JPS62207200A

JPS62207200A - 発電プラントの負荷調整装置

Info

Publication number: JPS62207200A
Application number: JP61048378A
Authority: JP
Inventors: Seiitsu Nikawara; 二川原　誠逸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1987-09-11
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0822160B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は発電プラントの負荷制御に係り、特に給電所指
令により火力発電プラントが自動運転される場合、プラ
ント機器耐用年数を損うような過度の負荷変動を抑制し
ながら給電所指令に負荷追従するに好適な火力発電プラ
ントの負荷調整装置に関する。

〔従来の技術〕

ベース負荷を担う原子力発電プラントの建設にともない
、最近では電力系統の需給バランスを吸収するための電
力調整を火力発電プラントにも求あられるようになり、
これに答えるため中間負荷運用プラントとして負荷応答
性にすぐれたＤＳＳ。

（Ｄａｉｌｙ　５ｔａｒｔ−Ｕｐ　ａｎｄ　Ｓｈｕｔ−
ｄｏｗｎ）火力が建設されている。

従来、火力発電プラントは、給電所からのＥＬＤ（経済
負荷配分：多数の発電プラントに対し経済的に最適な負
荷配分計算をして各発電プラントに指令される信号で、
指令信号の周期は普通１５分以上と長い）信号、および
ＡＦＣ（周波数制御：電力系統の周波数を一定にするた
めの調整負荷指全信号で、指令信号の周期は普通２〜１
５分と比較的短かい）信号により自動運転ができるよう
になっている。これらＥＬＤ、ＡＦＣ信号は電力系統運
転用の立場から経済性を指標に作られているため、プラ
ントの特性（負荷応答性など）についてはＥＬＤ、ＡＦ
Ｃ信号受は入れ側（プラント側）で制限をかけるなど考
慮している６第４図は従来技術の一例であるが、給電所からのＥＬＤ
信号１は出力目標値の手動設定器７による制御との切替
えを行うＥＬＤ制御人〆切切替器３を通り、減算器４、
負荷変化率上下限制限器５、および積分器６により目標
出カバターン信号１０６が作られる。また、給電所から
のＡＦＣ信号２はＡＦＣ巾（負荷変化巾）の手動設定器
１５による制限と自動設定による制限とが切替器１６に
よって切替えられ、負荷変化巾の上下限制器１１により
制限がかけられるが、ＥＬＤｆｆ１号と同様に減算機１
２．負荷変化率上下限制限器１３、および積分器１４に
よって系統周波数調整のための調整用負荷パターン信号
１１４が作られ、これが加算器１０によって前記目標出
カバターン信号１０６に加算され、発電機出力指令１０
１となってタービンガバナを制御する。

ここで、ＥＬＤ信号に対する負荷変化率制限は設定器９
による手動設定も可能だが、自ｖＪ運転の場合は負荷変
化率設定自動／手動切替器８により関数発生器３１の信
号によって負荷変化率制限がかけられる。この関数発生
器３１のＦｒ（Ｘ）特性は第５図に示すように発電機出
力の関数になっている。

一方、ＡＦＣ信号に対する負荷変化巾および負荷変化率
の制限は切替器１６および１８により、関数発生器３２
および３３の信号によって自動設定される。

この関数発生器３２．３３のＦ２（Ｘ）、Ｆａ（Ｘ）特
性も第５図に示すように発電機出力の関数になっている
。

なお、Ａ、ＦＣ制御切替とした場合は負荷変化率上下限
制限器１３にゼロ値１７が設定される。

このようにして、給電所からのＥＬＤ信号およびＡＦＣ
信号による負荷要求に対し、プラントが許容する、負荷
変化率および負荷変化巾の範囲内で負荷応答できるよう
になっている。

しかし、ここで云う負荷変化率制限機能は比較的ゆっく
りした負荷変化（１日２〜４回の大くな負荷変化程度の
もの）に対しては有効であるが、給電指令による高頻度
負荷変イζに対しては配慮されていなかった。

