JPS6375901A - 並列制御回路の総括制御方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば複数台の発電機システム。

複数台のポンプによる移送システムにおける制御系のよ
うに、並列な複数系列の制御回路を一つの設定値により
総括的に制御するようにした並列制御回路の総括制御方
式に関し、特に各ＩＩＩ　１１１回路の制御状態すなわ
ち負荷の状態に応じて適切な総括設定値の按分を行なう
手段に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の総括制御方式について、ガスタービンの
排熱を利用して蒸気タービン発電機を運転するコンバイ
ンド・サイクルを例にとって説明する。フンバインド・
サイクルの構成方式には種々のものがあるが、高効率を
目的として複数台のガスタービンと１台の蒸気タービン
とを組合せたものを一系列のフンバインド・サイクルと
し、これを２系列もしくはそれ以上の系列にまとめて一
つの発電所として運用する場合がある。以下、−例とし
て３台のガスタービンと１台の蒸気ターピンより構成さ
れるコンバインド・サイクルを、２系列設けた例にもと
づいて従来技術を説明する。

なお文献としては、「三菱重工技報　ＶｏＬ。

２２、順　３，１９８５　２８６頁、３１４〜」がある
。

３台のガスタービンと１台の蒸気タービンより構成され
るコンバインド・サイクルを２系列設けてなる発電所を
制御する場合、一般に総括制御と協調制御とが用いられ
る。ここでいう総括制御とは一つの発電負荷設定値によ
り一つの発電所を総括的に制御する方式をいい、協調制
御とは、片系列を一つの発電負荷設定値で制御する方式
を言う。

通常はこの両者を組合わせて使用することにより、多数
のガスタービンや蒸気タービンなどからなる原動機を安
定に運転制御するものとなっている。

ガスタービンと蒸気タービンとが各々別の発′Ｒ１を駆
動する場合において、これを総括制御す、る際に注意を
要する煮は、ガスタービン負荷は制御応答性が非常に早
いのに対し、蒸気タービン負荷は排ガス回収ボイラの熱
容量の遅れにより制御応答性が非常に遅い点である。す
なわち蒸気タービンの駆動源として用いられるガスター
ビンの排熱は、排熱回収ボイラにより吸収されたのち、
蒸気に変換されて蒸気タービンに供給されるため、制御
応答性が非常に遅いものとなる。このように制御応答性
に大きな開きをもつ両タービンの負荷をまとめて一つの
総括負荷設定値により制御する場合、一般には応答性の
遅い蒸気タービンの負荷を外乱として取扱い、総括負荷
設定値との差分を運転中のガスタービン台数にて均等分
担することにより、容易かつ望ましい制御性を得るよう
にしている。

第５図は、上記のように制御応答性に大きな開きをもつ
両タービンの負荷をまとめて一つの総括負荷設定値によ
り制御する場合の制御ブロックを示す図である。

総括制御は次のように行なわれる。電力系統の中央給電
指令所１からの発電電力の設定値信号または発電所内の
手動設定部２により設定操作される総括負荷設定器３の
出力信号は、総括負荷設定値信号として切替スイッチ４
を介して総括変化率制限器５に供給される。総括変化率
制限器５に供給された総括負荷設定値信号は、ここで信
号変化率の制限器加えられることにより、総括制御下に
ある原動機として許容される負荷変化率を越さないよう
に調整される。この調整された信号は、総括負荷分担演
算器６において１系列および２系列への協調負荷設定値
を演算される。

第６図は、上記総括負荷分担演算器６の機能を詳細に示
すブロック図である。、第６図中、６１゜６２は減算器
、６３は割算器、６４．６５は乗算器、６６〜６８は加
算器である。またＴ１１は１系列蒸気タービン負荷信号
導入端子、Ｔ１２は２系列蒸気タービン負荷信号導入端
子、Ｔ２１は１系列総括制御中ガスタービン台数信号導
入端子、Ｔ２２は２系列総括制御中ガスタービン台数信
号導入端子である。

かくして総括負荷分担演算器６では、総括負荷−１限器
５を介して供給された総括負荷設定値から蒸気タービン
負荷分が差引かれ、残り分が総括制御にて運転中のガス
タービン台数に応じて両系列へ按分され、各系列への協
調負荷設定指令値が求められる。これにより各系列ごと
のガスタービン運転台数が異なっている場合も含めて、
両系統の全発電量の制御が行なわれる。

