KR100968796B1 - 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법은, A) 발전소의 목표 출력 설정과 요구하는 출력 변동률에 의하여 발전기 출력을 변경하여 운전시킬 수 있도록 유닛 마스터를 제어하는 단계; B) 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 하위의 보일러 보조설비에 연료, 급수 및 연소용 공기를 공급할 수 있도록 보일러 마스터를 제어하는 단계; C) 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 터빈의 증기밸브를 조정하여 발전기 출력을 제어할 수 있도록 터빈 마스터를 제어하는 단계; 및 D) 상기 유닛 마스터, 보일러 마스터 및 터빈 마스터의 제어에 의해 출력 요구치 변동시 보일러 마스터의 동적 응답 보상에 따라 입력을 제어하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 보일러 연료의 가공, 이송 및 연소시 시간지연이 큰 석탄 및 고체연료 등을 사용하는 발전소에서 발전 출력변동의 지연을 방지하고 보일러 및 터빈을 보다 안정적인 상태에서 유지하여 발전소 비상정지와 발전소 주 설비의 급속한 수명 단축을 예방하며 궁극적으로 전력계통 전력수요에 대한 발전 출력을 추종하는 능력을 개선함으로써 보다 양질의 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.

유닛 마스터, 보일러 마스터, 터빈 마스터, 응답지연, 보상

Description

보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법{CONTROL METHOD FOR FAST AND STABLE LOAD CONTROL BY COMPENSATING TURBINE AND BOILER RESPONSE DELAYS IN POWER PLANTS}

본 발명은 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력발전소 보일러 및 터빈과 그 보조기기를 제어하는 제어시스템의 설계와 제작 분야에서 발전소 제어성능 및 안정도 향상에 기여할 수 있는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에 관한 것이다.

발전소 제어의 가장 상위에 있는 유닛마스터와 그 하부에서 보일러 및 터빈 전체를 조정하는 보일러마스터와 터빈마스터를 제어하는 부분이며, 과거에는 아날로그 회로에 의해 간단한 제어를 수행하였으나 현대에는 컴퓨터 기술을 이용한 디지털 제어시스템 내부에서 표준화된 기능 블록(Function Block)을 조합하고 내부 파라 미터를 조정하여 원하는 제어알고리즘을 수행하고 있다.

프로세스에서 시간 지연이 수분 이상으로 큰 보일러와 수초 이내에 응답하는 터빈 발전기가 상호 연동하는 발전소에서는 일반적으로 터빈 발전기에서 빠른 출력 증가를 시도할 때에 보일러 안정 상태가 나빠지고 연료, 공기 및 급수의 과도유입(overshoot: 오버슈트)가 커서 운전상태가 불안하여 발전소가 정지되는 사례가 있으며 보일러 튜브의 누설이 빈번하여 발전소 유지정비비가 증가한다. 이러한 문제 발생에 따라 각 발전소는 최대 출력 변동률을 제한하여 안정을 우선으로 운전하고 있으나 이런 경우 계통부하 추종성이 저하되어 계통 주파수 안정도가 떨어지게 된다.

이렇게 제어하기 어려운 프로세스인 발전소에는 복잡한 제어방법을 제어로직(Control Logic)으로 설계하여 구현하는데 비례, 미분, 적분 제어(PID 제어) 방법에 전통적으로 의존하고 있으나 여러 가지 복잡한 설계에도 불구하고 불안정과 출력변동의 지연이 발생되고 있는데, 예를 들어 분당 5%의 비율로 25%의 발전 출력을 변동시킬 때 설계상 소요시간은 5분이지만 실제로는 8~9분 정도 지연되는 경우가 일반적이다. 일반적으로 발전 출력변동을 개시하면 유닛마스터에서 보일러마스터와 터빈마스터에 동시에 출력 지표 신호를 보냄으로 인해 특히 석탄 화력 발전소에서는 보일러가 시간지연이 커서 운전상태가 크게 동요하는 불안정을 야기한다.

