JPS61110083A - Load follow-up controller for boiling water type nuclear power plant - Google Patents

Load follow-up controller for boiling water type nuclear power plant

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JPS61110083A
JPS61110083A JP59230411A JP23041184A JPS61110083A JP S61110083 A JPS61110083 A JP S61110083A JP 59230411 A JP59230411 A JP 59230411A JP 23041184 A JP23041184 A JP 23041184A JP S61110083 A JPS61110083 A JP S61110083A
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turbine
pressure
load
signal
reactor
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末岡 嘉隆
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Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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IIJ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. This invention relates to a load following IIJ control device for a boiling water nuclear power plant, which 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連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 continuous 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I+11
1211(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, power plants control their electrical output using the so-called grid automatic frequency I+11.
1211 (AFC) is being performed.

したがって、原子力発電プラントが電力系統における供
給シェ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 nuclear power plants are to increase their supply share in the power system in the future, automatic frequency control operation of the power system at night will be necessary, in addition to daily output adjustment operation that corresponds to each daytime and nighttime power demand. becomes. 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3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。
FIG. 3 shows an example of the distribution of output control on the power plant side with respect to such load fluctuations in the power system.

すなわら、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
約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。
In other words, the vertical axis shows the magnitude of load fluctuations, and the horizontal axis shows the cycle of load fluctuations. Regarding fluctuations, appropriate daily output adjustments are made based on instructions from a central power dispatch control center (not shown) of the power system.

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55−20
404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、所要の出力調整量が自e訓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。沸謄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il制御装置(特開昭59−54997号公報掲載)
に詳述されている。
Regarding this, the present patent applicant has already filed a patent application for [Load following automation device for nuclear power plants] (Japanese Patent Laid-Open No. 55-20
404 Publication)). In addition, regarding load fluctuations from fluctuation period A (for example, about 20 seconds) to fluctuation period B, the required output adjustment amount is usually calculated by the self-control device in the central power dispatch control room of the power system. This is distributed in appropriate proportions to the power plants that share frequency control within the system, and is transmitted as an AFC intermediate 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 the present patent has filed a patent application [Output IL Control Device for Boiling Water Type Nuclear Power Plants (Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-54997 publish)
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
電所はタービン人口ガバナ弁(主蒸気加減弁)を開度l
l112Ilするいわゆるガバナフリー運転によって対
応する。このガバナフリー運転は、タービン発1!機回
転数を設定値と比較し、その偏差をタービンにフィード
バックして、この偏差が零となるようにタービン人口ガ
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
っていなかった。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詞6j(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 of A or less, each power plant must open the turbine artificial governor valve (main steam control valve) by l.
This is handled by so-called governor-free operation. This governor-free operation starts from the turbine! The machine speed is compared with a set value, the deviation is fed back to the turbine, and the opening of the turbine artificial governor valve (main steam control valve) is controlled so that this deviation becomes zero.
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. Further, when performing this governor-free operation, it is desirable that cooperation with automatic frequency control 6j (AFC) operation be sufficiently taken into consideration.

ところで、ガバナフリー運転の特長は第3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
れる出力調整量が小さいことにある。したがって、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 feature of governor-free operation is that, as shown in Figure 3, it targets load fluctuations with relatively short fluctuation cycles, and at the same time, the range of fluctuations is relatively small, and the amount of output adjustment required is is small. Therefore, in boiling water nuclear power plants, output adjustment is not necessarily required when performing governor-free operation by utilizing 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. I don't.

第4図および第5図は沸騰水型原子力発電プラントにお
いて、再循1i 1 ffi ill ill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(Kl/d)と、熱出力(%定格)の応答をそれぞ
れ示すグラフである。第4図に示すようにタービンへの
主蒸気流ff1(%)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。
Figures 4 and 5 show what happens 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 or control rod operation to adjust the output. 2 is a graph showing the response of reactor pressure (Kl/d) and thermal output (% rating), respectively. As shown in FIG. 4, when the main steam flow ff1 (%) 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.

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5図に示
すように、タービンへの主蒸気流m(%)を少量1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。
This indicates that the reduction in reactor pressure has little effect on thermal output. Furthermore, on the contrary, as shown in Figure 5, even when the main steam flow m (%) to the turbine is reduced by a small amount 1 and for a short time, the reactor pressure increases in a quadratic curve. However, the thermal output hardly changes at the initial stage, indicating that a decrease in reactor pressure has little effect on the thermal output.

