動及び停止
の時刻管理（スケジュール計算）であり、発電ユニット
の起動と停止の状態により作成される。

【００３６】本発明では、補機１台の制御ロジックを１
台作成すると共に、これと平行して数台の補機のグルー
プの制御ロジックを作成しており、補機のグループ制御
ロジックが完了すれば、ユニット計算機に含まれるブレ
ークポイントの機能の制御ロジックを作成できる。この
結果、過去の実績をベースに客先との打合せ、更に設計
者同志の打ち合わせを実施して、単体ロジックから全体
へ、全体から単体へと反復しながら制御ロジックを作成
するという処理が不要となり、発電ユニットの自動化設
計期間を短縮することができる。

【００３７】次に自動化設計機能を検証する場合につい
て説明する。ここでは実機での順序立てられた検証手順
について説明する。 (1) 補機単体操作回路３０Ａの制御回路６ＡＡＡ〜６Ｎ
ＮＮは、発電ユニット停止中に１台毎に確認試験を行な
う。

【００３８】(2) 次に、同様に発電ユニット停止中に、
補機グループの制御回路７ＡＡ〜７ＮＮを模擬条件を必
要に応じて作成し、１系統毎に確認試験を行なう。 (3) 上記(2) 項が発電ユニットの運転状態に於いて、補
機グループの制御回路７ＡＡ〜７ＮＮを模擬条件なしで
確認試験を行なう。

【００３９】(4) 上記(3) 項目が完了すると発電ユニッ
トの起動モード（冷態、温態、ホット及びベリーホッ
ト）に於いて各々の起動時間、すなわち、制御回路１Ａ
の機能を確認する。

【００４０】実機試運転においては、設計手順と同じ
で、単体ロジックの確認、補機グループの制御、ブレー
クポイントロジックと、所定の順序で試運転を実施して
いく。従って、調整員の経験等によって試験の順位、手
順が異なるということはなく、実機の試運転を効率的に
短期間で行なうことができる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、制
御回路を全自動の制御回路、ブレークポイントの制御回
路、補機グループの制御回路及び補機単体の制御回路の
４レベルに階層化したことにより、発電ユニットの全体
の信頼性を向上させることができる。即ち、ユニット計
算機の故障時に於いても、補機グループの操作スイッチ
を操作することにより、安全に早く全自動に近い状態で
発電ユニットを起動または停止することができる。ま
た、発電ユニットの自動化設計が従来方式に較べ約１／
３の期間に、実機の試運転期間も１／２〜１／３の期間
に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る発電設備の自動化シス
テムの運転操作階層図。

【図２】同実施例における運転操作体系図。

【図３】同実施例における操作スイッチの具体的な配置
例を示す図。

【図４】従来の発電設備における運転操作を示す階層
図。

【図５】従来の発電設備における運転操作回路を示す体
系図。

【符号の説明】

１０Ａ 全自動回路 ２０Ａ ブレークポイント操作回路 ３０Ａ 補機単体操作回路 ４０Ａ 補機グループ操作回路 ２Ａ〜２Ｎ ブレークポイントの操作スイッチ ３ＡＡＡ〜３ＮＮＮ 補機単体の操作スイッチ ４ＡＡ〜４ＮＮ 補機グループの操作スイッチ １Ａ 全自動回路の制御回路 ５Ａ〜５Ｎ ブレークポイント操作回路の制御回路 ６ＡＡＡ〜６ＮＮＮ 補機単体操作回路の制御回路 ７ＡＡ〜７ＮＮ 補機グループ操作回路の制御回路 ３１ ポンプ ３２ 調節弁 ３３ ＯＮ−ＯＦＦ弁 ３４ 電動弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の補機を運転制御する制御回路を備
   えた発電設備の自動化システムにおいて、上記制御回路
   を全自動の制御回路、ブレークポイントの制御回路、補
   機グループの制御回路及び補機単体の制御回路の４レベ
   ルに階層化したことを特徴とする発電設備の自動化シス
   テム。
2. 【請求項２】 発電設備の起動を指示する起動スイッチ
   及び発電設備の起動、停止の管理を行なう全自動制御回
   路からなる全自動回路と、ブレークポイントの機能を指
   定する複数の操作スイッチ及び上記全自動制御回路によ
   って制御される複数のブレークポイント制御回路からな
   るブレークポイント操作回路と、上記ブレークポイント
   に従属する補機グループの項目を指定する複数の補機グ
   ループ操作スイッチ及び上記ブレークポイント制御回路
   により制御される複数の補機グループ制御回路からなる
   補機グループ操作回路と、補機に直接運転指示を与える
   複数の補機単体操作スイッチ及び上記補機グループ制御
   回路からの指示に基づいて補機を制御する複数の補機単
   体制御回路からなる補機単体操作回路とを具備したこと
   を特徴とする発電設備の自動化システム。
3. 【請求項３】 全自動回路とブレークポイント操作回路
   を発電設備を管理する計算機に組込み、補機グループ操
   作回路と補機単体操作回路を別のハードウェアに分離し
   て組込んで機能を分散化したことを特徴とする請求項２
   記載の発電設備の自動化システム。