JPH11285297A - 火力発電プラントの周波数制御装置及び方法 - Google Patents
火力発電プラントの周波数制御装置及び方法Info
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- JPH11285297A JPH11285297A JP10081701A JP8170198A JPH11285297A JP H11285297 A JPH11285297 A JP H11285297A JP 10081701 A JP10081701 A JP 10081701A JP 8170198 A JP8170198 A JP 8170198A JP H11285297 A JPH11285297 A JP H11285297A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 火力発電プラントにおいて、系統周波数が規
定値を超えて上昇した時、系統周波数を早期に規定値に
回復させ、系統周波数が規定値に戻った後、系統周波数
を安定に維持する。 【解決手段】 発電機負荷を検出する発電機負荷検出器
８と、系統周波数が規定値より上昇したとき系統周波数
高信号を出力する系統周波数高検出器１７と、系統周波
数高信号を入力として負荷要求指令値１を発電機負荷検
出器８から出力される発電機負荷検出値に切替える切替
器１３と、系統周波数高信号を入力としてタービン入口
蒸気加減弁１１を絞込むデランプ信号をタービン入口蒸
気加減弁１１の開度制御信号として出力する切替器１５
と、系統周波数高信号が出力されている間、ボイラ負荷
指令値１２の正帰還ループを断つ切替手段と、を含んで
火力発電プラントの周波数制御装置を構成し、系統周波
数が規定値に復帰した時点で、負荷要求指令値１をその
時点の発電機負荷にホールドする。
定値を超えて上昇した時、系統周波数を早期に規定値に
回復させ、系統周波数が規定値に戻った後、系統周波数
を安定に維持する。 【解決手段】 発電機負荷を検出する発電機負荷検出器
８と、系統周波数が規定値より上昇したとき系統周波数
高信号を出力する系統周波数高検出器１７と、系統周波
数高信号を入力として負荷要求指令値１を発電機負荷検
出器８から出力される発電機負荷検出値に切替える切替
器１３と、系統周波数高信号を入力としてタービン入口
蒸気加減弁１１を絞込むデランプ信号をタービン入口蒸
気加減弁１１の開度制御信号として出力する切替器１５
と、系統周波数高信号が出力されている間、ボイラ負荷
指令値１２の正帰還ループを断つ切替手段と、を含んで
火力発電プラントの周波数制御装置を構成し、系統周波
数が規定値に復帰した時点で、負荷要求指令値１をその
時点の発電機負荷にホールドする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電プラント
に使用されるボイラに係わり、特に系統周波数が規定値
より上昇した場合、タービン入口蒸気加減弁開度を急速
に絞り込むことと、系統周波数が規定値に復帰した時点
の発電機負荷をホールドすることで電力の供給と需要の
バランスが保てることから、系統周波数を制御するのに
好適な火力発電プラントの制御装置及び方法に関する。
に使用されるボイラに係わり、特に系統周波数が規定値
より上昇した場合、タービン入口蒸気加減弁開度を急速
に絞り込むことと、系統周波数が規定値に復帰した時点
の発電機負荷をホールドすることで電力の供給と需要の
バランスが保てることから、系統周波数を制御するのに
好適な火力発電プラントの制御装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明が対象とする火力発電プラントの
全体構成の例を図２に示す。ここに示す火力発電プラン
トは、ボイラ３２と、ボイラ３２の燃焼ガス出側に接続
された電気集塵機２１と、電気集塵機２１の出側に接続
された脱硝装置２３と、脱硝装置２３の出側に加熱流体
入り側を接続した空気予熱器２４と、空気予熱器２４の
加熱流体出側に接続された誘引ファン２５と、誘引ファ
ン２５の出側に加熱流体入り側を接続したガス・ガスヒ
ータ２６と、ガス・ガスヒータ２６の加熱流体出側に接
続された脱硫装置２７と、脱硫装置２７の出側に入り側
が接続され出側が前記ガス・ガスヒータ２６の被加熱流
体入り側に接続された脱硫ファン２８と、前記ガス・ガ
スヒータ２６の被加熱流体出側に接続された煙突３１
と、電気集塵機２１の出側と脱硝装置２３入り側を接続
する管路を前記ボイラ２０の火炉底部にガス再循環ファ
ン２２を介して連通する燃焼ガス再循環管路と、空気を
加圧送給する押込ファン３３と、押込ファン３３の出側
に接続して配置された蒸気式空気予熱器３４と、蒸気式
空気予熱器３４の空気出側と空気予熱器２４の第１の被
加熱流体入り側を連通する管路と、空気予熱器２４の第
１の被加熱流体の出側と前記ボイラ３２の火炉を連通す
る管路と、１次空気を加圧送給する１次空気ファン２９
と、１次空気ファン２９の出側に１次空気管路で接続さ
れたミル３０と、ミル３０の出側とボイラ３２の火炉を
接続する管路と、前記１次空気ファン２９で加圧された
１次空気の一部を前記空気予熱器２４の第２の被加熱流
体入り側に導く管路と、前記空気予熱器２４の第２の被
加熱流体出側と前記１次空気管路を連通する管路と、を
含んで構成されている。
全体構成の例を図２に示す。ここに示す火力発電プラン