더욱이, 발전소는 전력계통의 부하에 따라 신속하게 그 발전출력을 추종할 수 있어야 하는 데 여러 가지 사유로 출력 증감발 속도가 제한되고 보일러 터빈의 운전상태가 불안하게 되는 경우가 많다. 이러한 과도기에도 발전소 전체의 과도 안정도가 규정 범위 내에서 유지되어야하며, 불안정이 심할 때에는 설비보호를 위해 발전소가 정지된다. 따라서 발전소의 출력 증감발률(변동 속도)은 제한적인 경우가 많이 있어서 급전 운용에 장애가 되고 심하면 발전요금 등급이 내려가서 발전소 수 익이 감소하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 보일러 연료의 가공, 이송 및 연소시 시간지연이 큰 석탄 및 고체연료 등을 사용하는 발전소에서 발전 출력변동의 지연을 방지하고 보일러 및 터빈을 보다 안정적인 상태에서 유지하여 발전소 비상정지와 발전소 주 설비의 급속한 수명 단축을 예방하며 궁극적으로 전력계통 전력수요에 대한 발전 출력을 추종하는 능력을 개선함으로써 보다 양질의 전력을 공급할 수 있게 한 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 보일러에서 일어나는 연료의 이송, 가공(미분탄) 및 연소 등에서 발생하는 응답시간 지연을 효과적으로 극복하여 보일러가 불안정하게 되지 않도록 안정적인 제어를 수행하고, 연료, 공기 및 급수 같은 보일러 입력에 과다 유입(오버슈트: overshoot)을 방지하고, 발전 출력 변동시 실제 출력이 설정치와 같이 직선적으로 변하여 목표부하에 도달하는 시간의 지연을 방지하고, 보일러와 터빈의 응답시간 지연 차이를 효과적으로 보상하는 협조제어를 구현 가능하며, 보다 공격적인 모델베이스 현대 제어기술을 이용하여 더욱 신속한 출력 응답을 구현 가능할 수 있게 한 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, A) 발전소의 목표 출력 설정과 요구하는 출력 변동률에 의하여 발전기 출력을 변경하여 운전시킬 수 있도록 유닛 마스터를 제어하는 단계; B) 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 하위의 보일러보조설비에 연료, 급수 및 연소용 공기를 공급할 수 있도록 보일러 마스터를 제어하는 단계; C) 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 터빈의 증기밸브를 조정하여 발전기 출력을 제어할 수 있도록 터빈 마스터를 제어하는 단계; 및 D) 상기 유닛 마스터, 보일러 마스터 및 터빈 마스터의 제어에 의해 출력 요구치 변동시 보일러 마스터의 동적 응답 보상에 따라 입력을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 B) 단계 및 C) 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 B) 단계 및 C) 단계는 발전소의 증기압력과 온도 안정을 위해 서로 협조 제어되도록 연계되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 A) 단계는, a) 급전지령에서 원격전력신호에 의해 출력지령하는 단계; b) 상기 유닛 마스터의 운전시 신호발생기를 통하여 목표출력을 설정하는 단계; c) 목표출력의 상한 또는 하한 출력제한 신호와 선택기를 통과한 신호가 출력지령으로 제한 값을 초과하지 않는 단계; d) 상기 유닛 마스터의 운전모드에서 보일러 및 터빈의 협조 제어가 아닐 경우 하한 출력제한 신호는 무시되고, 선택기에서 실제 전력 출력을 선택하여 실제 출력을 추종(Tracking)하는 단계; e) 신호의 변동률이 제어되며 정해진 목표까지 출력 감발 또는 출력 상승 또는 출 력 감발시 변화율을 제한하는 단계; f) 주파수 추종 운전을 위한 주파수 신호가 주파수 오차로 입력되어 유닛 마스터 신호에 가감되므로 출력이 가감되고, 출력 상승 또는 출력 감발시 유닛 마스터 신호에 연속적인 증가 또는 감소 신호가 가산되는 단계; 및 g) 상기 보일러 보조설비의 일부 정지시 발전기출력이 급감발되고 목표 전달 신호가 전달되며 상기 터빈 마스터와 보일러 마스터의 지령 신호로 공급되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 B) 단계는, a) 상기 유닛 마스터의 출력 요구 신호가 상기 보일러 보조설비에 맞게 스케일링 되어 상기 보일러 마스터의 기준 신호가 되는 단계; 및 b) 상기 보일러와 터빈의 협조 제어 모드 또는 보일러 추종 제어모드로 선택되어 해당 결과를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 b) 단계에서의 상기 보일러와 터빈의 협조 제어 모드 선택시, 감산블록에서 증기압력 오차가 검출된 후 비례적분미분 제어기에 공급되어 증기 압력을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 b) 단계에서의 상기 보일러 추종 제어모드 선택시, 상기 보일러 마스터가 주증기 압력 오차에 의해 보일러 전체의 입력을 조정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 C) 단계는, a) 상기 유닛 마스터에서 공급되는 출력 요구 신호가 터빈 마스터의 기준신호가 되는 단계; b) 상기 기준신호 연산시 터빈보다 큰 보일러의 시간 지연을 보상하는 단계; 및 c) 시간 지연 보상에 따라 보일러 및 터빈의 협조 제어모드 또는 터빈 추종 제어모드를 선택하는 단계;를 포함 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 c) 단계에서의 상기 보일러 및 터빈의 협조 제어모드 선택시, 감산블록에서 증기압력 오차가 검출된 후 비례적분미분 제어기에 공급되어 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 c) 단계에서의 상기 터빈 추종 제어모드 선택시, 상기 터빈 마스터가 주증기 압력 오차에 의해 터빈 밸브의 작동을 조정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 C) 단계 수행시 주파수 제어운전을 위하여 터빈 및 발전기 속도편차에 대한 주파수 오차가 스케일링 되어 상기 보일러와 터빈의 협조 제어모드 또는 상기 터빈 추종 제어모드의 터빈 마스터 신호를 가감하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 D) 단계는, a) 출력 요구치 발전소 출력 요구신호가 변화하면 미분기에서 출력 변화를 돕는 방향의 신호가 생성되어 상기 보일러 마스터에 신호를 가산하는 단계; 및 b) 상기 미분 신호가 출력 구간에 따라 크기가 조정되도록 함수발생기에서 프로그램화되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 D) 단계는, 상기 미분 신호의 1차 지연으로 필터링이 요구되되, 지연 정수가 함수발생기에서 출력 구간 대에 따라 프로그램화하고, 출력 증감발이 완료된 시점에서 미분신호의 감소가 요구되며 비율이 함수발생기에서 출력 구간 대에 따라 프로그램화하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 동적 응답시 일정한 비율로 증가 또는 감소하는 변화율 제한기 대신 신호 변화가 지수적으로 나타나게 하여 보상신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, A) 발전소의 목표 출력 설정과 요구하는 출력 변동률에 의하여 발전기 출력을 변경하여 운전시킬 수 있도록 유닛 마스터를 제어하는 단계; B) 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 출력제어 향상기술을 구현하기 위해 선진제어기를 사용하여 보일러 및 터빈 마스터를 제어하는 단계; 및 C) 상기 유닛 마스터, 보일러 마스터 및 터빈 마스터의 제어에 의해 출력 요구치 변동시 보일러 마스터의 동적 응답 보상에 따라 입력을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 B) 단계는, a) 응답이 늦은 보일러를 예측 제어하기 위해 상기 유닛 마스터에서 공급된 출력 요구신호의 변동에 따라 모델베이스 전달함수발생기에서 안정된 선행신호와 급격한 선행신호를 발생시키는 단계; b) 상기 안정된 선행신호와 급격한 선행신호인 동적 선행신호가 최종 출력 목표치와 현 설정치와의 차이에 따라 퍼지 로직에서 비율로 가산하여 보일러 마스터의 선행신호가 되는 단계; c) 상기 모델베이스 전달함수발생기에서 상기 터빈 마스터와 보일러 마스터 신호에 따라 증기압력 변화를 예측하는 단계; d) 상기 증기압력 예측에 따라 비례적분미분 제어기에 설정치로 적용하는 단계; 및 e) 예측된 설정치와 실제 증기압력을 비교하여 보일러 전체의 연료와 공기, 급수를 제어하는 보일러 마스터 신호를 발생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법은, 보일러 연료의 가공, 이송 및 연소시 시간지연이 큰 석탄 및 고체연료 등을 사용하는 발전소에서 발전 출력변동의 지연을 방지하고 보일러 및 터빈을 보다 안정적인 상태에서 유지하여 발전소 비상정지와 발전소 주설비의 급속한 수명 단축을 예방하며 궁극적으로 전력계통 전력수요에 대한 발전 출력을 추종하는 능력을 개선함으로써 보다 양질의 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법은, 보일러에서 일어나는 연료의 이송, 가공(미분탄) 및 연소 등에서 발생하는 응답시간 지연을 효과적으로 극복하여 보일러가 불안정하게 되지 않도록 안정적인 제어를 수행하고, 연료, 공기 및 급수 같은 보일러 입력에 과다 유입(오버슈트: overshoot)을 방지하고, 발전 출력 변동시 실제 출력이 설정치와 같이 직선적으로 변하여 목표부하에 도달하는 시간의 지연을 방지하고, 보일러와 터빈의 응답시간 지연 차이를 효과적으로 보상하는 협조제어를 구현 가능하며, 보다 공격적인 모델베이스 현대 제어기술을 이용하여 더욱 신속한 출력 응답을 구현 가능할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법을 첨부도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 유닛 마스터 제어단계(S10), 보일러 마스터 제어단계(S12), 터빈 마스터 제어단계(S14) 및 보일러 및 터빈 응답 지연 보상 단계(S16)를 포함하여 이루어진다.

