(57)【要約】【課題】運転開始した発電プラントをより円滑に通常の運転状態に移行させることを目的とする。【解決手段】火力発電プラントの運転方法であって、運転開始後、蒸気機関を起動モードにて運転しながら電力系統に並列接続された同期発電機の有効電力を上げてゆき、有効電力の値が予め設定された目標値の近傍域に到達した後、当該有効電力の上昇度合いが一定のレベルを下回っている場合には、当該同期発電機の電力の無効分を減じるように励磁手段により回転子の界磁を弱める調整操作をして励磁のために消費していたエネルギーを減ずることで、有効電力を高めて目標値に至らしめ、同期発電機の有効電力が目標値に達する出力条件を満たすことを条件に、通常モードに切り換える。【選択図】図７
2010130887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に他の同期発電機と並列的に接続され前記他の同期発電機と分担して電力を供給する同期発電機と、前記同期発電機の回転子を励磁する励磁手段と、起動モードと通常モードの両モードで運転可能とされ前記同期発電機を駆動させる蒸気機関と、前記蒸気機関の一部を構成するボイラと、を備えた火力発電プラントの運転方法であって、
運転開始後、前記蒸気機関を起動モードにて運転しながら前記電力系統に並列接続された前記同期発電機の有効電力を上げてゆき、
有効電力の値が予め設定された目標値の近傍域に到達した後、当該有効電力の上昇度合いが一定のレベルを下回っている場合には、当該同期発電機の電力の無効分を減じるように前記励磁手段により前記回転子の界磁を弱める調整操作をして前記励磁のために消費していたエネルギーを減ずることで、前記有効電力を高めて前記目標値に至らしめ、
前記同期発電機の有効電力が前記目標値に達する出力条件を満たすことを条件に、通常モードに切り換える火力発電プラントの運転方法。
【請求項２】
電力系統に他の同期発電機と並列的に接続され前記他の同期発電機と分担して電力を供給する同期発電機と、前記同期発電機の回転子を励磁する励磁手段と、起動モードと通常モードの両モードで運転可能とされ前記同期発電機を駆動させる蒸気機関と、前記蒸気機関の一部を構成するボイラと、を備えた火力発電プラントであって、
運転開始後、前記蒸気機関を起動モードにて運転しながら前記電力系統に並列接続された前記同期発電機の有効電力を上げてゆき、当該同期発電機の有効電力が目標値に達する出力条件を満たすことを条件に、前記起動モードから前記通常モードに運転を切り換えるものにおいて、
前記起動モードの実行により、出力上昇する前記同期発電機の有効電力の値が前記目標値の近傍域に到達した後、当該有効電力の上昇度合いが一定のレベルを上回っているかを判断する判断手段と、
前記有効電力の上昇度合いが前記一定のレベルを上回っていない場合には、前記同期発電機の電力の無効分を減じるように前記励磁手段により前記回転子の界磁を弱める調整操作をして前記励磁のために消費していたエネルギーを減ずることで、前記有効電力を高めて前記目標値に至らしめ前記出力条件を成立させる調整手段と、を備えることを特徴とする火力発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電プラント、及び火力発電プラントの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、給水ポンプ、ボイラ、蒸気タービン、復水器などの蒸気機関と発電機とを備えた火力発電プラントが知られている。このものは、蒸気機関によって蒸気の持つ熱エネルギーを機械エネルギーに変換しつつ、これを、発電機により電気エネルギーとして取り出すものである。係る火力発電プラントの発電機は電力系統に対して他の発電機と並列接続され、電力を分担して供給する構成をとっている。
【０００３】
上記した火力発電プラントの蒸気機関は、起動の際、熱源となるボイラの出力を予め決めされた手順に従って高めてゆく起動モードを行いながら同期発電機の出力を上げてゆく。そして、同期発電機の有効電力が目標値に達する出力条件を満たすことを条件に、通常モードに自動的に移行し、それ以降は、設定された出力目標（同期発電機の出力目標）になるように火力発電プラントが自動制御される。
【０００４】
尚、火力発電プラントの運転方法に関する関連技術には、次の文献のものがある。