トは、ボイラ３２と、ボイラ３２の燃焼ガス出側に接続
された電気集塵機２１と、電気集塵機２１の出側に接続
された脱硝装置２３と、脱硝装置２３の出側に加熱流体
入り側を接続した空気予熱器２４と、空気予熱器２４の
加熱流体出側に接続された誘引ファン２５と、誘引ファ
ン２５の出側に加熱流体入り側を接続したガス・ガスヒ
ータ２６と、ガス・ガスヒータ２６の加熱流体出側に接
続された脱硫装置２７と、脱硫装置２７の出側に入り側
が接続され出側が前記ガス・ガスヒータ２６の被加熱流
体入り側に接続された脱硫ファン２８と、前記ガス・ガ
スヒータ２６の被加熱流体出側に接続された煙突３１
と、電気集塵機２１の出側と脱硝装置２３入り側を接続
する管路を前記ボイラ２０の火炉底部にガス再循環ファ
ン２２を介して連通する燃焼ガス再循環管路と、空気を
加圧送給する押込ファン３３と、押込ファン３３の出側
に接続して配置された蒸気式空気予熱器３４と、蒸気式
空気予熱器３４の空気出側と空気予熱器２４の第１の被
加熱流体入り側を連通する管路と、空気予熱器２４の第
１の被加熱流体の出側と前記ボイラ３２の火炉を連通す
る管路と、１次空気を加圧送給する１次空気ファン２９
と、１次空気ファン２９の出側に１次空気管路で接続さ
れたミル３０と、ミル３０の出側とボイラ３２の火炉を
接続する管路と、前記１次空気ファン２９で加圧された
１次空気の一部を前記空気予熱器２４の第２の被加熱流
体入り側に導く管路と、前記空気予熱器２４の第２の被
加熱流体出側と前記１次空気管路を連通する管路と、を
含んで構成されている。
【０００３】本発明は火力発電プラントの系統周波数制
御装置及び方法に関するものであり、従来の火力発電プ
ラントの制御方式を図３に示す。火力発電プラントは何
らかの原因により電力の供給と需要のバランスが崩れた
場合、特に、供給＞需要の関係が成り立つ時、系統周波
数が上昇する。
御装置及び方法に関するものであり、従来の火力発電プ
ラントの制御方式を図３に示す。火力発電プラントは何
らかの原因により電力の供給と需要のバランスが崩れた
場合、特に、供給＞需要の関係が成り立つ時、系統周波
数が上昇する。
【０００４】従来プラントでは、系統周波数高の検出信
号とボイラ目標負荷指令値１２ａを備えることにより、
系統周波数が規定値を超えた場合、発電機負荷を前記ボ
イラ目標負荷指令値１２ａまで下げることで系統周波数
を下げるようプラントを運用した。
号とボイラ目標負荷指令値１２ａを備えることにより、
系統周波数が規定値を超えた場合、発電機負荷を前記ボ
イラ目標負荷指令値１２ａまで下げることで系統周波数
を下げるようプラントを運用した。
【０００５】また、実開平４−５１０３９号では、系統
周波数と規定値の偏差Δｆを算出し、加算器２０で負荷
要求指令値１へ偏差Δｆを加え、系統周波数の制御を行
っているが、ボイラ負荷指令値１２を絞っても、ボイラ
の蓄熱、ひいてはボイラの蒸発量は徐々にしか低下せ
ず、結果として、発電機負荷８の低下が遅いことから、
系統周波数を規定値へ復帰させるには多大な時間を要す
る。つまり、図５におけるボイラ負荷指令値１２の低下
に時間を要するため、系統周波数の回復に時間を要す
る。
周波数と規定値の偏差Δｆを算出し、加算器２０で負荷
要求指令値１へ偏差Δｆを加え、系統周波数の制御を行
っているが、ボイラ負荷指令値１２を絞っても、ボイラ
の蓄熱、ひいてはボイラの蒸発量は徐々にしか低下せ
ず、結果として、発電機負荷８の低下が遅いことから、
系統周波数を規定値へ復帰させるには多大な時間を要す
る。つまり、図５におけるボイラ負荷指令値１２の低下
に時間を要するため、系統周波数の回復に時間を要す
る。
【０００６】特開昭５６−７８３９９号公報では、系統
周波数の規定値との偏差が零となるようタービン入口蒸
気加減弁１１を絞り制御するが、系統周波数の上昇に併
せて、ボイラ負荷指令値１２を絞らないため、タービン
入口蒸気加減弁１１を絞ることにより、ボイラの蒸気圧
力が異常上昇する。つまり、図５においてタービン入口
蒸気加減弁１１のみ絞り、ボイラ負荷指令値１２を絞ら
ないので蒸気圧力が異常上昇する。その結果、一旦、タ
ービン流入蒸気流量を絞り、発電機負荷を下げることが
出来ても、蒸気圧力の上昇から再びタービン流入蒸気流
量が増加し、発電機負荷が上昇することから、系統周波
数は再上昇する。つまり、系統周波数制御は一時的なも
のである。
周波数の規定値との偏差が零となるようタービン入口蒸
気加減弁１１を絞り制御するが、系統周波数の上昇に併
せて、ボイラ負荷指令値１２を絞らないため、タービン
入口蒸気加減弁１１を絞ることにより、ボイラの蒸気圧
力が異常上昇する。つまり、図５においてタービン入口
蒸気加減弁１１のみ絞り、ボイラ負荷指令値１２を絞ら
ないので蒸気圧力が異常上昇する。その結果、一旦、タ
ービン流入蒸気流量を絞り、発電機負荷を下げることが
出来ても、蒸気圧力の上昇から再びタービン流入蒸気流
量が増加し、発電機負荷が上昇することから、系統周波
数は再上昇する。つまり、系統周波数制御は一時的なも
のである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、系統
周波数が規定値より上昇した場合、ボイラ負荷指令値を
あらかじめ設定していた発電機負荷まで下げることで、
系統周波数を下げる制御方式であるが、発電機負荷を降
下している途中で系統周波数が規定値に復帰した場合
