(57)【要約】【課題】蒸気冷却型ガスタービンを有する複合サイクル発電プラントにおいて、遠方負荷遮断発生の検出を可能とする。【解決手段】高圧タービン５と中圧タービン６と低圧タービン７より構成される蒸気タービン１と、ガスタービン２と、発電機３とを同一軸上に直結し、ガスタービン２の排ガスを回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラ４とを備えた複合サイクル発電プラントにおいて、低圧ドラム１３で発生した蒸気が通過する低圧蒸気加減弁よりも下流にて検出された蒸気圧力に基づいて蒸気タービン出力を演算し、この蒸気タービン出力をガスタービン出力と加算してタービン出力を得、このタービン出力から発電機出力を減算し、タービン出力と発電機出力との偏差が予め設定されている規定値以下になると遠方負荷遮断を検知する遠方負荷遮断検出手段を備えた。【選択図】図１
2010169064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タービンと中圧タービンと低圧タービンとにより構成される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンと同軸に配置されたガスタービンと、
前記蒸気タービンおよび前記ガスタービンと同軸に配置された発電機と、
前記ガスタービンの排ガスを回収して蒸気を発生させ、高圧ドラム、中圧ドラム、低圧ドラム及び再熱器を有する排熱回収ボイラと、を備え、
前記高圧ドラムから発生する蒸気で前記高圧タービンを駆動し、その高圧タービンの排気蒸気を中圧ドラムから発生する蒸気に合流させた蒸気の少なくとも一部を前記ガスタービンに導いて当該ガスタービンの高温部を冷却し、ガスタービンを冷却した蒸気を前記再熱器に供給し、前記再熱器にて得られた再熱蒸気を前記中圧タービンに導いて当該中圧タービンを駆動し、前記低圧ドラムで発生して低圧蒸気加減弁を通過した蒸気を前記中圧タービンに導かれた蒸気と合流させた後に前記低圧タービンに導いて当該低圧タービンを駆動するように構成し、
前記ガスタービンの出力を算出するガスタービン出力算出手段と、
前記蒸気タービンの出力を算出する蒸気タービン出力算出手段と、
ガスタービン出力および蒸気タービン出力を加算してタービン出力を得るタービン出力算出手段と、
前記発電機の発生する発電機出力を得る発電機出力検出手段と、
前記タービン出力と前記発電機出力の偏差を検出する出力偏差検出手段と、
前記出力偏差検出手段にて検出した前記偏差が予め設定されている規定値以下になると遠方負荷遮断を検知して遠方負荷遮断信号を出力する遠方負荷遮断検出手段と、
前記遠方負荷遮断検出手段の出力した前記遠方負荷遮断信号により前記蒸気タービンの蒸気加減弁に対し急速閉止指令を出力する弁制御装置と、をさらに備えた複合サイクル発電プラントにおいて、
前記蒸気タービン出力算出手段は、前記低圧蒸気加減弁の下流にて検出された蒸気圧力に基づいて蒸気タービン出力を演算することを特徴とする複合サイクル発電プラント。
【請求項２】
請求項１記載の複合サイクル発電プラントにおいて、
前記蒸気タービン出力算出手段は、前記低圧ドラムから発生した蒸気と前記中圧タービンに導かれた蒸気との合流位置よりもさらに下流にて検出された蒸気圧力に基づいて蒸気タービン出力を演算することを特徴とする複合サイクル発電プラント。
【請求項３】
請求項１記載の複合サイクル発電プラントにおいて、
前記蒸気タービン出力算出手段は、前記低圧ドラムから発生した蒸気と前記中圧タービンに導かれた蒸気との合流位置よりも上流にて検出された蒸気圧力に基づいて蒸気タービン出力を演算することを特徴とする複合サイクル発電プラント。
【請求項４】
請求項１記載の複合サイクル発電プラントにおいて、
前記蒸気タービン出力算出手段は、前記低圧タービンの途中段の蒸気圧力に基づいて蒸気タービン出力を演算することを特徴とする複合サイクル発電プラント。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の複合サイクル発電プラントにおいて、
前記低圧ドラムから発生する蒸気を低圧蒸気加減弁に導く低圧蒸気供給配管に接続されるとともに、途中に補助蒸気遮断弁を有し、前記排熱回収ボイラ以外の蒸気源からの補助蒸気を前記低圧蒸気供給配管に供給する補助蒸気供給配管と、
前記低圧タービンに導かれる蒸気量が十分である場合には前記補助蒸気遮断弁を閉状態とするとともに、前記低圧タービンに導かれる蒸気量が少ない場合には、前記補助蒸気供給配管からの前記補助蒸気を前記低圧タービンに供給するよう前記補助蒸気遮断弁を開操作させる制御手段と、を備え、
前記遠方負荷遮断検出装置は、前記補助蒸気遮断弁が閉止されているときに限り前記遠方負荷遮断信号を出力することを特徴とする複合サイクル発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合サイクル発電プラントに係り、特にガスタービンに蒸気冷却方式を適用可能な遠方負荷遮断検出装置を備えた複合サイクル発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の複合サイクル発電プラントのシステム構成図である。  