터빈마스터는 터빈의 증기밸브를 조정하여 발전기 출력을 제어하는 장치이다. 보일러마스터와 터빈마스터는 발전소 증기압력과 온도 안정을 위해 서로 제어 협조를 하도록 설계되어 있다. 발전소 제어는 유닛마스터에서 터빈마스터와 보일러마스터로, 또 보일러마스터는 하위 제어기로 신호가 계층적으로 전달되도록 구성된다.

상기 유닛 마스터 제어단계(S10)는 도 2에 도시된 바와 같이 발전기 최상위 제어기로서 운전원이 발전소의 목표 출력을 설정하고 필요시 원하는 출력 변동률에 의해 발전기 출력(MW)을 변경하여 운전시킬 수 있도록 유닛 마스터를 제어하는 단계이다.

즉, 상기 단계(S10)를 더욱 상세히 설명하면, 발전소의 목표 출력을 설정하고 시시 각각의 출력 설정치를 연산하는 부분이다. 발전소가 급전지령소의 원격제어신호에 의해 동작되는 모드에서는 리모트 타겟(Remote Target: 21)의 신호가 출력지령으로 동작하며, 로컬(Local) 모드에서 운전할 때는 신호발생기(22)를 통하여 운전원이 발전기 목표출력을 설정한다.

그리고 상한, 하한 제한치(23, 24)의 상한, 하한 출력제한 신호와 선택 기(25)를 통과한 신호가 비교됨으로써 출력 지령신호는 제한 값을 초과하지 않는다.

유닛 운전모드가 보일러-터빈 협조제어가 아닐 경우는 전력생산설정치(27)의 신호는 무시되고 선택기(28)에서 실제 전력수요장치(29)의 실제 출력을 선택함으로써 유닛마스터 신호는 실제 출력을 추종(Tracking)한다.

운전원이 설정한 출력변동률은 변동률(30)에서 나와 변화율 제한기(31)에서 신호의 변동률을 제어한다. 런백(Run-back)이나 런업(Run-up), 런다운(Run-down) 때에는 변화율 제한기(31)가 순시 특성으로 동작한다.

주파수 추종 운전을 위한 주파수 신호는 터빈제어시스템에서 주파수 오차(KdF: 32)로 입력되어 유닛 마스터 신호에 가감됨으로써 주파수에 따라 출력이 가감된다.

런업이나 런다운이 필요한 경우가 되면 유닛마스터 신호에 연속적으로 증가(35) 또는 감소(36) 신호가 가산된다. 발전소 중요 보조설비 중 한대가 정지되면 발전기출력 급감발(런백)되며, 이때 런백 타겟(38)에서 목표 출력신호가 전달된다. 유닛마스터의 신호는 터빈마스터와 보일러마스터의 지령(Demand) 신호로 공급된다.

여기서, 유닛 마스터(Unit Master)는 발전소를 말하며, 마스터는 총괄 제어기의 개념이다. 발전소의 요구부하신호(가정, 공장 등의 전기 사용량을 공급하기 위한 발전소의 설정치, 차가 속도를 더 내기 위해 기름을 더 써야 하는 식, 발전소에서는 전기를 더 생산하기 위해 연료, 물, 공기 등의 에너지를 더 써야 하는 데 이러한 것들의 최상위 신호)를 설정하는 최상위의 제어레벨으로, 유닛 마스터의 설 정값은 자동급전 지령신호(Auto Dispatch System : ADS, 우리나라 전력 운영 전체를 감시하고 있는 전력거래소에서 발생) 또는 발전소 운전원에 의해 설정된다.

그리고 유닛 마스터의 설정값은 공기, 연료, 급수 등을 이용해 고온, 고압의 증기를 만들어 내는 보일러와, 이 증기를 이용해 회전하는 터빈의 마스터에 신호를 내려 보낸다. 터빈은 고온, 고압의 증기가 들어오면 물레방아와 같이 회전하는 역할을 한다. 그리고 터빈은 발전기에 같이 연결되어 발전기를 회전시켜 전기를 생산하며, 이 전기는 송전탑의 송전선로, 변전소, 배전소를 거쳐 각 가정, 공장, 빌딩 등으로 공급된다.

상기 보일러 마스터 제어단계(S12)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 하위의 보일러보조설비에 연료, 급수 및 연소용 공기를 공급할 수 있도록 보일러 마스터를 제어하는 단계이다.