と、早期に系統周波数を回復させる手段について考慮さ
れていない。つまり、前記従来技術は、系統周波数を早
期に規定値に回復させ、且つ、系統周波数が規定値に戻
った後、系統周波数を安定に維持できるプラントの制御
方式となっていなかった。
周波数が規定値より上昇した場合、ボイラ負荷指令値を
あらかじめ設定していた発電機負荷まで下げることで、
系統周波数を下げる制御方式であるが、発電機負荷を降
下している途中で系統周波数が規定値に復帰した場合
と、早期に系統周波数を回復させる手段について考慮さ
れていない。つまり、前記従来技術は、系統周波数を早
期に規定値に回復させ、且つ、系統周波数が規定値に戻
った後、系統周波数を安定に維持できるプラントの制御
方式となっていなかった。
【０００８】従来技術は、系統周波数が規定値に復帰し
た時点の発電機負荷でボイラ負荷指令値をホールドする
点について考慮されておらず、系統周波数の挙動と関係
なく発電機負荷をあらかじめ設定していた発電機負荷ま
で降下させるため、電気の供給と需要のバランスが崩れ
（供給＜需要）、逆に系統周波数を規定値以下に下げる
欠点があった。
た時点の発電機負荷でボイラ負荷指令値をホールドする
点について考慮されておらず、系統周波数の挙動と関係
なく発電機負荷をあらかじめ設定していた発電機負荷ま
で降下させるため、電気の供給と需要のバランスが崩れ
（供給＜需要）、逆に系統周波数を規定値以下に下げる
欠点があった。
【０００９】本発明の目的は、系統周波数を早期に規定
値に回復させ、且つ、系統周波数が規定値に戻った後、
系統周波数を安定に維持できるようにするにある。
値に回復させ、且つ、系統周波数が規定値に戻った後、
系統周波数を安定に維持できるようにするにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、あらかじめ系統周波数と規定値との差分を常時モニ
タすることで系統周波数高を検出する周波数高検出器、
周波数高検出器から系統周波数高を示す信号が出力され
ている間、ボイラ負荷指令値を発電機負荷にトラッキン
グさせる切替器、系統周波数高を示す信号が入力された
ら、タービン入口蒸気加減弁を急速に絞り込むデランプ
信号をタービン入口蒸気加減弁の開度制御信号として出
力する切替器、周波数高検出器から系統周波数高を示す
信号が出力されている間、主蒸気圧力の設定値と検出さ
れた主蒸気圧力の偏差に基づいてボイラ負荷指令値の加
算される補正値を出力する補正値出力手段への偏差の入
力をブロックする切替手段、を含んで制御回路を構成す
る。また、系統周波数が一旦規定値を超えて上昇した後
で規定値に復帰した場合、ボイラ負荷指令値をその時点
（規定値への復帰時点）の発電機負荷にホールドするよ
うに制御回路を構成する。
め、あらかじめ系統周波数と規定値との差分を常時モニ
タすることで系統周波数高を検出する周波数高検出器、
周波数高検出器から系統周波数高を示す信号が出力され
ている間、ボイラ負荷指令値を発電機負荷にトラッキン
グさせる切替器、系統周波数高を示す信号が入力された
ら、タービン入口蒸気加減弁を急速に絞り込むデランプ
信号をタービン入口蒸気加減弁の開度制御信号として出
力する切替器、周波数高検出器から系統周波数高を示す
信号が出力されている間、主蒸気圧力の設定値と検出さ
れた主蒸気圧力の偏差に基づいてボイラ負荷指令値の加
算される補正値を出力する補正値出力手段への偏差の入
力をブロックする切替手段、を含んで制御回路を構成す
る。また、系統周波数が一旦規定値を超えて上昇した後
で規定値に復帰した場合、ボイラ負荷指令値をその時点
（規定値への復帰時点）の発電機負荷にホールドするよ
うに制御回路を構成する。
【００１１】このように制御回路を構成することによ
り、系統周波数が規定値を超えて上昇したとき、すなわ
ち系統周波数高が検出されたとき、タービン流入蒸気流
量を急速に絞り込むこと、系統周波数が規定値に復帰し
た時点の発電機負荷をボイラ負荷指令値にホールドする
こととが可能であり、早期に系統周波数を規定値に制御
するとともに、系統周波数が規定値に戻った後、系統周
波数を安定に維持することが可能である。
り、系統周波数が規定値を超えて上昇したとき、すなわ
ち系統周波数高が検出されたとき、タービン流入蒸気流
量を急速に絞り込むこと、系統周波数が規定値に復帰し
た時点の発電機負荷をボイラ負荷指令値にホールドする
こととが可能であり、早期に系統周波数を規定値に制御
するとともに、系統周波数が規定値に戻った後、系統周
波数を安定に維持することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例である制御
回路の全体構造を図１を用いて説明する。図示の制御回
路は、周波数高検出器１７と、発電機負荷検出器８と、
負荷要求指令値１と発電機負荷検出器８の出力を入力と
し周波数高検出器１７の出力に応じて出力を負荷要求指
令値１と発電機負荷検出器８からの入力のいずれかに切
り替える切替器１３と、切替器１３の出力を入力とする
関数発生器２及び加算器２０と、周波数高検出器１７の
出力に応じて出力を０，ｍのいずれかに切り替える切替
器１６と、関数発生器２の出力を一方の入力とし切替器
１６の出力を他方の入力とする変化率制限器３と、主蒸
気圧力を検出する主蒸気圧力検出器４と、変化率制限器
３の出力から主蒸気圧力検出器４の出力を減算する減算
器５と、減算器５の出力を比例積分して補正値を出力す
