(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象から取得する状態量に基づいて、制御対象を制御する制御装置であって、
第１の検出手段から状態量として第１の状態量を取得する第１の状態量取得部と、
第２の検出手段から状態量として第２の状態量を取得する第２の状態量取得部と、
前記第２の状態量に基づいて、前記第１の状態量の推定値である第１の推定状態量を演算する推定部と、
前記第１の状態量取得部または前記第２の状態量取得部の少なくとも一方で取得した状態量に対して遅れ補償する遅れ補償部と、
前記第１の状態量取得部で取得した前記第１の状態量と、前記第２の状態量から前記推定部で推定した前記第１の推定状態量とを、前記遅れ補償部で遅れ補償した状態で比較する健全性評価部と、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記第１の推定状態量に遅れを生じさせ、遅れを生じさせた前記第１の推定状態量と、前記第１の状態量との相関に基づいて遅れ評価を行い、補償量を決定する遅れ評価部を備え、
前記遅れ補償部は、前記遅れ評価部が決定した補償量に基づいて遅れ補償を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第１の推定状態量に基づいて前記制御対象の制御を行う制御部を備え、
前記健全性評価部が、前記比較に基づいて、前記第１の状態量取得部で取得した前記第１の状態量と、前記推定部で推定した前記第１の推定状態量とが一致しないと判定すると、前記制御部は、制御対象に対して動作制限させる処理を行う、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第１の状態量取得部で取得した前記第１の状態量の大きさと、前記第２の状態量から前記推定部で推定した前記第１の推定状態量の大きさとを、前記遅れ補償部で遅れ補償した状態で比較して、前記推定部が推定する前記第１の推定状態量の大きさの補正量を決定するレベル調整部を備え、
前記推定部は、前記レベル調整部が決定した補正量に従って、前記第１の推定状態量の大きさを補正する、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記第２の検出手段は、前記第１の検出手段よりも高い応答性を有し、
前記遅れ補償部は、前記第１の検出手段の応答遅れを補償する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
第１の検出手段から状態量として第１の状態量を取得する第１の状態量取得部と、
第２の検出手段から状態量として第２の状態量を取得する第２の状態量取得部と、
前記第２の状態量に基づいて、前記第１の状態量の推定値である第１の推定状態量を演算する推定部と、
前記第１の状態量取得部または前記第２の状態量取得部の少なくとも一方で取得した状態量に対して遅れ補償する遅れ補償部と、
前記第１の状態量取得部で取得した前記第１の状態量と、前記第２の状態量から前記推定部で推定した前記第１の推定状態量とを、前記遅れ補償部で遅れ補償した状態で比較する健全性評価部と、
を備えることを特徴とする状態量取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御対象から取得する状態量に基づいて制御対象を制御する制御装置、および、状態量を取得する状態量取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンに供給される燃料ガスカロリーなどの状態量を測定する際、測定結果の信頼性を確保するための方法の１つに計測機器の多重化がある。計測機器の多重化においては、複数の計測機器を用いて１つの状態量を測定し、得られた状態量を計測機器間で比較することによって測定結果の信頼性を評価する。
【０００３】
また、特許文献１には、ガスタービンの燃焼器に流入する燃料ガス流量やガスタービン発電出力等に基づいて燃料ガスカロリー演算を行う燃料ガスカロリー推定装置が示されている。
ここで、ガスタービンの燃料ガスカロリーを測定するカロリー計は、一般に高価である。そこで、特許文献１では、カロリー計に代えて燃料ガスカロリー推定装置を用いることで、コストを削減可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９０６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガスタービンの燃料ガスカロリーを測定する際のカロリー計のように、高価な計測機器を多重化するとコストが増大してしまう。一方で、コストを削減するために多重化を行わないようにすると、測定結果の信頼性を確保できなくなる。例えば、多重化されていないカロリー計のカロリー測定値を用いてプラント制御を行う場合、カロリー測定値に誤差があっても検出されず、制御の精度が低下してしまうおそれがある。
【０００６】
ここで、コスト削減のためには、特許文献１の燃料ガスカロリー推定装置のように、取得対象の状態量を測定する高価な計測機器に代えて、取得対象の状態量以外の状態量に基づいて取得対象の状態量を推定する推定装置を用いる方法が考えられる。
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、状態量の測定値に代えて状態量の推定値を用いており、状態量の推定方法によっては信頼性の面で問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、取得対象の状態量を取得する際に、低コストで信頼性の高い状態量を得ることが可能な制御装置および状態量取得装置を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による制御装置は、制御対象から取得する状態量に基づいて、制御対象を制御する制御装置であって、第１の検出手段から状態量として第１の状態量を取得する第１の状態量取得部と、第２の検出手段から状態量として第２の状態量を取得する第２の状態量取得部と、前記第２の状態量に基づいて、前記第１の状態量の推定値である第１の推定状態量を演算する推定部と、前記第１の状態量取得部または前記第２の状態量取得部の少なくとも一方で取得した状態量に対して遅れ補償する遅れ補償部と、前記第１の状態量取得部で取得した前記第１の状態量と、前記第２の状態量から前記推定部で推定した前記第１の推定状態量とを、前記遅れ補償部で遅れ補償した状態で比較する健全性評価部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様による制御装置は、上述の制御装置であって、前記第１の推定状態量に遅れを生じさせ、遅れを生じさせた前記第１の推定状態量と、前記第１の状態