【特許文献１】特開２００７−８５６７８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、出願人の知見によると、決められた手順に従って起動モードを行ってボイラの出力がある程度の出力になったとしても、例えば、蒸気タービン入り口における過熱蒸気の温度や圧力が、目標より少しだけ低い場合などがあり、このような場合には、出力条件の閾値となる目標値付近で、有効電力の上昇が鈍ることがある。このような場合には、ボイラに燃料を再投入したり、またボイラに取り込む給水量を増加させて、ボイラの出力を更に高めることにより、同期発電機の有効電力を強制的に上昇させ、出力条件を成立させていた。
【０００６】
しかしながら、ボイラに燃料を再投入すること、及び給水量を増加させることは、エネルギーを余分に消費することになるし、また、ボイラの出力応答（蒸気圧力の上昇、蒸気温度の上昇）もそれほど早くないから、起動スケジュールが遅れ勝ちになる。更に、言えば、これらの事は、循環する蒸気の状態を不安定にさせるものであり、対策が望まれていた。
【０００７】
本発明は上記事情に基づいて考案されたものであって、運転開始した発電プラントをより円滑に通常の運転状態に移行させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電力系統に他の同期発電機と並列的に接続され前記他の同期発電機と分担して電力を供給する同期発電機と、前記同期発電機の回転子を励磁する励磁手段と、起動モードと通常モードの両モードで運転可能とされ前記同期発電機を駆動させる蒸気機関と、前記蒸気機関の一部を構成するボイラと、を備えた火力発電プラントの運転方法であって、運転開始後、前記蒸気機関を起動モードにて運転しながら前記電力系統に並列接続された前記同期発電機の有効電力を上げてゆき、有効電力の値が予め設定された目標値の近傍域に到達した後、当該有効電力の上昇度合いが一定のレベルを下回っている場合には、当該同期発電機の電力の無効分を減じるように前記励磁手段により前記回転子の界磁を弱める調整操作をして前記励磁のために消費していたエネルギーを減ずることで、前記有効電力を高めて前記目標値に至らしめ、前記同期発電機の有効電力が前記目標値に達する出力条件を満たすことを条件に、通常モードに切り換えるところに特徴を有する。
【０００９】
本発明は、電力系統に他の同期発電機と並列的に接続され前記他の同期発電機と分担して電力を供給する同期発電機と、前記同期発電機の回転子を励磁する励磁手段と、起動モードと通常モードの両モードで運転可能とされ前記同期発電機を駆動させる蒸気機関と、前記蒸気機関の一部を構成するボイラと、を備えた火力発電プラントであって、運転開始後、前記蒸気機関を起動モードにて運転しながら前記電力系統に並列接続された前記同期発電機の有効電力を上げてゆき、当該同期発電機の有効電力が目標値に達する出力条件を満たすことを条件に、前記起動モードから前記通常モードに運転を切り換えるものにおいて、前記起動モードの実行により、出力上昇する前記同期発電機の有効電力の値が前記目標値の近傍域に到達した後、当該有効電力の上昇度合いが一定のレベルを上回っているかを判断する判断手段と、前記有効電力の上昇度合いが前記一定のレベルを上回っていない場合には、前記同期発電機の電力の無効分を減じるように前記励磁手段により前記回転子の界磁を弱める調整操作をして前記励磁のために消費していたエネルギーを減ずることで、前記有効電力を高めて前記目標値に至らしめ前記出力条件を成立させる調整手段と、を備えるところに特徴を有する。
【００１０】
尚、これら発明で言うところの、「起動モード」とは、ボイラの出力を予め決めされた手順に従って高めてゆくことで同期発電機の出力を段階的に上げてゆくモードである。また、これら発明で言うところの、「通常モード」とは、設定された出力目標（同期発電機Ｇの出力目標）となるように火力発電プラントの各制御要素が自動コントロールされるモードである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、起動モードの実行により、同期発電機の出力（有効電力）が、次第に上昇してゆき、やがて目標値近傍に到達する。このとき、同期発電機の有効電力の上昇度合いが鈍く、一定のレベルを下回る状態にあって、そのままでは、有効電力が目標値に到達しない、又到達するのに時間がかかる状況下にあったとしても、そのときには、同期発電機の電力の無効分を減じるように回転子の界磁を弱める調整操作がなされる。すると、調整操作後には、同期発電機の回転子を励磁させるために必要となる励磁手段側のエネルギー（発電エネルギー）が、調整前のそれに比べて小さくて済み、又励磁手段の電機子における銅損、同期発電機側の回転子における銅損についても減少する。そして、これら励磁用として必要となる発電エネルギーの減少分及び、銅損として消費されていたエネルギーの減少分が、同期発電機の発電に回される。その結果、同期発電機の発電量が増えるので、有効電力が目標値を超え、出力条件が満たされる。以上のことから、スケジュールどおりに、発電プラントの運転状態を通常モードに切り換えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態１を図１ないし図９によって説明する。