즉, 상기 단계(S12)를 더욱 상세히 설명하면, 보일러 마스터는 유닛 마스터의 신호를 기본으로 하위의 보일러보조설비를 제어하여 연료, 급수 및 연소용 공기를 제어하는 보일러 주제어기이다.

유닛 마스터에서 공급되는 출력 요구신호(ULD: Unit Laod Demand: 52)가 하위제어신호에 맞게 스케일링(Scaling)되어 보일러 마스터의 기준신호가 된다. 보일러-터빈 협조제어 모드에서는 도 3에서 좌측 부분의 회로가 선택되는 데, 우선 우측의 감산 블록(58)에서 증기압력 오차(TPe)가 검출되면 가산기(60)를 통하여 비례적분미분제어기(PID: 61)에 공급됨으로써 증기압력을 제어하는 것이 주 동작이다. 이때 출력 요구신호(ULD)를 스케일링한 선행신호(65)가 말단에 더해져서 속응성을 높인다.

출력 요구신호(ULD: 52) 신호와 실제 발전기 출력(MW: 51)의 오차(MWe: 54)가 너무 커지면 데드밴드(59)를 초과하여 가산기(60)에 더해지기 때문에 실제 발전기 출력(51)의 불안정에 대한 수정 동작도 추가된다. 즉, 보통 증기압력을 주로 제어하지만 출력 오차가 커지면 이것도 제어에 반영하므로 발전소가 신속히 안정된다.

이러한 정적인 보상과 상호 협조에 의해서도 출력 증감발시 만족할 만한 제어를 얻지 못하므로 동적인 응답 보상기(Dynamic Response Enhancer: 69)를 추가 구성하고 있다.

이것은 출력 요구신호(52)의 변화율을 미분기능으로 감지하여 선행 제어하는 것이지만 출력 구간 대에 따라 미분 시정수와 가산 게인 그리고 지연 필터 시정수를 프로그램할 수 있도록 구성된다.

도 3에서 오른쪽의 보일러 추종제어모드가 선택되면 보일러 마스터는 주증기 압력 오차에 의해서 보일러 전체의 입력(연료, 공기, 물)을 조정하며 이때도 스케일링한 발전기 출력(64)을 통하여 선행신호가 동작함으로써 부하변동시 신속한 제어를 수행한다.

모델 기반의 진보된 보일러 마스터 컨트롤(Model Based Advanced Boiler Master Control) 부분은 도 12와 같이 구성된다.

보일러 마스터를 수동모드에서 운전할 때는 신호발생기를 통하여 보일러마스터의 수치를 직접 조정함으로써 연료, 공기와 물 공급량을 동시에 조정할 수 있다. 보일러마스터에서 사용할 수 있는 운전모드는 다음과 같다. 즉, 보일러-터빈 협조 자동모드, 보일러 추종 자동모드, 선진제어 자동모드 및 수동모드가 있다.(도 12 참조)

상기 터빈 마스터 제어단계(S14)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 터빈의 증기밸브를 조정하여 발전기 출력을 제어할 수 있도록 터빈 마스터를 제어하는 단계이다.

즉, 상기 단계(S14)를 더욱 상세히 설명하면, 터빈 마스터는 터빈의 증기밸브를 조정하여 발전기 출력을 제어하는 장치이다. 유닛마스터에서 공급되는 출력 요구 신호(ULD: 82)가 터빈 마스터의 기준신호가 된다.

이 기준신호를 적절하게 연산하는 것이 발전소의 안정운전에 가장 중요하기 때문에 터빈보다 보일러의 시간지연이 매우 큰 것을 보상하기 위하여 순수지연 보상기(85, 86)를 구현하였다. 석탄발전소에서는 연료의 이송과 분쇄, 연소 및 증발과 열 교환에 매우 긴 시간지연이 발생하며 이것은 수십 초의 순수지연을 포함하는 시정수를 가지고 있다.

따라서, 발전소 전체를 제어할 때 보일러보다 터빈 입력제어를 지연시킴으로써 보일러와 터빈의 안정을 조화시키려는 것이다. 여기서는 수십 초의 순수 시간지연을 추가하는 것이 핵심기술이며 보조적으로 약간의 1차 지연을 포함한다. 아날로그에서는 순수 시간지연이 불가능하지만 대용량 메모리를 가지는 디지털 제어기로써 순수 시간 지연 기능을 구현한다.

보일러-터빈 협조제어 모드에서는 도 4에서 좌측 부분의 회로가 선택되는 데, 우선 좌측의 감산 블록(88)에서 발전기 출력 오차(MWe)가 검출되어 가산기(90)를 통하여 비례적분미분제어기(PID: 91)에 공급됨으로써 출력을 제어하는 것이 주 동작이다. 물론, 순수 시간지연 보상기(85, 86)를 통한 신호가 출력제어의 설정치로 공급된다.

이때, 출력 요구 신호(ULD)를 스케일링한 선행신호(92)가 말단에 더해져서 속응성을 높인다. 변압 운전 모드를 지원하는 증기압력 설정치는 지연된 출력 요구 신호(86)가 함수 발생기와 1차 지연 필터를 거쳐 발생되며 이 설정치와 실제 증기압 오차가 감산기(98)에서 연산되는 데 이것이 설정된 데드밴드(Deadband: 89)를 초과하여 나오면 가산기(90)에서 출력 오차와 더해져서 증기 압력 불안정에 대한 수정 동작도 추가된다. 즉 보통 출력을 주로 제어하지만 증기압 오차가 커지면 이것도 제어에 반영하므로 발전소가 신속히 안정된다.

한편, 상기 보일러 마스터 제어단계(S12) 및 터빈 마스터 제어단계(S14)는 동시에 수행 가능되면서, 발전소의 증기압력과 온도 안정을 위해 서로 협조 제어되도록 연계된다.

도 4에서 오른쪽의 터빈 추종제어모드가 선택되면 터빈마스터는 주증기 압력 오차에 의해서 신속히 터빈 밸브를 조정하며 이때도 선행신호가 동작함으로써 부하변동시 신속한 제어를 수행하는데 이 선행신호는 출력 요구 신호(86)가 되지만 이 신호가 실제 압력에 의해 보정되어 선행신호로 공급된다.

