JPS6154503A

JPS6154503A - 発電プラントの運転制御方式

Info

Publication number: JPS6154503A
Application number: JP17501584A
Authority: JP
Inventors: Jube Matsumura; 松村　重兵衛
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1986-03-18

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〕本発明は発電プラントの運転制御方式に係り、特に火力
発電プラント、原子力発電プラント及び地熱発電プラン
トなどの発電プラントの機冊措成を階層的に分割し、上
記階層単位毎にブロック毎制御をすることによってきめ
こまかな制御をするのに適した発電プラントの運転制御
方式に関する。

〔発明の背景〕

一般に、発電プラントの運転制御方式の一つとしては、
工Ｓ　Ａ　Ｐａｐｅｒ　Ｉｎ５ｔｒｕｎ＋５ｎｔａｔｉ
ｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅＰｏｗｅｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖ
ＯＬ、　２４．１９８１の５１頁に示すように処理表を
用いる運転制御方式がある。しかし、該処理表は階層単
位毎にきめこまかく対応されていない。

第６図は従来の発電プラントの運転制御方式の一実施例
を示すブロック図である。第６図における発電プラント
の運転制御方式は、系統分割形制御処理表方式である。

上記系統分割形制御処理表方式における系統内制御プロ
グラムは制御処理表と呼ぶ一種のディシジョンテーブル
から構成されている。第６図において、系統内制御プロ
グラムは、一つ以上の入力によって制御対象の動作状態
を決定する制御処理表ＡＳＤＩＯＩ、１０４及び１０５
と、該制御処理表ＡＳＤＩＯＩ、１０４及び１０５から
与えられる動作状態並びに上位のユニット制御手段から
与えられる系統の理想状態を比較し、両者の間に不一致
があるときにはその不一致を解消するように系統内の各
操作装置の操作手順を決定する制御処理表５ＳＣ１０２
及び１０３と、該制御処理表５ＳＣ１０３から与えられ
る操作手順の操作前条件確認が可であれば制御処理表Ｗ
Ｉ　Ｏ９及び１１１並びニ５ＥＴＷ　１１０４Ｃｉ作ヲ
実行させる指令を出すとともに該制御処理表Ｗ１０９及
び１１１並びに５ＥＴＶ　１１０の操作結果を確認する
制御処理表ＡＣＴ　１０６〜１０８と、該制御処理表Ａ
ＣＴ　１０６〜１０８から与えられる指令によりサブシ
ステム３０１に実際の制御出力を送出する制御処理表Ｗ
１０９及び１１１並びに５ＥＴＷ１１０から構成されて
いる。なおその他のサブシステム３０２〜３０ｎに対し
ても同様に制御される。

前記構成において、該サブシステム３０１〜３０ｎの制
御手段の中心となる該制御処理表５ＳＣ１０２及び１０
３は一つの系統内に任意の数だけ設置することができ、
系統内のプラント機器植成と明確な対応づけがされてい
ない。このため、設計者によって系統内制御プログラム
の構成に相違が発生することがあり、標準化及び規格化
などに問題があった。

さらに、制御対象である発電プラントの状態も動作状態
だけが規定され、正否状態の規定がないのでプラント機
器及びプラント系統の少なくともどちらか一方に異常が
発生したときの処理の記述が複雑となる問題があった。

このため、該発電プラントに異常が発生したときの処理
のきめこまかさが不十分であり、異常時におけるきめこ
まかな対策が要求されていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記従来技術の問題点をｍ消し、複雑
かつ多様な構成を持っ９！電プラントを階層単位にブロ
ック毎制御することにより、該発電プラントのプラント
機器及びプラント系統の少なくともいずれか一方に異常
が生じたとき、代替処置による該発電プラント運転の継
続及び該発電プラントの安全停止をきめこまかく制御す
ることのできる発電プラントの運転制御方式を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明は、前記目的を達成するため、該発電プラントの
燃料系統及び給水系統などの系統内をさらにグループ・
サブグループ・機器などの階層に分割し、そのブロック
毎にフィードバック植成を持ち制御処理表を用いた制御
プログラムを割当てる。そして、該ブロック毎の状態と
して運転・停止などの動作状態、正常・５０％正常・異
常などの正否状態の二元マトリックスとして表現するこ
とにより、各ブロック毎の異常発生における対策が体系
的にきめこまかくできるようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