図８の複合サイクル発電プラントは一軸タイプであり、蒸気タービン１と、ガスタービン２と、発電機３とを同一軸上に直結しており、これにガスタービン本体１０の排ガスを回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラ４を設置して構成されている。
【０００３】
蒸気タービン１は高圧タービン（ＨＰ）５、中圧タービン（ＩＰ）６および低圧タービン（ＬＰ）７から構成され、また、ガスタービン２はガスタービン空気圧縮機（ＣＯＭＰ）８、ガスタービン燃焼器９およびガスタービン本体（ＧＴ）１０から構成されている。
【０００４】
排熱回収ボイラ４は高圧蒸気ドラム（図中、高圧ドラムと表記）１１、中圧蒸気ドラム（図中、中圧ドラムと表記）１２、低圧蒸気ドラム（図中、低圧ドラムと表記）１３、高圧過熱器１４、中圧過熱器１５、低圧過熱器１６および再熱器１７を備えており、高圧蒸気ドラム１１で発生した蒸気は高圧蒸気配管１８に設置されている高圧蒸気加減弁１９、高圧蒸気止め弁２０を通って前記高圧タービン５に導入され、当該高圧タービン５を駆動する。
【０００５】
高圧タービン５の排気蒸気は排気管２１から排気され、中圧蒸気ドラム１２で発生して中圧蒸気配管２２により送られてきた中圧蒸気と合流した後、直ちに前記再熱器１７に導かれて加熱され、再熱蒸気配管２３に設置されている再熱蒸気加減弁２４、再熱蒸気止め弁２５を通って前記中圧タービン６に導入され、当該中圧タービン６を駆動する。
【０００６】
また、中圧タービン６の排気蒸気は、クロスオーバー管２６によって低圧タービン２３に導入される。さらに、低圧蒸気ドラム１０で発生した低圧蒸気は低圧蒸気配管２７の低圧蒸気止め弁２８、低圧蒸気加減弁２９および低圧蒸気加減弁リード管（低圧蒸気加減弁２９から蒸気を低圧タービン７に導く配管であって、低圧蒸気加減弁２９からの蒸気を中圧タービン６に導かれた蒸気あるいは中圧タービン６の排気蒸気と合流させる配管）２９Ｌを通過した後クロスオーバー管２６に流れる中圧タービン６の排気蒸気と合流して低圧タービン７に導入され、当該低圧タービン７を駆動する。
【０００７】
３０は前記中圧蒸気配管２２に設置された中圧蒸気圧力調節弁、３１は前記低圧蒸気配管２７に設置された低圧タービンバイパス圧力調節弁、３２は前記再熱蒸気配管２３に設置された中圧タービンバイパス圧力調節弁である。また３３は前記排気管２１の前記中圧蒸気配管２２との合流点より上流に設置された逆流阻止弁、３４は前記発電機３の出力回路に設置した発電機電流を検出するための変流器（ＣＴ）、３５は後述する遠方負荷遮断検出装置である。３６は蒸気タービン１の出力を算出するために前記排気管２１に設置された高圧タービン排気蒸気圧力計測器である。
【０００８】
上記のように構成された従来の複合サイクル発電プラントにおいて、発電機３が電力を供給している電力系統に事故が発生した場合、電力系統の保護系電システムは機器保護のために遮断器を遮断して電力系統から発電機３を切り離す。この瞬間に蒸気タービン１およびガスタービン２から成る一軸型タービンは、過出力状態となって過速する。しかし、遮断器開放（負荷遮断発生）の検出により、蒸気タービン１の回転数を制御する高圧蒸気加減弁１９、再熱蒸気加減弁２４、低圧蒸気加減弁２９を急速に閉止するようになり、蒸気タービン１の過速を抑制する。なお、送電系統の事故のように、より遠方で事故が発生した場合には、蒸気タービン１を設置している発電で事故発生系統の遮断器開放（遠方負荷遮断）を検出することは一般的に困難である。
【０００９】
そこで、従来の複合サイクル発電プラントでは、遠方負荷遮断発生検出の困難性を解消するために、図９で示すような遠方負荷遮断検出装置３５を採用していた。この遠方負荷遮断検出装置３５はタービン出力（パワー）と発電機出力（ロード）との偏差（パワー・ロード・アンバランス（ＰＬＵ）という）によって負荷遮断発生を検知し、高圧蒸気加減弁１９、再熱蒸気加減弁２４および低圧蒸気加減弁２９を急速に閉止するように構成されている。
【００１０】
図９において、発電機３の出力回路に設置した変流器（ＣＴ）３４によって検出された発電機電流３４ａを発電機出力演算部４０に入力して発電機出力４０ａを得る。一方、蒸気タービン出力を算出するための高圧タービン排気蒸気圧力計測器３６で検出された信号３６ａを蒸気タービン出力演算部４１に入力して蒸気タービン出力４１ａを得る。さらに、ガスタービン燃焼器９に供給される燃料の流量Ｇやあるいはガスタービン本体（ＧＴ）１０からの排ガス温度Ｔをガスタービン出力演算部４２に入力してガスタービン出力４２ａを得る。そして、蒸気タービン出力４１ａとガスタービン出力４２ａとを加算器４３で加算してタービン出力４３ａを得る。
