JPS6275706A - 統括負荷制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、複数台のタービンを有する発電設備における
統括負荷制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

複数のタービンを有する発電設備における統括負荷制御
装置について述べる前に、まず−組のタービン発ＩＥ機
の負荷制御装置について述べる。以下では、これを統括
制御に対し個別制御と称す。

第２図に個別負荷制御装置の構成を示す。図において、
負荷設定器１から出力される負荷設定信号は減算器２、
制限器３および積分器４で構成される負荷変化率制限器
５を通り、さらに負荷制限器６を通って負荷指令信号と
なる。なお、負荷変化率の設定は制限器３の制限値を設
定することで行なわれる。

負荷指令信号は、減算器７において負荷検出器８から帰
還する負荷信号を減じられて偏差信号となり、この偏差
信号は演算増幅器９によυ制御ゲインを乗じられたのち
、パルス幅変調器１０により向きと大きさ疋応じたパル
ス信号に変換されてタービン１１の速度設定器１２に出
力される。速度設定値１２はタービン通常運転時におい
ては負荷操作用として用いられる。

なお、切替器１３により手動操作器１４から速度設定器
１２を操作することもあり、このような場合には負荷制
御装置は除外される。

速度設定器１２から出力される速度設定信号は、タービ
ン速度検出器１５からの速度信号が減算器１６で減じら
れて偏差信号となり、この偏差信号は演算増幅器［７に
より調定率ゲインを乗じられてサーボ増幅器１８を通り
、蒸気加減弁１９の開度を操作する。その結果、タービ
ンへ流入する蒸気流量が制御されて発電機２０の負荷が
制御される。

統括負荷制御装置は、第３図に示すように上述した個別
負荷制御部２１とそれらに共通の設定値を与える統括負
荷制御部２２とから構成される。統括負荷制御部２２の
構成もひとつの個別負荷制御部２１とほぼ同様である。

なお、第３図で第２図と同じ部分には同一符号を付して
説明を省略する。

総合負荷設定器ｎから出力される総合負荷設定信号は、
総合負荷変化率制限器２５を通り、総合負荷制限器２６
を通って総合負荷指令信号となる。

この場合、総合負荷変化率は、ひとことで言えば個別負
荷変化率の和（単位のとり方によっては和を個別負荷制
御の数で割ったもの）となる。

総合負荷指令信号は、減算器２７において負荷検出器８
から帰還する個別負荷信号を負荷加算器あにおいて加算
して得られた総合負荷を減じられて偏差信号となり、こ
の偏差信号は比例積分調節器２９を経て個別負荷制御部
２１に共通の設定値となる。

個別負荷制御部２１ではこの設定値を受は取るが、切替
器３０によって個別の設定を選択することもできる。

以下では切替器１３や切替器３０を切替えて個別負荷設
定されるものを統括除外、その他のものを統括使用と呼
ぶことにする。当然のことながら統括除外のものでも総
合負荷を変化させるから統括制御に間接的に影響を与え
る。

さて、このような統括負荷制御装置で総合負荷を制御す
る場合、比例積分調節器２９が重要な役割を果たすこと
は明らかである。比例積分調節器２９は、総合負荷を総
合負荷指令信号に一致させるように、すなわち減算器２
７の出力である偏差信号を零にするように動作する。逆
のいい方をすれば総合負荷あるいは、総合負荷指令信号
の変化によって比例積分調節器２９が動作する。

前者の総合負荷の変化は、外乱を除けば統括除外負荷に
よって引起こされる。この負荷変化は、比例積分調節器
２９の働きにより統括使用負荷を操作することで補われ
る。しかし、もし、統括除外負荷の変化率が統括使用負
荷のとり得る最大変化率を越えてしまうとこの負荷変動
は補いきれず偏差信号は拡大する。この偏差を無くすこ
とは不可能で統括使用の負荷制御系は、そのとり得る最
大変化率で可能な限り負荷変動を補うしかない。問題は
このときの比例積分調節器２９の出力つまり統括使用負
荷の設定値が発散してしまうことである。

これは偏差信号が零にならないばかりか拡大するために
比例積分調節器２９の積分が発散するためである。個別
負荷制御部２１には変化率制限器５があるので積分発散
によって負荷変化率に異常をきたすことはないが、負荷
はちる変化率で増加あるいは減少を続ける。そして統括
除外負荷が安定し、総合負荷が総合負荷指令信号に一致
し、さらに偏差の符号が逆転しても比例積分調節器２９
の積分器がもどるまでの間統括使用負荷は以前のまま増
加あるいは減少を続ける。

後者の総合負荷指令信号の変化は、主として総合負荷設
定信号の変化によるが、指令信号のとり得る最大変化率
は、統括使用の負荷変化率設定と、統括除外の実負荷変
化率の総和として、総合負荷変化率制限器２５によって
得られる。もし、この最大変化率で総合負荷指令信号を
与えた場合、総合負荷も同様の変化率で変化するが、第
４図に示すように速度偏差が継続する。そしてこの場合
にも比例積分調節器２９の積分の発散が問題となる。つ
まり、総合負荷指令信号の変化が止まり、総合負荷が追
従してきて偏差が零となりさらに偏差の符号が逆転して
も統括使用負荷は、以前のまま増加あるいは減少を続け
ることになる。

以上の積分発散の問題は前者は統括制御を止めて積分初
期化することにより、後者は、総合負荷指令信号の変化
率を抑えることにより解決する。

後者の場合は第５図に示すように過渡的な偏差を吸収で
きるためである。しかしながら統括負荷制御の目的でお
る総合負荷設定に対する安定性と連応性という観点から
見た場合、前者は制御中断であり、後者は応答性能の抑
制であって好ましくなくこのような運用も実際的ではな
い。