１．火力発電プラントＳの構成
図１は本火力発電プラント（以下、単に発電プラントとも言う）Ｓの系統図である。図１に示すように、本発電プラントＳは、同期発電機Ｇ、励磁機（発電機）７０、及び蒸気機関１０を備えてなる。
【００１３】
同期発電機Ｇは、電力系統(送電線）Ｚに他の同期発電機Ｇ’と並列的に接続され、他の同期発電機Ｇ’と分担して電力を供給する構成となっている。この同期発電機Ｇは、後述する蒸気タービン（より具体的には、そのタービン軸）５０に直結する回転子と、固定子とを備えてなる。そして、蒸気タービン５０のタービン軸の回転と一体的に回転子が回転する結果、発電する構成となっている。
【００１４】
また、蒸気タービン５０のタービン軸には同期発電機Ｇの回転子と共に励磁機７０の回転子が直結され、励磁機７０は同期発電機Ｇと共に発電する。係る励磁機（本発明の「励磁手段」に相当）７０は、同期発電機Ｇに対して整流器７５を介挿させた通電ラインによって接続されている。これにより、励磁機７０から同期発電機Ｇに、同期発電機Ｇの回転子を励磁させる励磁電流（直流電流）を供給出来る構成となっている。
【００１５】
尚、この励磁機７０は調相器として機能し、励磁電流を調整しつつ、同期発電機Ｇの回転子の界磁を強めたり、弱めたりすることで同期発電機Ｇの無効電力を増減調整することが出来る。
【００１６】
蒸気機関１０は同期発電機Ｇ、励磁機７０を駆動（発電）させるものであって、給水ポンプ２０、定圧貫流ボイラ３０、蒸気加減弁４０、蒸気タービン５０、復水器６０、フラッシュタンク６５を主体に構成されている。図１にて示すように給水ポンプ２０、定圧貫流ボイラ３０、蒸気加減弁４０、蒸気タービン５０、復水器６０は、配管を介して順に接続されている。
【００１７】
給水ポンプ２０は、取り込まれる水を断熱圧縮して高圧水にしつつ給水する機能を担うものである。定圧貫流ボイラ３０は給水ポンプ２０より給水される高圧水を高温高圧の過熱蒸気に変えて蒸気タービン５０に供給する機能を担うものであり、節炭器３１、後部伝熱壁３３、横置過熱器３５、吊下過熱器３７、バーナを付設した燃焼室（不図示）などを備える。
【００１８】
節炭器３１、後部伝熱壁３３は、内部に水又は蒸気の流通経路を形成してなる伝熱パネルより構成され、横置過熱器３５、吊下過熱器３７は、内部に過熱蒸気の流通経路を形成した伝熱管より構成されている。節炭器３１、後部伝熱壁３３、横置過熱器３５、吊下過熱器３７は、配管接続されて順に連なっており、給水ポンプ２０を通じて取り込まれた給水（高圧水）は節炭器３１、後部伝熱壁３３、横置伝熱壁、横置過熱器３５、吊下過熱器３７を順に通される構成となっている。
【００１９】
係る節炭器３１は、排ガスの保有熱などを使用して給水を飽和温度又は、これに近い温度まで余熱する機能を担い、後部伝熱壁３３は飽和温度に達した給水を気化させて飽和蒸気を生成する機能を担うものである。そして、横置過熱器３５、吊下過熱器３７は、後部伝熱壁３３にて生成された飽和蒸気を、更に過熱して高温高圧の過熱蒸気にするものである。
【００２０】
また、横置過熱器３５と吊下過熱器３７との間にはＳＲ弁(Superheater Reducing Valve)とＢＳ弁(Boiler Stop Valve)とならなる弁対が介挿されている。ＳＲ弁とＢＳ弁は並列的に接続されている。
【００２１】
ＳＲ弁は横置過熱器３５にて生成された過熱蒸気を減圧する機能を担う空気式制御弁であり、またＢＳ弁は、後述する起動モードにおいて、主蒸気圧力が規定圧力Ｖ８に達した後、全開する電動弁である（図２参照）。
【００２２】
蒸気タービン５０はタービン軸と、同タービン軸を収容した車室を主体に構成され、定圧貫流ボイラ３０より供給される高温高圧の過熱蒸気が車室内に導入されると、タービン軸が高速回転する。そして、この蒸気タービン（より詳しくは、そのタービン軸）５０に同期発電機Ｇの回転子、及び励磁機７０の回転子が直結してあり、同期発電機Ｇ及び励磁機７０が、蒸気タービン５０の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する構成となっている。
【００２３】
復水器６０は蒸気タービン５０に直結されている。この復水器６０は、蒸気タービン５０からの排気蒸気を冷却して凝縮させるものである。そして、復水器６０の出口には給水ポンプ２０の入口が連なっており、復水器６０の復水（凝縮した水）は再び給水ポンプ２０に取り込まれる構成となっている。