【００１１】
そして、減算器４４でタービン出力４３ａから発電機出力４０ａを減算し、偏差４４ａを求める。この偏差４４ａが前述したようにパワー・ロード・アンバランス（ＰＬＵ）である。図９の例では偏差４４ａが規定値以下検出コンパレータ４５に予め設定されている規定値（例えば、４０％）を超えると、出力信号４５ａがＡＮＤ回路４６の一方の入力端子に入力される。
【００１２】
また、前記発電機出力４０ａを発電機出力変化率演算部（図中、単に変化率演算部と表記）４７に入力して得られた発電機出力変化率信号４７ａが、規定値以下検出コンパレータ４８に予め設定されている規定値（例えば、−４０％／２０ｍｓｅｃ）以下になると、発電機出力変化率規定値以下検出信号４８ａが前記ＡＮＤ回路４６の他方の入力端子に入力される。
【００１３】
ＡＮＤ回路４６は信号４５ａおよび４８ａの双方が入力されたことを条件として「遠方負荷遮断（パワー・ロード・アンバランス；ＰＬＵ）」が発生した旨の信号、すなわちＰＬＵ検出信号４６ａを出力する。このことから、ＡＮＤ回路４６は「遠方負荷遮断（パワー・ロード・アンバランス；ＰＬＵ）」検出手段ということができる。
【００１４】
このＰＬＵ検出信号４６ａは次段のホールド回路の一種であるフリップフロップ回路（以下、ホールド回路という）４９のセット端子Ｓに一旦入力されると、リセット端子Ｒにリセット信号が入力されるまでの間、ＰＬＵ検出信号４６ａを持続して出力する。このように、ＡＮＤ回路（すなわち、ＰＬＵ検出手段）４６から出力されたＰＬＵ検出信号４６ａは、ホールド回路４９を通してＰＬＵ出力信号４９ａとなって高圧蒸気加減弁制御装置５０、中圧蒸気加減弁制御装置５１および低圧蒸気加減弁制御装置５２に入力され、それぞれ高圧蒸気加減弁操作指令５０ａ、再熱蒸気加減弁操作指令５１ａおよび低圧蒸気加減弁操作指令５２ａを出力する。
【００１５】
なお、図９で示した従来の複合サイクル発電プラントの遠方負荷遮断検出装置３５は、例えば、特許文献１に記載の負荷遮断時制御装置と同等の機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００２−２２７６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図８に示した従来の複合サイクル発電プラントの場合、ガスタービン本体１０の高温部である動翼や静翼等を蒸気冷却していないが、高効率発電を実現するために高温部を蒸気冷却するガスタービンを適用した複合サイクル発電プラントの場合、蒸気タービン出力算出の代表計測点となる高圧タービン５の排気蒸気は、中圧蒸気ドラム２で発生した蒸気と合流した後、破線で示す蒸気冷却系統５４によりガスタービン本体１０の高温部に冷却蒸気として導入されてガスタービン本体１０の高温部を冷却した後再熱器１７に導入される。しかも、この冷却蒸気の圧力は高温部品等を適切に冷却するために図示しないガスタービン制御装置で制御されるようになっている。
【００１８】
この場合、高圧タービン排気蒸気圧力計測器３６で計測される高圧タービン５の排気蒸気圧力は、蒸気タービン出力との相関関係を失い、この排気蒸気圧力を使ったパワー・ロード・アンバランス（ＰＬＵ）の検知は不可能となる。
【００１９】
そこで本発明は、上述課題を解決するために、蒸気冷却型ガスタービンを有する複合サイクル発電プラントにおいて、遠方負荷遮断発生の検出を可能とした遠方負荷遮断検出装置を備えた複合サイクル発電プラントを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、高圧タービンと中圧タービンと低圧タービンより構成される蒸気タービンと、前記蒸気タービンと同軸に配置されたガスタービンと、前記蒸気タービンおよび前記ガスタービンと同軸に配置された発電機と、前記ガスタービンの排ガスを回収して蒸気を発生させ、高圧ドラム、中圧ドラム、低圧ドラム及び再熱器を有する排熱回収ボイラと、を備え、前記高圧ドラムから発生する蒸気で前記高圧タービンを駆動し、その高圧タービンの排気蒸気を中圧ドラムから発生する蒸気に合流させた蒸気の少なくとも一部を前記ガスタービンに導いて当該ガスタービンの高温部を冷却し、ガスタービンを冷却した蒸気を前記再熱器に供給し、前記再熱器にて得られた再熱蒸気を前記中圧タービンに導いて当該中圧タービンを駆動し、前記低圧ドラムで発生して低圧蒸気加減弁を通過した蒸気を前記中圧タービンに導かれた蒸気と合流させた後に前記低圧タービンに導いて当該低圧タービンを駆動するように構成し、前記ガスタービンの出力を算出するガスタービン出力算出手段と、前記蒸気タービンの出力を算出する蒸気タービン出力算出手段と、ガスタービン出力および蒸気タービン出力を加算してタービン出力を得るタービン出力算出手段と、前記発電機の発生する発電機出力を得る発電機出力検出手段と、前記タービン出力と前記発電機出力の偏差を検出する出力偏差検出手段と、前記出力偏差検出手段にて検出した前記偏差が予め設定されている規定値以下になると遠方負荷遮断を検知して遠方負荷遮断信号を出力する遠方負荷遮断検出手段と、前記遠方負荷遮断検出手段の出力した前記遠方負荷遮断信号により前記蒸気タービンの蒸気加減弁に対し急速閉止指令を出力する弁制御装置と、をさらに備えた複合サイクル発電プラントにおいて、前記蒸気タービン出力算出手段は、前記低圧蒸気加減弁の下流にて検出された蒸気圧力に基づいて蒸気タービン出力を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、低圧ドラムで発生した蒸気が通過する低圧蒸気加減弁よりも下流に設置した蒸気圧力検出器を蒸気タービン出力算出のための代表測定点としたことによりガスタービン冷却ユニットによる蒸気温度低下の影響を殆ど受けることはない。この結果、本発明による蒸気タービン出力算出の代表測定点による測定値は、蒸気タービン出力と相関関係を維持することができるので、蒸気冷却型ガスタービンを有する複合サイクル発電プラントにおいても、パワー・ロード・アンバランス（ＰＬＵ）発生の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係る複合サイクル発電プラントのシステム構成図。
【図２】本発明の実施形態１乃至３で採用する遠方負荷遮断検出装置の一例を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態２に係る複合サイクル発電プラントのシステム構成図。
【図４】本発明の実施形態３に係る複合サイクル発電プラントのシステム構成図。
【図５】本発明の実施形態４に係る複合サイクル発電プラントのシステム構成図。
【図６】本発明の実施形態４における補助蒸気遮断弁の開閉を制御する補助蒸気遮断弁開閉制御手段の構成図。
【図７】本発明の実施形態４で採用する遠方負荷遮断検出装置の一例を示すブロック図。
【図８】従来の複合サイクル発電プラントのシステム構成図。
【図９】従来の複合サイクル発電プラントで採用した遠方負荷遮断検出装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明に係る複合サイクル発電プラントについて説明する。なお、従来例の図８および図９を含めて、各図に共通する部品、装置には共通する符号を付けて説明する。
【００２４】
（実施形態１）
図１は、本実施形態１に係る複合サイクル発電プラントのシステム構成図であり、図２は本実施形態１乃至３で採用する遠方負荷遮断検出装置の一例を示すブロック図である。
【００２５】
図１において、本実施形態１の複合サイクル発電プラントシステムは、図８で示した従来のシステムと同様に、高圧タービン５、中圧タービン６および低圧タービン７から成る蒸気タービン１と、空気圧縮機８、燃焼器９およびガスタービン本体１０から成るガスタービン２と、これらのタービンプラント１および２と同一軸上に直結されたタービン発電機３と、前記ガスタービン本体１０の排ガスを回収して蒸気を発生させ、その発生した蒸気を蒸気タービン１に供給する排熱回収ボイラ４とから構成されている。
【００２６】
排熱回収ボイラ４は、高圧蒸気ドラム（高圧ドラム）１１、中圧蒸気ドラム（中圧ドラム）１２、低圧蒸気ドラム（低圧ドラム）１３、高圧過熱器１４、中圧過熱器１５、低圧過熱器１６および再熱器１７を備えている。
【００２７】
また、蒸気系統の配管には、高圧蒸気ドラム１１で発生した蒸気を高圧蒸気加減弁１９、高圧蒸気止め弁２０を通して高圧タービン５に導入する高圧蒸気配管１８、中圧蒸気ドラム１２で発生した中圧蒸気を高圧タービン５の排気蒸気との合流点まで導く中圧蒸気配管２２、合流後の蒸気をガスタービン冷却ユニット５５に導入する蒸気冷却系統５４、ガスタービン本体１０の高温部を冷却した蒸気を再熱器１７で加熱したのち、再熱蒸気加減弁２４および再熱蒸気止め弁２５を通して中圧タービン６に導入する再熱蒸気系統配管２３、中圧タービン６の排気蒸気を低圧タービン７に導入するクロスオーバー管２６、低圧蒸気ドラム１３で発生した蒸気を低圧蒸気止め弁２８、低圧蒸気加減弁２９、低圧蒸気加減弁リード管２９Ｌを通したのち、前記クロスオーバー管２６に流れる中圧タービン６の排気蒸気と合流させる低圧蒸気配管２７を設けている。
【００２８】
さらに、遠方負荷遮断を検出する遠方負荷遮断検出装置３５Ａを設置している。この遠方負荷遮断検出装置３５Ａは詳細を図２で示すように、クロスオーバー管２６に設置した低圧タービン入口圧力検出器５６の検出出力５６ａ、発電機３の出力回路に設置した変流器による検出電流３４ａおよびガスタービン空気圧縮機８の吸い込み口に設置した図示しない温度検出器で検出した空気温度Ｔを入力してパワー・ロード・アンバランス（ＰＬＵ）を検知するように構成されている。
【００２９】