したがって、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8臆水型原子力発電プラントではタービン蒸気2
!m、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, the fluctuation period of load fluctuation is relatively short, for example, about 20 seconds or less, and
If the range of variation is small, governor-free operation can be performed using the inertia of the reactor system without causing large fluctuations in the thermal output of the reactor. That is,
Generally, in an 8-channel water type nuclear power plant, the turbine steam 2
! When m, that is, the load is increased, the reactor pressure decreases and steam bubbles (voids) in the reactor core increase, and the negative reactivity effect of these steam bubbles causes a reverse response in which the reactor output decreases. It was confirmed that such reverse responses do not need to be taken into account if the load fluctuations are limited to short-term load fluctuations.

〔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てもので、電力需要
の微小変動に対し、タービン発iI機出力を迅速かつ、
確実に追従させ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 has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to quickly increase the output of the turbine generator in response to minute fluctuations in power demand.
It is an object of the present invention to provide a load follow-up control device for a boiling water nuclear power plant that reliably follows the load.

〔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、沸騰水型原子炉系の慣性により、その変動初期で
は熱出力が殆ど変動しない点に着目してなされたもので
次のように構成される。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2i1160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!1IIa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ィ
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弁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制御を停止させ
る圧力設定値変更器とを有し、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
せることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention aims to reduce the thermal output at the beginning of the fluctuation due to the inertia of the boiling water reactor system when the fluctuation period of the turbine load fluctuation is short and the fluctuation width is small. It was created by focusing on the fact that there is almost no variation, and it is structured as follows. In a boiling water nuclear power plant having a pressure 2i1160 system that controls the reactor pressure of the boiling water reactor to always maintain it at a predetermined pressure, and a turbine control system that appropriately controls the rotation speed of the turbine, the turbine ! A high frequency filter that extracts a high frequency component in a governor free operating region from a turbine speed deviation signal obtained by removing a load setting bias from a turbine load request signal in a 1IIa system and outputs a high frequency turbine speed deviation signal, and this high frequency turbine. a limiter that appropriately limits the amplitude of the speed deviation signal and adjusts it to a required output regulating valve to form a governor free operation request signal and applies it to the pressure adjustment signal of the pressure control system; and a pressure set value changer that changes the required pressure set value of the pressure control system to stop the reactor pressure control by this pressure control system, and the governor free operation is applied to the pressure adjustment signal. It is characterized in that the opening degree of the main steam control valve is controlled by a request signal to cause the turbine generator output to follow load fluctuations.

〔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ailI御装置の一実施例の全体構成を示ずブロ
ック線図であり、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っている。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of a load following AIL 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 A turbine generator (not shown) directly connected to the generator is driven to generate electricity, and the power is supplied to an electric 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っている。
A main steam control valve 6 is installed in 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.

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じて、
タービン4への主蒸気流入量減少分を直接復水器9ヘバ
イパスさせて原子炉1内の圧力急上昇を抑制する。
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.
A decrease in the amount of main steam flowing into the turbine 4 is directly bypassed to the condenser 9 to suppress a sudden rise in pressure within the reactor 1.

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111御系Aと、タービンの回転数を適
宜制御するタービン’11jtill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1
1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11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11Aとして圧力比較器12に入力され
、ここで、圧力設定器13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1
2Aとして圧力f、IJ all ifi置装4に入力
される。この圧力DI III lη14ではこの圧力
偏差信号12Aを、主蒸気加減弁6およびタービンバイ
パス弁8の開度にそれぞれ換算して、圧力調整信号14
Aを形成し、これを加算器15を介して低値優先回路1
6と、サーボ加算器17とへそれぞれ出力するようにな
っている。低値優先回路16にはタービンilI1g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14Aが優先されて、主蒸気加減弁
サーボ18と、タービンバイパス弁サーボ19とにそれ
ぞれ入力される。
The boiling water nuclear power plant configured in this manner further includes a pressure 111 control system A that controls the pressure in the reactor 1 to always maintain it at a predetermined pressure, and a turbine' that controls the rotational speed of the turbine as appropriate. 11jtill system B, and the pressure control system A has a pressure detector 1 that detects the turbine inlet pressure.
1 is provided on the turbine inlet side of the main steam pipe 3. The turbine inlet pressure detected by the pressure detector 11 is inputted as a turbine inlet pressure signal 11A to the pressure comparator 12, where it is compared with the pressure set value set by the pressure setting device 13 and the set value is determined. The deviation is calculated and the pressure deviation signal 1
The pressure f is input to the IJ all ifi device 4 as 2A. In this pressure DI III lη14, this pressure deviation signal 12A is converted into the opening degrees of the main steam control valve 6 and the turbine bypass valve 8, respectively, and the pressure adjustment signal 14 is
A and sends it to the low value priority circuit 1 via the adder 15.
6 and a servo adder 17, respectively. Although the control signal from the turbine ilI1g system B is also input to the low value priority circuit 16, the pressure adjustment signal 14A of the pressure control system A having a low value is normally given priority, and the main steam control valve servo 18 and the turbine bypass valve are The signals are input to the servo 19, respectively.

