KR101282056B1

KR101282056B1 - 증기 발전소를 제어하기 위한 방법 및 디바이스

Info

Publication number: KR101282056B1
Application number: KR1020117006906A
Authority: KR
Inventors: 마틴 벤나우어; 헤리베르트 베더스
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2009-08-17
Publication date: 2013-07-05
Also published as: US8624414B2; EP2208867A1; WO2010026035A3; JP2012500931A; JP5194175B2; EP2318667A2; US20110156408A1; RU2011111282A; KR20110047257A; CN102137987B; CN102137987A; RU2472006C2; WO2010026035A2

Abstract

본 발명은, 발전기(12)의 실제 전력(PEL)에서의 감소를 표시하는 제1 신호(S1)를 제공(34)하는 단계; 상기 제1 신호(S1)의 함수로써, 단락 중단을 표시하는 제2 신호(KU)를 생성(36)하는 단계; 미리결정된 제1 시간 스팬(TKU) 동안에 상기 제2 신호(KU)를 리셋(38)하고 그리고 미리결정된 제2 시간 스팬(TSPKU) 동안에 상기 제2 신호를 차단(38)하는 단계; 상기 제2 신호(KU)의 함수로써 상기 터빈(14)을 중지시키고 후속하여 시동(40)시키는 단계; 상기 제1 신호(S1)의 함수로써, 부하 쉐딩(load shedding)을 표시하는 제3 신호(LAW)를 생성(42)하는 단계; 및 상기 제3 신호(LWA)의 함수로써 상기 터빈(14)을 영구 중지(44)시키는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.

Description

증기 발전소를 제어하기 위한 방법 및 디바이스 {METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A STEAM POWER PLANT}

본 발명은 발전기 및 터빈을 갖는 증기 발전소를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

증기 발전소들은 상호연관된 네트워크들 및 섬 네트워크들 모두에서 전압 및 주파수의 안정화에 결정적으로 기여한다. 이러한 안정화 요건들을 충족시키기 위해서, 증기 발전소들의 제어 전략들은 최고의 가능한 요구들을 준수해야만 한다. 이러한 상황에서, 상기 제어 전략들은 네트워크 사고들 및 신속한 부하 변화들의 경우에 특히 중요하다.

예컨대, 상기 발전기의 회전이 공칭 값으로부터 급격하게 일탈하고, 기계가 상기 발전기가 슬립(slip)의 위험에 진행하거나 또는 발전기 및 터빈의 샤프팅(shafting)이 회전 과속에 의해 위험에 처하게 되면, 전체 증기 발전기는 지시되는 방식으로 연관된 네트워크로부터 분리해제되어야 하고 자신의 요건들을 감소시켜야 하며(run down), 그에 따라 네트워크 구성을 위해 가능한 한 빨리 이용가능하게 된다. 그러한 부하 쉐딩(load shedding) 이후에, 발전기의 단자들에서의 전력이 짧은 시간에 낮은 값들로 감소된다. 상기 발전기의 실제 전력의 그러한 감소 때문에 상기 샤프팅이 과도하게 가속되지 않도록, 연관된 터빈의 밸브들이 신속하게 닫혀야 한다. 부하 쉐딩 이후에, 상기 발전기의 단자들의 전기 전력은 일반적으로 긴 시간 기간 동안에 낮은 값에서 유지된다.

대조적으로, 이하에서 단락 중단(short circuit interruption)으로서 지칭되는 사고는 일반적으로 단지 수 100 ms 동안 지속되는 발전소 근처에서의 3-극 네트워크 단락이다. 그러한 네트워크 사고의 경우에, 상기 발전기의 단자들의 전력은 언급된 전압 붕괴 때문에 잠시동안(briefly) 0과 동일하다. 적어도 150 ms의 장애 클리어-업 시간 내에서 상기 단락 회로가 소멸될 수 있는 한, 주파수 및 전압을 안정화하기 위해서 상기 발전기는 상기 네트워크에 계속해서 유효 전력(active power) 및 무효 전력(reactive power)을 급전할 것이다. 그러므로, 상기 단락이 150 ms 동안 또는 더 짧은 시간 동안에 존재하면, 상기 샤프팅이 슬립되지 않아야 하거나 또는 연관된 터빈이 약해지지 않아야 한다. 많은 증기 발전소들에서, 가능한 장애 클리어-업 시간은 심지어 상당히 더 짧다.

증기 발전소의 제어가 양 사고들 모두에 대해 반응해야 하는데, 문제는 이러한 것들 각각의 개시 시에 상기 전력 쉐딩 및 단락 중단이 구별될 수 없다는 것인데, 왜냐하면 양 경우들에 상기 발전기의 단자들에서의 전력이 떨어지기 때문이다. 추가로, 단락 중단의 경우에도 불구하고 전기 전력이 장애 클리어-업 이후에 되돌아가는 문제가 존재하고, 그 때문에 터빈이 계속해서 동작되어야 하며, 그럼에도 불구하고 시간이 경과함에 따라 전기 전력이 종종 제로 통과(zero passage)를 통해 스윙(swing)되고, 그러므로 미리정의된 전력 한계 값들에 도달하지 않으면, 이동 컨트롤러들은 사고를 다시 한번 검출한다. 특히 기지의 증기 발전소들에서의 각각의 사고 검출을 이용해, 연관된 밸브들이 신속하게 닫힌다는 점에서 연관된 터빈의 전력이 감소된다. 단락 중단 이후의 영점(zero point)에 대한 발전기 유효 전력의 상기 스윙 때문에, 증기 터빈의 그러한 신속한 밸브 이동이 빈번한 연속적인 응답을 경험할 수 있다. 그 결과, 상기 터빈 전력 및 네트워크로의 상기 유효 전력의 급전은 수 초의 불균형적이게 긴 시간 동안에 매우 감소된다.