【００２４】
また、図１に示すように、フラッシュタンク６５の入口には、第一バイパス配管Ｌ１と第二バイパス配管Ｌ２がそれぞれ接続されている。第一バイパス配管Ｌ１の他端は、定圧貫流ボイラ３０の備える後部伝熱壁３３の出口に連なっている。そして、この第一バイパス配管Ｌ１上には、空気式制御弁であるＰＳＢ弁(Primary Superheater Bypass Valve)が設けられている。このＰＳＢ弁を開放することで、後部伝熱壁３３にて生成された飽和蒸気を第一バイパス配管Ｌ１を通じてフラッシュタンク６５側に導入できる構成となっている。
【００２５】
また、第二バイパス配管Ｌ２の他端は、定圧貫流ボイラ３０の備える横置過熱器３５の出口に連なっている。そして、この第二バイパス配管Ｌ２上には、空気式制御弁であるＳＳＢ弁(Secondary Superheater Bypass Valve)が設けられている。このＳＳＢ弁を開放することで、横置過熱器３５にて一次過熱された過熱蒸気を、第二バイパス配管Ｌ２を通じてフラッシュタンク６５側に導入できる構成となっている。
【００２６】
また、フラッシュタンク６５のタンク上部からは上部配管Ｌ３が導出されている。係る上部配管Ｌ３は電動弁であるＳＡ弁（Super heater Admission Valve)を設けており、吊下過熱器３７の入口に連なっている。そして、上部配管Ｌ３は、ＳＡ弁の下流側にて二股に分かれており、分かれた分岐管Ｌ４は空気式制御弁であるＳＰ弁（Spillovers Valve)を介して復水器６０に連なっている。
【００２７】
上記フラッシュタンク６５のタンク下部からは下部配管Ｌ５が導出されている。係る下部配管Ｌ５はＦＤ弁(Flush tank Drain Valve)を設けており、復水器６０に連なっている。このような構成とすることで、フラッシュタンク６５内にて凝縮したドレイン（水）を復水器６０に戻せる。
【００２８】
また、図１に示す符号１００は制御監視装置である。この制御監視装置１００は界磁調整スイッチ１３０を少なくとも含む各種操作スイッチ、表示部１１０、制御部１２０、各種情報を記憶した記憶部（不図示）などを備えると共に、蒸気タービン５０の入口の蒸気圧（以下、主蒸気圧力）を検出する圧力センサ１４０、及び同期発電機Ｇの出力ラインＬｏに接続される計器（具体的には、同期発電機Ｇの有効電力Ｐを計測するメガワット計、同期発電機Ｇの無効電力Ｑを計測する無効電力計）１５０に対して電気的に接続されている。
【００２９】
制御部１２０は演算機能、制御機能、表示制御機能を備えている。この制御部１２０には、圧力センサ１４０を通じて圧力情報が取り込まれると共に、計器１５０を通じて同期発電機Ｇの出力（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ）が取り込まれる構成となっており、表示部１１０上に主蒸気圧力Ｖ（ｋＰａ）、及び同期発電機Ｇの有効電力Ｐ（ＭＷ）、無効電力Ｑ（ＭＶａｒ）を表示させる。
【００３０】
これにより、オペレータは、表示部１１０に表示される表示内容を視認することで、主蒸気圧力Ｖ、及び同期発電機Ｇの出力（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ）をモニタできる構成となっている。また、制御監視装置１００は励磁機７０に対して電気的に連なっている。オペレータが界磁調整スイッチ１３０を操作すると、制御監視装置１００の制御部１２０から励磁機７０に制御信号Ｓｒが与えられる結果、同期発電機Ｇの備える回転子の界磁が増減調整される構成となっている。
【００３１】
上記のように構成された蒸気機関１０は、以下の２つの系統にて作動流体（蒸気）を循環させる構成となっている。まず、第一には起動系統（図１にて一点鎖線で示す）である。起動系統は、給水ポンプ２０→定圧貫流ボイラ３０→第一バイパス配管Ｌ１／第二バイパス配管Ｌ２→フラッシュタンク６５→分岐管Ｌ４→復水器６０→給水ポンプ２０の経路で作動流体を循環させる系統である。この起動系統は、後述する起動モードの際に使用される系統であり、それに続く通常モード中は切り離される構成となっている。
【００３２】
第二には通常系統（図１にて実線で示す）である。通常系統は、給水ポンプ２０→定圧貫流ボイラ３０（節炭器３１→後部伝熱壁３３→横置過熱器３５→ＢＳ／ＳＲ弁→吊下過熱器３７）→蒸気加減弁４０→復水器６０の→給水ポンプ２０の経路で作動流体を循環させる系統である。この通常系統は、後述する起動モードと、それに続く通常モードの双方共に使用される系統である。
