JPS6361864B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は複数台の発電ユニツトで構成される複
合型発電プラントの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〕

最近の発電プラントにおいては、発電効率の向
上を目的として複合サイクル発電ユニツトが開発
され、実用化されつつある。この発電ユニツトは
ガスタービン、蒸気タービン、発電機を一軸上に
結合し、ガスタービンを駆動し終えた排ガスを利
用して蒸気タービンを駆動し、両者の駆動力で発
電機を駆動することにより、熱エネルギーの有効
利用を図るようにしたものである。しかし、この
発電ユニツトは単機容量が小さく、各発電ユニツ
ト毎に独立して運転するのは不経済となるため、
系統運用上は複数台で１台の発電プラントを構成
している。

ところで、発電プラントの負荷制御は、一般に
は中央給電指令所から与えられる負荷目標値と
AFC（自動周波数制御）信号とから得られる負荷
指令信号に基づいて行なわれるが、AFC制御を
行なう際にはAFC巾に対する考慮が必要となる。

発電プラントにおいては、急速に大きな負荷を
変動させると燃料流量、給水流量が大きく変化し
プラントが不安定な状態になるため、速い負荷変
化率に対応できる負荷の変動巾は限られている。
AFC信号は、系統周波数が下がれば発電機出力
を上げ、系統周波数が上がれば発電機出力を下げ
るように設定されており、系統周波数に合めせて
すばやく発電機出力を増減させる必要があるが、
前述の理由によりおのずとその巾は限られてお
り、従来の単一発電プラントにおいては、AFC
巾を定格発電量の10％程度としていた。ところ
が、複合型発電プラントの場合には、その発電ユ
ニツト運転台数が、その時々で変化するため、
AFC巾を一定にするとAFC制御がうまく行なわ
れなくなる場合が生じる。

例えば、今、８台の発電ユニツトからなる複合
発電プラントを考える。この発電プラントにおけ
るAFC巾を４台運転時の定格出力の10％に決め
たとする。すると、運転台数が１台となつた場
合、このAFC巾は１台の発電ユニツトの定格出
力の40％となり、負荷変動が大きく、制御の安定
性が悪くなり、ボイラ、タービン等の機器の熱応
力が増して機器に悪影響をおよぼす。一方、運転
台数が８台となつた場合、このAFC巾は、複合
発電プラントにとつては定格出力の５％となり、
能力以下の負荷変動しかせず、改善への寄与が少
なくなる。

〔発明の目的〕

本発明はAFCによる短期的な負荷変動制御を
効果的に行なうことのできる複合型発電プラント
の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〕

このため、本発明は複数台の発電ユニツトで構
成される複合型発電プラントにおいて、AFC巾
を統括負荷制御中の発電ユニツト運転数に応じて
上下限設定することにより、従来の単一型発電プ
ラント同様のAFC制御を可能としたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係る統括負荷制御
装置の構成図を示したもので、１は中央給電指令
所、２は所内モード負荷設定器、３は中央給電指
令所１から与えられる負荷目標値信号ａ又は所内
モード負荷設定器２から与えられる所内モード負
荷目標値信号ｂのどちらかを選択する切替器、４
は切替器３から出力される負荷目標値信号の変化
率を制限した上、負荷指令基準値信号ｃとして出
力する負荷変化率制限器である。５は中央給電指
令所１から与えられるAFC信号ｄの上限を決め
る上限設定器、６は下限を決める下限設定器、７
はその上下限値を決めるAFC上下限設定器であ
る。８は負荷指令基準値信号ｃと、上、下限設定
器５，６によりAFC巾の制限されたAFC指令値
信号ｅとを加算し、複合型発電プラントの負荷指
令値信号ｆとして出力する加算器、９は各発電ユ
ニツトからの実負荷信号を加算する加算器、１０
は負荷指令値信号ｆと加算器９から出力される複
合型発電プラント実負荷信号ｇとの偏差信号ｈを
出力する減算器、１１は偏差信号ｈを比例積分し
て負荷目標値信号ｉを作る比例積分器、１２は発
電ユニツト起動停止時等に使用されるバイアス設
定器、１３は負荷目標値信号ｉとバイアス設定器
１２から出力されるバイアス信号ｊとの偏差をと
り負荷指令値信号ｋとして出力する減算器、１４
は発電ユニツトの負荷指令を手動設定するための
手動設定器、１５は切替器である。１６は発電ユ
ニツトの実負荷を検出する負荷検出器、１７は切
替器１５から出力される負荷指令値信号ｋと負荷
検出器１６からの発電ユニツト実負荷信号との偏
差を算出する減算器、１８は減算器１７から出力
される偏差信号ｌに応じて変化する速度設定信号
を出力する速度設定器である。

第２図は上記速度設定器１８から先の発電ユニ
ツトの構成図を示したもので、１９は減算器、２
０は演算増幅器、２１はサーボ増幅器、２２は燃
料調整弁、２３は回転数検出器、２４はガスター
ビン燃焼器、２５はコンプレツサ、２６はガスタ
ービン、２７は発電器、２８は排熱回収ボイラ、
２９は蒸気加減弁、３０は蒸気タービン、３１は
復水器である。