つぎに、本発明を図面を参照して詳しく説明する。

第１図は本発明の適用される発電プラントの運転制御方
式の一実施例を示すブロック図である。

第１図における発電プラントの運転制御方式は、系統内
制御プログラムの構成を示し各制御処理表が該発電プラ
ントの機器樋底における階！３栂成と１＝１に対応して
いる。第１図において、系統内制御プログラムは、一つ
以上の入力によって制御対象の動作状態及び正否状態を
決定する制御処理表ＡＳＤＩＡ〜ＩＥと、該制御処理表
ＡＳＤＩＡ〜ＩＥから与えられる正否状態及び動作状態
並びに上位の制御手段から与えられる理想状態を比較し
、動作状態及び理想状態の間に不一致があるときにはそ
の不一致を解消するように操作計画を決定するが、正否
状態が正常でないときには異常対応のための操作計画を
下位の制御手段に与える制御処理表５ＳＣ２Ａ〜２Ｅと
、該制御処理表５ＳＣ２Ｅから与えられる操作手順に対
する操作前条件確認が可であれば制御処理表Ｗ４及び５
ＲＴＷ　５に操作を実行させる指令を出すとともに該制
御処理表Ｗ４及び５ＥＴＷ　５の操作結果を確認する制
御処理表ＡＣＴ３ａ〜３ｂと、該制御処理表Ａ　ＣＴ　
３　ａ　〜３ｂから与えられる指令により操作手段に実
際の制御出力を送出する制御処理表Ｗ４及び５ＥＴＷ　
５から構成されている。

前記構成は、アナログ制御の場合におけるカスケード制
御のように定格出力や機器構成などのプラント仕様の相
違により系統内の機器構成が変化しても、ブロック化さ
れた制御プログラムの組み合わせを変えることによって
比較的容易に対処することができる。

そして、系統内の階層構成としては、個々の電カプラン
ト購成に対応してグループ及びサブグループを設け、該
サブグループの階層の数は各系統の必要に応じて設定す
る。最下位の階層は機器とするが、油ポンプや電磁弁な
どのりレージ−ケンスによって連動する機器の付属品は
一括して機器として取り扱う、さらに、機器を操作する
電動機用しゃ断器及び該電動機用しゃ断器を動作させる
ための操作リレーも機器の中に含まれる。

ここで、系統分割及び階層分割によって区切られた一つ
の分割区分を制御セクションと定義すれば、各制御セク
ションの論理構成は当該制御セクションのものとして定
義された理想状態と現実状態の不一致を解消するように
操作計画を決定する論理的なフィードバック構成となる
。さらに、各制御セクションは上位制御セクションから
理想状態を与えられるとともに、下位制御セクションに
対して理想、状態の操作指令が指示される。そして、最
下位の機器のレベルにおける操作指令は実際の操作手段
に対する出力となる。

なお、各制御セクションの現実状態は（ｘｌ。

Ｘ□）の形の２元ベクトルとして定義し、ｘ４を正常・
負荷要保持・軽故障・故障・除外などの正否状態、ｘ２
　を停止・過渡・運転などの動作状態と呼び、それぞれ
有限個の状態量を持つディスクリートな量とする。一方
理想状態は各制御セクションの運転目標であり動作目標
状態のみの（ｘ３）によって表現され、その性質上過渡
状態は設定されない。

したがって、本方式における該制御処理をＡＳＤＩＡ〜
ＩＥは各制御セクションに対して正否状態ｘ１と動作状
態ｘ２の２種の状態を定義する。また、該制御処理表５
ＳＣ２Ａ〜２Ｅは各制御セクションに対して理想状態の
みを定義し、該制御処理表ＡＳＤＩＡ〜ＩＥから与えら
れる動作状態ｘ２と上位レベルから与えられる理想状態
Ｘ、を比較し、動作状態ｘ２　と理想状ＭＸ３　が不一
致の場合は最適な手順に従って両者の不一致を解消する
よう操作計画を決定する。しかし、該制御処理表ＡＳＤ
ＩＡ〜ＩＥから与えられる正否状態ｘ１が正常でない場
合には、たとえ動作状＃Ｘ２　と理想状ｔｒｘｘ、が一
致していても異常対応のための操作指令を下位制御セク
ションに与える。そして、該制御処理表ＡＣＴ３ａ〜３
ｂ、該制御処理表Ｗ４及び５ＥＴＷ　５については操作
端毎に設定された操作指令を持ち、上位レベルからの操
作指令に従って操作手段に実際の制御出力を送出する。