なお、この種の装置として関連するものには例えば、火
力原子力発ＩＹ１２７巻８号２１〜２９頁において論じ
られているもの、および特開昭５９−２３１６０４号等
が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、給電所からの負荷変化要求に対し、発
電機出力の関数として一義的に設定された許容負荷変化
率、および許容負荷変化巾により制限されるが、この制
限値は一回の負荷変化に対する許容値であり、大きな負
荷変化が１日に２〜４回程度であれば問題ないが、高頻
度の負荷変化の要求に対してはプラント打器耐用年数を
縮めるのみならず、機器疲労破損にまで至るといった大
きな問題があった。

第６図は、同じ負荷変化率、負荷変化巾が制限された場
合の負荷運転パターンを示したものだが、負荷パターン
（Ａ）に対し負荷パターン（Ｂ）は負荷変動回数が多く
、これが機器耐用年数にも影響を及ぼすであろうことが
容易に理解できる。

本発明の目的は高頻度負荷変化要求に対してもプラント
打器耐用年数を維持しながら高い負荷変化率で給電所指
令に負荷追従する発電プラントの負荷調整装置を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、負荷変化は時間要求をもって変化すること
に着目し１時間当たりの負荷増減回数（負荷変動率と呼
ぶ）を指標にして許容負荷変化率、および許容負荷変化
巾を決め、給電所からの負荷変化要求を制限することに
より達成される。

〔作用〕

負荷変動率を発電プラントの出力運転時間積算値に対し
、出力運転での負荷増減回数の積算値の比として求めれ
ば、常に負荷変動率は）■転での平均値を示すことにな
る。一方プラント機器耐用年数は負荷変化回数に大きく
依存していることから、この平均化された負荷変動率の
大きさによって許容負荷変化率を調整することにより、
プラント機器耐用年数を管理した負荷追従制御を行うこ
とができる。

〔実施例〕

以上、本発明の一実施例を第１．２．３図により説明す
る。

第１図は、給電所からの負荷要求指令であるＥＬＤ信号
１とＡＦＣ信号２を受け、発電プラント側装置で発電機
出力指令値を作り出す制御回路を示す。ＥＬＤ信号１は
出力目標値の手動設定器７による運転との切替えを切替
器３で選択されるが、この信号は減算器４．負荷変化率
上下限制限器５．および積分器６により目標出カバター
ン信号１０６になる。

また、給電所からのＡＦＣ信号２はＡＦＣ巾（負荷変化
巾）の手動設定器１５による制限と自動設定による制限
とが切替器１６によって選択され制限器１１で負荷変化
巾が制限されるが、この信号はＥＬＤ信号と同様に減算
器１２、負荷変化率上下限制限器１３、および積分器１
４によって系統周波数調整のための調整用負荷パターン
信号１１４になり、これが加算器１０によって前記目標
出カバターン信号１０６に加算され、発電機出力指令信
号１０１となる。信号１０１は発電機実出力１０２と減
算器１９でつき合わされ、その偏差信号１０３でガバナ
が調整される。

ここで、ＥＬＤ信号１に対する負荷変化率制限は切替器
８を通して負荷変化率設定器９から手動設定できるが、
自動的には関数発生器（Ｆｚ（Ｘ））３１によって制限
されるが、さらに°この関数発生器３１の信号に負荷変
動率による制限係数を制限回路２１で求め、これを乗算
器２３により掛算して負荷変動率も考慮した負荷変化率
制限ができるようにして、いる。このＥＬＤ負荷変動保
護回路９１が、従来にない技術である。

また、ＡＦＣ信号２に対する負荷変化巾は関数発生器（
Ｆ２（Ｘ））３２で自動設定され、さらに負荷変化率は
関数発生器（Ｆａ（Ｘ））３３によって自動設定される
が、これら関数発生器の信号にＡＦＣの負荷変動率によ
る制限係数を制限回路２２で求め、駒れを切替器２６を
通して掛算してやることにより、ＡＦＣの負荷変動率も
考慮した負荷変化率制限あるいは負荷追従制御ができる
。

切替器２６は負荷変化を優先させるか、負荷変化巾を優
先させるかの選択を可能にしたもので、切替器を設置せ
ず固定してもよい、このＡＦＣ負荷変動保護回路９２が
従来にない技術である。

第２図は制限回路２１の機能を示したもので、この回路
は目標出カバターン信号１０６の信号変化回数をカウン
トするカウンター４１と出力運転中の運転時間を積算す
る積算器４２と、カウント数（ａ）を時間積算値（ｂ）
で割算する除算器制限する制限係数（ｃ）を求める関数
発生器４４から構成されている。