この遠方負荷遮断検出装置３５Ａが従来の遠方負荷遮断検出装置３５と異なる点は、蒸気タービン出力算出の代表測定点を、高圧タービン５の排気蒸気配管２１から低圧ドラム１３で発生した蒸気が通過する低圧蒸気加減弁２９の下流に位置する蒸気配管、例えば、クロスオーバー管２６に替え、当該クロスオーバー管２６に設置した低圧タービン入口蒸気圧力検出器５６の出力信号５６ａを蒸気タービン出力算出の信号とした点である。
【００３０】
次に、図１を参照して通常運転時の動作について説明する。  
排熱回収ボイラ４の高圧蒸気ドラム１１で発生した蒸気は、高圧蒸気供給配管１８の高圧蒸気加減弁１９、高圧蒸気止め弁２０を通過して前記高圧タービン５に導かれてこれを駆動する。高圧タービン５の駆動を終えた蒸気は高圧タービン５から排気蒸気として排気され、高圧タービン排気配管２１上の逆止弁３３を通過した後、中圧蒸気ドラム１２から中圧蒸気供給配管２２によって送られた蒸気と合流する。合流後の蒸気は、蒸気冷却系統５４を通ってガスタービン冷却ユニット５５に導かれて同ガスタービン本体１０の動翼、静翼等の高温部を冷却（蒸気冷却）した後に再熱器１７に導かれて加熱される。加熱された蒸気は、再熱蒸気供給配管２３に設置されている再熱蒸気加減弁２４、再熱蒸気止め弁２５を通って中圧タービン６に導かれてこれを駆動する。
【００３１】
一方、低圧蒸気ドラム１３で発生した蒸気は、低圧蒸気配管２７上の低圧蒸気止め弁２８、低圧蒸気加減弁２９および低圧蒸気配管２７の末端に位置する低圧蒸気加減弁リード管（低圧蒸気加減弁２９からの蒸気を中圧タービン６に導かれた蒸気あるいは中圧タービン６の排気蒸気と合流させる配管）２９Ｌを通してクロスオーバー管２６内で中圧タービン６に導かれた蒸気と合流した後、低圧タービン７に導かれて当該低圧タービン７を駆動する。そして、低圧タービン７で仕事を終えた蒸気は図示しない復水器へ導かれて復水する。
【００３２】
なお、低圧蒸気ドラム１３で発生した蒸気を低圧蒸気配管２７の末端に位置する低圧蒸気加減弁リード管２９Ｌを通してクロスオーバー管２６内で中圧タービン６の排気蒸気と合流させる代わりに、破線のように低圧蒸気加減弁リード管２９Ｌを延長して直接中圧タービン６のケーシングの排気口に接続するようにし、中圧タービン６で仕事を終えた蒸気と低圧蒸気ドラム１３で発生した蒸気とを中圧タービン６のケーシング内で合流させるようにしてもよい。あるいは、低圧蒸気が減弁リード管２９Ｌを延長して低圧蒸気ドラム１３で発生した蒸気を中圧タービン６の途中段に合流させてもよい。
【００３３】
次に、図２を参照して本実施形態１の遠方負荷遮断検出装置３５Ａについて説明する。
図２において、遠方負荷遮断検出装置３５Ａは、クロスオーバー管２６の低圧タービン７入口部近傍に設置した低圧タービン入口蒸気圧力検出器５６の検出信号５６ａを蒸気タービン出力演算部４１に入力し、発電機電流３４ａを発電機出力演算部４０に入力し、さらにガスタービン本体１０の排ガス温度Ｔをガスタービン出力演算部４２に入力するように構成している。なお、ガスタービン出力演算部４２は燃焼器９へ供給される燃料の流量Ｇに基づいてガスタービン出力４２ａを出力するように構成することもできる。
【００３４】
さらに、蒸気タービン出力演算部４１から出力された蒸気タービン出力４１ａとガスタービン出力演算部４２から出力されたガスタービン出力４２ａとを加算器４３で加算してタービン出力４３ａを得、前記発電機出力演算部４０から出力された発電機出力４０ａをタービン出力４３ａから減算して偏差（パワー・ロード・アンバランス（ＰＬＵ））４４ａを得るように構成している。
【００３５】
この偏差４４ａが次段の規定値以下検出コンパレータ４５で予め設定されている規定値（例えば、４０％）を超えると、その出力信号４５ａがＡＮＤ回路４６の一方の入力端子に入力される。
【００３６】
また、前記発電機出力４０ａを発電機出力変化率演算部４７に入力して得られた発電機出力変化率信号４７ａが、規定値以下検出コンパレータ４８に予め設定されている規定値（例えば、−４０％／２０ｍｓｅｃ）以下になると、発電機出力変化率規定値以下検出信号４８ａが前記ＡＮＤ回路４６の他方の入力端子に入力される。
【００３７】
ＡＮＤ回路４６は信号４５ａおよび４８ａの双方が入力されることを条件として「遠方負荷遮断（パワー・ロード・アンバランス；ＰＬＵ）が発生した旨の検出信号すなわち、ＰＬＵ検出信号４６ａを出力する。この意味でＡＮＤ回路４６は「遠方負荷遮断（パワー・ロード・アンバランス；ＰＬＵ）」検出手段（略して、ＰＬＵ検出手段）ということができる。
【００３８】
このＰＬＵ検出信号４６ａが次段のホールド回路４９のセット端子Ｓに一旦入力されると、リセット端子Ｒにリセット信号が入力されるまでの間ＰＬＵ出力信号４９ａが持続して出力される。
【００３９】
遠方負荷遮断検出装置３５Ａは、ＰＬＵ検出信号４６ａをホールド回路４９を介してＰＬＵ出力信号４９ａとして高圧蒸気加減弁制御装置５０、中圧蒸気加減弁制御装置５１および低圧蒸気加減弁制御装置５２等の弁制御装置に入力し、それぞれ高圧蒸気加減弁操作指令５０ａ、再熱蒸気加減弁操作指令５１ａおよび低圧蒸気加減弁操作指令５２ａを出力する。これにより図１の高圧蒸気加減弁１９、再熱蒸気加減弁２４および低圧蒸気加減弁２９は、これらの弁操作指令５０ａ、５１ａおよび５２ａを受けて、急速閉止の弁操作を行い、蒸気タービン１の過速を抑制する。
