JPS6355834B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は発電プラントにおいて広範囲に散在す
る装置群を中央で集中監視制御するための監視制
御システムに係り、特に集中監視制御装置と装置
群との情報伝達手段の改良に関する。

発明の技術的背景とその問題点 発電プラントにおいては、広範囲に散在する多
数の装置が複雑に結合あるいは相互に関連し合つ
て、全体として１つのプラントとしての機能を発
揮する。このため、発電プラントを運転するに当
つては、前記多数の装置を中央で一括して集中的
に監視制御する必要があり、その集中監視制御装
置には膨大な量の情報が入出力される。

これを今第１図を参照して具体的に説明する。

発電プラントには各所の現場１０に散在して、
タービン発電機１１を駆動する蒸気を発生させる
ボイラ１２、ボイラ１２のバーナ１２ａで燃焼さ
せる燃料の流量調整弁１２ｂ、ボイラ１２で蒸発
させる水を押し込む電動機駆動給水ポンプ１３、
タービン駆動給水ポンプ１４、給水流量調整弁１
５、給水ポンプ駆動蒸気加減弁１４ａ、タービン
発電機１１の駆動蒸気の主蒸気止メ弁１１ａ、主
蒸気止メ弁バイパス弁１１ｂ、主蒸気加減弁１１
ｃ等タービン発電機の電力出力と送電系統との間
の負荷開閉器１６、主変圧器１７、しや断器１８
等および各所の電動弁１９やそれの駆動電力を
ON／OFFするコントロールセンター１９ａ等が
配置されている。

前記の装置の主なものには、集中監視制御のた
めの制御機器室２０内に、対応する制御盤が設け
られている。例えば、バーナ１２ａの点消火本数
制御等をする自動バーナ盤２１、燃料流量調整弁
１２ｂ等にはボイラ、タービンの出力制御等をす
るAPC盤２２、給水流量調整弁１５や給水ポン
プ駆動蒸気加減弁１４ａ等には給水制御盤２３、
主蒸気加減弁１１ｃにはタービン調速制御等をす
るタービンガバナ制御盤２４、負荷開閉器１６、
しや断器１８等には送電系統にタービン発電機１
１が周波数、位相が一致してから接続されるよう
にする等のための自動同期盤２５、発電機１１Ｇ
の励磁装置１１EX等には発電機出力電圧制御等
をするAVR盤２６やタービン発電機が２軸で１
組のクロスコンパウンド型の場合には２軸同期盤
２７等が設けられている。

前記の各制御盤２１〜２７には、制御装置、こ
れに運転員の指示や操作を伝達する操作スイツ
チ、装置や制御の状態を表示するメータ、ランプ
等がついていて、運転員はこの制御盤を介して現
場装置の監視および運転ができるようになつてい
る。

しかし、極く小規模プラントの場合を除き、制
御盤は多数になるため、例えば１人の運転員が全
ての制御盤を一目で見わたして装置群全体の総合
的運転状態を監視し、制御し、必要な運転操作を
迅速に行うことはむずかしい。

そこで、通常は制御機器室２０に隣接した中央
制御室３０に、BTG盤（ボイラ、タービン、発
電機盤）３１、補助盤３２、監視盤３３等を設置
し、各制御盤２１〜２７から主要な監視情報につ
いてメータ、ランプ等の表示や記録計等をBTG
盤３１等に集めて集中表示し、同様に主要な操作
スイツチ等もBTG盤３１等に集中配置している。
更に、それらを現場装置群との対応がわかりやす
いように配置して、中央制御室３０内でプラント
全体の主要な運転、制御状態を常時一目で見わた
して把握でき、必要な殆どの運転操作、指示が中
央制御室３０内からできるようにしている。

しかし、これらBTG盤３１等で通常起動、通
常停止、定常運転のみでなく、送電系統の中央給
電指令所からの指令等や、異常事態時の対応等非
常に多くのかつ臨機応変に変えたい運転状態の殆
どのケースについて監視、操作するためには、メ
ータ、記録計を監視項目数に対応する数だけ
BTG盤３１上に配置せざるを得ない。操作スイ
ツチ等もそれに対応する操作端の数だけ同様に配
置する必要がある。ところがある運転状態では、
注視する必要があるのは多数の表示のうちに埋も
れている極く一部であり、かつ運転状態毎に注視
するものは異なり、場合によつてはいかに整理し
た配置をしてもあちこちに散在してしまうことも
ある。また、操作スイツチ等についても同様であ
る。従つて、このように個々にメータ、スイツチ
等を設けていたのでは盤の面積が大きくなりす
ぎ、運転員にとつては非常に見る範囲が多くな
り、繁雑かつ注意力を要し負担が多きくなり、誤
判断や誤操作のおそれが増大する。