協調制御は次のように行なわれる。第５図において、総
括負荷分担演算器６から出力される協調負荷設定指令値
信号は、１系列協調負荷制御器７および２系列協調負荷
制御器８にそれぞれ入力する。今、１系列協調負荷制御
器７に入力した協調負荷設定指令値信号に着目する。１
系列協調負荷制御器７に入力した上記指令値信号が、１
系列協調負荷設定器７１に供給されると、この設定器７
１において協調負荷設定値が設定される。なお上記１系
列協調負荷設定器７１は、発電所内の手動設定部７２に
よる設定操作によ°っても所定の１系列協調負荷設定値
を設定可能になっている。この１系列協調負荷設定器７
１の出力信号が、協調変化率制限器７３に供給されると
、この制限器７３において信号変化率の制限を加えられ
、協調制御下にある原動機として許容される負荷変化率
を越さないように調整される。この調整された信号は減
算器７４に供給され、ここで負荷追従性の遅い蒸気ター
ビン負荷７５を差引かれる。かくして、ガスタービンに
て分担すべき負荷が求められる。この減算器７４の出力
信号は、協調負荷分担ｘｉ器７６において、ガスタービ
ン台数に応じて按分され、各々のガスタービンの負荷設
定値が同一となるような負荷設定値を定められる。そし
てその負荷設定値信号は、端子７７〜７９から出力され
る。すなわち協調制御は、総括制御により定７められた
協調負荷設定値に基いて、各ガスタービンの目標負荷設
定値を求めるυ制御である。

第５図および第６図に示すυＪｔ１１方式は、コンバイ
ンド・サイクル向けとして３台のガスタービンと、１台
の蒸気タービンとの組合わせを２系列使用した発電所に
て既に使用されている。

第７図は、前記総括負荷分担演算器６の前ａに、ＰＩＤ
制御器８０を減算器８１および加算器８２と共に挿入し
た例を示す図である。この例では、発電所の全負荷を減
綽器８１の負端子８３にフィードバックすることにより
、応答性の異なるガスタービンと蒸気タービンとを共に
制御するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第５図および第６図に示した制御方式は、ＰＩＤｉｌｌ
ｔｌｌ）などを用いることなく、応答性の全く異なるガ
スタービンと蒸気タービンとを、各々の運転台数に制限
されることなく目標とする負荷設定値に容易かつ良好に
追従制御し得る利点がある。

しかしながら、総括ｖＩＩ下にある全てのガスタービン
を同一負荷として制御するものであるため、１系列と２
系列のガスタービン負荷が同一でない運転状態から、両
系列を総括！制御にした時、両系列の負荷条件がバラン
スするまでの期間において一時的に発電所の全負荷が変
化する場合がある。

第８図はその一例を示す図で、１系列が２台のガスター
ビン運転中であり、２系列が１台のガスタービン運転中
であるとき、その異なった負荷条件のまま両系列を同時
に総括制御に入れた場合の様子を示している。第８図に
示すように、総括制御に入れた時点で目標負荷はガスタ
ービン台数にて均等に配分され、その後各々目標負荷に
向かって同一の負荷変化率で変化していく。このため各
系列の目標負荷への到達時間が異なるものとなり、結局
図示の如く発電所全負荷が変動する。

第９図は他の例を示す図で、両系列ともに３台のガスタ
ービン運転中であるが、それぞれの負荷レイトが異なっ
た条件のまま、両系列を同時に総括！ＪＪ　ｗＪに入れ
た場合の様子を示している。この第９図の例でもＭ８図
の場合と同様に、発電所全負荷が目標整定値とは異なっ
た動きを示すことになる。

一方、第７図に示すような発電所全負荷をフィードバッ
クする制御方式では、発電所全負荷の変動は回避可能で
ある。しかしコンバインド・サイクルの特殊性として、
総括制御下のガスタービン台数が変わることにより、応
答特性が大幅に変わる。またガスタービンと蒸気タービ
ンという全く応答性の異なる原動機を一括して制御する
ためには、ガスタービン台数やガスタービンと蒸気ター
ビンどの負荷分担率により、ＰＩＤ制陣０υ制御定数を
可変する必要がある。このため非常に複雑な条件を含ん
だ可変０郊定数ＰＩＤｌｌＩＩｉｌｌ方式を用いざるを
得ない。したがって現地での試運転調整に長時間を要す
るなどの問題がある。