つぎに、具体例として復水ポンプ機器のグループについ
て更に詳細に説明する６第２図は復水ポンプ機器グループの一実施例を示すブロ
ック図である。第２図において、高圧蒸気により駆動さ
れる高圧タービン６と、該高圧タービン６に直結され低
圧蒸気により駆動される低圧タービン７と、使用済の蒸
気を復水して貯水するコンデンサ８と、該高圧タービン
６及び該低圧タービン７に直結され駆動される発電機９
と、該コンデンサ８からの水を管路により３系統に分岐
したのち供給された水を供給・停止する手動バルブＩＯ
Ａ〜１０Ｃと、該手動バルブ１０Ａ〜ｔｏｅから供給さ
れた水を加圧して送出する復水ポンプ１１Ａ〜１１Ｃと
、該復水ポンプ１１Ａ〜１１Ｃにより加圧された水圧に
より動作する圧力スイッチ１２Ａ〜１２Ｇと、水の逆流
を防止するチェックバルブ１３Ａ〜１３Ｇと、該復水ポ
ンプＩＩＡ〜１１Ｃにより加圧された水を供給・停止す
る電動バルブ１４Ａ〜１４ＧによりＡ−Ｃ系の復水ポン
プ機器が並列に接続構成されている。

前記構成において、該コンデンサ８から供給される復水
は並列に接続された３台の荷復水ポンプ１１Ａ〜１１Ｃ
によってボイラーに供給されている。しかし、それぞれ
の該復水ポンプＩＩＡ〜１１Ｃは容量が５０％であり、
２台が並列運転し１台が予備となっている。

そして、該復水ポンプＩＩＡ〜１１Ｃと該電動バルブ１
４Ａ〜１４Ｃの間にある該圧力スイッチ１２Ａ〜１２Ｇ
及び該チェックバルブ１３Ａ〜１３Ｇは該電動バルブ１
４Ａ〜１４Ｇと一体をなしているので該電動バルブ１４
Ａ〜１４Ｃに含めて一つの機器として取り扱う、該手動
バルブＩＯＡ〜ＩＯＣは該復水ポンプＩＩＡ〜１１Ｃの
補修時以外は全開となっている。

ここで、機器レベル制御セクションは個別の該復水ポン
プＩＩＡ〜ＩＣであり、該復水ポンプ１１Ａ〜ＩＣの個
別の正否状ＳＸ１として正常・軽故障・故障・除外の４
つの状態を定義する。また、該復水ポンプ１１．Ａ〜１
１Ｃの個別の動作状態ｘ２　として停止・過渡１・過渡
２・過渡３・運転を定義する。３種類の過渡状態の区別
は該復水ポンプＩＩＡ〜ＩＩＧと該電動バルブ１４Ａ〜
１４Ｃの状態の関係によって定義される。

そして、機器グループレベル制御セクションは該復水ポ
ンプＩＩＡ〜ＩＩＧを一括したものであり、便宜上該復
水ポンプＩＩＣを予＠機とする。

連木ポンプグループの正否状態ｘ１は正常な復水ポンプ
の台数により正常・５０％正常・異常の３つの状態を定
義する。また、該復水ポンプグループの動作状態ｘ２　
は全台停止・１台運転・２台運転・３台運転の４つの基
本状態の間にそれぞれ過渡状態を定義する６つぎに、機器レベル及び機器グループレベルの各状態と
その間の遷移状態を説明する。

第３図は機器レベル及び機器グループレベルの状態遷移
の一実施例を示す説明図である。第３図（１）において
、機器レベルの正否状態Ｘ工は、正常１５・軽故障１６
・故障１７・除外１８の４つの状態を遷移する６また、第３図（ｎ）における機器レベルの動作状態Ｘ、
は、停止１９・過渡、２０・過渡、２１・過渡３２２・
運転２３　の５つの状態を遷移する。なお、過渡ユ２０
　は復水ポンプが起動中であるとともに電動バルブの閉
じた状態、過渡２２１　は復水ポンプが稼動中であると
ともに電動バルブの開閉中の状態、過渡、２２　は復水
ポンプが停止途中であるとともに電動バルブの開停中の
状態を示す。