この結果、発電プラントには制御用計算機シス
テムで構成される集中監視制御装置が導入され、
BTG盤３１への監視情報項目群を計算機２８ａ
のプロセス入出力装置（以下、PIOと略す）２８
ｂへ入力し、また、BTG盤３１には入力してい
なかつたような監視情報項目も必要であればPIO
２８ｂに入力し、計算機２８ａには必要な判断論
理を予め記憶させておき、これらをもとに計算機
２８ａにプラントが今どのような運転状態にある
か、これに対応する運転員が注目したいであろう
監視情報はどれかを判断させ、例えば自動的に必
要と思われる情報のみピツクアツプしたり、重要
な順に並べたり等の整理をさせる。また、予め計
算機２８ａに記憶させておいた計算式等による計
算値等を作表させる。この結果を高密度カラー
CRT表示制御装置２８ｃを介して自動化盤３４
上に設けられるCRT表示器３５ａ〜〜３５ｎに
文字メツセージや図形、グラフ画面を表示させた
り、タイプライタ３６ａ〜３６ｍにメーセージで
印字させたりして運転員に見やすく提供するよう
にしている。また、自動化盤３４上の運転員用コ
ンソール３７ａ〜３７ｌを介して運転員が予め決
められた方法によるデータ編集、表示、記録等の
機能の中から選択指示し要求したら、計算機２８
ａはその都度その機能を実行し、高密度カラーー
CRT表示制御装置２８ｃを介してCRT表示器３
５ａ〜３５ｎに出力すると共に、CRTハードコ
ピー（画面印字プリンタ）３８に記憶するように
している。更に、計算機２８ａに運転員の操作を
模擬したプラントの運転操作論理を記憶させてお
き、プラントがどのような状態のとき制御装置２
１〜２７、電動弁１９（コントロールセンター１
９ａ）等に対しどのような制御をしたらよいかを
判断させ、運転員用コンソールを介して運転員か
ら進行許可を受けた範囲で、PIO２８ｂから制御
信号を各制御装置２１〜２７等に自動化リレー盤
２８ｄ等を介して送る。また、制御結果が良好か
をPIO２８ｂを介して確認する。自動化リレー盤
２８ｄ等では、保安装置やインターロツク等（図
示せず）により計算機２８ａによる制御が不適当
な場合等にPIO２８ｂから出力される信号をしや
断したり、保守、調整等をしやすくしたりするた
めの機能をはたしている。また、計算機２８ａが
運転員等に主要機器の起動や停止をする旨等のア
ナウンスを中央制御室３０のスピーカ３９や構内
報送設備（図示せず）を介して連絡するために、
音声通報装置２８ｅを駆動するシステムもある。

このように、計算機システム２８ａ〜２８ｄ、
３４〜３９から成る集中監視制御装置を発電プラ
ントに導入することにより、BTG盤３１等のみ
による場合よりも、集中監視制御をよりタイムリ
ーできめ細かく高精度に行うことができるように
なる。勿論、非常に頻度の少ない特殊な操作や制
御装置の一部の故障等で集中監視制御装置のみで
運転では十分でないときは、BTG盤３１や各制
御盤２１〜２７へ行つて必要な操作を補足してや
ればすむ。また、計算システムが万一使用できな
くなつた場合でもBTG盤３１を使つて必要最小
限の運転は続けられる。

しかし、以上の説明からも明らかなように、こ
の計算機システムで構成される集中監視制御装置
には膨大な量の各種情報が入出力される。更に、
プラントが大規模になるにつれて監視制御も増々
高度に集中化するため、装置の規模、構成の複雑
さ、装置の数等は拡大の一途をたどつている。ま
た、従来集中監視制御を行つていなかつたような
小規模なものにも集中化の要求は高まつている。
更には、類似する複数の従来集中監視制御してい
た装置群をまとめて、これを一括して集中監視制
御するような要求も多くなつて来ており、その情
報量は増々膨大化する傾向にある。

