JPH0821264A - ガスタービン発電機の保護制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービンの吸気温度に対応して最適なガ
スタービン発電機の出力を得られるようにしたガスター
ビン発電機の保護制御装置を提供するである。 【構成】 ガスタービン発電機１を冷却するための冷媒
の温度を検出する冷媒温度測定装置２と、冷媒温度測定
装置２で検出された冷媒温度に基づいてガスタービン発
電機１の可能出力特性曲線を算出する演算装置３と、算
出された可能出力特性曲線に基づいて制御装置５Ｂの制
御設定値及び保護装置５Ａの保護設定値を算出し制御装
置５Ｂ及び保護装置５Ａに設定値の変更指令を出すコン
トローラ４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンの駆動力
によりガスタービン発電機を回転し発電するガスタービ
ン発電設備におけるガスタービン発電機の保護制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガスタービンの駆動力によりガ
スタービン発電機を回転し発電するガスタービン発電設
備は、燃料であるガスを燃焼器で燃焼させ、この燃焼ガ
スでガスタービンを駆動するようにしている。この場
合、燃焼の際に外気を吸気する。吸気する空気の温度
は、外気温度によって左右される。ガスタービンの出力
は、急気温度により変化する特性を有し、図４の特性曲
線Ａに示すように、吸気温度が低下するとガスタービン
出力は増加する特性を有している。

【０００３】一方、ガスタービンにて駆動されるガスタ
ービン発電機は、ガスタービンが最大出力を出しても耐
え得るようその容量が選定される。ガスタービン発電機
は、それを冷却するための冷媒によって可能出力特性曲
線が変化するので、一般に特性曲線Ｂのような特性を有
するように設計されている。ガスタービン発電機の冷媒
の温度はガスタービンへの吸気温度と一応比例関係にあ
る。これはガスタービンの冷媒温度は外気温度の影響を
受けるからである。

【０００４】ここで、特性曲線Ｂのような設計のガスタ
ービン発電機では、ガスタービンへの吸気温度が高い場
合には、ガスタービン発電機としては容量的に大きな余
裕を有することになり、不経済である。

【０００５】そこで、ガスタービン出力特性に合わせた
出力特性を有する経済設計されたガスタービン発電機、
すなわち特性曲線Ｃのような設計のガスタービン発電機
を採用する場合もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ガスタービ
ン発電機の出力特性をガスタービンの出力特性に合わせ
たとしても、従来においては、ガスタービン発電機の保
護制御のための保護設定値や制御設定値は低い出力特性
にて固定設計されているため、冷媒温度が低く出力特性
上は出力が可能であっても出力増は出来ない。

【０００７】すなわち、ガスタービン発電設備の運用に
当たって、適正に選定されたガスタービン発電機容量で
あっても、ある使用冷媒温度によっては余裕の大きなも
のとなり、ガスタービン発電機の可能出力を最大限利用
できず不経済である。

【０００８】そこで、本発明はガスタービン発電設備の
設備能力を最大限に利用するために、ガスタービンの吸
気温度に対応して最適なガスタービン発電機の出力を得
られるようにしたガスタービン発電機の保護制御装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
の発明は、ガスタービン発電機を冷却するための冷媒の
温度を検出する冷媒温度測定装置と、冷媒温度測定装置
で検出された冷媒温度に基づいてガスタービン発電機の
可能出力特性曲線を算出する演算装置と、算出された可
能出力特性曲線に基づいて制御装置の制御設定値及び保
護装置の保護設定値を算出し制御装置及び保護装置に設
定値の変更指令を出すコントローラとを備えている。

【００１０】請求項２の発明では、請求項１のコントロ
ーラは、制御装置の制御設定値として、過励磁制限装置
に与える制御設定値と、不足励磁制限装置に与える制御
設定値とを算出するようにしたものである。

【００１１】請求項３の発明では、請求項１のコントロ
ーラは、設定値変更指令の出力に際して、ガスタービン
発電機の運転許容範囲を拡大する方向の設定値変更指令
であるときは即座に出力し、ガスタービン発電機の運転
許容範囲を縮小する方向の設定値変更指令であるときは
所定の時限をもって出力するようにしたものである。