【００４０】
以上述べたように、本実施形態１は、低圧ドラム１３で発生した蒸気が通過する低圧蒸気加減弁２９の下流に位置する蒸気配管であるクロスオーバー管２６に設けた低圧タービン入口蒸気圧力検出器５６を蒸気タービン出力算出のための代表測定点としており、この代表測定点は中圧タービン６の下流にあるので、中圧タービン６の上流側に位置するガスタービン冷却ユニット５５による蒸気温度低下の影響を殆ど受けることはない。この結果、クロスオーバー管２６に設置した低圧タービン入口圧力検出器５６の検出信号は、蒸気タービン出力との相関関係を維持することができ、本実施形態１による遠方負荷遮断検出装置３５Ａは、パワー・ロード・アンバランス（ＰＬＵ）発生の検出が可能である。
【００４１】
（実施形態２）
図３は、実施形態２に係る複合サイクル発電プラントのシステム構成図である。なお、本実施形態２の遠方負荷遮断検出装置３５Ａは、蒸気タービン出力４１ａを算出するプロセス量として、実施形態１で採用した低圧タービン入口蒸気圧力５６ａの代わりに低圧蒸気加減弁リード管２９Ｌに設置の検出器５７で検出した蒸気圧力信号５７ａを採用したものであり、これ以外の構成は実施形態１の場合と同様である。実施形態１における構成部分と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
図３のシステム構成図および図２の遠方負荷遮断検出装置３５Ａを参照して本実施形態２の動作について説明する。  
図２において、本実施形態２の遠方負荷遮断検出装置３５Ａは、低圧蒸気加減弁リード管２９Ｌで検出された低圧蒸気加減弁リード管蒸気圧力信号５７ａを蒸気タービン出力算出のための代表測定信号とし、この測定信号５７ａを蒸気タービン出力演算部４１に入力して算出した蒸気タービン出力４１ａをガスタービン出力４２ａと合算してタービン出力４３ａとし、このタービン出力４３ａから発電機出力４０ａを減算して得た偏差（パワー・ロード・アンバランス）４４ａと、発電機出力の変化率信号４７ａに基づいた発電機出力変化率規定値以下検出信号４８ａとから、前述した実施形態１の場合と同様にしてＡＮＤ回路によるＰＬＵ検出手段４６によってパワー・ロード・アンバランス（ＰＬＵ）の発生を検出する。
【００４３】
遠方負荷遮断検出装置３５Ａは、ＰＬＵ検出信号４６ａをホールド回路４９を通してＰＬＵ出力信号４９ａとして高圧蒸気加減弁制御装置５０、中圧蒸気加減弁制御装置５１および低圧蒸気加減弁制御装置５２に入力し、それぞれ高圧蒸気加減弁操作指令５０ａ、再熱蒸気加減弁操作指令５１ａおよび低圧蒸気加減弁操作指令５２ａを出力する。
【００４４】
図３の高圧蒸気加減弁１９、再熱蒸気加減弁２４、低圧蒸気加減弁２９は、これらの弁操作指令５０ａ、５１ａ、５２ａを受けて、急速閉止の弁操作を行い、蒸気タービン１の過速を抑制する。
【００４５】
以上述べたように、本実施形態２によれば、低圧蒸気加減弁２９から低圧タービン７へ繋がる低圧蒸気加減弁リード管２９Ｌに設置した圧力検出器で検出した蒸気圧力信号５７ａが、蒸気タービン出力との相関関係を維持していることから、従来技術における高圧タービンの排気蒸気の圧力に替えてこの低圧蒸気加減弁リード管蒸気圧力信号５７ａを用いて蒸気タービン出力を算出することにより、パワー・ロード・アンバランス（ＰＬＵ）発生の検出が可能となる。
【００４６】
なお、前記実施形態１では蒸気タービン出力を得るための圧力検出器５６の取り付け位置がクロスオーバー管２６であり、クロスオーバー管２６のレイアウトによっては検出器の保守・点検が困難となる場合がある。しかしながら、本実施形態２では、蒸気タービン出力を得るための検出器５７を低圧蒸気加減弁リード管２９Ｌに設置することによってその課題を解消して保守・点検時に検出器を取り扱い易くすることができるという長所を備えている。
【００４７】
（実施形態３）
図４は、実施形態３に係る複合サイクル発電プラントのシステム構成図である。なお、本実施形態３の遠方負荷遮断検出装置３５Ａは、蒸気タービン出力を算出するプロセス量として、実施形態１で採用した低圧タービン入口蒸気圧力５６の代わりに低圧タービン中段に設けた蒸気圧力検出器５８の検出信号５８ａを使用したものであり、これ以外の構成は実施形態１の場合と同様である。実施形態１の構成部分と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
図４のシステム構成図および図２の遠方負荷遮断検出装置３５Ａを参照して本実施形態３の動作について説明する。  