수 개의 증기 발전소들에서 이러한 문제가 발생하면, 그것은 받아들이기 어려운 부하 흐름 및 주파수 문제들을 야기한다. 이러한 종류의 장애들의 경우에, 상기 증기 발전소들은 수 100 ms의 시간 범위 내의 네트워크의 주파수 및 전압 안정도를 보장해야만 한다.

본 발명이 기초로 하는 목적은 발전기 및 터빈을 갖는 증기 발전소를 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이고, 이 방법에서 상기 언급된 문제들은 가능한 한 방지되고, 특히 연관된 네트워크에서의 전압 및 주파수 안정도가 부하 쉐딩 동안에 그리고 단락 회로 중단 동안에 보장된다.

이러한 목적은 청구항 제1항에 따른, 발전기 및 터빈을 갖는 증기 발전소를 제어하기 위한 방법에 의해서, 본 발명에 따라 성취된다. 게다가, 상기 목적은 청구항 제8항에 따른, 증기 발전소를 제어하기 위한 디바이스에 의해서 성취된다. 본 발명의 바람직한 전개들은 종속 청구항들에서 기술된다.

발전기 및 터빈을 갖는 증기 발전소를 조절하기 위한 본 발명에 따른 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 상기 발전기에서의 실제 전력의 감소를 표시하는 제1 신호를 제공하는 단계; 단락 중단을 표시하는 제2 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 신호의 함수로써, 미리결정된 제1 시간 스팬(span) 이후에 상기 제2 신호를 리셋하는 단계 및 미리결정된 제2 시간 스팬 동안에 상기 제2 신호를 차단하는 단계; 상기 제2 신호의 함수로써 상기 터빈을 중단 및 후속 개시시키는 단계; 상기 제1 신호의 함수로써, 부하 쉐딩을 표시하는 제3 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제3 신호의 함수로써 상기 터빈을 영구 중단시키는 단계.

본 발명에 따른 해결책은, 단락 회로 중단의 경우에, 연관된 터빈의 밸브들의 비대칭적 부동 시간(floating time)과 빈번한 응답에도 불구하고 신속한 이동이 개방 및 폐쇄 방향에서 트리거될 때에 가능한 한 방지되어야 하는데, 이는 터빈의 전력이 그에따라 점진적으로 약해지기 때문이며, 그럼에도 불구하고, 단락 중단의 경우에, 신속한 이동의 단 한번의 스위칭이 방지되어야 하는데 이는 그러한 신속한 이동이 터빈 토크의 축소를 야기하기 때문이며, 이는 발생하는 네트워크 스윙시에 댐핑 동작을 갖는다는 인식에 기초한다.

이것에 기초하여, 본 발명에 따른 해결책은 언급된 양 사고들에서(즉, 단락 중단과 부하 쉐딩들 모두 동안에) 상기 터빈의 중지를 야기하는 신호가 생성되는 경로를 따른다. 청구항 제1항의 표현에서, 이러한 신호는 제2 신호이고, 상기 제2 신호는 발전기의 실제 전력에서의 감소를 표시하는 제1 신호와 동시에 또는 그의 함수로써 생성된다. 다른 말로, 연관된 신호가 상기 발전기의 실제 전력에서 상당한 감소를 표시하자마자, 본 발명에 따른 증기 발전소의 터빈이 중단되거나 전력이 감소된다(대체적으로, 신속한 밸브 이동에 의해 일어남). 게다가, 본 발명에 따른 방법에서, 상기 터빈의 이러한 중지 이후에, 상기 터빈이 다시 시동된다. 이러한 중지 및 시동 동안에, 부하 쉐딩에 대한 추가 기준이 존재하는지 여부를 확인하기 위해서, 연관된 증기 발전소의 본 발명에 따른 제어가 수행된다. 부하 쉐딩이 검출되고 그리고 연관된 제3 신호가 생성되는 한, 청구항 제1항의 표현에서 제3 신호인 이러한 신호의 함수로써 상기 터빈의 영구 중지만이 트리거된다. 다른 말로, 본 발명에 따른 방법에서, 단락 중단 및 부하 쉐딩 모두 동안에, 상기 터빈이 우선 기본적으로 중지되고, 그리고 단지 시간이 진행됨에 따라 단락 중단과 부하 쉐딩이 구별될 수 있는지 여부에 대한 체크가 실행된다. 이러한 시간 기간 동안에, 상기 터빈이 주의(precaution)로서 시동 모드로 다시 진입하고, 그에 따라 단락 회로 중단이 검출되고 그리고 부하 쉐딩 상황이 사실상 검출되지 않자마자 터빈이 완전하게 시동된다.

