JPS61278902A

JPS61278902A - 制御装置のバツクアツプ方法

Info

Publication number: JPS61278902A
Application number: JP60119737A
Authority: JP
Inventors: Seiitsu Nikawara; 二川原　誠逸; Masayuki Fukai; 深井　誠之
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-06-04
Filing date: 1985-06-04
Publication date: 1986-12-09

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、蒸気原動機を備えた発電プラントの制御系統
に設けた常用の制御装置が故障した場合、バックアップ
用の制御装置によって上記の故障装置の機能を代行せし
めるバックアップ方法に関するものである。

〔発明の背景〕

火力、および原子力発電プラントは、ボイラと、蒸気原
動機と、発電機を重要な構成機器とする。

石炭焚き火力発電所を例として、これらの構成機器の系
統図を第２図に例示する。

蒸気タービン１を駆動した蒸気は復水器１４に流入し、
循環水ポンプ２で供給される冷却水で冷却されて復水し
、復水ポンプ３．給水ポンプ４によりボイラ５へ給水さ
れる。一方、燃焼の為に必要な燃料である石炭は、給炭
機６．微粉炭機７により給炭、微粉炭化され、バーナ８
へ搬送される。

また、押込通風機９により燃焼に必要な空気がバーナ８
へ送られ、前記給水は、バーナ８で発生した燃焼ガスと
後交換し蒸気となって蒸気タービン１を回転させる。こ
の発電所が、完全に停止した状態から発電機１５所定の
電気的出力（以下電力と略す）を発生する状態までに至
る間においては、要求される電力に見合って蒸気タービ
ン１への蒸気供給量を制御したり、また、ボイラへの燃
料供給量、上記の燃料供給量に見合った空気供給量、及
び給水量を制御する等、複雑な調整制御を必要とする。

尚、図中１０．１１，１２．１３はそれぞれ、蒸気ター
ビンへの蒸気量を制御する蒸気加減弁、燃料量を制御す
る給炭機の可変速モータ。

空気量を制御する空気制御ダンパ、給水量を制御する給
水調整弁である。また、調整制御の他、給水ポンプ４．
押込通風機９及びその他図示していない電動機器、昇順
を必要な時期に順序づけて起動するシーケンス制御が必
要となる。

かかる複雑な制御を必要とする発電所のプロセスを制御
する為に、発電所においては第３図に示す様な制御シス
テム（例）が備えられており、発電所の各機器（制御の
操作端）を機能単位にまとめた数台の系統制御装置から
構成されている。特に最近では、ディジタル技術の進歩
に伴い制御装置がディジタル化し、制御機能はコンピュ
ータプログラム化されたものとなってきている。第３図
中１６はプログラムローディング装置であり、制御機能
プログラム（以下、場合により、「プログラム」と略す
）を燃料系制御装置１７．空気・ガス系制御装［１８，
給水系制御装置１１Ｌ９．復水系制御装＠２０．冷却水
系制御装置２１．タービン系制御装ｗ２２２発電機系制
御装置２３等の各系統制御装置にローディングしたり、
また、ある制御装置のプログラムを修正して再び該制御
装置にローディングする為に設置された装置である０本
第３図において、例えば、燃料たる惹炭供給量の制御を
司る燃料系制御装置１７が故障した場合、もはや燃料供
給量を電力の増加に見合って増加する制御は不可能とな
り、該時点での電力を維持することになる。また、給水
系制御装置１９が故障した場合には、給水ポンプを起動
したり、燃料供給量に見合うように給水量を制御するこ
とはできなくなり、やはり必要とされるまでの電力は発
生できなくなる。

このように、機器が故障しなくとも、制御装置が故障し
たことにより１発電所の機能を果たせなくなることを防
止する為には、第３図に示す常用の制御装置の他に、こ
れらの故障時にバックアップ的に機能を果たすバックア
ップ制御装置が必要となる。理想的には、各常用制御装
置毎に１台のバックアップ制御装置を設置すれば、故障
した際にも何ら支障なく発電所の制御は可能であるが。

経済的には非常に不利なものとなる。

従って最近では、既に公知であるところのＮ；Ｍバック
アップ方式が採用されつつある。　Ｎ：Ｍバックアップ
方式について第４図に示す、Ｎ台の常用制御装置に対し
、Ｍ台のバックアップ制御装置を設置する方式であり（
但しＮ＞Ｍ）　、Ｎ台の内１台が故障した場合には（例
えば給水系制御装置ｉ１９が故障した場合には）１Ｍ台
の内の１台が給水系制御装置１９の制御機能をバックア
ップするものである。給水系制御装置１９が故障し、も
はやその制御機能を果たせなくなった場合、この「故障
した」という信号２４が伝送経路２５を通　　　−して
Ｎ台の常用制御装置毎ての機能プログラムを記憶・保存
しているところのプログラムローディング装置！１１８
に伝達される。この信号を受けたプログラムローディン
グ装置１６は、給水系制御装置１９の制御機能プログラ
ムをバックアップ制御装Ｍ２６（図では便宜上、左端の
バックアップ制御装Ｍ）に、破線２７で示す如くローデ
ィングし、その後再び、定められた制御機能を開始させ
る。