従つて、これらの情報伝達を、第２図に示す如
く、１種類の情報毎に１本乃至数本で構成される
１組の信号線を使用して行えば、信号線の数は膨
大な量となり、集中監視制御装置に接続する端子
台やコネクタおよびPIO等を収納する巨大なスペ
ースを必要とし、また現場から制御機器室までの
ケーブル工事費も膨大なものとなり、用地確保
面、建設、工事費面、保守管理面等から逆に集中
化にブレーキをかける１因ともなる。

尚、第２図における４０は第１図の制御機器室
２０および中央制御室３０に設置される計算機シ
ステム２８ａ〜２８ｄ，３４〜３９で構成される
集中監視制御装置、５０は制御機器室２０に設置
される制御盤２１〜２７等のローカル制御装置、
６０は現場１０に設置されるタービン発電機１
１、ボイラ１２、コントロールセンター１９ａ等
の現場装置、７０は信号線を表わす。

また、第２図の如き情報伝達方式では、現場装
置群の散除が広域化する程、例えば信号線を使用
した場合、同じ太さとしてしまうと距離に比例し
て電気抵抗が増加してしまうため、線を太くする
ことでそれを防止しなければならず、ケーブルの
占有するスペースやケーブル購入費用を更に増大
させる要因となる。

そこで、データ伝送技術の発展と、マイクロコ
ンピユータ（以下、マイコンと略す）に代表され
るような集積回路の技術向上、低価格化による普
及と利用技術の向上等に伴い、例えば第３図に示
す如く、集中監視制御装置４０、ローカル制御装
置５０、現場装置６０の情報入出力端にPIO付き
のマイコンから成るステーシヨン８１を置き、両
方のステーシヨン間を１本乃至数本の信号線から
成る伝送路８２で結んで成る伝送装置８３を設置
し、現場装置６０と集中監視制御装置４０との間
で、計算機に予め取り決めて記憶している伝送手
順に従つて、情報を伝送装置８３に流せば、多数
の情報を時分割で少数の信号線により授受するこ
とが可能となる。

これをステーシヨン８１の付近に多数配設され
ている圧力センサからの１〜5V電圧信号による
アナログ量を伝送装置８３により中央の計算機に
伝達する場合を例として説明する。

現場装置６０側のステーシヨン８１は、多数の
圧力センサからの電圧信号によるアナログ量群を
一定の順番で一定周期で走査しながらデイジタル
符号化し、これらを順次伝送路８２を介して集中
監視制御装置４０に送る。一方、集中監視制御装
置４０側のステーシヨン８１は、現場装置６０か
らデータが送られてきたら、直ちにこのシリアル
符号化データをデータ処理に使えるデータに復元
する。このとき、現場装置６０側における多数の
圧力センサのうちどれが一番目に着いたかは、予
め決められた伝送手順に基づき容易に判断でき
る。また、集中監視制御装置４０側と現場装置６
０側とでどちら方向へ情報を送るかの切換手順も
予め取り決めしておけば、１つの伝送路８２を介
して両方向へ情報を伝送することができる。

更には、このような伝送路８２をループ状に形
成し、そのループにステーシヨン８１を設置する
ことにより、多数のローカル制御装置５０や現場
装置６０を少数の信号線により集中監視制御装置
４０に接続して多数の情報を授受することがで
き、前記第２図で説明した如き不具合は解消され
る。

しかし、このような伝送装置の能力は無限では
ないので、ある一定時間をとると、その時間内に
伝送路を共用している装置の間で伝達できる情報
の最大量が決つてしまう。このため、その最大量
を越える情報がその時間内に発生しても伝達しき
れなかつたり、順番にシリーズに情報を伝送する
ため、重要な情報が遅れて伝達されたりする。例
えば、装置群の中で何らかの異常が発生し、関連
する装置への影響の波及が広がつて行くような場
合を例にとると、各部の異常状況を知らせるため
の情報が集中監視制御装置に殺到し、それが異常
状態が正常復帰するまで、あるいは装置群の安全
停止が完了するまで継続する。一方、このとき集
中監視制御装置は各装置に異常部を正常に復帰さ
せたり、危険、異常の波及、装置の損傷、波壊等
を阻止したり、安全に停止させたり、他の装置に
より前記を補助したりさせるための緊急制御を行
うための情報を送り、その効果を確認しつつ必要
に応じてその情報を修正したりするため、関連す
る各装置と情報の授受を頻繁に行う必要が生じ
る。ところが、伝送装置の能力が既に監視のため
の情報の伝送のためにその能力の大部分が占有さ
れてしまい、前記緊急制御を行うための情報の採
受が十分に行えなかつたり、間にあわなかつたり
する場合が出てくる。例えば、全ての伝送を１つ
の伝送装置を共用して行つた場合、非常にコンパ
クトになる反面、前記のような伝送能力を伝送量
の間題の他に、伝送装置に故障等が発生したら、
故障個所の数や部位によつては全ての情報が一括
して伝送不能となり、発電プラントが監視制御不
能の危険状態に陥る。

このように、発電プラントにおいては、１つの
情報に対して１組の信号線を使えば、伝送路が情
報毎に別々なので、伝送路を共用している場合に
発生するような、ある情報の変化頻度等が他の情
報の伝達に影響を与えたり阻害したりする如き情
報の渋滞等はなくなるが、信号線の量が膨大とな
り、集中化が困難となる。一方、１つの伝送路を
使つて多数の情報を時分割で伝送し、又は多数の
装置で伝送路を共用するような場合には、伝送路
がコンパクトになるが、伝送装置の故障により伝
送不能となると、全てのデータ伝送の授受が一切
できなくなつてしまうという問題点がある。

発明の目的 本発明は、発電プラントにおける集中監視制御
を行うための情報伝送路をコンパクト化して情報
の集中化を容易にし、しかも、情報が渋滞したり
一部情報伝達手段の故障等により集中監視制御が
不能に陥ることのない信頼性の高い発電プラント
の監視制御システムを提供することを目的とす
る。

発明の概要 この目的を達成するために、本発明は、集中監
視制御装置が装置群を制御するための信号を伝達
する伝送装置と、集中監視制御装置が装置群を監
視するための情報を伝達するための伝送装置をそ
れぞれ独立して設けるようにしたことを特徴とす
る。

発明の実施例 以下、本発明を図に示す実施例を参照して説明
する。

第４図は本発明の一実施例に係る発電プラント
における監視制御システムの構成図を示したもの
で、図中第３図と同一符号は同一又は相当部分を
示す。図の構成で第３図と異なる点は現場装置６
０を集中監視制御装置４０で監視制御するため、
集中監視制御装置４０と現場装置６０間で直接あ
るいはローカル制御装置５０を介して授受する情
報を監視用情報と制御用情報に分け、監視用情報
はステーシヨン８１ａ、伝送路８２ａから成る監
視用伝送装置８３ａを介して伝送する一方、制御
用情報はステーシヨン８１ｂ、伝送路８２ｂから
成る制御用伝送装置８３ｂを介して伝送するよう
にした点である。

このように、監視用情報と制御用情報とをそれ
ぞれ独立して設けた伝送装置を介して伝達するこ
とにより、監視のための情報の増加により、制御
のための情報伝達が阻害されたり、その逆になつ
たりすることが防止される。また、通常発電プラ
ントには、第１図で説明したように、中央には集
中監視制御装置４０の他にBTG盤３１等の操作
盤が設けられており、保安のため最低限操作必要
な現場操作端と、その操作盤上の操作スイツチと
は個々に１対１の信号線で接続されているで、制
御用伝送装置８３ｂが故障しても監視用伝送装置
８３ａが故障していなければ、前記操作スイツチ
を介して手動操作等により、現状維持などの最低
限の運転又は現場装置６０の安定停止操作を行う
ことができ、発電プラントの暴走が防止される。
この場合、保安上設けられる信号線の数は極く僅
かなものであるため、これらの信号線を現場、中
央間に配設しても何ら問題は生じない。

一方、監視用伝送装置８３ａが故障した場合
は、制御用伝送装置８３ｂを介して発電プラント
を安全に停止操作することができ。同様に発電プ
ラントの暴走が防止される。

尚、上記実施例では、第１図に示したような発
電プラントに適用した例について説明したが、本
発明はこれに限らず、あらゆる発電プラントにお
ける中央監視制御装置と現場装置間の情報伝達に
広く応用できる。例えば、最近はガスタービン
と、その排熱を利用するスチームタービンの各軸
を発電機に直結してユニツト化し、この発電ユニ
ツトを複数組み合せて発電プラントを構成するコ
ンバインド発電プラントの採用が検討されてい
る。このような発電プラントにおいては、各発電
ユニツト毎に制御用計算機を配置し、ユニツト毎
の集中制御を行う一方、それらの制御用計算機を
更に上位の計算機システムに接続し、各発電ユニ
ツトの現場装置を中央で一括して集中的に監視制
御する場合もある。このような発電プラントにお
ける上位計算機システムを集中監視制御装置とし
て、その上位計算機システムと下位の制御用計算
機間の監視、制御情報の伝達にも適用できる。更
に、その伝送路８２ａ，８２ｂは１本乃至複数本
の信号線でもよいし、また、光ケーブル等を用い
てもよい。