게다가, 본 발명에 따른 방법에서는 단락 중단을 표시하는 제2 신호가 리셋되고 그리고 이후에 차단되는 것이 중요하다. 이는 발전기 유효 전력이 이후의 시간 기간에 영점에 대해 스윙할 때에 상기 제2 신호가 단락 중단을 다시 한번 표시할 수 없음을 보장한다.

다른 말로, 본 발명에 따른 방법에 의해서, 지칭되는 바로서 제2 신호가 연관된 터빈의 짧은 축소를 항상 트리거하고, 즉 발전기의 원하는 전력이 잠시동안 0으로 세팅된다는 점에서 부하 쉐딩과 단락 중단이 구별될 수 있다. 단지 제3 신호만이 연관된 터빈의 영구 축소를 트리거하고, 상기 발전기의 원하는 전력은 그 후에 0에서 영구적으로 세팅된다. 초기에 가정된 단락 중단과 부하 쉐딩을 구별하기 위해서, 이러한 제3 신호가 제2 신호와 독립적으로 생성된다.

본 발명에 따른 방법의 제1 바람직한 전개에서, 상기 발전기의 실제 전력이 미리정의된 값의 양만큼 급격하게 감소될 때에 또는 상기 발전기의 실제 전력이 미리결정된 값만큼 차감된 공칭 전력보다 더 크고 상기 발전기의 실제 전력이 자신 고유의 요건들의 두 배보다 더 작아질 때에 그리고 또한 상기 발전기의 실제 전력과 원하는 전력 사이의 기준이 발전소가 필요로 하는 최소 전력의 두 배보다 더 클 때에, 상기 제1 신호가 제공된다. 다른 말로, 발전기 전력이 점프들의 형태로 감소할 때에 상기 발전기의 실제 전력의 감소를 표시하는 상기 제1 신호가 생성되고, 이러한 점핑 감소는 바람직하게 적어도 70%에 달한다. 전력 점프들을 체크하기 위해, 상기 전력 신호가 우선 바람직하게 DT1 엘리먼트에 의해서 필터링된다. 이하의 링크가 이러한 조건으로 OR 연산의 형태로 결합되고: 상기 발전기 전력이 미리 결정된 음의 값, 특히 -2%와 비교된다. 상기 발전기 전력이 이러한 값보다 더 크면, 상기 발전기는 모터 모드에서 동작하지 않고, 그 전력은 공칭 전력보다 더 크다. 게다가, 상기 발전기의 실제 전력이 자신 고유의 요건들의 두 배보다 더 작게 되는지 여부가 체크된다. 제3 조건으로서, 원하는 전력 값과 실제 전력 값 사이의 차이가 발전소가 필요로 하는 최소 전력의 두 배보다 더 큰지 또는 더 작은지 여부에 대해 체크된다. 실제 전력의 저하가 따라서 검출될 수 있다. 상기 언급된 3개의 조건들은 이러한 경우에 논리적 AND로 링크된다. 그러므로 모든 이러한 조건들이 충족되거나 또는 상기 발전기 전력이 상기 미리결정된 값만큼 급격하게 변화할 때에 상기 신호가 생성된다.

본 발명에 따른 방법의 제2 바람직한 전개에서, 미리결정된 제1 시간 스팬은 100 ms와 200 ms 사이에 달하고, 특히 150 ms에 달한다. 상기 미리결정된 제1 시간 스팬은 얼마나 길게 상기 제2 신호가 세트로 유지하는지를 고정시키는 역할을 하고 그러므로 단락 중단이 표시된다. 이러한 제2 미리결정된 시간 스팬은 바람직하게 연관된 터빈이 중지될 수 있거나 또는 그것의 밸브들이 신속하게 폐쇄되도록, 즉 신속한 이동이 트리거될 수 있도록 디멘져닝된다. 동시에, 상기 발전기에 의해서 유효 및 무효 전력을 급전함으로써 상기 네트워크에 주파수 및 전압 안정도를 보조하기 위해서 상기 터빈이 다시 신속하게 시동 모드에 진입하도록, 이러한 미리결정된 제1 시간 스팬이 선택된다. 자체 시동은 특정 지연을 수반하고, 그 결과 터빈이 이후의 부하 쉐딩 체크의 프레임워크 내에서 충분히 신속하게 영구적으로 중지될 수 있다.

본 발명에 따른 제3 바람직한 전개에서, 미리결정된 제2 시간 스팬은 4초 내지 10초에 달하고, 특히 7초에 달한다. 상기 미리결정된 제2 시간 스팬은 상기 제2 신호를 차단하고, 그리고 영점 이상의 발전기 유효 전력의 스윙에 의해서 단락 중단이 검출된 이후에 단락 중단 검출이 빈번한 연속적 응답을 경험하는 상황을 방지하는 역할을 한다. 상기 미리결정된 제2 시간 스팬은 이러한 경우에 바람직하게 기계적 토크 및 결과적으로 발전기의 전기 전력이 다시 이러한 선택된 제2 시간 스팬보다 더 신속하게 리턴되는 방식으로 선택된다.