主蒸気加減弁サーボ18およびタービンバイパス弁サー
ボ19では、圧力設定値との圧力偏差を零にするように
主蒸気加減弁6とタービンバイパス弁8の開度11Jt
llを行なう。これにより、原子炉1内の圧力は常に一
定に保持される。
The main steam control valve servo 18 and the turbine bypass valve servo 19 adjust the opening degree of the main steam control valve 6 and the turbine bypass valve 8 to 11 Jt so that the pressure deviation from the pressure setting value becomes zero.
Do ll. Thereby, the pressure inside the nuclear reactor 1 is always kept constant.

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20を設け、タービン4およびタービン
発電m<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20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20Bとして速度
比較器21に入力され、ここで、速度設定器22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21Bは速摂加算器23に入力され、こ
こで、負荷設定バイアス発生器24および負荷設定器2
5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23Bが形成
され、これはバイアス減算器26と低値優先回路16と
にそれぞれ出力される。低値優先回路16には、上述し
たように、圧力制御系Aから圧力調整信号14A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2
3B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14Aが優先され、各サーボ18.19には圧
力調整信号14A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Mall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 20 on the output shaft 5 of the turbine 4 to detect the rotational speed (frequency) of the turbine 4 and the turbine power generation m<not shown. The rotational speed of the turbine 4 detected by the turbine speed detector 20 is inputted as a turbine speed signal 20B to the speed comparator 21, where it is compared with the speed setting value set by the speed setting device 22 to determine the deviation. is calculated. This speed deviation signal 21B is input to the speed adder 23, where it is input to the load setting bias generator 24 and the load setting device 2.
The load setting bias and load setting value output from 5 are
are added to form a turbine load request signal 23B, which is output to bias subtractor 26 and low value priority circuit 16, respectively. As mentioned above, the pressure adjustment signal 14A from the pressure control system A is also input to the low value priority circuit 16, but the turbine load request signal 2 of the turbine control system B is also input to the low value priority circuit 16.
3B is already biased, the low value pressure adjustment signal 14A normally takes priority, and the pressure adjustment signal 14A is output to each servo 18, 19 with priority, respectively. This is to give priority to the pressure mall 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26へ入力されたタービン負荷要
求信号23Bは、速度加算器23にて一旦、加算された
バイアス分を再び除去されてタービン速度偏差信号26
Bに変換され、圧力設定値調整器27と高周波フィルタ
28とにそれぞれ入力される。この圧力設定値調整器2
7は圧力比較器12に入力される圧力設定値を適宜調整
して、圧力制御系Aによる原子炉圧力制御動作を停止さ
せて、その間タービンv111II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!l
I Ia装!f14との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使用され
ていない。
On the other hand, the turbine load request signal 23B input to the bias subtracter 26 is once again removed from the added bias by the speed adder 23, and the turbine speed deviation signal 23B is
B and is input to the pressure set value regulator 27 and high frequency filter 28, respectively. This pressure set value regulator 2
7 appropriately adjusts the pressure setting value input to the pressure comparator 12 to stop the reactor pressure control operation by the pressure control system A, and in the meantime controls the rotational speed of the turbine 4 by the turbine v111II system B. But pressure! l
I Ia outfit! Since it is extremely difficult to adjust the constants with f14, it is not reliable and is hardly used in actual plants.