주파수 제어운전을 위해서 터빈 제어시스템에서 터빈-발전기 속도편차(KdF)가 함수발생기에서 속도 조정률에 따라 스케일링 되어 협조제어나 터빈 추종제어모 드의 터빈마스터 신호를 가감한다.

모델 기반의 발전적 터빈 마스터 제어(Model Based Advanced Turbine Master Control) 부분은 터빈 마스터를 수동모드에서 운전할 때는 신호발생기를 통하여 터빈마스터의 수치를 직접 조정함으로써 터빈 밸브로 공급되는 개도 요구 신호를 조정할 수 있다. 터빈 마스터에서 사용할 수 있는 운전모드는 보일러-터빈 협조 자동모드, 터빈 추종 자동모드, 선진제어 자동모드 및 수동모드로 이루어진다.

상기 보일러 및 터빈 응답 지연 보상 단계(S16)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 유닛 마스터, 보일러 마스터 및 터빈 마스터의 제어에 의해 출력 요구치 변동시 보일러 마스터의 동적 응답 보상에 따라 입력을 제어하는 단계이다.

즉, 상기 단계(S16)를 더욱 상세히 설명하면, 발전소에서 프로세스 안정상태가 가장 악화되는 때는 출력 변동이 이루어지는 과도기이다. 즉, 출력 증감발이 이루어지는 과정이나 직후에 가장 불안정한 상태가 나타난다.

기름이나 가스를 연료로 하는 발전소에서는 연료처리 및 공급과정에서 지연이 거의 없기 때문에 석탄발전소에 비해 과도 및 정태 안정도가 높고 제어가 용이하다.

석탄발전소는 연료의 분쇄 및 이송과 연소과정에서 시간지연이 많기 때문에 제어가 어렵고 과도기 불안정이 발생하기 쉽다. 종래의 기술인 비례적분미분제어기(PID)에서는 과도기 불안정을 제어하기 어렵기 때문에 선행제어가 사용되어 과도기 제어 오차를 개선하였으나 충분한 정도는 아니다.

본 발명에서는 출력 요구치가 변동될 때, 즉 과도기에는 비례적분미분제어 기(PID)에 의존하지 않고 동적인 선행신호를 발생시키는 제어 알고리즘을 동작시키며 안정상태에서는 비례적분미분제어를 주로 사용하는 동적 응답 보상기(Dynamic Response Enhancer; DRE)를 독보적으로 구현하여 적용하고 있다.

출력요구량이 변할 때에는 출력 요구신호(ULD)의 변화 유무를 미분기로 검출하여 INC 및 DEC 신호의 검출이 가능하며 이 신호에 의해 DRE 회로를 동작시키고 있다. 이것은 자동차가 언덕을 올라갈 때에 미리 액셀러레이터를 밟아주는 것처럼 출력 증가가 필요할 때에는 미리 보일러 입력(연료)을 추가 공급하는 것과 같다.

출력 요구치 출력 요구 신호가 변화하면 미분기(111)에서 출력 변화를 돕는 방향의 신호가 생성되어 여러 가지 보정회로를 거쳐 보일러 마스터에 신호를 가산함으로써 보일러의 안정을 도모한다. 이 미분 신호는 출력 구간에 따라서 승산기(121) 또는 승산기(122)에서 그 크기가 조정되도록 함수발생기(115, 116)에서 프로그램화된다. 도 5에서 좌측은 출력 증가 때에 동작하고 도 5에서 우측은 출력 감소 때에 동작한다.

이 미분 신호는 적당한 1차 지연으로 필터링하는 것이 필요한데 그 지연 시정수는 함수발생기(117, 118)에서 출력 구간 대에 따라 프로그램화할 수 있다. 출력 증감발이 완료된 시점에서는 이 미분신호를 서서히 감소시키는 것이 필요한데 이 비율은 함수발생기(119, 120)에서 역시 출력 구간 대에 따라 프로그램화한다.

동적 응답보상기의 신호는 출력 증가시에는 동적 응답보상기(125)가, 출력 감소시에는 동적 응답보상기(126)의 1차 시간 지연기에서 발생하며 최종신호는 보일러 마스터 최종 부분에서 합산된다.

이러한 동적 응답 보상기(125, 126)에서는 일정한 비율로 증가 또는 감소하는 변화율 제한기(Velocity Limiter) 대신에 신호 변화가 지수적으로 나타나는 F(t) 즉, 시간 지연(Lag) 기능을 최초로 적용하여 보상신호를 효과적으로 또 급격한 불안정을 유발하지 않고 발생시키고 있다. 이 독보적인 필터링 기술에 의해서 과거에 출력 증감발이 완료되어 보상 신호가 원위치 될 때에 매번 나타나는 불안정을 예방한다.

운전 제어화면은 도 8에 도시된 바와 같이 제어신호가 계층적으로 전달되는 트리(Tree) 구조로서 화면에도 그대로 나타나고 있으며, 각 수치를 선택하여 목표치를 입력할 수 있고 발전소 전체의 주요 제어변수를 일목 요연하게 효과적으로 감시할 수 있는 구조로 되어 있다.

현대제어 이론이 구현된 모델베이스 출력제어 향상기술 모드를 선택하면 종래의 비례적분미분 제어를 중지하고 선진 제어기술에 의한 제어가 가능하도록 운전원이 선택할 수 있도록 하였으며, 양쪽 모드 간의 전환시에 발전소 운전에 어떤 불안정이 발생하지 않는 범프레스 제어를 구현하였다.

보일러와 터빈마스터의 자동/수동 선택에 따라, 보일러-터빈 협조제어, 보일러 추종 자동제어, 터빈 추종 자동제어, 터빈/보일러 수동제어모드의 선택이 자동으로 이루어지도록 구성된다.