以上のように、本発明によれば、発電プラント
における集中監視制御装置とその対象となる装置
群との間の情報伝達を必要な情報を入出力するス
テーシヨンとそのステーシヨン間を結んで情報を
シリアルに伝送する伝送路とから成る伝送装置を
用いて行うようにしたので、装置間を結ぶ信号線
の数が減少し、情報伝達手段がコンパクトになる
上、伝達すべき情報は監視用情報と制御用情報と
をそれぞれ別の前記伝送装置を用いて伝達するよ
うにしたので、監視用情報と制御用情報の相互干
渉がなくなり、どちらか一方の伝送装置に不具合
が生じても他方を通じて必要最小限の監視制御は
確保され、発電プラントの安全性を保障するコン
パクトにして信頼性の高い発電プラントの監視制
御システムが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発電プラント監視制御システムの一具
体例を示すシステム構成図、第２図および第３図
はその監視制御システムにおけるそれぞれ従来の
情報伝達手段を説明するためのシステム構成図、
第４図は本発明の一実施例に係る発電プラント監
視制御システムにおける情報伝達手段を説明する
ためのシステム構成図である。 １０……現場、１１……タービン発電機、１１
ａ……主蒸気止メ弁、１１ｂ……主蒸気止メ弁バ
イパス弁、１１ｃ……主蒸気加減弁、１２……ボ
イラ、１２ａ……バーナ、１２ｂ……燃料流量調
整弁、１３……電動機駆動給水ポンプ、１４……
タービン駆動給水ポンプ、１４ａ……給水ポンプ
駆動蒸気加減弁、１５……給水流量調整弁、１６
……負荷開閉器、１７……主変圧器、１８……し
や断器、１９……電動弁、１９ａ……コントロー
ルセンター、２０……制御機器室、２１……自動
バーナ盤、２２……APC盤、２３……給水制御
盤、２４……タービンガバナ盤、２５……自動同
期盤、２６……AVR盤、２７……２軸同期盤、
２８ａ……計算機、２８ｂ……プロセス入出力装
置、２８ｃ……高密度カラーCRT表示制御装置、
２８ｄ……自動化リレー盤、２８ｅ……音声通報
装置、３０……中央制御室、３１……BTG盤、
３２……補助盤、３３……監視盤、３４……自動
化盤、３５ａ〜３５ｎ……CRT表示器、３６ａ
〜３６ｍ……タイプライタ、３７ａ〜３７ｌ……
運転員用コンソール、３８……CRTハードコピ
ー、３９……スピーカ、４０……集中監視制御装
置、５０……ローカル制御装置、６０……現場装
置、７０……信号線、８１，８１ａ，８１ｂ……
ステーシヨン、８２，８２ａ，８２ｂ……伝送
路、８３……伝送装置、８３ａ……監視用伝送装
置、８３ｂ……制御用伝送装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 広範囲に散在する現場装置群を中央制御室で
   一括して集中的に監視制御するため、前記中央制
   御室に設けられる中央集中監視制御装置と前記装
   置群との間で情報交換を行う発電プラントの監視
   制御システムにおいて、前記情報交換は、必要な
   情報を入出力するステーシヨンと、そのステーシ
   ヨン間を結んで情報をシリアルに伝送する伝送路
   とから成る伝送装置を用いて行なわれる一方、前
   記集中監視制御装置と前記現場装置群の間で交換
   される情報は、監視用情報と、制御用情報とに分
   けられ、それぞれ別の前記伝送装置を介して伝送
   されると共に、前記中央制御室には保安上最低限
   必要な現場操作端を操作するための操作盤が設置
   される一方、この操作盤と前記現場操作端とが１
   対１の信号線で結ばれ、前記制御用情報を伝送す
   る伝送装置が故障したとき、この信号線を介して
   保安操作が行なわれることを特徴とする発電プラ
   ントの監視制御システム。 ２ 特許請求の範囲第１項記載において、前記集
   中監視制御装置と前記装置群との間で行われる情
   報交換は、更に途中別の装置を経由しても行われ
   ることを特徴とする発電プラントの監視制御シス
   テム。