본 발명에 따른 방법의 제4 바람직한 전개에서, 부하 쉐딩을 표시하는 제3 신호의 생성이 상기 제1 신호 및 미리결정된 제3 시간 스팬의 함수로써 발생한다. 따라서, 다시 한번, 상기 제1 신호는 부하 쉐딩을 표시하는 신호에 대한 트리거이고, 그리고 이러한 제1 신호가 미리결정된 제3 시간 스팬 동안에 영구적으로 존재하는지 여부가 추가적으로 확인된다. 그러므로 상기 발전기의 실제 전력이 더 긴 시간 기간 동안, 사실상 이러한 미리결정된 제3 시간 스팬 동안에 매우 감소될 때에 부하 쉐딩이 존재한다. 단락 중단의 경우에, 대조적으로, 0에 근접한 전력이 일반적으로 단지 수 100 ms 동안에만 존재한다.

특히 바람직하게, 상기 미리결정된 제3 시간 기간이 1.5 초 내지 2.5 초, 특히 2 초의 값을 갖도록 선택된다. 이러한 시간 스팬의 결과는, 부하 쉐딩이 존재하는지 여부, 또는 예컨대 단락 중단 이후에 기계적 전력에 대한 전기 전력의 스윙만이 존재하는지 여부가 신뢰적으로 확인될 수 있다는 것이다. 게다가, 연관된 터빈이 충분하게 이르게 영구적으로 중지되도록 상기 시간 스팬이 선택된다. 이러한 경우에, 특히, 단락 중단 신호의 세팅 이후에 상기 터빈의 재개된 시동 이후에, 이러한 시동이 상기 터빈의 회전 속도의 연관된 조절에 의해서 제어되는 것을 보장하기 위한 주의(care)가 수행되어야 한다. 상기 발전기의 전기 전력의 저하(lapse)를 이용해, 터빈의 회전 속도 제어가 충분하게 간섭되고 그리고 상기 터빈의 과속이 방지되도록 상기 터빈의 드라이브 트레인(drive train)이 가속된다. 이것의 결과는 또한, 중지 이후 약 1.5 초 이후에 다시 실제 시동을 개시하는 상기 터빈이 2초 후 영구 중지의 경우에 과속되지 않고, 기껏해야 매우 짧은 슬립이 발생하는 것이다. 그러므로, 부하 쉐딩 이후에, 상기 샤프팅은 가속하여 더 이상 네트워크에 방전될 수 없는 터빈의 초과 전력을 취한다(take up). 상기 터빈의 회전 속도는 공칭 값 이상으로 상승한다(예컨대, 5% 초과 공칭 값까지의 값까지). 그 결과, 회전 속도 컨트롤러는 상기 터빈의 연관된 밸브들을 개방하기 위한 조작 변수를 임계적으로 결정한다. 상기 제2 신호의 함수로써 상기 터빈을 시동하기 위한 신호가 이미 존재할 때에도, 상기 밸브들이 그 결과로 닫혀진 채로 남아있다. 그 결과로서, 적절한 경우, 상기 밸브들이 이러한 시간 기간 동안에 전반적으로 폐쇄된 채로 있고 그리고 터빈의 회전 속도가 원하는 값 미만에 놓일 때까지 터빈 토크가 0에서 구동되도록 상기 터빈의 영구 중지를 위한 신호가 발생한다.

본 발명에 따른 방법의 제6 바람직한 전개에서, 부하 쉐딩을 표시하는 제3 신호의 생성이 상기 발전기의 부하 스위치의 함수로써 발생한다. 상기 발전기의 부하 스위치는 상기 발전기가 네트워크에 조금이라도 임의의 전기 전력을 급전해야만 하는지 여부를 표시한다. 하지만, 그러한 부하 스위치는 임의의 부하 쉐딩의 경우에 신뢰적으로 공동-작동(co-actuate)되지 않고, 그리므로 이러한 이유로 상기언급된 조건들이 부하 쉐딩을 신뢰적으로 검출하기 위해서 추가적으로 고려된다.

첨부되는 도식적인 도면들에 의해서 이하에서 본 발명에 따른 해결책의 예시적인 실시예가 보다 상세하게 기술된다:
도 1은 증기 발전소를 제어하기 위한 본 발명에 따른 디바이스의 다이어그램을 도시한다.
도 2는 증기 발전소를 제어하기 위한 본 발명에 따른 방법의 다이어그램을 도시한다.
도 3은 종래 기술에 따라 단락 중단의 경우에 증기 발전소의 다양한 특성 수량들의 프로파일들을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 해결책에서 단락 중단의 경우에 증기 발전소의 다양한 특성 수량들의 프로파일들을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 해결책에서 부하 쉐딩의 경우에 증기 발전소의 다양한 특성 수량들의 프로파일들을 도시한다.