【００１２】請求項４の発明では、請求項１の演算装置
で演算されたガスタービン発電機の可能出力特性曲線を
中央給電指令所へ発信するようにしたものである。

【００１３】

【作用】ガスタービン発電機を冷却するための冷媒の温
度を常時冷媒温度測定装置で検出し、冷媒温度測定装置
で検出された冷媒温度に基づいてガスタービン発電機の
可能出力特性曲線を演算装置で演算し、ここで算出され
たガスタービン発電機の可能出力特性曲線に基づいて制
御装置の制御設定値及び保護装置の保護設定値をコント
ローラで算出し制御装置及び保護装置に設定値の変更指
令を出す。したがって、その時々の吸気温度に対応した
最適の出力にてガスタービンが運転されても、ガスター
ビン発電機は吸気温度にリンクした冷媒温度により変化
するその可能出力特性曲線に対応した最適な出力を出す
ことが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の実施例の構成図である。ガスタービン発電機１の
冷媒温度は、冷媒温度測定装置２で検出され演算装置３
に入力される。このガスタービン発電機１の冷媒温度は
ガスタービン吸気温度にリンクしているので、演算装置
３ではその温度でのガスタービン８の最適出力を判断
し、そのガスタービン８の最適出力に応じてガスタービ
ン発電機１が最適出力を出せるよう可能出力特性曲線を
逐次演算する。

【００１５】すなわち、演算装置３では、予め記憶され
ているガスタービン発電機１の特性データ及び冷媒温度
測定装置２からの冷媒温度測定値に基づいて、図２に示
すようなガスタービン発電機１の可能出力特性曲線を逐
次演算する。特性曲線１０はガスタービン発電機１の冷
媒温度がＴ₂ のときの可能出力特性曲線、特性曲線１１
はガスタービン発電機１の冷媒温度がＴ₁ のときの可能
出力特性曲線、特性曲線１２はガスタービン発電機１の
冷媒温度がＴ₀ のときの可能出力特性曲線である。ここ
で、Ｔ₂ 、Ｔ₁ 、Ｔ₀ は、図３に示した冷媒温度であ
る。

【００１６】一方、演算装置３には、計器用変圧器６か
らの発電機電圧及び計器用変流器７からの発電機電流が
入力され、ガスタービン発電機１の出力特性における現
運転状態がモニタリングされる。すなわち、発電機電圧
及び発電機電流に基づいてガスタービン発電機１の現運
転状態が可能出力特性曲線内での運転になっているかの
判定が行われる。

【００１７】演算装置３で算出されたガスタービン発電
機１の可能出力特性曲線及びガスタービン発電機１の現
運転状態は、コントローラ４へ伝送される。

【００１８】コントローラ４ではその可能出力特性曲線
に基づき、ガスタービン発電機１の保護設定値や制御設
定値を演算し、保護設定値は保護装置５Ａへ制御設定値
は制御装置５Ｂへ設定値変更指令としてそれぞれ出力す
る。保護装置５Ａはガスタービン発電機１が過負荷運転
にならないようにガスタービン発電機１の出力に制限を
加えるものである。また、制御装置５Ｂはガスタービン
発電機１の励磁制御装置が過励磁になったり不足励磁に
なったりするのを防止するものである。

【００１９】ガスタービン発電機１の励磁制御は、制御
装置５Ｂの内の自動電圧調整装置にて行われる。すなわ
ち、計器用変圧器６からの発電機電圧及び計器用変流器
７からの発電機電流に基づいて、ガスタービン発電機１
の端子電圧が一定になるように自動電圧調整装置にてそ
の制御行われる。この場合、単にガスタービン発電機１
の端子電圧一定制御だけでは、過励磁や不足励磁になる
ことがあるので、自動電圧調整装置には過励磁制限装置
や不足励磁制限装置が設けられている。

【００２０】コントローラ４はその過励磁制限装置や不
足励磁制限装置への制御設定値を演算し、設定値変更指
令としてそれぞれ出力するものである。

【００２１】一方、コントローラ４には、計器用変圧器
６からの発電機電圧及び計器用変流器７からの発電機電
流が入力され、保護装置５Ａの現設定値に対するガスタ
ービン発電機１の現状運転状態をモニタリングし、設定
値変更への一つの判断条件としての常時監視を行う。

【００２２】なお、設定値変更に当たっては、不感帯を
設ける方がより実用的である。これは変更した設定値に
制御をバンプレスに移行させるためであり、制御ハンチ
ングが生じないようにするためである。ガスタービン出
力の変更は上述の設定値が変更された後に行う。