カウンター４１は、信号１０６が負荷変化率（微分値）
がマイナスからプラスに変わる度毎に１を積算するなど
の方法で、負荷変化の度数をカウントする。また、関数
発生器４４の出力信号Ｃはプラント運用の変更に容易に
対処できるよう、無次元化している。

なお、カウンター４１では機器寿命消費に影響しない極
く小さな負荷変化はカウントしないよう考慮している。

第３図は制限回路２２の機能を示したもので、第２図の
制限回路２１にほぼ同じであるが、ＡＦＣの信号に対す
る保護回路であるため、カウンター４５では系統周波数
調整のための調整用負荷パターン信号１１４の信号変化
回数をカウントする。

また、積算器４６はＡＦＣ制御の運転時間のみ積算する
。回路構成はカウンター４５と積算器４６、カウント数
（ａ′）を時間積算値（ｂ′）で割算荷変化を制限する
係数（Ｃ′）を求める関係発生器４７から成っている。

カウンター４５の積算方法や、関数発生器４７の特性に
ついては制限回路２１のものと同様の考え方になってい
る。

上記実施例によれば、運転時間単位の負荷変動回数は長
時間積算（プラント運転中連続積算する）値により求め
ているため、プラント機器耐用年数を管理する指標とし
て有効に作用する。例えば、機器耐用年数３０年（運転
時間２４０，０００時間）でこの間に４３６　、０００
回の負荷変化回数を許容する発電プラントの場合につい
て第７，８図を用いて説明′する。

第７図において、負荷変動率１．８回／ＨＲ（＝４３６
，０００／２４０，０００）を目標値としてプラントが
運転されている時、現在点で実負荷変動率がＡの値であ
れば、制限領域に極く近いがプラント機器耐用年数３０
年が維持されたままで、かつ高い負荷変化率で運転継続
できる。現在点で実負荷変動率がＢの値であれば、機器
耐用年数に余裕があるため、負荷変動率が平均１．８回
／ＨＲになるまで高い負荷変化率のまま高頻度負荷変化
運用が可能になる。

一方、過去に高頻度負荷変化運転を強いられて現時点の
実負荷変動率がＣの値であれば、負荷変化を制限する領
域にあるため、負荷変化回数を抑制し、負荷変動率が平
均１．８回／ＨＲになるまで、負荷変化率（あるいは負
荷変化中）制限がかけられる。

なお、高頻度負荷変化要求に対し、負荷変化率制限をか
けることによって負荷変化回数を抑制できる事実につい
ては、第８図に示す通りである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、負荷変動率によってプラント機器耐用
年数を維持した負荷運転が可能になり、給電所からの高
頻度負荷変化要求に対しても発電プラントを安全に自動
運転することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係る負荷変動率（運転時間当たりの
負荷変化回数）に対する保護回路を有する火力発電プラ
ントの制御ブロック図、第２，３図は第１図の保護回路
の機能を説明した機能図、第４図は、従来の火力発電プ
ラントの制御ブロック図、第５図は第４図に示す関数発
生器の具体例を示す図、第６図は火力発電プラントの負
荷パターンを示す図、第７，８図は機能の動作を示した
説明図である。１０１・・・・発電機出力指令信号、１０２・・・発電
機出力値、１０３・・・タービンガバナ制御信号、１０
６・・・目標高カバターン信号、１１４・・・系統周波
数調整用負荷パターン信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１、給電所からの負荷要求指令（ＥＬＤ信号、ＡＦＣ信
号）と、発電所負荷設定指令を切替器により切替え、こ
れら指令信号に対して発電プラントの発電機目標出力を
求める回路と、要求負荷指令に対して過大な負荷変化運
転を防止するためプラント起動停止や大きな負荷変化に
対する許容負荷変化率や許容負荷変化巾をもって指令信
号に制限をかける負荷変化制限回路より成るプラント出
力制御装置において、運転時間単位での負荷変化回数で
表わされる負荷変動率の大きさにより上記許容負荷変化
率や許容負荷変化巾を制限することによって高頻度負荷
変化運転を可能とする負荷変動保護回路を設けたことを
特徴とする発電プラントの負荷調整装置。