도 1은 발전기(12) 및 터빈(14)을 갖는, 증기 발전소를 제어하기 위한 회로 어레인지먼트 또는 디바이스(10)를 도시하고, 이는 더 이상 상세하게 도시되지 않는다. 상기 디바이스(10)는 필수 엘리먼트들로서, 상기 발전기(12)에서 제1 신호를 제공하기 위한 수단(20)에 이르는 PEL 신호 라인(16) 및 PSW 신호 라인(18)을 포함한다. 이 수단(20)은 제어 또는 조절 어레인지먼트로서 구성되고, 여기서 전체적으로 6개의 스위칭 엘리먼트들(20a, 20b, 20c, 20d, 20e 및 20f)이 형성된다. 이 경우에, 상기 발전기(12)의 실제 전력(PEL)은 상기 PEL 신호 라인(16)을 통해 상기 스위칭 엘리먼트(20a)에 전달되고, 상기 스위칭 엘리먼트(20a)는 상기 실제 전력이 미리결정된 값의 양(GPLSP)만큼 갑자기 감소되는지 여부를 체크한다. 따라서, 본 경우에, 특히, 70% 초과의 점핑 감소가 체크된다. 그러한 전력 점프들을 체크하기 위해서, 상기 전력 신호(PEL)가 우선 DT1 엘리먼트에 의해 필터링된다.

스위칭 엘리먼트(20b)에서, 상기 발전기(12)의 실제 전력이 특정한 값(GPNEG)만큼 차감된 공칭 전력보다 더 큰지 여부가 상기 입력 신호(PEL)로부터 유도된다. 본 경우에, 특히, 발전기 전력이 상기 값 GPNEG = -2%와 비교된다. 그에 따라 상기 발전기(12)가 공칭 전력의 -2%보다 더 큰 전력들을 갖고 모터 모드에서 동작하고 있는지 여부가 체크된다.

스위칭 엘리먼트(20c)에서, 상기 발전기(12)의 실제 전력(PEL)이 발전소가 필요로 하는 최소 전력(GP2EB)의 두 배보다 더 작은지 여부가 체크된다.

따라서 발전소가 필요로 하는 최소 전력 두 배 미만으로의 상기 실제 전력의 강하가 검출된다.

스위칭 엘리먼트(20d)에 의해서, 전력 원하는 값과 전력 실제 값 사이의 차이는 입력 신호들 실제 전력(PEL) 및 상기 발전기(12)의 원하는 전력(PSW)에 의해서 결정되고 그리고 값 2 x 요건들과 비교된다. 실제 전력의 강하가 따라서 검출된다.

상기 스위칭 엘리먼트들(20b, 20c 및 20d)의 결과들이 스위칭 엘리먼트(20e)를 통해 서로 링크되고, 상기 스위칭 엘리먼트(20e)는 AND 링크를 형성한다. 이러한 연결의 결과는 스위칭 엘리먼트(20f)에 의해서 스위칭 엘리먼트(20a)의 결과에 링크되고, 스위칭 엘리먼트(20f)에서의 이러한 연결들은 OR 링크이다. 따라서, 제1 신호를 제공하기 위한 수단(20)에 의해서, 상기 발전기(12)의 실제 전력(PEL)의 감소가 존재하는지 여부를 표시하는 신호(S1)가 생성된다. 이러한 신호(S1)는 제2 신호(KU)를 생성하기 위한 수단(22)에 공급된다. 이러한 신호(KU)는, 특히 상기 제1 신호(S1)의 결과로서, 기본적으로 단락 중단을 표시하는 신호로서 고려된다. 본 경우에 150 ms의 미리결정된 제1 시간 스팬(TKU) 이후에, 생성된 상기 제2 신호(KU)가 리셋되고 그리고 본 예에서 7초의 미리결정된 제2 시간 스팬(CSPKU) 동안에 이후에 차단된다. 이것은 상기 제2 신호(KU)를 리셋하고 차단하기 위한 수단(24)에 의해서 발생하고, 이러한 수단은 RS 플립플롭 및 연관된 세트 신호를 이용해 구성된다. 상기 신호는 CSPKU의 시간 스팬 동안에 유지되고 그리고 상기 플립플롭의 리셋 입력으로 송신된다. 이러한 연결은, KU 신호가 최대 150 ms 동안에 존재하고 그리고 그 후에 빨라도 단지 7초 이후에 다시 존재할 수 있다는 결과를 갖는다. 상기 KU 신호가 KU 신호 라인(26)을 통해 터빈(14)으로 전달되고, 여기서 컨트롤러의 형태의 수단(미도시)이 상기 터빈(14)을 중지시키고 시동시키기 위해 제공된다. 이러한 컨트롤러는 짧은 KU 신호에 기초하여 상기 터빈(14)의 전력 원하는 값(PSW)의 임시 컷오프(cutoff)를 야기한다.

게다가, 상기 신호(S1)가 제3 신호(LAW)를 생성하기 위한 수단(28)에 안내되고, 상기 제1 신호(S1)가 미리결정된 제3 시간 스팬(TLAW), 본 경우에 2초보다 더 길게 존재할 때에 상기 제3 신호(LAW)가 형성된다. 이 경우에 상기 신호(LAW)는 LAW 신호 라인(30)을 통해 상기 터빈(14)으로 안내되고, 여기서 LAW 신호(30)의 함수로써 상기 터빈의 영구 중지를 위한 수단(미도시)이 제공된다.