【００３３】
２．運転方法
本発電プラントＳでは、制御監視装置１００にて、蒸気タービン５０の入口の主蒸気圧力Ｖと、同期発電機Ｇの出力（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ）をモニタ出来る。そして、本発電プラントＳは、停止状態（例えば、メンテナンスのため稼動を一時停止した状態）から運転を再開するときに、まず、運転開始後、以下の起動モードが行われる。
【００３４】
起動モードは、予め決められた手順に従って、定圧貫流ボイラ３０の出力を高めてゆくことで、蒸気機関１０の持つ熱エネルギー、ひいては同期発電機Ｇの出力を段階的に上げてゆくモードであり、本発電プラントＳは、ボイラ３０に対する燃料の段階的な投入と並行して、以下に説明する弁の切り換え制御を行い、作動流体（蒸気）の循環経路についても段階的に切り換えている。
【００３５】
起動モードの開始直後、まず、ＢＳ弁、ＳＲ弁はいずれも「全閉」状態に制御され、ＰＳＢ弁、ＳＳＢ弁、ＳＡ弁、ＳＰ弁、ＦＤ弁がそれぞれ「開」状態に制御される。これにより、起動モードの実行開始直後、作動流体（蒸気）は、図４にて太線で示す起動系統（給水ポンプ２０→定圧貫流ボイラ３０→第一バイパス配管Ｌ１／第二バイパス配管Ｌ２→フラッシュタンク６５→分岐管Ｌ４→復水器６０→給水ポンプ２０）にて循環するサイクルを基本的には繰り返す状態になる。このようなサイクルを繰り返しつつ、バーナの火力を高めてゆくことで、ボイラ出力、引いては蒸気機関１０の熱エネルギーが少しずつ上昇してゆく。
【００３６】
また、この期間中も、ＳＡ弁は開いているから、フラッシュタンク６５に取り込まれた蒸気の一部は、上部配管Ｌ３、吊下過熱器３７を通って蒸気タービン５０の車室にも流される。このようにすることで、蒸気タービン５０は少しずつ暖められてゆく。そして、起動モードの開始から一定時間が経過すると、まず、同期発電機Ｇが電力系統Ｚに対して並列接続される（図２中の時刻ｔ１、図３中のＳ１０）。
【００３７】
同期発電機Ｇの接続後、同期発電機Ｇの有効電力Ｐの値がＰ２に達すると、まず、閉状態にあるＳＲ弁が一定量だけ開操作される（図２の時刻ｔ２）。これにより、定圧貫流ボイラ３０の横置過熱器３５、吊下過熱器３７を順に通されて過熱された過熱蒸気が、蒸気タービン５０に対して少しつづ取り込まれることとなり、同期発電機Ｇの出力（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ）が少しつづ上昇する。
【００３８】
その後、一定時間経過したところで、ＳＳＢ弁が全閉され、その後、蒸気タービン５０の入口の主蒸気圧力ＶがＶ４になると、ＳＡ弁が完全に閉止される（図２に示す時刻ｔ４）。これにより、それ以降、作動流体は、図５に示すように起動系統（節炭器３１→後部伝熱壁３３→フラッシュタンク６５→復水器６０→給水ポンプ２０）と通常系統（節炭器３１→後部伝熱壁３３→後部伝熱壁３３→横置過熱器３５→吊下過熱器３７→蒸気タービン５０→復水器６０→給水ポンプ２０）の２系統で循環することとなる。
【００３９】
そして、図２に示す時刻ｔ４以降は、燃料（定圧貫流ボイラ３０のバーナの燃料）の投入量が更に増やされ、ボイラ出力ひいては蒸気機関１０の持つ熱エネルギーが更に高まってゆく。そして、蒸気機関１０の持つエネルギーの上昇に伴って、通常系統側のＳＲ弁が開けてられてゆく。
【００４０】
これにより、蒸気タービン５０の車室に流れ込む過熱蒸気の量が段階的に増えてゆく結果、図２にて示すように、蒸気タービン５０入口の主蒸気圧力Ｖは段階的に上昇してゆき、また主蒸気圧力Ｖの上昇に追随して同期発電機Ｇの出力（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ）も段階的に上昇してゆく。
【００４１】
図２に示すように、主蒸気圧力ＶがＶ５に達すると、通常系統側のＳＲ弁は、それ以降の一定期間、開度が保持される（時刻ｔ５〜ｔ６）。これにより、蒸気タービン５０側へ供給される過熱蒸気量も一定量に抑えられることとなり、蒸気機関１０に熱エネルギーが蓄えられてゆく。
【００４２】
かくして、蒸気機関１０に熱エネルギーがある程度ストックされると、図２に示すように、再び、通常系統側のＳＲ弁が開方向に操作され、その一方、起動系統側のＰＳＢ弁は閉められてゆく（図２中では、時刻ｔ６以降）。これにより、蒸気タービン５０の車室に流れ込む過熱蒸気の量が増えてゆく結果、蒸気タービン５０の入口の主蒸気圧力Ｖが一層上昇し、また主蒸気圧力Ｖの上昇に追随して同期発電機Ｇの出力（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ）が一層上昇してゆく。