る補正値出力手段である比例積分器６と、系統周波数偏
差Δｆを入力とする関数発生器１９と、切替器１３の出
力に関数発生器１９の出力を加算する加算器２０と、加
算器２０の出力に比例積分器６の出力を補正値として加
算し、ボイラ負荷指令値１２として出力する加算器７
と、加算器２０の出力と発電機負荷検出器８の出力の偏
差を演算する減算器９と、減算器９の出力を比例積分す
る比例積分器１０と、比例積分器１０の出力とデランプ
信号１４とを入力とし、周波数高検出器１７の出力に応
じて比例積分器１０の出力とデランプ信号１４のいずれ
かをタービン入り口蒸気加減弁開度指令値（開度制御信
号）として出力する切替器１５と、を含んで構成されて
いる。
回路の全体構造を図１を用いて説明する。図示の制御回
路は、周波数高検出器１７と、発電機負荷検出器８と、
負荷要求指令値１と発電機負荷検出器８の出力を入力と
し周波数高検出器１７の出力に応じて出力を負荷要求指
令値１と発電機負荷検出器８からの入力のいずれかに切
り替える切替器１３と、切替器１３の出力を入力とする
関数発生器２及び加算器２０と、周波数高検出器１７の
出力に応じて出力を０，ｍのいずれかに切り替える切替
器１６と、関数発生器２の出力を一方の入力とし切替器
１６の出力を他方の入力とする変化率制限器３と、主蒸
気圧力を検出する主蒸気圧力検出器４と、変化率制限器
３の出力から主蒸気圧力検出器４の出力を減算する減算
器５と、減算器５の出力を比例積分して補正値を出力す
る補正値出力手段である比例積分器６と、系統周波数偏
差Δｆを入力とする関数発生器１９と、切替器１３の出
力に関数発生器１９の出力を加算する加算器２０と、加
算器２０の出力に比例積分器６の出力を補正値として加
算し、ボイラ負荷指令値１２として出力する加算器７
と、加算器２０の出力と発電機負荷検出器８の出力の偏
差を演算する減算器９と、減算器９の出力を比例積分す
る比例積分器１０と、比例積分器１０の出力とデランプ
信号１４とを入力とし、周波数高検出器１７の出力に応
じて比例積分器１０の出力とデランプ信号１４のいずれ
かをタービン入り口蒸気加減弁開度指令値（開度制御信
号）として出力する切替器１５と、を含んで構成されて
いる。
【００１３】なお、減算器５の出力は、図示されていな
い切替手段である切替スイッチを介して比例積分器６に
入力されるようになっており、この切替スイッチは周波
数高検出器１７から周波数高信号が出力されている間、
比例積分器６への入力をブロックするように構成されて
いる。
い切替手段である切替スイッチを介して比例積分器６に
入力されるようになっており、この切替スイッチは周波
数高検出器１７から周波数高信号が出力されている間、
比例積分器６への入力をブロックするように構成されて
いる。
【００１４】本発明の制御回路及び制御信号の挙動を、
図１、図５を用いて説明する。プラント運転中に系統周
波数が規定値より上昇すると、図１に示す周波数高検出
器は、系統周波数高信号を前記切替器１３、１５、１６
に出力する。周波数高検出器は系統周波数が規定値より
高くなっている間、連続的に系統周波数高信号を出力
し、系統周波数が規定値に復帰した時点、あるいは別に
定める第２の規定値（＜前記規定値）まで系統周波数が
降下した時点で系統周波数高信号の出力を停止する。以
下の説明では、周波数高検出器は、系統周波数が規定値
に復帰した時点で系統周波数高信号の出力を停止するも
のとしてある。
図１、図５を用いて説明する。プラント運転中に系統周
波数が規定値より上昇すると、図１に示す周波数高検出
器は、系統周波数高信号を前記切替器１３、１５、１６
に出力する。周波数高検出器は系統周波数が規定値より
高くなっている間、連続的に系統周波数高信号を出力
し、系統周波数が規定値に復帰した時点、あるいは別に
定める第２の規定値（＜前記規定値）まで系統周波数が
降下した時点で系統周波数高信号の出力を停止する。以
下の説明では、周波数高検出器は、系統周波数が規定値
に復帰した時点で系統周波数高信号の出力を停止するも
のとしてある。
【００１５】系統周波数高信号が入力された切替器１３
は、出力を負荷要求指令値１から発電機負荷検出器８か
らの入力に切り替える。その結果、ボイラ負荷指令値１
２は、それまでの値（例えばＸ（ＭＷ））からＹ（Ｍ
Ｗ）へ、すなわちその時点の発電機負荷検出器８が検出
している値へ低下する。
は、出力を負荷要求指令値１から発電機負荷検出器８か
らの入力に切り替える。その結果、ボイラ負荷指令値１
２は、それまでの値（例えばＸ（ＭＷ））からＹ（Ｍ
Ｗ）へ、すなわちその時点の発電機負荷検出器８が検出
している値へ低下する。
【００１６】また切替器１５にも系統周波数高信号が入
力され、タービン入口蒸気加減弁１１に入力される開度
制御信号が、通常制御時の比例積分器１０の出力からデ
ランプ信号１４側へ切替えられる。タービン入口蒸気加
減弁１１の開度は、デランプ信号１４により、そのとき
の開度（例えばＡ（％））からデランプ信号１４が指示
する所定のレート（例えば１００％／分のレート）で降
下する。系統周波数が規定値に復帰した時点で切替器１
５への系統周波数高信号の入力はなくなり、したがっ
て、タービン入口蒸気加減弁１１へのデランプ信号１４
の入力もなくなって、タービン入口蒸気加減弁１１の開
度制御はその時点で、比例積分器１０の出力信号による
制御に切り替わる。但し、タービン入口蒸気加減弁１１