그리고 도 9에 도시된 바와 같이 출력제어 성능의 개선 트렌드에서 출력제어 향상 모드(URO)와 일반 제어 모드의 출력변화 상태를 보면 출력의 지연이 거의 없다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법은 도 11에 도시된 바와 같이 유닛 마스터 제어 단계(S130), 선진제어기를 이용한 보일러 및 터빈 마스터 제어단계(S132) 및 보일러 및 터빈 응답 지연 보상 단계(S134)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 유닛 마스터 제어 단계(S130) 및 보일러 및 터빈 응답 지연 보상 단계(S134)는 앞선 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 선진제어기를 이용한 보일러 및 마스터 제어단계(S132)는 도 12에 도시된 바와 같이 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 출력제어 향상기술을 구현하기 위해 선진제어기를 사용하여 보일러 및 터빈 마스터를 제어하는 단계이다.

즉, 상기 단계(S31)를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

발전소에서 출력 변동률을 매우 중요하다. 급전의 요청에 의하여 또는 계통 주파수 추종운전(Governor free operation)을 수행시 신속하게 목표치를 추종함으로써 계통 주파수의 안정에 기여할 수 있기 때문이다. 전력거래에 있어서 분당 출력 증감발률을 요금을 산정하는 기초 자료로 사용되므로 일정 수준 이상의 출력변동률을 확보하는 것이 필요하다.

석탄 연소 발전소에서는 연료의 분쇄, 이송과 연소 과정의 시간이 많이 소요되어 프로세스의 응답이 늦음으로 인하여 신속한 출력증감발이 곤란하며 억지로 빠른 비율로 출력을 변동하는 경우 온도나 압력의 변동이 크고 과도현상으로 발생하 는 연료의 오버슈트(Overshoot)에 의한 보일러 구조물의 손상이나 수명 열화가 동반된다.

따라서 커다란 과도현상의 동반이 없는 상태에서 신속한 출력 증감발이 가능하도록 보일러를 설계하는 것이 필요하고 이를 뒷받침하는 자동제어시스템을 갖추도록 하여야 한다.

본 발명에서는 선진제어기(APC)를 이용한 출력제어 향상기술을 구현하여 전통적인 제어기를 사용할 때 발생되는 어려움을 극복하기 위해서 모델을 사용하는 제어기를 구성하고 있다. 본 발명의 출력제어 향상기술은 다음과 같은 방법을 이용하고 있다.

동적 피드포워드[Dynamic Feedforward(model-based kicker)]를 이용하여 연료의 선행 동작을 강화한다. 그리고 과도기의 적분동작을 둔화시키고, 압력 예측(prediction)으로 증기압 설정치를 수정한다.

모델베이스 출력제어 향상기술을 사용하여 얻어지는 장점은 다음과 같다. 우선, 부하 변동 과도기간 중의 압력 변동 감소하고, 과도기 종료 후 신속한 안정을 취득할 수 있다.

한편, 응답이 늦은 보일러를 예측제어하기 위해서 유닛마스터에서 공급된 출력 요구신호(ULD) 변동에 따라 모델베이스 전달함수발생기(ARX: 143)에서 안정된 선행신호(Slow Feed Forward)를, 모델베이스 전달함수발생기(144)에서 급격한 선행신호(Fast Feed Forward)를 각각 발생시킨다.

이 두 가지 동적 선행신호는 최종 출력 목표치와 현재 설정치와의 차이 절대 값(ABS: 142)에 따라 퍼지 로직(145)으로 적당한 비율로 가산하여 보일러 마스터의 선행신호가 된다.

모델베이스 전달함수발생기(147)와 모델베이스 전달함수발생기(148)에서는 각각 터빈 마스터와 보일러 마스터 신호에 따른 증기압력 변화를 예측하여 비례적분미분제어기 블록(151)에서 설정치로 작용하며 이 예측된 설정치와 실제 증기압력을 비교하여 보일러 전체의 연료와 공기, 급수를 제어하는 보일러 마스터 신호를 발생시킨다.

과도기에 압력 오차는 비례적분미분제어기(PID)에서 적분기 출력을 과도하게 와인드 업(Wind-up)할 수 있으므로 이에 압력 예측 모델을 사용하여 설정치를 수정함으로써 동작을 둔하게 하고, 대신에 피드포워드(Feedforward) 신호는 압력 오차를 줄일 수 있도록 전달함수발생기(ARX) 알고리즘과 퍼지 기능을 사용하여 정확하게 신호를 처리하여 비례적분미분제어기의 출력에 합하여 내 보낸다. 즉, 과도기에는 비례적분미분제어기의 수정 기능보다는 정확한 예측제어를 사용하려는 것이 주 전략이다. 모델을 사용한 연료 제어신호가 처음에는 많이 들어가지만 바로 안정이 되는 것을 볼 수 있다.

퍼지 알고리즘의 설정은 출력 최종 목표치와 현재 출력의 차이에 의해서 제어되도록 프로그램화한다.

터빈제어는 응답이 매우 빠르기 때문에 전달함수발생기(ARX: 146)를 통하여 보일러 마스터 변화에 따르는 발전기 출력 예측을 수행하며 이 예측 설정치에 따라 비례적분미분제어기(150)로 발전기 출력을 제어하도록 터빈 밸브를 조정하는 터빈 마스터 신호(154)가 출력된다.

전달함수 발생기에 사용할 수 있는 모델은 다음의 두 가지 종류가 있으나 본 기술에서는 경험적인 모델(Empirical Model)을 사용하며, 모델을 계산하기 위해서는 디지털제어기의 선진제어기(APC) 툴킷트(Tool kit)를 사용하여 복잡한 계산 없이 간단히 설계하여 제어기에 입력할 수 있다.

물리학 모델(Physical Model)에서는 물리학과 열역학을 이용한 구조적 모델로써 보통 미분 방정식으로 표현되고, 경험적 모델(Empirical Model)에서는 실제 플랜트의 운전에서 얻어진 입출력 신호를 사용하여 얻어지는 모델로서 선진제어기에 사용된다.

1000MW 초초임계압 석탄발전소 발전소의 시뮬레이션을 통하여 얻어진 모델의 전달함수는 수학식 1과 같다.

한편, 본 발명에서 사용되는 용어의 정의를 하면 다음과 같다.