〔発明の目的〕

本発明は、統括負荷制御における比例積分調節器の出力
の変化率を適切に制限して、積分の発散を抑えるととも
にプラントに許容される最大負荷変化率を充分に発揮す
ることのできる統括負荷制御装置を提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

本発明は、上述した目的を達成するために統括負荷制御
装置の比例積分調節器を比例微分演算器と積分器を用い
ることで実現し、その積分器の動作に変化率制限を持た
せることで比例積分調節器全体の変化率制限とし、かつ
積分発散の問題も解消している。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の実施例を示す。個別負荷制御部は、従
来と同様の構成であり、第３図と同じ部分には同一符号
を付して説明を省略する。

統括負荷制御部２２にシいて総合負荷設定器ｎから出力
される総合負荷設定信号は４合負荷変化率制限器２５を
通り、総合負荷制限器２６を通って総合負荷指令信号と
なる。

この総合負荷指令信号は、減算器２７において、負荷検
出器８から帰還する個別負荷信号が、負荷加算器四にお
いて加算して得られた総合負荷を減じられて偏差信号と
なり、この偏差信号は、比例積分調節器２９を経て個別
負荷制御部２１に共通の設定値となる。

比例積分調節器２９は、比例微分演算器３１、制限器３
２、積分器３３によって構成される。制限器３２の設定
値は、個別制御の変化率制限器５の設定値を切替器３４
を通して高値選択回路３５に入力し、その出力である最
大変化率制限値として得られる。

さて、このような構成において比例積分調節器２９の比
例微分演算器３１は、文字通り偏差の比例分と偏差の微
分値とを加え、さらにこの値に制御ゲインを乗じて出力
する動作を行なう。ラプラス演算子Ｓを用いた伝達関数
表現は、 Ｋ（Ｐ＋８） Ｋ：制御ゲイン Ｐ：比例ゲイン Ｓニラプラス演算子 となる。次にこの信号が制限器３２を通って積分器３３
で積分されるわけだが、制限器３２の設定値が非常に大
きいと仮定すれば比例微分信号はそのまま積分され、積
分器３３の出力は、比例積分信号となり伝達関数表現は Ｋ（−！−＋１） となる。従ってＫとＰを適当に選びさえすれば通常の比
例積分調節器と同様の動作をする。従って制限器３２の
設定値として適当な値を与え、積分器おの変化率を制限
すれば全体として変化率制限つきの比例積分調節器とな
る。もちろん、この際統括使用の制御系の数によるゲイ
ン補正や積分器の初期化を行なうが、ここではその説明
は省略する。

この比例積分調節器２９の出力が個別負荷制御の設定値
になるわけだが、個別負荷を統括制御によって自由に制
御するためには、この設定値の変化率が個別制御の変化
率制限値以下でなくてはならない。自由に制御するとい
う意味は、負荷増加方向にも負荷減少方向くもただちに
追従するという意味である。もし、設定値の変化率が個
別制御の変化本制限値を越えていると変化率制限器の前
後の値の差が拡大してゆき、設定値を反対方向に変化さ
せても変化率制限器出口の値はすぐには追従せず第６図
に示すように応答が遅れることになる。

従って、比例積分調節器２９の変化率を個別制御の負荷
変化率制限器５の設定と等しくしておけば個別負荷を最
大変化率で制御することも可能だし、統括制御偏差が継
続しても比例積分調節器２９の出力が、個別制御と無関
係に発散することもなくなる。また、個別負荷制御ごと
に変化率制限値が異なることも考慮すると最大変化率が
満足されるためには、個別制御の変化率制限値のうち最
大のものを比例積分調節器２９の変化率制限に（資）用
すればよいことがわかる。また、統括除外の個別制御系
に関しては統括制御の影響が及ばないのでその変化率制
限値は、切替器３４によって最大値選択の対象から除く
。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば統括負荷制御の比例積
分調節器２９に変化率制限をもたせ、その制限値の決定
には個別負荷制御の変化率制限値を使用するような構成
をとっているので、統括制御と個別制御の協調がとれて
、かつ比例積分調節器２９の発散の心配がない統括負荷
制御を行なうことができ、プラントに可能な最大限の負
荷制御の連応性と安定性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る統括負荷制御装置の構
成図、第２図は従来の負荷制御装置の構成図、第３図は
従来の統括負荷制御装置の構成図、第４図は総合負荷指
令信号を可能な最大変化率で与えた場合の総合負荷の応
答を示す図、第５図は総合負荷指令信号を最大変化率よ
りも抑えて与えた場合の総合負荷の応答を示す図、第６
図は個別負荷設定値をその変化率制限値を越える変化率
で与えた場合の変化率制限器出力の遅れを示す図である
。 ２０・発電機、　　　　３１・・・比例微分演算器、３
２・・制限器、　　　　３３・・積分器、２９　・比例
積分調節器。 代理人　弁理士　　則　近　恵　佑 同　　　　　　三　　俣　　弘　　文 時間 第４図 時間 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の発電機を有する発電設備の総合負荷を統括的に制
   御する統括負荷制御装置において、総合負荷の偏差信号
   に比例微分演算を施して出力する比例微分演算器、その
   出力の上下限を制限して出力する制限器、その出力を積
   分する積分器とから成る変化率制限つきの比例積分調節
   器と、その変化率制限値を決定する演算器とを有し、こ
   の比例積分調節器によつて、複数の変化率制限を持つ個
   別負荷を統括的に制御することを特徴とする統括負荷制
   御装置。