の開度は無制限に絞りこまれるのではなく、予め設定さ
れる下限開度（例えばＢ％）に到達したら、絞り込みは
停止し、系統周波数高信号の入力がなくなるまで該下限
開度に保持され、系統周波数高信号の入力がなくなった
時点で比例積分器１０の出力信号による制御に切り替わ
る（図５参照）。
力され、タービン入口蒸気加減弁１１に入力される開度
制御信号が、通常制御時の比例積分器１０の出力からデ
ランプ信号１４側へ切替えられる。タービン入口蒸気加
減弁１１の開度は、デランプ信号１４により、そのとき
の開度（例えばＡ（％））からデランプ信号１４が指示
する所定のレート（例えば１００％／分のレート）で降
下する。系統周波数が規定値に復帰した時点で切替器１
５への系統周波数高信号の入力はなくなり、したがっ
て、タービン入口蒸気加減弁１１へのデランプ信号１４
の入力もなくなって、タービン入口蒸気加減弁１１の開
度制御はその時点で、比例積分器１０の出力信号による
制御に切り替わる。但し、タービン入口蒸気加減弁１１
の開度は無制限に絞りこまれるのではなく、予め設定さ
れる下限開度（例えばＢ％）に到達したら、絞り込みは
停止し、系統周波数高信号の入力がなくなるまで該下限
開度に保持され、系統周波数高信号の入力がなくなった
時点で比例積分器１０の出力信号による制御に切り替わ
る（図５参照）。
【００１７】また、切替器１６は、周波数検出器１７か
ら系統周波数高信号が入力されると、変化率０（（kg／
cm2)／分）の信号を変化率制限器３に出力する。関数発
生器２は切替器１３の出力（この場合、上述のように、
発電機負荷検出器８からの入力）を入力として主蒸気圧
力の設定値を変化率制限器３に出力するが、変化率制限
器３は、切替器１６から入力される変化率０（（kg／cm
2)／分）信号に基づいてこの主蒸気圧力の設定値をホー
ルドする（主蒸気圧力α（atg）の変化率０＝主蒸気圧
力αに固定）。
ら系統周波数高信号が入力されると、変化率０（（kg／
cm2)／分）の信号を変化率制限器３に出力する。関数発
生器２は切替器１３の出力（この場合、上述のように、
発電機負荷検出器８からの入力）を入力として主蒸気圧
力の設定値を変化率制限器３に出力するが、変化率制限
器３は、切替器１６から入力される変化率０（（kg／cm
2)／分）信号に基づいてこの主蒸気圧力の設定値をホー
ルドする（主蒸気圧力α（atg）の変化率０＝主蒸気圧
力αに固定）。
【００１８】この主蒸気圧力の設定値のホールドによ
り、タービン入口蒸気加減弁１１を絞り込むことにより
主蒸気圧力が上昇し、その偏差を解消すべく方向に動作
する信号を、固定していた主蒸気圧力の設定値にプラン
トの主蒸気圧力が一致した時点からはボイラ負荷指令値
１２へ加算することを防止することができる。
り、タービン入口蒸気加減弁１１を絞り込むことにより
主蒸気圧力が上昇し、その偏差を解消すべく方向に動作
する信号を、固定していた主蒸気圧力の設定値にプラン
トの主蒸気圧力が一致した時点からはボイラ負荷指令値
１２へ加算することを防止することができる。
【００１９】つまり、発電機負荷検出器８の出力とボイ
ラ負荷指令値１２の間に正帰還のループが構成されるこ
とを防止できるので、プラントの挙動の安定化を図るこ
とができる。（蒸気圧力高→ボイラ負荷指令値降下→発
電機負荷降下→蒸気圧力依然高→ボイラ負荷指令値降下
→発電機負荷降下となる正帰還ループが断たれる。）つ
まり、デランプ信号１４によりタービン入口蒸気加減弁
１１の開度を絞り込むことで急速に発電機負荷を下げる
事が可能であり、且つ、ボイラ負荷指令値１２を発電機
負荷検出器８の検出値にトラッキングさせ、系統周波数
が規定値に復帰した時点の発電機負荷検出器８の検出値
でボイラ負荷指令値１２をホールドするので、系統周波
数が規定値に復帰した後電力の供給と需要のバランスが
崩れないことから系統周波数を規定値に維持することが
できる。負荷要求指令値１は、系統周波数高信号が出力
された時点で、発電機負荷検出器８の検出値と同値とな
り、別途制御信号が出力されるまでそのままとなるよう
に構成されているから、系統周波数高信号がなくなり、
切替器１３が負荷要求指令値１を出力するようになって
も、その時点の負荷要求指令値１は、系統周波数高信号
がなくなった時点、すなわち、系統周波数が規定値に復
帰した時点の発電機負荷検出器８の検出値を維持してい
る。したがって、系統周波数が規定値に復帰し、系統周
波数高信号がなくなった後も、系統周波数の上昇・降下
が無く、系統周波数を安定に維持することが出来る。
ラ負荷指令値１２の間に正帰還のループが構成されるこ
とを防止できるので、プラントの挙動の安定化を図るこ
とができる。（蒸気圧力高→ボイラ負荷指令値降下→発
電機負荷降下→蒸気圧力依然高→ボイラ負荷指令値降下
→発電機負荷降下となる正帰還ループが断たれる。）つ
まり、デランプ信号１４によりタービン入口蒸気加減弁
１１の開度を絞り込むことで急速に発電機負荷を下げる
事が可能であり、且つ、ボイラ負荷指令値１２を発電機
負荷検出器８の検出値にトラッキングさせ、系統周波数
が規定値に復帰した時点の発電機負荷検出器８の検出値
でボイラ負荷指令値１２をホールドするので、系統周波
数が規定値に復帰した後電力の供給と需要のバランスが
崩れないことから系統周波数を規定値に維持することが
できる。負荷要求指令値１は、系統周波数高信号が出力
された時点で、発電機負荷検出器８の検出値と同値とな