【００４３】
そして、ＳＲ弁の開度が９０％に達する（図２中の時刻ｔ７）と、それ以降、ＳＲ弁に併設されるＢＳ弁が段階的に開けられる（パルス開操作）。これにより、定圧貫流ボイラ３０にて生成された高温、高圧の過熱蒸気が、蒸気タービン５０側に益々流れ込む状態になる。従って、蒸気タービン５０の入口の主蒸気圧力Ｖは右肩上がりに上昇してゆき、またそれに追随して同期発電機Ｇの出力（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ）も右肩上がりに上昇してゆく。
【００４４】
その後、ＳＲ弁の開度は、主蒸気圧力が目標となる圧力Ｖ８に達した時刻ｔ８にて１００％の全開状態になり、また、その後、直ぐに、ＢＳ弁の開度も１００％の全開状態になる。すると、定圧貫流ボイラ３０にて生成された蒸気（過熱蒸気）の大半が、通常系統を循環しながら蒸気タービン５０の車室に流れ込む状態となり、起動系統側には、蒸気がわずかに循環する状態となる。これにて、起動モードは最終段階となり、あとは、以下の２つの条件（ａ）、（ｂ）が整うと、起動モードから通常モードに運転モードを切り換え可能となる。
【００４５】
（ａ）出力条件
（ｂ）ＰＳＢ弁が全閉すること
【００４６】
出力条件とは、同期発電機Ｇの有効電力Ｐが、目標値（本実施形態では、図２のＰ１０）に達することである。また、ＰＳＢ弁は、定圧貫流ボイラ３０の横置過熱器３５の出口部分の蒸気圧力が一定値に達すると、自動的に全閉する構成となっており、出力条件とは無関係に閉止する。
【００４７】
ところで、本実施形態では、図２に示すように、目標値となるＰ１０の近傍（具体的には、ＢＳ弁の開度が１００％に達した時刻ｔ８’以降であって時刻ｔ１０に至るまでのどこかの時間帯）に切換帯（本発明の「近傍域」に相当）を設定してある。そして、同期発電機Ｇの有効電力Ｐの値が切換帯に達すると、有効電力Ｐの上昇度合いについて、それが一定のレベルを上回っているか、どうかをオペレータが判断する（図３に示すＳ２０、Ｓ３０）。
【００４８】
本実施形態では、制御管理装置１００の備える表示部１１０上に、有効電力Ｐの目標値、有効電力Ｐの実測値が、数値表示される構成となっている。そして、オペレータは、表示される有効電力Ｐの値が、一定時間の間に、定められた量、上昇するかどうかを基に、有効電力Ｐの上昇度合いを判断している。
【００４９】
尚、有効電力Ｐの上昇度合いの判断方法は、数値表示された有効電力Ｐの実測値を、目で追いながら判断するものの他、例えば、図６に示すように有効電力Ｐの推移そのものを目標値Ｐ１０と共に、表示部１１０上に表示させ、推移線の勾配の大きさに基づいて判断するなど、種々の方法が適用できる。尚、このように有効電力の推移を表示させる場合には、上昇度合いを判断する判断基準となる判断基準ライン（図６中では、一点鎖線にて示す）を有効電力の推移と合わせて表示させるとよい。
【００５０】
そして、図２に示すように、切換帯に達した後、同期発電機Ｇの出力（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ）が右肩上がりに上昇する傾向にあれば、表示部１１０上に表示される有効電力Ｐの値が、一定時間の間に定められた量、上昇するから、有効電力Ｐの上昇度合いが一定のレベルを上回っていると判断される（図３中のＳ３０にて判断Ｙｅｓ）。このような場合、オペレータは、有効電力Ｐが目標値Ｐ１０に到達するのを単に、待ってやればよく、図２にて示すように、時刻ｔ１０にて有効電力Ｐの値は目標値Ｐ１０に到達し、そこで、出力条件が成立する。
【００５１】
一方、図７に示すように、切換帯に達した後、同期発電機Ｇの出力（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ）がほぼ横ばいになる傾向にあれば、表示部１１０上に表示される有効電力Ｐの値が、一定時間の間に定められた量、上昇しないから、有効電力Ｐの上昇度合いが一定のレベルを下回っていると判断される（図３中のＳ３０にて判断Ｎｏ）。このような場合、制御監視装置１００の界磁調整スイッチ１３０がオペレータにより操作され、同期発電機Ｇの電力の無効分を減じるように、励磁機７０の界磁を弱める調整、すなわち励磁電流が減ずる調整がなされる（図３中のＳ５０）。
【００５２】