また、高周波フィルタ28に入力されたタービン速度偏
差信号26B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3図で示す負荷変動周期Aよりも長い
周PIA(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3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
周波フィルタ28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28cはリミタ29に入力され、
ここで、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29C形成して加算器15と圧力設定値変更器30
とにそれぞれ出力される。この加算器15にて圧力調整
信号14Aを加算したガバナフリー運転要求信号29C
は低値優先回路16とサーボ加算器17とをそれぞれ介
して、主蒸気加減弁サーボ18およびタービンバイパス
弁サーボ19とにそれぞれ入力される。これら両サーボ
18.19はガバナフリー運転要求信号29cの負荷要
求に応じて、主蒸気加減弁6とタービンバイパス弁8と
の開度をそれぞれ制御し、タービン4の出力を負何変動
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。
Furthermore, high frequency components in the governor free operating region are extracted from the turbine speed deviation signal 26B input to the high frequency filter 28, and PIA (low frequency components) longer than the load fluctuation cycle A shown in FIG. 3 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 3, automatic frequency control and daily This is to share the responsibility for output adjustment. The high frequency turbine speed deviation signal 28c of the high frequency component extracted by the high frequency filter 28 is input to the limiter 29,
Here, the amplitude is limited to the required width, and the turbine load request is adjusted to be below the limit allowed by the inertia of the reactor system (for example, several percent rated output), and the governor free operation request signal 29C is formed and added. device 15 and pressure set value change device 30
are output respectively. Governor free operation request signal 29C added with pressure adjustment signal 14A by this adder 15
are input to the main steam control valve servo 18 and the turbine bypass valve servo 19 via the low value priority circuit 16 and the servo adder 17, respectively. These servos 18 and 19 respectively control the opening degrees of the main steam control valve 6 and the turbine bypass valve 8 in accordance with the load request of the governor free operation request signal 29c, and make the output of the turbine 4 follow negative fluctuations. . By the way, when the fluctuation cycle 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.

これにより圧力制御系Aの圧力検出器11がこの圧力変
動を検出し、圧力設定値との偏差を零にするように、圧
力t、IJ御系Aの原子炉圧力tsvitim能が鋤き
、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30では、ガバナ
フリー運転要求信号29cを受けて、圧力設定器13の
圧力設定値をガバナフリー運転が継続される方向に変更
せしめる圧力設定値変更信号30cを圧力比較器12へ
出力する。
As a result, the pressure detector 11 of the pressure control system A detects this pressure fluctuation, and the pressure t and the reactor pressure tsvitim function of the IJ control system A are adjusted so that the deviation from the pressure set value is zero, and the governor The load following effect of free running is lost over time. Therefore, in response to the governor free operation request signal 29c, the pressure set value changer 30 transmits a pressure set value change signal 30c to the pressure comparator to change the pressure set value of the pressure setting device 13 in a direction in which the governor free operation is continued. Output to 12.

すなわち、圧力設定値変更器30はガバナフリー運転要
求(g号29G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3
0cを適宜形成するようになっており、所要の伝達関数
としては例えば−次遅れを用いることができる。
That is, the pressure set value changer 30 generates the pressure set value change signal 3 by using a coefficient for converting the governor free operation request (load request of No. g 29G into a pressure set value change) and a required transfer function.
0c is formed as appropriate, and a -order lag, for example, 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27の使用を中止して、高周波フィルタ28
、リミタ29、圧力設定値変更器30のパラメータ調整
を容易にする。
In addition, when performing the above-mentioned governor free operation, the use of the pressure set value regulator 27 is stopped and the high frequency filter 28 is
, limiter 29, and pressure setting value changer 30.

また、原子炉1の炉出力は再m1mm5ua系によりM
G上セツト駆動モータを適宜制御して再循環ポンプを駆
動することにより調整される。
In addition, the reactor output of reactor 1 was changed to M by the m1mm5ua system.
This is adjusted by appropriately controlling the G upper set drive motor to drive the recirculation pump.

次に本実施例の作用について述べる。Next, the operation of this embodiment will be described.