【００２３】また、保護装置５Ａまたは制御装置５Ｂへ
設定値変更指令を出すに当たり、ガスタービン発電機１
の運転許容範囲を拡大する方向では即時応答、逆の方向
では適当な時限をもって制御する。これは、ガスタービ
ン発電機出力増方向において、より早く系統に対して寄
与することができるようにするためである。

【００２４】一方、演算装置３にて演算されたガスター
ビン発電機１の可能出力を演算装置３から、直接あるい
は別に設けられた装置を介して中央給電指令所へ時々刻
々伝送するようにしても良い。すなわち、ガスタービン
発電機１の可能出力を、本発明によるガスタービン発電
機の保護制御装置を備えたガスタービン発電設備に対す
るフォワード制御信号として、中央給電指令所へ伝送す
ることにより、系統給電計画の一つのデータとして提供
し、ガスタービン発電設備に発電余力のある場合は、予
備電力として電力の安定供給に寄与できる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ガス
タービンの吸気温度にリンクしたガスタービン発電機１
のある冷媒温度における可能出力に対応して保護設定値
が、時々刻々最適値に置き換えられる。その結果、ガス
タービン発電機１はガスタービンの最大出力に追従しな
がら、常に最大可能出力近傍にて運転することが可能と
なり、ガスタービン発電設備の効率の良い運転に寄与す
ることができる。

【００２６】すなわち、ガスタービンは、そのときの吸
気温度に対応した出力にて運転され、吸気温度が下がる
とその出力は増し、吸気温度が上がるとその出力が減る
ように運転される。一方、ガスタービン発電機１は前述
の吸気温度にリンクした冷媒温度によりその出力が変わ
ることから、例えば冷媒温度が下がれば出力が増すよう
な最適設計が成された場合、季節、天候、昼夜で変動す
る冷媒温度における可能出力曲線に基づいた最適な保護
制御が行われる。したがって、常にガスタービン発電設
備の能力を最大限利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック構成図。

【図２】ガスタービン発電機の可能出力特性曲線を示す
特性図。

【図３】ガスタービン及びガスタービン発電機の冷媒温
度対出力の特性図。

【符号の説明】

１ ガスタービン発電機 ２ 冷媒温度測定装置 ３ 演算装置 ４ コントローラ ５Ａ 保護装置 ５Ｂ 制御装置 ６ 電圧変成器 ７ 電流変成器 ８ ガスタービン

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 9/04 Ｆ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンの駆動力によりガスタービ
   ン発電機を回転し発電するガスタービン発電設備の前記
   ガスタービン発電機を制御する制御装置と、前記ガスタ
   ービン発電機が過負荷運転になるのを防止する保護装置
   とを備えたガスタービン発電機の保護制御装置におい
   て、前記ガスタービン発電機を冷却するための冷媒の温
   度を検出する冷媒温度測定装置と、前記冷媒温度測定装
   置で検出された冷媒温度に基づいて前記ガスタービン発
   電機の可能出力特性曲線を算出する演算装置と、前記算
   出された可能出力特性曲線に基づいて前記制御装置の制
   御設定値及び前記保護装置の保護設定値を算出し前記制
   御装置及び前記保護装置に設定値の変更指令を出すコン
   トローラとを備えたことを特徴とするガスタービン発電
   機の保護制御装置。
2. 【請求項２】 前記コントローラは、前記制御装置の制
   御設定値として、過励磁制限装置に与える制御設定値
   と、不足励磁制限装置に与える制御設定値とを算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン発電機
   の保護制御装置。
3. 【請求項３】 前記コントローラは、前記設定値変更指
   令の出力に際して、ガスタービン発電機の運転許容範囲
   を拡大する方向の設定値変更指令であるときは即座に出
   力し、前記ガスタービン発電機の運転許容範囲を縮小す
   る方向の設定値変更指令であるときは所定の時限をもっ
   て出力するようにしたことを特徴とする請求項１又は請
   求項２に記載のガスタービン発電機の保護制御装置。
4. 【請求項４】 前記演算装置で演算された前記ガスター
   ビン発電機の可能出力特性曲線を中央給電指令所へ発信
   するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２又
   は請求項３に記載のガスタービン発電機の保護制御装
   置。