すると、界磁調整後には、同期発電機Ｇの回転子を励磁させるために必要となる励磁機７０側のエネルギー（発電エネルギー）が、調整前のそれに比べて小さくて済み、又励磁機７０の電機子における銅損、同期発電機Ｇ側の回転子における銅損についても減少する。そして、これら励磁用として必要となる発電エネルギーの減少分及び、銅損として消費されていたエネルギーの減少分が、同期発電機Ｇの発電に回される。その結果、同期発電機Ｇの発電量が増えるので、図７に示すように、有効電力Ｐが増加し、目標値Ｐ１０を超える（図３中のＳ６０）。このようにすることで、同期発電機Ｇの有効電力Ｐが、目標値Ｐ１０の近傍で横ばいの推移を示し、そのままでは、目標値Ｐ１０に達しない、又は目標値Ｐ１０に達するのに非常に時間がかかりそうな場合であっても、速やかに出力条件を成立させることが可能となる。
【００５３】
尚、オペレータによる界磁の調整は、図８（同期発電機Ｇの出力可能曲線）にて示す不足励磁制限（ＵＥＬ）を下回らない範囲内において、予め決められた許容無効電力変動量（例えば、５０ＭＶａｒ／２分）以内にて行うことが好ましい。また、界磁調整により同期発電機Ｇにて無効電力が減少した分は、電力系統Ｚに並列接続された他の同期発電機Ｇ’にて補うことが出来るから、運用上何ら問題はない。
【００５４】
そして、図２、図７の例では、いずれも、出力条件が成立した時刻ｔ１０にて、ＰＳＢ弁が全閉しており、これにて、通常モードへの移行条件が全て整った状態になる（図３中のＳ７０）。
【００５５】
すると、制御管理装置１００の制御下のもと、発電プラントＳの運転状態が起動モードから通常モードに自動的に切り換えられる。通常モードでは、例えば、オペレータにより火力発電プラントＳの出力目標（同期発電機Ｇの出力目標）が手動操作にて設定される。そして、設定された出力目標になるように、燃料の供給量による火力の調整、又は蒸気の循環サイクルなどを含む発電プラントＳの各制御要素が制御管理装置１００などにより自動的にコントロールされる。
【００５６】
尚、起動モードから通常モードへの切り換えは、ＰＳＢ弁の全閉が条件になっているから、通常モードでは、図９にて示すように、蒸気機関１０から起動系統は完全に切り離された状態となり、作動流体は図９にて太線にて示す通常系統を通って蒸気サイクルを繰り返す。
【００５７】
以上説明したように、本発電プラントＳは、起動モードの最終段階に至ったときに、同期発電機Ｇの有効電力Ｐの上昇度合いが鈍くなり、そのままでは、有効電力Ｐが目標値に到達しない、又到達するのに時間がかかる状況下にあったとしても、そのときには、同期発電機Ｇの電力の無効分を減じるように、同期発電機Ｇの回転子の界磁を弱める調整操作がなされる。
【００５８】
すると、界磁調整後には、同期発電機Ｇの回転子を励磁させるために必要となる励磁機７０側のエネルギー（発電エネルギー）が、調整前のそれに比べて小さくて済み、又励磁機７０の電機子における銅損、同期発電機Ｇ側の回転子における銅損についても減少する。そして、これら励磁用として必要となる発電エネルギーの減少分及び、銅損として消費されていたエネルギーの減少分が、同期発電機Ｇの発電に回される。これにより、同期発電機Ｇの発電量が増えるので、有効電力Ｐが増加して目標値Ｐ１０を超える結果、出力条件が成立する。以上のことから、出力条件を成立させるが為だけに、ボイラ３０に燃料を再投入するなど、余分なエネルギー消費を抑えることが可能となる。
【００５９】
また、ＰＳＢ弁が全閉することが要件として必要なものの、出力条件を成立させ易くなるので、発電プラントＳの運転状態を、スケジュール通りに進め易くなり、起動モードから通常モードへの切り換えを円滑に行うことが可能となる。
【００６０】
本発明の実施形態２を説明する。
実施形態２は、同期発電機Ｇの有効電力Ｐの値が切換帯に達した後、有効電力Ｐの上昇度合いについて、それが一定のレベルを上回っているかどうかの判断（図３のＳ３０の処理）、及びその判断結果に基づいて行われる同期発電機Ｇの回転子の界磁調整（図３のＳ５０の処理）を、制御管理装置１００により自動的に行うようにしたものである。
【００６１】
具体的には、制御管理装置１００の備える制御部（本発明の「判断手段」、「調整手段」に相当）１２０に、有効電力Ｐの上昇度合いについてそれが一定のレベルを上回っているかどうかの判断機能、判断結果に基づいて行われる同期発電機Ｇの回転子の界磁の強さを調整する調整機能を持たせている。
【００６２】
まず、判断機能（図３のＳ３０の処理）から説明すると、制御部１２０は、同期発電機Ｇの有効電力Ｐを経時的にモニタし、有効電力Ｐの値が、目標値近傍の切換帯に達すると、それ以降は、有効電力Ｐの単位時間あたりの変化率（すなわち上昇度合い）を算出する。
【００６３】