しかし、本方式においても、バックアップ制御装置に故
障制御装置のプログラムを完全にローディングする為に
は時間を要しく約５分間程度）、この時間内においては
、当該故障系統の制御が不可能となり、特に電力増加中
の故障の場合には。

故障前の電力を維持することが限度となり、所定の電力
を得るまでの時間が延長されるという欠点を有している
。特に、最近の火力発電プラントは中間負荷運用化し、
毎日起動停止する形の運用に耐え得ることが要求される
に至っている。このような技術的趨勢の下にあっては、
起動操作における時間的遅れは致命的な欠点となる。な
お、とのＮ：Ｍバックアップ方式に関する技術について
は。

例えば特開昭５９−８０６３が公知である。

〔発明の目的〕

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので。

常用制御装置の設置台数よりも少ないバックアップ制御
装置によって、常用制御装置が破障したときに即応し得
るバックアップ方法を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成すべく創作した本発明の方法について
、先ず、その基本的な原理を説明する。

本発明は、「プログラムローディングに時間を要する」
という従来のＮ：Ｍバックアップ方式の欠点を克服する
為、バックアップ制御装置に当初から常用制御装置のプ
ログラムをローディングしておけば良いという考えから
出発したものである。

しかし、前述の如く、Ｎ＞Ｍであるから、全ての常用制
御装置のプログラムをローディングしておくことは不可
能である。こうした問題を解決するため、本発明者は、
（ｉ）ｒプラント停止状態から所定の電力を得るまでの
間、全ての常用制御装置が終始その制御機能を果たして
いる訳ではなく。

プラントの状態によっては、休止している場合や、はと
んど稼動していない場合があること、」及び、（辻）「
制御装置が故障する場合には、多くの場合前もってその
兆候があられれるものである。」という２点に着目し、
「プラント状態（プロセス状態や、「点火」等のイベン
ト）」及び「制御装置の異常兆候」を検知することによ
り、常用制御装置にプライオリティを付しく順位づけを
行ない）、Ｎ台の常用制御装置のうち優先したＭ台の制
御機能プログラムをバックアップコントローラにローデ
ィングしておこうというものである。（ここに、発電プ
ラントが稼動している際、その起動から始まって通常運
転、停止に至る間、その操作段階の進捗に伴って、各段
階における優先順位やバックアップすべき制御機能プロ
グラムは順次に変化してゆくことになる）。

上に述べた原理に基づいて、前記の目的（常用制御装置
の設置台数よりも少ないバックアップ制御装置によって
、常用制御装置が故障したときに即応し得るバックアッ
プ方法の提供）を達成するため、本発明に係るバックア
ップ方法は１発電プラントのプロセスを制御するために
設置されているＮ台の常用制御装置と、上記の常用制御
装置の故障時に該常用制御装置の機能を代行してバック
アップする為に設置されているＭ台のバックアップ制御
装置と、前記各制御装置に機能プログラムをローディン
グする機能を備えたプログラムローディング装置とを設
けた発電プラントの制御系統において、当該発電プラン
トの起動から運転、停止に至る各操業段階の時期的区分
に応じて、各時期におけるプラント状態及び制御装置の
状態に基づいて、各常用制御装置の優先順位を定め、上
記の優先順位に従って常用制御装置の機能プログラムを
予めバックアップ制御装置にローディングしておくこと
を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第１
図は、本発明の特徴とするバックアップコントローラの
順位付けを行なうフローを示した図である。尚、本実施
例においては、説明を簡素化する為１Ｍ＝１即ちＮ：Ｍ
バックアップ方式においてバックアップ制御装置が１台
の場合について説明する（つまり、優先順位第１位のバ
ックアップ制御装置を選定するフローを説明する）。

（１）故障までには至ってはいないが、常用制御装［＆
１〜Ｎの内、異常を検知（制御装置冷却ファンが故障し
た等の軽故障を検知）しているものが有れば、それを第
１位としてその制御装置の制御機能プログラムを、プロ
グラムローディング装置からバックアップ制御装置ヘロ
ーデイングする。

（２）異常を検知しない場合には、プラントの状態に見
合った優先順位第１位の常用制御装置のプログラムをバ
ックアップ制御装置ヘローデイングする。ここで「プラ
ント状態に見合った優先順位第１位の制御装置」の選定
手法について第５図を用゛いて説明する。

第５図は、火力発電プラントが停止状態から、所定の電
力を発生するまでの主なプラント状態（イベント）と、
常用制御装置の稼動状況を示したものである。尚、稼動
状況中、■■・・・■・・・■で示した数字は常用制御
装置のバックアップ優先順位を示したものである。各プ
ラント状態における優先順位選定について２，３の例を
以下に説明する。

（１）冷却水系起動から復水系起動までの期間。

この期間においては、ボイラ燃焼・タービン起動前の段
階であり、復水器に冷却水を供給するべく冷却水ポンプ
を起動する冷却水制御装置のみが稼動している。従って
該制御装置の優先順位を第１位とする。