り、別途制御信号が出力されるまでそのままとなるよう
に構成されているから、系統周波数高信号がなくなり、
切替器１３が負荷要求指令値１を出力するようになって
も、その時点の負荷要求指令値１は、系統周波数高信号
がなくなった時点、すなわち、系統周波数が規定値に復
帰した時点の発電機負荷検出器８の検出値を維持してい
る。したがって、系統周波数が規定値に復帰し、系統周
波数高信号がなくなった後も、系統周波数の上昇・降下
が無く、系統周波数を安定に維持することが出来る。
【００２０】本発明を採用したプラントの挙動を図４、
５を用いて説明する。図４は本発明が適用された場合の
発電機負荷の挙動（実線）と系統周波数の挙動及び従来
技術における発電機負荷の挙動（波線）を時系列的に示
している。系統周波数が規定値に対して上昇した場合、
本発明が適用された場合の発電機負荷（実線）は、運転
している火力発電プラントのタービン入口蒸気加減弁１
１の急速絞り込みにより急速に降下しており、従来技術
における発電機負荷の挙動（波線）に対し、系統周波数
を低下させる効果が大きいことがわかる。
５を用いて説明する。図４は本発明が適用された場合の
発電機負荷の挙動（実線）と系統周波数の挙動及び従来
技術における発電機負荷の挙動（波線）を時系列的に示
している。系統周波数が規定値に対して上昇した場合、
本発明が適用された場合の発電機負荷（実線）は、運転
している火力発電プラントのタービン入口蒸気加減弁１
１の急速絞り込みにより急速に降下しており、従来技術
における発電機負荷の挙動（波線）に対し、系統周波数
を低下させる効果が大きいことがわかる。
【００２１】また、図５に示すように、ボイラ負荷指令
値１２を発電機負荷検出器８出力にトラッキングさせる
ことで系統周波数が規定値に戻った時点（系統周波数高
信号：off）の負荷要求指令値１を系統周波数が復帰し
た時の値に保持できるため、電力の供給と需要のバラン
スが崩れず、系統周波数が規定値に戻った後、系統周波
数の変動が少なく、制御性向上に効果がある。
値１２を発電機負荷検出器８出力にトラッキングさせる
ことで系統周波数が規定値に戻った時点（系統周波数高
信号：off）の負荷要求指令値１を系統周波数が復帰し
た時の値に保持できるため、電力の供給と需要のバラン
スが崩れず、系統周波数が規定値に戻った後、系統周波
数の変動が少なく、制御性向上に効果がある。
【００２２】系統周波数が規定値に復帰すると周波数高
信号がなくなり、切替器１３は再び負荷要求指令値１を
出力するが、系統周波数上昇により発電機負荷降下が発
生した場合は、負荷要求指令値１は中央給電システムか
ら発電所側に切り替わるようになっており、この時点
（規定値復帰時点）の負荷要求指令値１は発電機負荷検
出器８の出力値と一致するようになっていいる。この時
点では発電機負荷検出器８の出力値はボイラ負荷指令値
１２と同値となっているから、周波数高信号がなくなっ
た時点で関数発生器２に入力されるのはその時点のボイ
ラ負荷指令値１２と同値になっている負荷要求指令値１
になる。つまり、関数発生器２はその時点のボイラ負荷
指令値１２相当の圧力（β（atg））を主蒸気圧力設定
値として出力する。一方、切替器１６は周波数高信号が
入力されなくなるので、周波数高信号が入力されていた
間の出力「０」に代わって他方の変化率「ｍ」（例えば
５(kg／cm2）／分）を出力する。したがって、変化率制
限器３から減算器５に出力される主蒸気圧力設定値は、
固定されていたα（atg）からβ（atg）まで、５(kg／c
m2）／分の割合で降下するが（発電機負荷は下がる方
向）、それに合わせて、ホールドされた前記負荷要求指
令値１に基づいてタービン入口蒸気加減弁１１の開度が
増加するので（タービン呑み込み蒸気流量増加により、
発電機負荷は増加方向）、相殺されて発電機負荷を一定
に制御することが可能であり、その結果、系統周波数を
一定に維持することが可能である。
信号がなくなり、切替器１３は再び負荷要求指令値１を
出力するが、系統周波数上昇により発電機負荷降下が発
生した場合は、負荷要求指令値１は中央給電システムか
ら発電所側に切り替わるようになっており、この時点
（規定値復帰時点）の負荷要求指令値１は発電機負荷検
出器８の出力値と一致するようになっていいる。この時
点では発電機負荷検出器８の出力値はボイラ負荷指令値
１２と同値となっているから、周波数高信号がなくなっ
た時点で関数発生器２に入力されるのはその時点のボイ
ラ負荷指令値１２と同値になっている負荷要求指令値１
になる。つまり、関数発生器２はその時点のボイラ負荷
指令値１２相当の圧力（β（atg））を主蒸気圧力設定
値として出力する。一方、切替器１６は周波数高信号が
入力されなくなるので、周波数高信号が入力されていた
間の出力「０」に代わって他方の変化率「ｍ」（例えば
５(kg／cm2）／分）を出力する。したがって、変化率制
限器３から減算器５に出力される主蒸気圧力設定値は、
固定されていたα（atg）からβ（atg）まで、５(kg／c
m2）／分の割合で降下するが（発電機負荷は下がる方
向）、それに合わせて、ホールドされた前記負荷要求指
令値１に基づいてタービン入口蒸気加減弁１１の開度が
増加するので（タービン呑み込み蒸気流量増加により、
発電機負荷は増加方向）、相殺されて発電機負荷を一定
に制御することが可能であり、その結果、系統周波数を