以上の構成で、第１図の切替器１５が減算器１
３側に切り替わつているときは、この発電ユニツ
トは統括負荷制御中にあるものとして、AFC上
下限設定器７には信号Zn（ｎは第ｎ番目の発電ユ
ニツトを表わす）＝「１」が入力される。一方、切
替器１５が手動設定器１４側に切り替わつている
ときは、信号Zn＝「０」がAFC上下限設定器７に
入力される。

AFC上下限設定器７はこれらの入力信号Z₁〜
Z_oから現在統括負荷制御中の発電ユニツト運転台
数を判断し、その運転台数に対応した上限値Ｏ、
下限値Ｐをそれぞれ上限設定器５、下限設定器６
に与える。

これにより、中央給電指令所１から入力される
AFC信号ｄは上限設定器５、下限設定器６によ
り、そのAFC巾が制限されて、現在の複合型発
電プラントの発電ユニツト夏転台数に応じた
AFC信号ｅとして加算器８に入力される。これ
と同時に中央給電指令所１から与えられる負荷目
標値信号ａも切替器３から負荷変化率制限器４を
経て負荷指令基準値信号ｃとして加算器８に入力
される。これらの信号ｅとｃは加算器８で加算さ
れて負荷指令値信号ｆとなり、減算器１０に加え
られる。一方、各発電ユニツトの実負荷は負荷検
出器１６により検出されて加算器９で加算され、
複合型発電プラント実負荷信号ｇとして減算器１
０に加えられる。次いで、この減算器１０で算出
される負荷指令値信号ｆと複合型発電プラント実
負荷信号ｇとの偏差信号ｈは比例積分器１１に加
えられて負荷目標値信号ｉとなり、各発電ユニツ
トに与えられる。

各発電ユニツトにおいては、与えられた負荷目
標値信号ｉからバイアス信号ｊを減算器１３で減
算することにより負荷指令値信号ｋが算出され、
切替器１５を介して減算器１７に加えられる。こ
の減算器１７には負荷検出器１６より偏差信号ｌ
も加えられて偏差信号ｍが算出され、この偏差信
号ｍにより速度設定器１８の設定器が増減され
る。

この速度設定器１８により出力される速度指令
信号ｎは、第２図の減算器１９に入力され、そこ
で回転数検出器２３から得られるガスタービン、
蒸気タービン、発電機の回転数（ガスタービン、
蒸気タービン、発電機は連結されているため回転
数は同一）との偏差が算出される。算出された偏
差は演算増幅器２０で比例演算が施されたのち、
サーボ増幅器２１に加えられる。これにより、燃
料調整弁２２の開度が制御され、ガスタービンの
ガスタービン燃焼器２４に入る燃料量が制御さ
れ、ガスタービン２６の軸トルクが制御される。

一方、蒸気タービンの方はガスタービン２６の
排ガスのエンタルピーつまり燃料流量により、排
熱回収ボイラ２８からの蒸気のエンタルピーが決
定されるため、蒸気加減弁２９を全開または一定
開度にしておくと、復水器３１の真空度との関係
で一義的に蒸気タービンの軸トルクが決定され
る。この結果、発電機がガスタービン、蒸気ター
ビンに連結されているので、ガスタービンと蒸気
タービンの軸トルクの和に発電機の効率を乗じた
ものが発電機の出力となつて電力系統に出力され
る。

このように、統括負荷制御中の発電ユニツト運
転台数が多い場合はAFC巾を大きくすることに
より、中央給電指令所１から与えられるAFC信
号ｄに応じた周波数制御が可能となり、また、統
括負荷制御中の発電ユニツト運転台数が少ない場
合はAFC巾を小さくすることにより、負荷指令
値信号ｆが運転中の台数の最大出力をオーバーす
ることを防ぐことができ、良好なAFC制御を行
なうことができるようになる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、AFC信号の上
下限値を統括負荷制御中の発電ユニツト運転台数
に応じて設定するようにしたので、複数台から成
る複合型発電プラントのAFC制御を良好に行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例に係る
複合型発電プラント統括負荷制御装置の構成図で
ある。 １……中央給電指令所、２……所内モード負荷
設定器、３，１５……切替器、４……負荷変化率
制限器、５……上限設定器、６……下限設定器、
７……AFC上下限設定器、８，９……加算器、
１０，１３，１７，１９……減算器、１１……比
例積分器、１２……バイアス設定器、１４……手
動設定器、１６……負荷検出器、１８……速度設
定器、２０……演算増幅器、２１……サーボ増幅
器、２２……燃料調整弁、２３……回転数検出
器、２４……ガスタービン燃焼器、２５……コン
プレツサ、２６……ガスタービン、２７……発電
機、２８……排熱回収ボイラ、２９……蒸気加減
弁、３０……蒸気タービン、３１……復水器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数台の発電ユニツトから成る複合型発電プ
   ラントを中央給電指令所からの指令に基づいて負
   荷制御する複合型発電プラントの統括負荷制御装
   置において、各発電ユニツトをそれぞれ統括負荷
   制御側又は除外側に切り替える各切替器と、これ
   ら切替器からの状態信号に基づき統括負荷制御中
   の発電ユニツト運転台数を判断し、この台数に対
   応して前記中央給電指令所から与えられるAFC
   信号の上下限巾を設定する上下限設定器とを備え
   ていることを特徴とする複合型発電プラントの統
   括負荷制御装置。