（２）給水系起動からボイラ点火準備までの期間。

この期間においては、復水ポンプを起動し。

復水流量を制御している復水系制御装置と給水ポンプと
を起動して、所定の給水流量をボイラに送水する給水系
制御装置が稼動しているが。

主たる制御は給水制御装置で行ない、復水系制御装置で
は給水制御の結果により、「従」となって制御を行なう
（即ち給水制御装置によりボイラにとって必要とされる
給水流量を制御することにより、復水系に与えられた外
乱を復水系制御装置により吸収する）。従ってこの期間
では、給水系制御装置の優先順位を第１位とする。

（３）ボイラ点火からタービン起動までの期間。

ボイラを点火し、燃焼・蒸気発生する為の主制御量は燃
料供給であり、該制御を司る燃料系制御装置を第１位と
する。以下、制御の重要度によって（「主たる制御」か
「従たる制御」かを判定することによって）順位が決定
される。

（４）タービン起動から所定出力までの期間。

ボイラで発生した蒸気を蒸気加減弁によって調整し、所
定の出力に見合って蒸気量を増減するタービン系制御装
置が優先順位第１位となる。

以上の手法によって、プラント各状態（期間）における
バックアップ優先順位を予め決定しておいて、この選択
ロジックをプログラムローディング装置に記憶させてお
くことにより、「プラント状態による優先順位の決定」
が可能となる。即わち、そのプラント状態で「稼動して
おり」、更に「最も重要度の高い」制御装置を予め設定
しておくことで「制御装置が故障したことを検知して、
該故障制御装置の機能プログラムをバックアップ制御装
置にローディングすると時間がかかる」という前述した
欠点を解消できることになる。また、異常兆候のある制
御装置の記憶をこれに更に優先してバックアップ制御装
置にローディングすることにより、同様に前記欠点を解
消できる。

本実施例によればＮ：１バックアップ方式において、プ
ラント状態に制御装置の異常兆候も含めた優先順位を付
し、予めその制御機能をバックアップ制御装置にローデ
ィングしておくことにより。

制御装置故障時のバックアップを即座に行なうことが可
能であるという効果がある。

前述の実施例は、バックアップ制御装置が１台の場合を
例にしたものであるが、Ｍ台の場合についての実施例を
第６図により説明する。

（１）第５図で予め設定した「プラント状態による優先
順位に従い、優先順位第１位のものは丸１に、優先順位
第２位のものは魔２にというようにして８０１〜４Ｍま
でのバックアップ制御装置にそれぞれプログラムをロー
ディングする。

（２）異常兆候のある制御装置については、発生順にＮ
ｏ、Ｍ、Ｎｏ、Ｍ−１・・・のバックアップ制御装置に
プログラムをローディングする。

（３）上に述べた（２）の如く異常兆候がある制御装置
が存在した場合には、（１）の選択と（２）の選択とに
よりバックアップコントローラの機能が一部重複してし
まうことになるが、この場合には、「異常兆候」を優先
し、最終的なローディングプログラムを決定する。

本実施例によればバックアップ制御装置が複数台の場合
（Ｎ　：　Ｍバックアップ方式の場合）において、制御
装置故障時、バックアップ制御装置によるバックアップ
を瞬時に行なえることに加え、プラント状態からみて重
要度の高い制御装置から順にバックアップ制御装置にプ
ログラムローディングできるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の方法によれば、常用制御
装置の設置台数よりも少ない台数のバックアップ制御装
置によって、常用制御装置が故障した際、瞬時に即応し
て故障した装置の制御機能をバックアップできるという
優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本をなすＮ：１バックアップ優先
順位決定方法のフロー図、第２図は火力発電所の系統・
機器構成図、第３図は発電プラントの制御システム構成
図、第４図はＮ：Ｍバックアップ方式説明図である。ま
た第５図は、第１図における「プラント状態によるバッ
クアップ優先順位」の決定手法を詳述する為の図表であ
り、第６図は本発明の他の実施例であるＮ：Ｍバックア
ップ優先順位決定方法のフロー図である。１・・・蒸気タービン、５・・・ボイラ、１６・・・プ
ログラムローディング装置、１７〜２３・・・系統制御
装置、２６・・・バックアップ制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１、発電プラントのプロセスを制御するために設置され
ているＮ台の常用制御装置と、上記の常用制御装置の故
障時に該常用制御装置の機能を代行してバックアップす
る為に設置されているＭ台のバックアップ制御装置と、
前記各制御装置に機能プログラムをローディングする機
能を備えたプログラムローディング装置とを設けた発電
プラントの制御系統において、当該発電プラントの起動
から運転、停止に至る各操業段階の時期的区分に応じて
、各時期におけるプラント状態及び制御装置の状態に基
づいて、各常用制御装置の優先順位を定め、上記の優先
順位に従つて常用制御装置の機能プログラムを予めバッ
クアップ制御装置にローディングしておくことを特徴と
する、発電プラントにおける制御装置のバックアップ方
法（ただし、前記のＮおよびＭはそれぞれ正の整数であ
つて、Ｎ＞Ｍである）。