つぎに、第３図（ＩＩＩ）における機器グループレベル
の正否状態ｘ１は、正常２４・５０％正常２５□・異常
２６の３つの状態を遷移する。

さらに、第３図（ｒＶ）における機器グループレベルの
動作状態ｘ２　は、全台停止２７・過渡Ａ２８・１台運
転２９・過渡８３０・２台運転３１・過渡。

３２・３台運転３３の７つの状態を遷移する。

しかし、各制御処理表は各種状態表示に変化の発生した
ときにのみ動作することにより効率よく機器制御できる
。

つぎに、復水ポンプの障害例により状態遷移の一例を詳
しく説明する。

第４図は機器のグループレベルの遷移状態の一実施例を
示す詳細説明図、第５図は機器レベルの遷移状態の一実
施例を示す詳細説明図である。第４図及び第５図におい
て、復水ポンプ３台が設けられ、復水ポンプ＃１及び＃
２が運転中に異常が発生したものとする。このとき、復
水ポンプ＃３は予備機であり正常とする。

すると、当初の復水ポンプ（機器）の各状態は、Ｘ工（
＃　１　）　”　ｘ　ｉ（＃　２　）　”　ｘ　ｘ　（
＃　３　）＝０（正常）　　　　　　　　・・・（１）
Ｘバ＃　１　）　＝　ｘ　２（＃　２　）　＝　１　　
（運転）。

ｘｉ（＃　３）＝　Ｏ（停止）　　　　　　　・・・（
２）ｘ３（＃１）＝−ｃバ＄２）＝１　　（運転）。

ｘ　ｚ　（＃　３　）　＝Ｏ（停止）　　　　　　　　
・・・（３）である。

また、当初の復水ポンプグループ（機器グループ）の各
状態は、ｘ、（Ｇｒ）＝Ｏ（正常）　　　　　　　・（４）Ｘｓ
　（Ｏｒ　）＝　２　　（２台運転）　　　　　−（５
）ｘ３（Ｇｒ）＝２　　（２台運転）　　　　　−（６
）である。なお、ｘ、（＃ｎ）は復水ポンプ＃ｎの各状
態を示し、ｘ、（Ｇｒ）は復水ポンプグループの各状態
を示している。ここでＸ、は正否状ａＸ２は動作状態、
Ｘ、は理想状態を示す。

このとき、該復水ポンプ＃１に軽故障（軸受温度ｇＳ１
段高）が発生したとすると、定期的に実施されている入
カスキャンニングにより該復水ポンプ＃１の軸受温度第
１段高が検出される。すると制御処理表ＡＳＤ　（＃１
）が動作してｘ、（＃１）＝１（軽故障）とする。つぎ
に、該制御処理表ＡＳＤ　（＃１）からの障害情報は制
御処理表ＡＳＤ（Ｇｒ）に入力されるが正常な該復水ポ
ンプ＃２及び７４３があるためｘ、（Ｏｒ）＝Ｏ（正常
）は変化しない。このため、該制御処理表ＡＳＤ　（Ｇ
ｒ）より上位の制御処理表ＡＳＤについてはパラメータ
の変化でなく動作しない。

そして、パラメータの変化した最上位レベルとして制御
処理表５ＳＣ（Ｇｒ）が動作し、該復水ポンプ＃３を起
動するため第４図■に示されるようにｘ、（＃３）　＝
１　（ｉ転）に変化させる。すると、該制御処理表ＳＳ
Ｃ：（Ｇｒ）のｘ、（＃３）の変化により下位の該制御
処理表ＳＳＣ（＃３）が動作し、ｘ２（＃３）　＝Ｏ（
停止）−ｘａ（＃３）＝１（運転）によって第５図■に
示されるように制御処理表ＡＣＴ及びＷが動作して該復
水ポンプ＃３が投入される。ここで、各制御処理表の動
きは一旦停止する。

つぎに、一定時間後該復水ポンプ＃３の起動が成功し運
転に入ると、電動バルブ＃３の全問接点の動作を検知し
て該制御処理表ＡＳＤ　（＃３）が動作し、ｘ、（＃３
）　＝１　（運転）とする。そして、該制御処理表ＡＳ
Ｆ　（＃３）からの情報により該制御処理表ＡＳＤ（Ｇ
ｒ）が動作し、ｘ、（Ｇｒ）＝３（３台運転）とする。

さらに、該制御処理表ＡＳＤ（Ｇｒ）からの情報により
該制御処理表ＳＳＣ（Ｏｒ）が動作して、第４図■に示
されるようにｘ、（＃１）　＝Ｏ（停止）に変化させる
。

すると、該制御処理表５ＳＣ（Ｇｒ）のｘ３（＃ｌ）の
変化により下位の該制御処理表ＳＳＣ（＃１）が動作し
、ｘ　＊　（＃　１　）　＝１　（運転）、Ｘ３（＃１
）＝０（停止）によって第５図■に示されるように該制
御処理表ＡＣＴ及びＷが動作して該復水ポンプ＃１が停
止される。ここで、各制御処理表の動きは再度一旦停止
する。