ところで第８図および第９図に示した問題点は、２系列
の負荷変化に対し、１系列の変化が大き過ぎることに原
因がある。そこで２系列の目標負荷設定値に変化率制限
器を設ける方式が考えられる。

しかしこの方式を用いた場合には、変化率をガスタービ
ン台数や両系列の許容負荷変化率に応じて変更する必要
がある。特に例えば第８図に示すケースにおいて、両系
列の負荷バランスと同時に発電所全負荷を変えた場合に
は、さらに複雑な演算を要求されることになるので実用
的でない。またフンバインド・サイクルのように、遅れ
の大きな蒸気タービンが存在している場合、その特性を
計算して補正することは制ｔＩａ装置の機能を超えた内
容であり、問題点の解決とはならない。

そこで本発明は、たとえ異なった負荷条件のまま複数の
系列を同時に総括制御に入れた場合においても、全負荷
変動がなく、所定の設定値どうりに安定かつ正確に制御
することができ、しかも複雑な構成のＰＩＤ制御などを
一切必要とせず、構成簡単で取扱いの容易な並列υＪｔ
１１回路の総括制御方式を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じた。すなわち、並列な複数系列のｖ
１ａ回路を一つの設定値により総括的に制御する並列制
御回路の総括制御方式において、各制御回路の所定時点
での目標負荷設定値と実際の負荷値との偏差をそれぞれ
求め、求めた偏差に基いて各υ１日回路の目標負荷設定
値への到達時間を算定し、算定した前記到達時間の差に
応じて前記各ｉｑａ回路の目標負荷設定値を補正するよ
うにした。なお補正手段としては、目標負荷設定値への
到達時間が長い方の制御回路における目標負荷設定値と
実際の負荷値との偏差を、到達時間の短い方の制御回路
における目標負荷設定値へ、補正分として加えるもの等
が好ましい。

〔作用〕

このような手段を講じたことにより、負荷条件の如何に
拘らず、各０彌回路の目標負荷設定値への到達時間が同
一となるので、全負荷変動が生じないものとなる上、複
雑な構成のＰＩＤＩＩＩＩＯなどを一切必要としないも
のとなる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
り、第６図に対応する部分のみを示した図である。した
がって第６図と同一部分には同一符号を付し、その部分
の詳細な説明は省略する。

第１図に示すように、総括負荷分担演算器１００は、第
６図に示した総括負荷分担演算器６に、減Ｉｉ［器１０
１．１０２および加算器１０３，１０４を追加し、目標
負荷設定値の補正機能をもたせたものとなっている。な
おＴａ２は１系列総括制御中ガスタービン合計負荷信号
導入端子、Ｔ３２は２系列総括制御中ガスタービン合計
負荷信号導入端子である。かくして減算器１０１には２
系列の目標負荷信号と、端子３２から導入されたその時
点の実際の合計負荷信号とが与えられ、その差が補正分
として出力される。また減算器１０２には１系列の目標
負荷信号と、端子３１から導入されたその時点の実際の
合計負荷信号とが与えられ、その差が補正分として出力
される。いずれの系列の補正分が有効な補正分として用
いられるかは、スイッチ１０５または１０６の０Ｎ−Ｏ
ＦＦ動作による。

第２図はスイッチ１０５または１０６を選択的にＯＮ動
作させる選択ロジックを示す因である。

第２図に示すように負荷条件が安定しているときは、フ
リップフロップ回路ＦＦがリセット状態になっているが
、総括制御に入るとＰＬＳにてパルス化された信号がフ
リツプフロツプ回路ＦＦをセット状態にする。この状態
において、２系列側の遅延時間すなわち目標到達時間Ｔ
２が、１系列側の遅延時＋ｆｆｌすなわち目標到達時間
Ｔ１より長い場合にはアンドゲートＡＮＤ１を通してス
イッチ１０５をＯＮ動作させる信号Ｓ１が送出される。