一定に維持することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、上述のように、系統周
波数を早期に規定値に回復させ、且つ、系統周波数が規
定値に戻った後、系統周波数を安定に維持できる。
波数を早期に規定値に回復させ、且つ、系統周波数が規
定値に戻った後、系統周波数を安定に維持できる。
【図１】本発明の実施形態に関わる制御回路を示す図で
ある。
ある。
【図２】火力発電プラントの全体構成を示す図である。
【図３】従来例に関わる制御回路を示す図である。
【図４】本発明の制御を実施した場合の発電機負荷の挙
動を示した図である。
動を示した図である。
【図５】本発明の制御を実施した場合の系統周波数及び
プラント制御信号の挙動を示した図である。
プラント制御信号の挙動を示した図である。
１ 負荷要求指令値 ２ 関数発生器 ３ 変化率制限器 ４ 主蒸気圧力検出器 ５ 減算器 ６ 比例積分器 ７ 加算器 ８ 発電機負荷検出器 ９ 減算器 １０ 比例積分器 １１ タービン入口蒸気加減弁 １２ ボイラ負荷指令値 １２ａ ボイラ目標負荷指令値 １３ 切替器 １４ デランプ信号 １５ 切替器 １６ 切替器 １７ 周波数高検出器 １８ 周波数偏差 １９ 関数発生器 ２０ 加算器 ２１ 電気集塵機 ２２ ガス再循環ファン ２３ 脱硝装置 ２４ 空気予熱器 ２５ 誘引ファン ２６ ガスガスヒータ ２７ 脱硫装置 ２８ 脱硫ファン ２９ 一次空気ファン ３０ ミル ３１ 煙突 ３２ ボイラ ３３ 押込ファン ３４ 蒸気式空気予熱器
Claims (6)
- 【請求項１】 ボイラで生成された蒸気を使用して発電
機を駆動する蒸気タービンとその蒸気タービンへ供給さ
れる蒸気の流量を調節するタービン入口蒸気加減弁とを
有してなる火力発電プラントを、負荷要求指令値を入力
として、前記タービン入口蒸気加減弁の開度制御信号及
びボイラの生成蒸気量を制御するボイラ負荷指令値信号
を生成して周波数制御する火力発電プラントの周波数制
御装置において、発電機負荷を検出して出力する発電機
負荷検出器と、系統周波数が規定値より上昇したことを
示す系統周波数高信号を入力として前記負荷要求指令値
を発電機負荷検出器から出力される発電機負荷検出値に
切り替える切替器と、前記系統周波数高信号を入力とし
てタービン入口蒸気加減弁を絞込むデランプ信号をター
ビン入口蒸気加減弁の前記開度制御信号として出力する
切替器と、前記系統周波数高信号が出力されている間、
ボイラ負荷指令値の正帰還ループを断つ切替手段と、を
含んで構成されていることを特徴とする火力発電プラン
トの周波数制御装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の火力発電プラントの周
波数制御装置において、主蒸気圧力の設定値と検出され
た主蒸気圧力の偏差に基づいて前記ボイラ負荷指令値に
加算される補正値を出力する補正値出力手段を含んでな
り、前記切替手段は、前記補正値出力手段へ入力される
前記偏差を０とするものであることを特徴とする火力発
電プラントの周波数制御装置。 - 【請求項３】 ボイラで生成された蒸気を使用して発電
機を駆動する蒸気タービンと、その蒸気タービンへ供給
される蒸気の流量を調節するタービン入口蒸気加減弁と
を有してなる火力発電プラントを、負荷要求指令値を入
力として、前記タービン入口蒸気加減弁の開度制御信号
及びボイラの生成蒸気量を制御するボイラ負荷指令値信
号を生成して周波数制御する火力発電プラントの周波数
制御方法において、系統周波数が規定値を超えて上昇し
たとき、タービン入口蒸気加減弁を絞込むデランプ信号
によりタービン入口蒸気加減弁を急速に絞り込むこと
で、発電機負荷を急速に絞り込むことを特徴とする火力
発電プラントの周波数制御方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の火力発電プラントの周
波数制御方法において、系統周波数が規定値より一旦上
昇したら、系統周波数が規定値に復帰するまでの間、ボ
イラ負荷指令値をタービン入口蒸気加減弁の絞込によっ
て得られる発電機負荷の検出値にトラッキングさせ、発
電機負荷検出値とボイラ負荷指令値を一致させることを
特徴とする火力発電プラントの周波数制御方法。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載の火力発電プラ
ントの周波数制御方法において、系統周波数が規定値に
復帰した時点で発電機負荷の絞込みを停止し、その時点
の発電機負荷にボイラ負荷指令値をホールドすることを
特徴とする火力発電プラントの周波数制御方法。 - 【請求項６】 請求項３乃至５のいずれかに記載の火力
発電プラントの周波数制御方法において、タービン入口
蒸気加減弁を急速に絞ることによる急減したタービン飲
み込み蒸気流量とボイラから発生する蒸気流量に生じる
偏差を解消する方向に動作する制御信号を、系統周波数
高の間ブロックすることにより、蒸気圧力高→ボイラ負
荷指令値降下→発電機負荷降下→蒸気圧力依然高→ボイ
ラ負荷指令値降下→発電機負荷降下となる正帰還ループ