ここで、例えばタービン発電機(図示省略)の負荷が増
加すると、タービン速度検出器20等のタービン制御系
Bがタービン4の回転速度(周波数)の低下を検出し、
タービン負荷要求信号23Bを低値優先回路16とバイ
アス減lI器26とにそれぞれ出力する。バイアス減算
器26ではタービン負荷要求信号26Bから負荷設定バ
イアス分を除去してタービン速度偏差信号26Bを高周
波フィルタ28に出力する。高周波フィルタ28にてガ
バナフリー運転の対象となる高周波成分が取り出され、
自動周波数制御(AFC)等の対象となる低周波数成分
は除去される。この高周波ターごン偏差信号28cはリ
ミタ29に入力され、ここで、原子炉の主蒸気圧力の慣
性を利用できる範囲、すなわち、主蒸気圧力の変動につ
いての許容限度内に出力調整するように、この高周波タ
ービン偏差信号28cの振幅を制限してガバナフリー運
転要求信号29Cを形成する。ガバナフリー運転要求信
号29cは圧力設定値変更器30と加算器15とにそれ
ぞれ出力される。このガバナフリー運転要求信号29G
を入力した主蒸気加減弁サーボ18は主蒸気加減弁6を
タービン速度偏差が零になるように開度を増す方向に開
弁操作する。
Here, for example, when the load on a turbine generator (not shown) increases, the turbine control system B such as the turbine speed detector 20 detects a decrease in the rotational speed (frequency) of the turbine 4,
The turbine load request signal 23B is output to the low value priority circuit 16 and the bias reducer 26, respectively. The bias subtracter 26 removes the load setting bias from the turbine load request signal 26B and outputs the turbine speed deviation signal 26B to the high frequency filter 28. A high frequency component that is a target of governor free operation is extracted by a high frequency filter 28,
Low frequency components that are subject to automatic frequency control (AFC) and the like are removed. This high frequency targon deviation signal 28c is input to the limiter 29, where the output is adjusted within a range where the inertia of the main steam pressure of the reactor can be utilized, that is, within the permissible limit for fluctuations in the main steam pressure. The amplitude of this high frequency turbine deviation signal 28c is limited to form a governor free operation request signal 29C. The governor free operation request signal 29c is output to the pressure set value changer 30 and the adder 15, respectively. This governor free operation request signal 29G
The main steam control valve servo 18 receives the input and opens the main steam control valve 6 in the direction of increasing the opening so that the turbine speed deviation becomes zero.

その結果、タービン4へ流入される主蒸気流入山は増加
し、タービン4の回転速度が加速されて発電礪出力は、
負荷増に相当する分増加せしめ、負荷変動に迅速、かつ
確実に追従することができる。
As a result, the main steam inflow mountain into the turbine 4 increases, the rotational speed of the turbine 4 is accelerated, and the power generation output is
It is possible to quickly and reliably follow load fluctuations by increasing the amount corresponding to the increase in load.

上記タービン負荷要求信号23Bが例えば約10秒程度
の周期の矩形波状である場合は、第2図に示ずようにタ
ービン蒸気流m(%)が、タービン負荷要求信号23B
に良好に応答する。
When the turbine load request signal 23B has a rectangular waveform with a period of about 10 seconds, for example, as shown in FIG.
responds well to

しかも原子炉圧力の変動幅は波高値で0.2Kg/CI
iであり、中性子束の変動幅が波高値で2%未満である
ので、問題はない。
Moreover, the fluctuation range of the reactor pressure is 0.2 kg/CI at the peak value.
i, and the fluctuation width of the neutron flux is less than 2% at the peak value, so there is no problem.