図４において、本実施形態３の遠方負荷遮断検出装置３５Ａは、低圧タービン７の中段に設けた蒸気圧力検出器５８の検出信号５８ａを蒸気タービン出力算出のための代表測定信号として入力し、この信号５８ａを蒸気タービン出力演算部４１に入力して算出した蒸気タービン出力４１ａをガスタービン出力４２ａと合算してタービン出力４３ａとし、このタービン出力４３ａから発電機出力４０ａを減算して得た偏差（パワー・ロード・アンバランス）４４ａと、発電機出力の変化率信号４７ａとに基づいた発電機出力変化率規定値以下検出信号４８ａとにより、前述した実施形態１の場合と同様にしてＡＮＤ回路４６によるＰＬＵ検出手段４６によってＰＬＵの発生を検出する。
【００４９】
遠方負荷遮断検出装置３５Ａは、ＰＬＵ検出信号４６ａをホールド回路４９を通してＰＬＵ出力信号４９ａとして高圧蒸気加減弁制御装置５０、中圧蒸気加減弁制御装置５１および低圧蒸気加減弁制御装置５２に入力し、それぞれ高圧蒸気加減弁操作指令５０ａ、再熱蒸気加減弁操作指令５１ａおよび低圧蒸気加減弁操作指令５２ａを出力し、高圧蒸気加減弁１９、再熱蒸気加減弁２４、低圧蒸気加減弁２９の急速閉止の弁操作を行い、タービンの過速を抑制する。
【００５０】
以上述べたように、本実施形態３によれば、低圧タービン７の途中段から検出した低圧タービン中段蒸気圧力信号５８ａが、蒸気タービン出力４１ａと相関関係を維持していることから、従来技術における高圧タービンの排気蒸気の圧力に替えてこの低圧タービン中段蒸気圧力信号５８ａを用いて蒸気タービン出力の算出することにより、蒸気冷却型ガスタービンを有する複合サイクル発電プラントでのパワー・ロード・アンバランス（ＰＬＵ）発生の検出が可能となる。
【００５１】
なお、前記実施形態１では蒸気タービン出力を得るための圧力検出器５６の取り付け位置がクロスオーバー管２６であり、クロスオーバー管２６のレイアウトによっては検出器の保守・点検が困難となる場合がある。しかしながら、本実施形態３では、蒸気タービン出力を得るための検出器５８を低圧タービン７の途中段に設けられている抽気配管に設置することによってその課題を解消して保守・点検時に検出器を取り扱い易くすることができるという長所を備えている。
【００５２】
（実施形態４）
図５は、実施形態４に係る複合サイクル発電プラントのシステム構成図、図６は補助蒸気遮断弁の開閉を制御する補助蒸気遮断弁開閉制御手段の構成図、図７は本実施形態４で採用する遠方負荷遮断検出装置の構成図である。  
なお、実施形態１の構成部分と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
図５のシステム構成では、低圧蒸気ドラム１３と低圧蒸気止め弁２８との間を接続する蒸気配管２７の途中に低圧タービン冷却のために排熱回収ボイラ４以外の蒸気源から補助蒸気を投入する補助蒸気供給配管６０、およびこの補助蒸気の活殺を行う補助蒸気遮断弁６１を追加したものである。これ以外は図１と同一の構成であるので説明を省略する。
【００５４】
図６において、６２は補助蒸気遮断弁６１の開閉を制御する補助蒸気遮断弁開閉制御手段である。この補助蒸気遮断弁開閉制御手段６２は、中圧タービン６の抽気蒸気または低圧ドラム１３で発生した蒸気量が低圧タービン７に導入される蒸気量に対応した蒸気量信号６３を蒸気量判定器６４に入力して予め定めてある設定値と比較することによって当該蒸気量が十分な量であるか否かを判定する。
【００５５】
蒸気量判定器６４は、低圧タービン７に導入される蒸気量が設定値以上である場合は十分な蒸気量があると判定してロジック信号「１」を、逆に低圧タービン７に導入される蒸気量が設定値未満である場合は少ないと判定してロジック信号「０」を出力する。符号６４ａはこれらロジック信号「１」、「０」を総称した信号である。６５はノット回路であり、入力されたロジック信号６４ａの論理値（「１」または「０」）を反転して後段の補助蒸気遮断弁制御回路６６に入力する。この補助蒸気遮断弁制御回路６６にへの入力値が「１」のとき、すなわち低圧タービン７に導入される蒸気量が少ないとき、補助蒸気遮断弁６１を開の状態に制御し、入力値が「０」のとき、すなわち低圧タービン７に導入される蒸気量が十分なとき、補助蒸気遮断弁を閉の状態に制御する。
【００５６】
このように補助蒸気遮断弁開閉制御手段６２は構成されているので、低圧タービン７への導入蒸気量６３が一軸型複合サイクル発電プラントの起動過程において十分な量であるか否かによって補助蒸気遮断弁６１の開閉を制御することができる。
【００５７】
図７に示す遠方負荷遮断検出装置３５Ｂは、図２で示した遠方負荷遮断検出装置３５Ａに対して、補助蒸気遮断弁６１が閉状態であることを示す補助蒸気遮断弁閉信号６２ａを付加するとともに、この付加した補助蒸気遮断弁閉信号６２ａおよび前記ホールド回路４９から出力されるＰＬＵ出力信号４９ａの同時成立を検出するＡＮＤ回路６７を追加したことを特徴とするものである。これ以外は図２の構成と同一である。
【００５８】
次に、図５、図６および図７を参照して本実施形態４の動作について説明する。  