도 2는 발전기(12), 터빈(14) 및 디바이스(10)를 갖는 증기 발전소를 제어하기 위한 연관된 방법 플로우를 도시한다. 상기 방법은 상기 발전기(12)의 실제 전력(PEL)의 감소를 표시하는 제1 신호(S1)가 제공되는 단계(34)를 포함한다. 이러한 신호는 아니오(No) 또는 0이고 이 경우 단계(34)의 입력으로의 리턴이 존재하며, 또는 신호(S1)는 1 또는 예(Yes)이고 이 경우 상기 제2 신호(KU)를 생성하기 위한 추가 단계(36)가 발생한다. 상기한 바와 같이, 상기 신호(KU)는 기본적으로 단락 중단을 표시하거나 또는 그러한 단락 중단이 일어날 수 있다고 가정된다. 이후의 단계(38)에서, 미리결정된 제1 시간 스팬(TKU) 이후에 상기 제2 신호(KU)가 리셋되고 그리고 그 이후에 미리결정된 제2 시간 스팬(TSPKU)이 차단된다. 이 경우에, 단계(36)로 유도되는 루프가 진행한다. 동시에, 이러한 방식으로 생성되고 그리고 그 후에 리셋되고 차단되는 신호가 단계(40)로 공급되고, 여기서 상기 터빈(14)이 중단되고 이후에 대시 시동된다. 단계(40)로부터의 경로는 이후에 단계(34)로 다시 유도된다.

게다가, 단계(42)에서, 단계들(36, 38 및 40)과 동시에, 상기 신호(S1)가 본 경우에서 2초의 제3 시간 스팬(TLAW) 동안에만 영구적으로 존재하는지 여부가 양의 신호(S1)에 의해서 체크된다. 그렇지 않은 경우들에서, 상기 방법은 단계(34)로 리턴한다. 하지만, 그러한 경우, 연관된 제3 신호(LAW)가 예(YES) 또는 1로 세팅되고 그리고 단계(44)에서 상기 터빈(14)이 영구적으로 중지된다.

도 3에서, 상기 발전기(12) 및 상기 터빈(14)의 신호들 및 측정 값들의 다양한 프로파일들이 시간에 대해 플로팅된다. 이 경우에, 종래 기술에 따라 증기 발전소를 제어하기 위한 방법이 기술되고, 제1 곡선(46)은 터빈(14)의 기계적 토크의 프로파일을 도시한다. 발전기의 실제 전력에 있어서 갑작스런 감소 때문에 어떻게 이러한 기계적 토크가 강하하고 그리고 단락 중단의 존재 때문에 이후에 적어도 약간 다시 상승하는 것을 알 수 있다. 곡선들(48 및 50)은 발전기(12)의 전기 토크 및 발전기(12)의 유효 전력의 연관된 프로파일을 도시한다. 이러한 유효 전력은 실제 전력(PEL)에 대응한다. 전기 토크와 유효 전력 모두가 단락 중단 때문에 변동하기 시작하고 그리고 빈번한 제로 통과를 갖는다. 곡선(52)은 종래 기술에 따라 이후에 상승하는 상기 제1 신호(S1)의 곡선 또는 연관된 프로파일을 도시한다. 이러한 신호는 단락 중단 자체의 결과로서 그리고 그 후에 빈번하게 제로 통과의 진행 때문에 생성된다. 이것의 결과는, 상기 신호(S1) 때문에, 연관된 터빈(14)이 빈번하게 중지되고(곡선 46의 원형 3개의 원형 마크들을 참조), 그에 따라 터빈의 전력의 대폭적 감소와 감속이 발생한다. 최종적으로, 연관된 곡선들(54 및 56)은 또한 °단위의 로터(rotor) 변위 각도 및 발전기(12)의 슬립을 도시한다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 해결책이 효력을 나타낼 때에 그러한 그리고 유사한 곡선들의 프로파일이 어떻게 변화하는지를 도시한다. 특히, 도 4는 단락 중단이 본 발명에 따른 방법 및 연관된 디바이스에 의해 확인될 때에 어떻게 기계적 토크가 시간에 따라 작용하는지를 곡선(58)으로 도시한다. 빈번한 중지 또는 신속한 이동의 트리거링이 존재하지 않음을 명백하게 알 수 있다.

곡선들(60 및 62)이 연관된 전기 토크 및 발전기(12)의 연관된 유효 전력을 도시하는 한편, 곡선(64)은 본 발명에 따른 절차에서 비교적 짧은 KU 신호가 단지 한번만 생성됨을 도시한다. 상기 설명한 바와 같이, 신속한 이동의 재개된 트리거링이 발생할 수 없도록 이 신호가 리셋되고 그리고 이후에 차단된다. 따라서, 이러한 절차는 대응하게 상이한 로터 변위 각도(곡선 66 참조)와 다소 상이한 슬립 거동(곡선 68 참조)을 갖는 연관된 터빈(14)의 매우 밀접하게 동시적인 재시동을 야기한다.