そして、算出した有効電力Ｐの単位時間あたりの変化率を、予め記憶した基準変化率と比較し、算出した変化率が基準変化率を複数回連続して上回る状態にあれば、有効電力Ｐの上昇度合いについてそれが一定のレベルを上回っていると判断する。また、算出した変化率が基準変化率を複数回連続して下回る状態にあれば、有効電力Ｐの上昇度合いについてそれが一定のレベルを下回っていると判断する。
【００６４】
次、調整機能（図３のＳ５０の処理）について説明する。制御部１２０は、有効電力Ｐの上昇度合いが一定のレベルを下回っていると判断した場合、判断時における有効電力Ｐの値と、目標値Ｐ１０との偏差Δを算出する。そして、求めた偏差Δから界磁の調整量を求め（より具体的には偏差Δと、単位調整量あたりに見込まれる有効電力Ｐの上昇量とに基づいて界磁の調整量を算出）、求めた調整量を指令値とする制御信号Ｓｒを励磁機７０に与える。これにより、制御部１２０にて算出して調整量だけ回転子の界磁を弱める調整が励磁機７０にて自動的に行われる。そして、この結果、有効電力Ｐの値が上昇し、目標値Ｐ１０に達することとなる。これにより、出力条件が成立する。
【００６５】
このように、有効電力Ｐの上昇度合いについて、それが一定のレベルを上回っているかどうかの判断、及びその判断結果に基づいて行われる回転子の界磁調整を、制御管理装置１００により自動で行うようにしておけば、オペレータの作業負担を軽減できる。
【００６６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６７】
（１）実施形態１では、励磁手段の一例として、同期発電機Ｇの回転子の軸に対して直結し、自ら発電する励磁機７０を説明したが、同期発電機Ｇの回転子を励磁させるものであればよく、例えば、同期発電機Ｇとは別に設けられ、同期発電機Ｇより電源の供給を受けつつ、それを整流して回転子に励磁電流を供給するものであってもよい。
【００６８】
（２）実施形態１では、通常モードにおける運転パターンの一例として、火力発電プラントＳの出力目標（同期発電機Ｇの出力）を、オペレータの手動操作により設定するものを説明したが、出力目標は必ずしもにオペレータが設定する必要はなく、例えば、制御管理装置１００が自動設定する形式、又は中央給電指令所から火力発電プラントＳに与えられる形式で設定されるものであってもよい。尚、この場合も、設定された出力目標となるように、火力発電プラントＳの各制御要素が制御管理装置１００などにて自動コントロールされることは、実施形態１と変わるところがない。
【００６９】
（３）本発明は、起動モードから通常モードに切り換わる際に、同期発電機Ｇの出力が鈍る傾向を示すような火力発電プラントＳであれば、適用可能であり、蒸気機関１０を構成するボイラは実施例にて例示した定圧貫流ボイラ３０に限定されるものではなく、変圧貫流ボイラ、ドラム式のボイラ又、コンバインドサイクル式のボイラであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施形態１における発電プラントの系統図
【図２】運転再開以降の、主蒸気圧力Ｖと有効電圧Ｐの推移を示す図
【図３】本発電プラントの運転再開以降の運転作業の流れを示すフローチャート図
【図４】起動モードにおける作動流体の循環経路を示す図（起動モード開始直後）
【図５】同じく起動モードにおける作動流体の循環経路を示す図（起動モード開始から一定時間経過した時）
【図６】有効電力の推移の表示例を示す図
【図７】運転再開以降の、主蒸気圧力Ｖと有効電圧Ｐの推移を示す図（目標値付近で有効電力が横ばいの推移になった状態を示す）
【図８】同期発電機の出力可能曲線を示す図
【図９】通常モードにおける作動流体の循環経路を示す図
【符号の説明】
【００７１】
１０…蒸気機関
２０…給水ポンプ
３０…定圧貫流ボイラ
３１…節炭器
３３…後部伝熱壁
３５…横置過熱器
３７…吊下過熱器
４０…蒸気加減弁
５０…蒸気タービン
６０…復水器
６５…フラッシュタンク
７０…励磁機（本発明の「励磁手段」に相当）
７５…整流器
１００…制御監視装置
１１０…モニタ
１２０…制御部（本発明の「判断手段」、「調整手段」に相当）
１３０…界磁操作スイッチ
Ｓ…発電プラント
Ｇ…同期発電機
Ｇ’…他の同期発電機
Ｚ…電力系統
【図１】
2010130887.tif 000003
【図２】
2010130887.tif 000004
【図３】
2010130887.tif 000005
【図４】
2010130887.tif 000006
【図５】
2010130887.tif 000007
【図６】
2010130887.tif 000008
【図７】
2010130887.tif 000009
【図８】
2010130887.tif 000010
【図９】
2010130887.tif 000011