一軸型複合サイクル発電プラントの起動過程（中圧タービン６の排気蒸気や低圧ドラム１３からの発生蒸気が少ないとき）では、低圧タービン７の冷却等を目的として所内ボイラや他発電ユニットからの補助蒸気を低圧タービン７に供給する運転が行われる。
【００５９】
補助蒸気供給配管６０から低圧蒸気配管２７への低圧タービン冷却蒸気の流入により、低圧タービン７の入口部の蒸気圧力信号５６ａや低圧蒸気加減弁２９のリード管２９Ｌの蒸気圧力信号５７ａは増加する。このため、遠方負荷遮断検出装置では、実際以上に蒸気タービン出力４３ａが出ているようかのように演算することとなる。
【００６０】
このため本実施形態４では、この補助蒸気の流入による誤演算を防止するために、補助蒸気が流入しているか否かを補助蒸気遮断弁６１の開閉状態により判断して、同遮断弁６１が閉止していることを示す補助蒸気遮断弁閉信号６２ａが存在する（ロジック信号「１」）という状態に限り、新たに設けたＡＮＤ回路６７からＰＬＵ検出手段４６のＰＬＵ検出信号４６ａが信号６７ａとして蒸気加減弁制御装置５０、５１、５２に出力されるようにしたものである。  
以上述べたように、本実施形態４によれば、前記実施形態１乃至３に比べて遠方負荷遮断検出装置３５Ｂにおける蒸気タービン出力演算をより正確に行うことが可能となる。
【００６１】
（変形例）
なお、以上述べた図２の遠方負荷遮断検出装置３５Ａおよび図７の遠方負荷遮断検出装置３５Ｂでは、ガスタービン出力演算部４２は、一例として、ガスタービン本体１０からの排ガス温度Ｔを入力することによってガスタービン運転出力を求めるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、燃焼器９への燃料流量に基づいて算出するようにしてもよい。
【００６２】
また、発電機電流３４ａを発電機出力演算部４０に入力して発電機出力を求めるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発電機出力演算部４０を撤去して発電機出力端子に電力検出手段を設置し、この電力検出手段で検出した電力を直接遠方負荷遮断検出装置３５Ａあるいは遠方負荷遮断検出装置３５Ｂに入力するようにしても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１…蒸気タービン、２…ガスタービン、３…発電機、４…排熱回収ボイラ、５…高圧タービン、６…中圧タービン、７…低圧タービン、８…ガスタービン空気圧縮機、９…ガスタービン燃焼器、１０…ガスタービン本体、１１…高圧蒸気ドラム、１２…中圧蒸気ドラム、１３…低圧蒸気ドラム、１４、１５、１６…過熱器、１７…再熱器、１８…高圧蒸気配管、１９…高圧蒸気加減弁、２０…高圧蒸気止め弁、２１…高圧排気蒸気配管、２２…中圧蒸気配管、２３…再熱蒸気配管、２４…再熱蒸気加減弁、２５…再熱蒸気止め弁、２６…クロスオーバー管、２７…低圧蒸気配管、２７Ｌ…低圧蒸気加減弁のリード管、２８…低圧蒸気止め弁、２９…低圧蒸気加減弁、３０…中圧蒸気圧力調節弁、３１…低圧タービンバイパス圧力調節弁、３２…中圧タービンバイパス圧力調節弁、３３…逆止弁、３４…変流器（ＣＴ）、３４ａ…発電機電流、３５Ａ，３５Ｂ…遠方負荷遮断検出装置、３６…高圧タービン排気蒸気圧力計測器、３６ａ…高圧タービン排気蒸気圧力信号、４０…発電機出力演算部、４０ａ…発電機出力、４１…蒸気タービン出力演算部、４２…ガスタービン出力演算部、４２ａ…ガスタービン出力、４３…加算器、４３ａ…タービン出力、４４…減算器、４５…規定値以下検出コンパレータ、４６…ＡＮＤ回路（ＰＬＵ検出手段）、４６ａ…ＰＬＵ検出信号、４７…発電機出力変化率演算部、４７ａ…発電機出力変化率、４８…規定値以下検出コンパレータ、４８ａ…発電機出力変化率規定値以下検出、４９…ホールド回路（フリップフロップ回路）、４９ａ…ＰＬＵ出力信号、５０…高圧蒸気加減弁制御装置、５０ａ…高圧蒸気加減弁操作指令、５１…中圧蒸気加減弁制御装置、５１ａ…再熱蒸気加減弁操作指令、５２…低圧蒸気加減弁制御装置、５２ａ…低圧蒸気加減弁操作指令、５４…蒸気冷却系統、５５…ガスタービン冷却ユニット、５６…低圧タービン入口蒸気圧力検出器、５６ａ…低圧タービン入口蒸気圧力信号、５７…低圧蒸気加減弁リード管圧力検出器、５７ａ…低圧蒸気加減弁リード管蒸気圧力信号、５８…低圧タービン中段圧力検出器、５８ａ…低圧タービン中段蒸気圧力信号、６０…補助蒸気供給配管、６１…補助蒸気遮断弁、６１ａ…補助蒸気遮断弁閉信号、６２…ＡＮＤ回路、６２ａ…ＰＬＵ出力信号。
【図１】
2010169064.tif 000003
【図２】
2010169064.tif 000004
【図３】
2010169064.tif 000005
【図４】
2010169064.tif 000006
【図５】
2010169064.tif 000007
【図６】
2010169064.tif 000008
【図７】
2010169064.tif 000009
【図８】
2010169064.tif 000010
【図９】
2010169064.tif 000011