도 5는 부하 쉐딩이 발생할 때에 본 발명에 따른 증기 발전소가 어떻게 거동하는지를 도시한다. 이 경우 곡선(70)은 발전기의 유효 전력 및 연관된 원하는 전력(PSW)의 곡선(72)을 도시한다. 곡선(74)은 연관된 터빈 컨트롤러의 거동을 도시하고, 이러한 터빈 컨트롤러가 짧은 중단 이후에 연관된 터빈(14)을 재시동하지만, 그것의 회전 속도를 제한함을 알 수 있다. 곡선들(76 및 78)은 터빈(14)에 대한 밸브의 중간 압력 및 터빈(14)에 대한 밸브의 프레쉬(fresh) 증기 압력의 연관된 프로파일을 도시한다. 여기서, 기계적 토크의 감소를 이용해, 상기 밸브들이 터빈 컨트롤러에 의해 폐쇄되고 그 이후에 상기 터빈 컨트롤러에 의해 1.5초 동안 지시되는 방식으로 폐쇄된 채로 유지되는 것을 알 수 있다. 곡선(80)은 연관된 상기언급된 제1 신호 및 그것의 프로파일을 도시한다. 이러한 신호가 기계적 토크의 감소로부터 일정하다는 것을 알 수 있다. 마지막으로, 곡선(82)은 짧게 생성되고, 이후에 리셋되어 차단되는 연관된 상기 언급된 제2 신호(KU)의 프로파일을 도시한다. 곡선(84)은 상기 제1 신호(곡선 80 참조)가 연속적으로 존재하는 방식으로 생성되는 상기 언급된 제3 신호(LAW)의 프로파일을 도시한다. 이러한 제3 신호(84)에 의해, 상기 터빈(14)은 대응하게 영구적으로 중지되고, 그리고 이것은 곡선(74)의 프로파일(터빈 컨트롤러)로부터 다시 알 수 있다. 곡선(86)은 터빈상의 기계적 토크의 프로파일을 도시하고, 상기 발전기(12)의 기계적 토크의 감소 때문에 어떻게 이러한 기계적 토크가 강하하는지를 알 수 있다. 기계적 토크의 강하를 이용해, 상기 터빈(14)이 동시에 가속되는데, 이는 연관된 밸브들이 폐쇄될지라도 상당한 양의 플라이휠 매스(flywheel mass)가 존재하기 때문이다. 상기 터빈(14)의 이러한 가속을 이용해, 회전 속도의 변화의 프로파일을 나타내는 곡선(88)이 형성된다. 동시에 이러한 가속이 상기 터빈(14)의 과속이 발생할 수 없도록 하는 제한된 정도로 발생하는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 그러므로, 상기 터빈(14)에서의 밸브들의 신속한 이동이 신호(KU)에 의해 트리거되고 그리고 이러한 트리거링은 언급된 이유들에 대해 단지 한번만 발생한다. 미리정의된 시간 이후에, 상기 신호가 신호(KU)의 생성을 연속하게 존재하도록 야기하면, 터빈의 회전 속도가 가능한 한 많이 강하될 때까지 신호(LAW)가 생성되고 밸브들이 폐쇄되며, 그 후에 기계적 토크는 발전소가 필요로 하는 최소 전력까지 안전하게 증가될 수 있다. 이러한 지연 위상은 회전 과속에 대해 상기 발전기(12)를 보고하고 그리고 일반적으로 10초 이상 동안 지속한다.

도 4 및 도 5로부터, 본 발명에 따르면, 직접적인 단락 중단의 경우에 신속한 이동의 빈번한 트리거링이 발생할 수 없다는 결론지을 수 있다. 단락이 발생하면, 터빈 토크가 감소되고 1.5초 이후에 다시 상승한다. 발전기(12)의 전기 토크(곡선 60), 슬립(곡선 68) 및 로터 변위 각도(곡선 66)는 3-극 네트워크 단락의 경우에 증기 발전소의 기지의 거동을 도시한다. 상기 로터 변위 각도(곡선 66)는 영점에 대해 스윙하고, 이는 상기 발전기(12)가 아직 슬립을 시작하지 않음을 의미한다. 발전소가 필요로 하는 최소 전력에 대한 부하 쉐딩의 경우에, 상기 터빈(14)의 지시된 강하(rundown)가 손상되지 않는데, 왜냐하면 KU 신호의 실제 빈번한 트리거링이 본 발명에 따라 잠겨지거나(lock out) 또는 차단되기 때문이다. 대신에, 우선, 상기 신호(KU)는 부하 쉐딩의 경우일지라도 신속한 이동을 트리거한다.

그 후에, 일반적으로, 상기 터빈(14)이 실제로 다시 시동되고, 그 결과 그것의 샤프팅이 가속되며 터빈(14)의 과잉 전력을 취하는데, 이는 터빈(14)이 상기 발전기를 통해 네트워크에 더 이상 전력을 방전할 수 없기 때문이다. 샤프팅의 회전 속도는 공칭 값 초과의 5%까지 만큼 상승한다(곡선 88 참조). 이 경우에, 회전 속도 컨트롤러(곡선 74 참조)는 터빈(14)의 밸브들을 개방하기 위한 조작 변수를 임계적으로 결정한다. 그 결과, 회전 속도가 원하는 값 미만에 놓일 때까지, 필요 시에, 밸브들이 닫히는 채로 있고 그리고 터빈 토크가 0으로 진행한다. 시간 스팬(TLAW)이 경과된 이후에, 신호(LAW)가 세팅되고 그리고 본 경우에 5 초 동안 유지된다. 이것의 결과는 이러한 시간 기간 동안에 터빈이 영구적으로 중지된다는 것이다.