しかし、負荷変動の変動周期が例えば約20秒程度であ
る場合には、圧力制御系Aが動作して原子炉圧力制御機
能が働き、ガバナフリー運転の負荷追従効果が失われる
。そこで、ガバナフリー運転要求信号29cを入力した
圧力設定値変更器3゜0は圧力設定器13の圧力設定値
をこのガバナフリー運転要求信号29cの入力前よりも
低い圧力に設定値を変更する圧力設定値変更信号30G
を圧力制御系へ出力する。このために、ガバナフリー運
転により原子炉圧力が低下しても、この低下幅が変更幅
以内であれば圧力偏差が生ずることがなく、圧力ail
ltll系の圧力補償機能によるガバナフリー運転の負
荷追従効果の喪失は未然に防止される。しかも、このガ
バナフリー運転中は上述したように、原子炉1の熱出力
は負荷変動初期では殆ど変動せず安定している。
However, when the fluctuation period of load fluctuation is, for example, about 20 seconds, the pressure control system A operates to perform the reactor pressure control function, and the load following effect of governor free operation is lost. Therefore, the pressure setting value changer 3゜0 to which the governor free operation request signal 29c is input changes the pressure setting value of the pressure setting device 13 to a pressure lower than the pressure before inputting the governor free operation request signal 29c. Set value change signal 30G
is output to the pressure control system. For this reason, even if the reactor pressure decreases due to governor-free operation, as long as this decrease is within the change range, no pressure deviation will occur, and the pressure ail
The pressure compensation function of the LTLL system prevents loss of the load following effect of governor free operation. Moreover, during this governor-free operation, as described above, the thermal output of the nuclear reactor 1 is stable with almost no fluctuation at the beginning of load fluctuation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、原子炉系の慣性を利用で
きる範凹内でガバナフリー運転を行なうので、変動周期
が短かいガバナフリー運転領域の負荷要求に対しても原
子力発電プラントは迅速、かつ確実に負荷追従すること
ができ、電力系統の周波数tIIIallに有効である
As explained above, the present invention performs governor-free operation within the range in which the inertia of the reactor system can be utilized, so that the nuclear power plant can quickly and efficiently respond to load requests in the governor-free operation range with short fluctuation cycles. Moreover, it is possible to reliably follow the load, and is effective for the frequency tIIIall of the power system.

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

第1図は本発明に係る沸騰水型原子力発電プラントの一
実施例の全体構成を示すブロック線図、第2図は第1図
で示す一実施例におけるタービン負荷要求信号に対する
原子炉系の応答例を示すグラフ、第3図は電力系統の一
般的な負荷変動曲線を発電所出力1lIlllの分担例
と共に示すグラフ、第4図および第5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である。 26・・・バイアス減算器、26B・・・タービン速度
偏差信号、28・・・高周波フィルタ、28c・・・高
周波タービン速度偏差信号、29・・・リミタ、29C
・・・ガバナフリー運転要求信号、30・・・圧力設定
値変更器、30G・・・圧力設定値変更信号。 第2図 第3図
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of a boiling water nuclear power plant according to the present invention, and FIG. 2 is a response of the reactor system to a turbine load request signal in the embodiment shown in FIG. 1. Graphs showing examples. Figure 3 is a graph showing a general load fluctuation curve of an electric power system together with an example of distribution of power plant output 1lIlll. Figures 4 and 5 are reactors in a typical boiling water nuclear power plant. It is a graph for explaining each inertia of the system. 26... Bias subtractor, 26B... Turbine speed deviation signal, 28... High frequency filter, 28c... High frequency turbine speed deviation signal, 29... Limiter, 29C
...Governor free operation request signal, 30...Pressure set value change device, 30G...Pressure set value change signal. Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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
する高周波フィルタと、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制御を停
止させる圧力設定値変更器とを有し、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。
In a boiling water nuclear power plant having a pressure control system that controls the reactor pressure of the boiling water reactor to always maintain it at a predetermined pressure, and a turbine control system that appropriately controls the rotation speed of the turbine, the turbine A high frequency filter that extracts a high frequency component in a governor free operating region from a turbine speed deviation signal obtained by removing a load setting bias from a turbine load request signal in a control system and outputs a high frequency turbine speed deviation signal, and this high frequency turbine. a limiter that appropriately limits the amplitude of the speed deviation signal and adjusts it to a required output adjustment amount to form a governor free operation request signal and applies it to the pressure adjustment signal of the pressure control system; and a pressure set value changer that changes the required pressure set value of the pressure control system in response to the governor free operation request applied to the pressure adjustment signal and stops the reactor pressure control by the pressure control system. A load follow-up control device for a boiling water nuclear power plant, characterized in that the opening degree of a main steam control valve is controlled by a signal to make a turbine generator output follow load fluctuations.
JP59230411A 1984-11-02 1984-11-02 Load follow-up controller for boiling water type nuclear power plant Granted JPS61110083A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022180945A1 (en) * 2021-02-25 2022-09-01 株式会社日立製作所 Output control device for nuclear power plant, and output control method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022180945A1 (en) * 2021-02-25 2022-09-01 株式会社日立製作所 Output control device for nuclear power plant, and output control method

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