기능 블록(Function Block)은 사칙연산부터 시작해 자동, 수동 모드 변환, 비례미분적분 제어기 등의 기능을 가지는 심볼이고, 내부 파라미터는 기능 블록의 기능제한값, 기능 고정, 비례미분적분 설정치 등을 입력하기 위한 변수이고, 제어 알고리즘은 유닛마스터, 터빈 마스터, 보일러 마스터 등의 제어기를 보일러, 터빈 등 발전설비의 특성과 기능에 맞게 수행하기 위한 제어로직이고, 프로세스는 제어하고자 하는 대상이 설정값에 따라 진행하는 상황이고, 과도유입(오버슈트)은 예를 들어 연료를 50%에서 100%로 늘리면 50%에서 증가하다 100%가 되면 일정하게 유지되는 것이 아니라 105%로 올라갔다가 100%로 다시 내려가는 것이고, 출력변동률은 시간에 따른 발전기 출력(전기생산량)의 변화율로, 정부고시에 따라 발전소별로 지켜야 하는 변화율이 정해져 있으며 전력요금 정산시 반영하며, 계통부하 추종성은 가정이나 공장 등의 전기사용량이 증가하면 전력거래소를 통해 전력을 더 생산하도록 요구받게 된다. 이 때 갑작스런 변화의 경우 부하를 정해진 시간(출력변동률)에 따라 전기를 더 생산할 수 있어야 하는 데 이것을 말한다.

그리고 계통 주파수 안정도는 계통부하 추종성이 나빠지면 주파수가 변화하게 되는 데 이는 전기의 품질을 떨어뜨리고 정밀산업 제품의 품질을 저하시키는 결과를 가져오고, 모델 베이스 현대제어기술은 기존의 제어로직에서 각 기능블록을 여러개 모아 알고리듬을 구성해 제어기를 만들었으나 최근의 현대제어기술의 경우 이러한 기능을 하나의 모델로 구성해 제어기를 제작함으로써 로직이 간단하고, 발전소 현장의 특성에 맞게 제어기를 조정할 때 편리해진다.

USC는 Ultra Super Critical, 초초임계압이고, Redundant Remote Targets : 전력거래소의 원격 전력요구신호, Redundant는 여러 개로 구성되어 하나가 문제가 생겨도 신호전달에 이상이 없도록 구성한 것을 의미하고, Remode Interface : 전력거래소에서 오는 통신 신호를 발전소와 접속시키는 장치이고, APS는 Automatic Plant Start-up/Shut-down이고, Load Target은 운전원(Operator)이나 APS에 의해 발생되는 전력생산 설정치이고, Operator High/Low Limit Set : 급작스런 전력설정치 변경의 상한/하한 제한치이고, Actual MW는 실제 가정, 공장 등의 전기사용량에 의해 발생된 전력수요이고, RB는 Run-Back, 정해진 목표까지 출력감발이고, RU는 Run-Up, 약간의 출력 상승이고, RD는 Run-Down, 약간의 출력 감발이고, Frequency Control은 주파수 제어, 60Hz 유지하기 위한 것이고, UMC는 Unit Master Control이고, TP는 Throttle Pressure, 보일러 주증기 압력이고, APC는 Advanced Process Control, 고급공정제어이고, URO는 Unit Response Optimizer, 발전소 응답 최적기이고, ABS은 절대값이고, ARX는 모델을 입력하기 위한 펑션블럭이고, Fuzzy Block은 ARX의 출력을 구간별로 선택해 출력이고, PID는 비례적분미분제어기이고, LAG는 시간지연이고, MWe는 전력요구신호와 실제사용량과의 편차인 MW Error이고, TPe는 Throttle Pressure Error이고, Pressure SP Program은 압력 설정치(Setpoint) 프로그램이고, FF Program은 Feedforward 프로그램이고, STe는 Superheater Temperature Error, 주증기 온도 편차이고, M/A Station은 Maual/Automatic Station, 수동, 자동 모드 선택 기능이고, BM은 Boiler Master이고, KdF는 주파수 오차이고, Delay Compensation은 지연보상이다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 일 실시 예에 의한 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법을 도시한 블럭도이다.

도 2는 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 유닛 마스터 제어를 도시한 블럭도이다.

도 3은 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 보일러 마스터 제어를 도시한 블럭도이다.

도 4는 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 터빈 마스터 제어를 도시한 블럭도이다.

도 5는 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 보일러 마스터 동적 응답 보상 제어를 도시한 블럭도이다.

도 6은 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 동적 압력 보상기에 의한 직선적인 출력 응답을 도시한 그래프이다.

도 7은 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 제어로직 전체 간략 블록 다이어그램이다.

도 8은 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 운전 제어 감시화면이다.

도 9는 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 출력제어 성능의 개선 트렌드를 도시한 그래프이다.

도 10은 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 발전소 출력 변동시 주요 제어변수 트렌드를 도시한 사진이다.

도 11은 본 발명에 다른 실시 예에 의한 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법을 도시한 블럭도이다.

도 12는 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 선진제어기를 사용한 보일러 터빈 마스터 제어를 도시한 블럭도이다.

도 13은 상기 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법에서 고속 및 저속 정방향 이송을 도시한 도면이다.

Claims (16)

1. A) 발전소의 목표 출력 설정과 요구하는 출력 변동률에 의하여 발전기 출력을 변경하여 운전시킬 수 있도록 유닛 마스터를 제어하는 단계;

   B) 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 하위의 보일러보조설비에 연료, 급수 및 연소용 공기의 공급할 수 있도록 보일러 마스터를 제어하는 단계;

   C) 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 터빈의 증기밸브를 조정하여 발전기 출력을 제어할 수 있도록 터빈 마스터를 제어하는 단계; 및

   D) 상기 유닛 마스터, 보일러 마스터 및 터빈 마스터의 제어에 의해 출력 요구치 변동시 보일러 마스터의 동적 응답 보상에 따라 입력을 제어하는 단계;를 포함하며,