Claims

발전기(12) 및 터빈(14)을 갖는 증기 발전소를 제어하기 위한 방법으로서,
상기 발전기(12)의 실제 전력(PEL)에서의 감소를 표시하는 제1 신호(S1)를 제공(34)하는 단계;
상기 제1 신호(S1)의 함수로써, 단락 중단을 표시하는 제2 신호(KU)를 생성(36)하는 단계;
미리결정된 제1 시간 스팬(TKU) 이후에 상기 제2 신호(KU)를 리셋(38)하고 그리고 미리결정된 제2 시간 스팬(TSPKU) 동안에 상기 제2 신호를 차단(38)하는 단계;
상기 제2 신호(KU)의 함수로써 상기 터빈(14)을 중지시키고 후속하여 상기 터빈(14)을 시동(40)시키는 단계;
상기 제1 신호(S1)의 함수로써, 부하 쉐딩(load shedding)을 표시하는 제3 신호(LAW)를 생성(42)하는 단계; 및
상기 제3 신호(LWA)의 함수로써 상기 터빈(14)을 영구 중지(44)시키는 단계
를 포함하는,
증기 발전소를 제어하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 발전기(12)의 실제 전력(PEL)이 미리결정된 값(GPLSP)의 양만큼 갑작스럽게 감소하였거나, 또는 상기 발전기(12)의 실제 전력(PEL)이 미리결정된 값(GPNEG)만큼 차감된 공칭 전력으로 강하되고 상기 발전기(12)의 실제 전력(PEL)이 상기 발전소가 필요로 하는 최소 전력(GP2EB)의 두 배보다 더 작게 되며 그리고 상기 발전기(12)의 원하는 전력(PSW)과 실제 전력(PEL) 사이의 차이가 상기 발전소가 필요로 하는 최소 전력(GP2EB)의 두 배보다 더 크게 되었을 때에,
상기 제1 신호(S1)가 제공되는,
증기 발전소를 제어하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 미리결정된 제1 시간 스팬(TKU)은 100 ms 내지 200 ms 사이에 달하는,
증기 발전소를 제어하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 미리결정된 제2 시간 스팬(TSPKU)은 4 s 내지 10 s 사이에 달하는,
증기 발전소를 제어하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
부하 쉐딩을 표시하는 상기 제3 신호(LAW)의 발생은 상기 제1 신호 및 미리결정된 제3 시간 스팬(TLWA)의 함수로써 발생하는,
증기 발전소를 제어하기 위한 방법.
제5항에 있어서,
상기 미리결정된 제3 시간 스팬(TLAW)은 1.5 s 내지 2.5 s 사이에 달하는,
증기 발전소를 제어하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
부하 쉐딩을 표시하는 상기 제3 신호(LAW)의 발생은 상기 발전기에 대한 부하 스위치(GLSE)의 함수로써 발생하는,
증기 발전소를 제어하기 위한 방법.
발전기 및 터빈을 갖는 증기 발전소를 제어하기 위한 디바이스로서,
상기 발전기(12)의 실제 전력(PEL)에서의 감소를 표시하는 제1 신호(S1)를 제공(34)하기 위한 수단(20);
상기 제1 함수(S1)의 함수로써, 단락 중단을 표시하는 제2 신호(KU)를 생성(36)하기 위한 수단(22);
미리결정된 제1 시간 스팬(TKU) 이후에 상기 제2 신호(KU)를 리셋(38)하고 그리고 미리결정된 제2 시간 스팬(TSPKU) 동안에 상기 제2 신호(KU)를 차단(38)하기 위한 수단(24);
상기 제2 함수(KU)의 함수로써 상기 터빈(14)을 중지(40)시키고 그리고 후속하여 상기 터빈(14)을 시동(40)시키기 위한 수단;
상기 제1 신호(S1)의 함수로써, 부하 쉐딩을 표시하는 제3 신호(LAW)를 생성(42)하기 위한 수단(28); 및
상기 제3 신호(LAW)의 함수로써 상기 터빈(14)을 영구 중지(44)시키기 위한 수단
을 포함하는,
증기 발전소를 제어하기 위한 디바이스.
제3항에 있어서,
상기 미리결정된 제1 시간 스팬(TKU)은 150 ms에 달하는,
증기 발전소를 제어하기 위한 방법.
제4항에 있어서,
상기 미리결정된 제2 시간 스팬(TSPKU)은 7 s에 달하는,
증기 발전소를 제어하기 위한 방법.
제6항에 있어서,
상기 미리결정된 제3 시간 스팬(TAW)은 2 s에 달하는,
증기 발전소를 제어하기 위한 방법.