そして、一定時間後該復水ポンプ＃工の停止が完了する
と、各制御処理表ＡＳＤ（８１）、ＡＳＤ（Ｇｒ）　、
ＳＳＣ（Ｇｒ）及びＳＳＣ（＃ｌ）が動作するが、ｘ、
（＃１）＝ｘａ（４１）＝Ｏ（停止）であり該制御処理
表ＡＣＴは動作しない、このとき、他のすべてのｘ２及
びｘ２も等しくなり、一連の制御処理表の動作が停止し
異常対応処理が完了する。

しかし、該復水ポンプ＃３の起動操作後一定時間経過し
ても該復水ポンプ＃３の起動が完了しないときには、該
制御処理表ＡＣＴが起動失敗のビットをセットし、ｘｌ
（＃３）　＝２　（故障）となる。

このときは前記説明と同様な各制御処理表の動作により
該復水ポンプ＃３が該電動バルブ＃３の閉じるのを待た
ずに緊急停止され、ユニットレベルにおける判断によっ
て出力が５０％に低下される。

そして、ユニットの出力低下操作完了後、最初に異常の
検知された該復水ポンプ＃１は停止されるが、これらの
処理の実施途中に該復水ポンプ＃１の障害が拡大したと
きには直ちに停止する。さらに、ユニットの出力低下操
作が間に合わず給水量が不足するときにはユニットの退
転を停止する。

〔発明の効果〕

本発明は、前述したところより容易にｌ！ＪＩＭされる
ように、複沓かつ多様な溝底を持つ発電プラントを階層
単位にブロック毎制御するようにしたので、該発電プラ
ントのプラント機器及びプラント系統の少なくともいず
れか一方に異常が生じたとき１代替処置による該発電プ
ラント運転の継続及び該発電プラントの安全停止をきめ
こまかく制御することが可能であり信頼性の向上及び操
作性の向上も図れるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用される発電プラントの運転制御方
式の一実施例を示すブロック図、第２図は復水ポンプ機
器グループの一実施例を示すブロック図、第３図は機器
レベル及び機器グループレベル状態遷移の一実施例を示
す説明図、第４図は機器グループレベルの遷移状態の一
実施例を示すランドの運転制御方式の一実施例を示すブ
ロック図である。ＩＡ〜ＩＥ・・・制御処理ＡＳＤ、２Ａ〜２Ｅ・・・制
御処理衣５ＳＣ１３ａ〜３ｂ・・・制御処理衣ＡＣＴ、
４・・・制御処理衣Ｗ、５・・・制御処理衣５ＥＴＷ、
６・・・高圧タービン、７・・・低圧タービン、８・・
・コンデンサ、９・・・発電機、ＩＯＡ〜ＩＯＣ・・・
手動バルブ、１１Ａ〜１１Ｃ・・・復水ポンプ、１２Ａ
〜１２ｃ・・・圧力スイッチ、１３Ａ〜１３Ｃ・・・チ
ェックバルブ、１４〜１４Ｇ・・・電動バルブ、１５・
・・正常、１６・・・軽故障、１７・・・故障、１８・
・・除外、１９・・・停止、２０・・・過渡□、２１・
・・過渡２．２２・・・過渡、、２３・・・運転、２４
・・・正常、２５・・・５０％正常、２６・・・異常、
２７・・・全台停止、２８・・・過渡４．２９・・・１
金運ν階、３０・・・過渡１．３１・・・２台運転、３
２・・・過渡。、３３・・・３台運転。

Claims

【特許請求の範囲】

１、発電プラントのプラント機器及びプラント系統の少
なくともいずれか一方に異常が生じたとき、代替処置に
よる該発電プラント運転の継続及び該発電プラントの安
全停止を制御する発電プラントの運転制御方式において
、前記発電プラントの機器構成を階層的に分割し、上記
分割によつて区分された機器及び機器グループの少なく
ともいずれか一方に対応して構成した制御プログラムに
よつて制御できるようにし、該制御プログラムを該発電
プラントの階層構成に対応させ階層的に構成して対応す
る機器を制御することにより該発電プラント全体が制御
されることを特徴とする発電プラントの運転制御方式。