を断つことを特徴とする火力発電プラントの周波数制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08170198A JP3932375B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 火力発電プラントの周波数制御装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08170198A JP3932375B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 火力発電プラントの周波数制御装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11285297A true JPH11285297A (ja) | 1999-10-15 |
| JP3932375B2 JP3932375B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=13753696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08170198A Expired - Lifetime JP3932375B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 火力発電プラントの周波数制御装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3932375B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100511125B1 (ko) * | 2002-05-21 | 2005-08-30 | 김은기 | 화력 발전소에서 터빈 속도 조정율을 위한 보일러 터빈 협조 제어 시스템 |
| CN106169756A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-11-30 | 河海大学 | 一种计及经济特性的孤岛微网频率协同控制方法 |
| CN112564169A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-26 | 济宁华源热电有限公司 | 一种基于负荷反馈的火力发电一次调频系统及方法 |
| CN113325690A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-31 | 华电电力科学研究院有限公司 | 火电机组协调控制系统主汽压力异常工况的安全控制方法 |
| CN114575948A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-06-03 | 山东核电有限公司 | 核电厂抽汽供热机组堆机协调控制系统及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106410857A (zh) * | 2016-04-08 | 2017-02-15 | 国网天津市电力公司 | 单元发电机组一次调频功能实现方法 |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP08170198A patent/JP3932375B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
| KR100511125B1 (ko) * | 2002-05-21 | 2005-08-30 | 김은기 | 화력 발전소에서 터빈 속도 조정율을 위한 보일러 터빈 협조 제어 시스템 |
| CN106169756A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-11-30 | 河海大学 | 一种计及经济特性的孤岛微网频率协同控制方法 |
| CN112564169A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-26 | 济宁华源热电有限公司 | 一种基于负荷反馈的火力发电一次调频系统及方法 |
| CN112564169B (zh) * | 2020-12-14 | 2021-10-26 | 济宁华源热电有限公司 | 一种基于负荷反馈的火力发电一次调频系统及方法 |
| CN113325690A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-31 | 华电电力科学研究院有限公司 | 火电机组协调控制系统主汽压力异常工况的安全控制方法 |
| CN113325690B (zh) * | 2021-04-29 | 2022-11-11 | 华电电力科学研究院有限公司 | 火电机组协调控制系统主汽压力异常工况的安全控制方法 |
| CN114575948A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-06-03 | 山东核电有限公司 | 核电厂抽汽供热机组堆机协调控制系统及方法 |
| CN114575948B (zh) * | 2022-02-24 | 2024-01-30 | 山东核电有限公司 | 核电厂抽汽供热机组堆机协调控制系统及方法 |
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|---|---|
| JP3932375B2 (ja) | 2007-06-20 |
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