また上記とは逆に１系列側の遅延時間すなわち目標到達
時間Ｔ１が、２系列側の遅延時間すなわち目標到達時間
Ｔ２より長い場合にはアントゲ−１−ＡＮＤ２を通して
スイッチ１０６をＯＮ動作させる信号Ｓ２が送出される
。

このように本実施例においては、総括制菌に入ったとき
先ず最終目標負荷と現在の負荷とを比較して偏差を求め
、この偏差の大きさとガスタービンの負荷変化率とから
、目標負荷へ到達するまでに要する目標到達時間を求め
る。そしてこの目標到達時間の遅い方の系列は、そのま
まとするが、この目標到達時間の早い方の系列には補正
分を加え、遅い系列と同じ時点で目標負荷に到達するよ
うにする。上前２補正分としては、その時点の目標負荷
と、目標到達の遅い系列のその時点の実際の負荷との偏
差を用いる。

第３図は第８図の条件と同一条件を有する場合のガスタ
ービン負荷および発電所全負荷特性を示す図であり、第
４図は第９図と同一条件を有する場合のガスタービン負
荷および発電所全負荷特性を示す図である。第３図およ
び第４図に示すように、補正分の働きにより、両系列が
目標負荷に到達する時点が同一となり、発電所の全負荷
の変動がなくなる。上記した本方式は、第５図に示した
従来方式すなわち蒸気タービン負荷を別項口とすること
により発電所全負荷フィードバック制御を不要とした制
御方式の機能を、さらに大幅に拡張したものといえる。

なお本発明は前記各実施例に限定されるものではない。

例えば、フンバインド・サイクルを構成するガスタービ
ンおよび蒸気タービンの台数は、実施例に示した台数の
ものに限定されものではなく、あらゆる組合わせの台数
に対して広く適用可能である。また例えば複数台のポン
プを一つの設定値にて総括制御する場合のように、コン
バインド・サイクルのみならず、種々の制御対象に対し
て広く適用可能である。このほか本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、並列な複数系列の制御回路を一つの設
定値により総括的に制御する場合において、負荷条件（
各制御回路の対象機器の能力が異なる場合や運転条件に
よりその能力が変化する場合等）の如何に拘らず、総括
的に最適な負荷配分する機能を有しており、各制御回路
の目標負荷設定値への到達時間が同一となるので１全負
荷変動が生じないものとなり、所定の設定値どうりに安
定かつ正確にＩｌｌすることができ、総括制御の機能を
大幅に向上できる上、複雑な構成のＰＩＤ制御などを一
切必要としないので、構成が簡単で取扱いの容易な信頼
性の＾い並列制御回路の総括制御方式を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示す図で、第１因
は総括負荷分担演算器の構成を示すブロック図、第２図
は補正分選択ロジックの構成を示すブロック図、第３図
および第４図はそれぞれ異なる条件の下での負荷バラン
スを示す特性図である。 第５図〜第９図は従来例を示す図で、第５図はコンバイ
ンド・サイクル全体の制御ブロック図、第６図は総括負
荷分担演算器の構成を示すブロック図、第７図は制御ブ
ロックの他の例を示す図、第８図および第９図はそれぞ
れ異なる条件の下での負荷バランスを示す特性図である
。 ｉ　ｏ　ｏ−・・総括負荷゛分担ａｉｉｌｌＩＦｊ、１
０１．１０２・・・減偉器、１０３．１０４・・・加算
器、１０５．１０６・・・スイッチ。 出願人復代理人　　弁理士　鈴江武彦 第５図 第６　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）並列な複数系列の制御回路を一つの設定値により
   総括的に制御する並列制御回路の総括制御方式において
   、各制御回路の所定時点での目標負荷設定値と実際の負
   荷値との偏差をそれぞれ求める手段と、この手段により
   求めた偏差にもとづいて各制御回路の目標負荷設定値へ
   の到達時間を算定する手段と、この手段により算定した
   前記到達時間の差に応じて前記各制御回路の目標負荷設
   定値を補正する補正手段とを具備したことを特徴とする
   並列制御回路の総括制御方式。
2. （２）補正手段は、目標負荷設定値への到達時間が長い
   方の制御回路における目標負荷設定値と実際の負荷値と
   の偏差を、到達時間の短い方の制御回路における目標負
   荷設定値へ、補正分として加えるものである特許請求の
   範囲第１項記載の並列制御回路の総括制御方式。