   상기 D) 단계는,

   a) 출력 요구치 발전소 출력 요구신호가 변화하면 미분기에서 출력 변화를 돕는 방향의 신호가 생성되어 상기 보일러 마스터에 신호를 가산하는 단계; 및

   b) 상기 미분 신호가 출력 구간에 따라 크기가 조정되도록 함수발생기에서 프로그램화되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 B) 단계 및 C) 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 B) 단계 및 C) 단계는 발전소의 증기압력과 온도 안정을 위해 서로 협조 제어되도록 연계되는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 A) 단계는,

   a) 급전지령에서 원격전력신호에 의해 출력지령하는 단계;

   b) 상기 유닛 마스터의 운전시 신호발생기를 통하여 목표출력을 설정하는 단계;

   c) 목표출력의 상한 또는 하한 출력제한 신호와 선택기를 통과한 신호가 출력지령으로 제한 값을 초과하지 않는 단계;

   d) 상기 유닛 마스터의 운전모드에서 보일러 및 터빈의 협조 제어가 아닐 경우 하한 출력제한 신호는 무시되고, 선택기에서 실제 전력 출력을 선택하여 실제 출력을 추종(Tracking)하는 단계;

   e) 신호의 변동률이 제어되며 정해진 목표까지 출력 감발 또는 출력 상승 또는 출력 감발시 변화율을 제한하는 단계;

   f) 주파수 추종 운전을 위한 주파수 신호가 주파수 오차로 입력되어 유닛 마스터 신호에 가감되므로 출력이 가감되고, 출력 상승 또는 출력 감발시 유닛 마스터 신호에 연속적인 증가 또는 감소 신호가 가산되는 단계; 및

   g) 상기 보일러 보조설비의 일부 정지시 발전기출력이 급감발되고 목표 전달 신호가 전달되며 상기 터빈 마스터와 보일러 마스터의 지령 신호로 공급되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 B) 단계는,

   a) 상기 유닛 마스터의 출력 요구 신호가 상기 보일러 보조설비에 맞게 스케일링 되어 상기 보일러 마스터의 기준 신호가 되는 단계; 및

   b) 상기 보일러와 터빈의 협조 제어 모드 또는 보일러 추종 제어모드로 선택되어 해당 결과를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
6. 제 5항에 있어서.

   상기 b) 단계에서의 상기 보일러와 터빈의 협조 제어 모드 선택시, 감산블록에서 증기압력 오차가 검출된 후 비례적분미분 제어기에 공급되어 증기 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
7. 제 5항에 있어서.

   상기 b) 단계에서의 상기 보일러 추종 제어모드 선택시, 상기 보일러 마스터가 주증기 압력 오차에 의해 보일러 전체의 입력을 조정하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
8. 제 3항에 있어서, 상기 C) 단계는,

   a) 상기 유닛 마스터에서 공급되는 출력 요구 신호가 터빈 마스터의 기준신호가 되는 단계;

   b) 상기 기준신호 연산시 터빈보다 큰 보일러의 시간 지연을 보상하는 단계; 및

   c) 시간 지연 보상에 따라 보일러 및 터빈의 협조 제어모드 또는 터빈 추종 제어모드를 선택하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 c) 단계에서의 상기 보일러 및 터빈의 협조 제어모드 선택시, 감산블록에서 증기압력 오차가 검출된 후 비례적분미분 제어기에 공급되어 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정 도 향상 제어 방법.
10. 제 8항에 있어서.

    상기 c) 단계에서의 상기 터빈 추종 제어모드 선택시, 상기 터빈 마스터가 주증기 압력 오차에 의해 터빈 밸브의 작동을 조정하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,

    상기 C) 단계 수행시 주파수 제어운전을 위하여 터빈 및 발전기 속도편차에 대한 주파수 오차가 스케일링 되어 상기 보일러와 터빈의 협조 제어모드 또는 상기 터빈 추종 제어모드의 터빈 마스터 신호를 가감하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
12. 삭제
13. 제 1항에 있어서, 상기 D) 단계는,

    상기 미분 신호의 1차 지연으로 필터링이 요구되되, 지연 정수가 함수발생기에서 출력 구간 대에 따라 프로그램화하고, 출력 증감발이 완료된 시점에서 미분신호의 감소가 요구되며 비율이 함수발생기에서 출력 구간 대에 따라 프로그램화하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 동적 응답시 일정한 비율로 증가 또는 감소하는 변화율 제한기 대신 신호 변화가 지수적으로 나타나게 하여 보상신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
15. A) 발전소의 목표 출력 설정과 요구하는 출력 변동률에 의하여 발전기 출력을 변경하여 운전시킬 수 있도록 유닛 마스터를 제어하는 단계;

    B) 상기 유닛 마스터의 신호를 기준으로 출력제어 향상기술을 구현하기 위해 선진제어기를 사용하여 보일러 및 터빈 마스터를 제어하는 단계; 및

    C) 상기 유닛 마스터, 보일러 마스터 및 터빈 마스터의 제어에 의해 출력 요구치 변동시 보일러 마스터의 동적 응답 보상에 따라 입력을 제어하는 단계;를 포함하며,

    상기 B) 단계는,

    a) 응답이 늦은 보일러를 예측 제어하기 위해 상기 유닛 마스터에서 공급된 출력 요구신호의 변동에 따라 모델베이스 전달함수발생기에서 안정된 선행신호와 급격한 선행신호를 발생시키는 단계;

    b) 상기 안정된 선행신호와 급격한 선행신호인 동적 선행신호가 최종 출력 목표치와 현 설정치와의 차이에 따라 퍼지 로직에서 비율로 가산하여 보일러 마스터의 선행신호가 되는 단계;

    c) 상기 모델베이스 전달함수발생기에서 상기 터빈 마스터와 보일러 마스터 신호에 따라 증기압력 변화를 예측하는 단계;

    d) 상기 증기압력 예측에 따라 비례적분미분 제어기에 설정치로 적용하는 단계; 및

    e) 예측된 설정치와 실제 증기압력을 비교하여 보일러 전체의 연료와 공기, 급수를 제어하는 보일러 마스터 신호를 발생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 및 터빈 응답지연 보상에 의한 발전소 출력 제어 안정도 향상 제어 방법.
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