量との相関に基づいて遅れ評価を行い、補償量を決定する遅れ評価部を備え、前記遅れ補償部は、前記遅れ評価部が決定した補償量に基づいて遅れ補償を行う、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様による制御装置は、上述の制御装置であって、前記第１の推定状態量に基づいて前記制御対象の制御を行う制御部を備え、前記健全性評価部が、前記比較に基づいて、前記第１の状態量取得部で取得した前記第１の状態量と、前記推定部で推定した前記第１の推定状態量とが一致しないと判定すると、前記制御部は、制御対象に対して動作制限させる処理を行う、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様による制御装置は、上述の制御装置であって、前記第１の状態量取得部で取得した前記第１の状態量の大きさと、前記第２の状態量から前記推定部で推定した前記第１の推定状態量の大きさとを、前記遅れ補償部で遅れ補償した状態で比較して、前記推定部が推定する前記第１の推定状態量の大きさの補正量を決定するレベル調整部を備え、前記推定部は、前記レベル調整部が決定した補正量に従って、前記第１の推定状態量の大きさを補正する、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様による制御装置は、上述の制御装置であって、前記第２の検出手段は、前記第１の検出手段よりも高い応答性を有し、前記遅れ補償部は、前記第１の検出手段の応答遅れを補償する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様による状態量取得装置は、第１の検出手段から状態量として第１の状態量を取得する第１の状態量取得部と、第２の検出手段から状態量として第２の状態量を取得する第２の状態量取得部と、前記第２の状態量に基づいて、前記第１の状態量の推定値である第１の推定状態量を演算する推定部と、前記第１の状態量取得部または前記第２の状態量取得部の少なくとも一方で取得した状態量に対して遅れ補償する遅れ補償部と、前記第１の状態量取得部で取得した前記第１の状態量と、前記第２の状態量から前記推定部で推定した前記第１の推定状態量とを、前記遅れ補償部で遅れ補償した状態で比較する健全性評価部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低コストで信頼性の高い状態量を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態における制御装置が適用されるガスタービン発電プラントの概略構成を示す構成図である。
【図２】同実施形態における制御装置の概略構成を示す構成図である。
【図３】同実施形態において、遅れ補償部が遅れ補償した状態量の例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態における制御装置の概略構成を示す構成図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における制御装置の概略構成を示す構成図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における制御装置の概略構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下では、ガスタービン発電プラントにおいて、ガスタービンに供給される燃料ガスカロリーを取得し、取得した燃料ガスカロリーに基づいてプラント制御を行う制御装置を例に説明するが、本発明の適用範囲はこれに限らず、制御対象の状態量を取得して制御対象を制御する様々な制御装置に適用可能である。例えば、ガスタービンの排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）量あるいはＣＯ（一酸化炭素）量を取得してプラント制御を行う制御装置や、ガスタービン発電プラント以外の制御対象を制御する制御装置にも適用し得る。
【００１７】
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態における制御装置が取得対象とする状態量について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態における制御装置が適用されるガスタービン発電プラントの概略構成を示す構成図である。同図において、ガスタービン発電プラント９００は、ガスタービン９１０と、発電機９３０と、メイン燃料流量制御弁９４１と、メイン燃料供給弁９４２と、トップハット燃料流量制御弁９４３と、トップハット燃料供給弁９４４と、パイロット燃料流量制御弁９４５と、パイロット燃料供給弁９４６と、カロリー計９５０と、排ガスセンサ９６０とを具備する。ガスタービン９１０は、圧縮機９１１と、圧縮空気導入管９１３と、燃焼器９１４と、燃焼ガス導入管９１５と、タービン９１６と、回転軸９１７と、バイパス空気導入管９２１と、バイパス弁９２２と、バイパス空気混合管９２３とを具備する。圧縮機９１１は、入口案内翼９１２を具備する。
【００１８】
ガスタービン９１０は、発電機９３０と回転軸９１７にて結合されている。そして、ガスタービン９１０は、燃料（燃料ガス）の供給を受けて燃焼させて燃焼ガスを生成し、燃焼ガスを作動ガスとして回転駆動する。
圧縮機９１１は、外気を圧縮して圧縮空気を燃焼器９１４に供給する。入口案内翼９１２は、自らの角度を変えることにより、圧縮機９１１が吸入する外気量を調整する。圧縮空気導入管９１３は、圧縮機９１１と燃焼器９１４とを接続し、圧縮機９１１の生成する圧縮空気を燃焼器９１４に送出する。
【００１９】
燃焼器９１４は、圧縮機９１１から供給される圧縮空気と燃料とを混合させて燃焼させることで燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスをタービン９１６に供給する。燃焼ガス導入管９１５は、燃焼器９１４とタービン９１６とを接続し、燃焼器９１４の生成する燃焼ガスをタービン９１６に送出する。
タービン９１６は、燃焼器９１４から供給される燃焼ガスを作動ガスとして回転駆動する。
回転軸９１７は、圧縮機９１１とタービン９１６と発電機９３０とを結合し、タービン９１６が回転駆動して生成する回転力を、圧縮機９１１と発電機９３０とに伝達する。
【００２０】
バイパス弁９２２は、その開度に応じて圧縮空気導入管９１３を流れる圧縮空気の一部を燃焼ガス導入管９１５にバイパスすることにより、燃焼器９１４に供給される圧縮空気量を調整する。バイパス空気導入管９２１は、圧縮空気導入管９１３とバイパス弁９２２とを接続する。バイパス空気混合管９２３は、バイパス弁９２２と燃焼ガス導入管９１５とを接続する。
【００２１】
発電機９３０は、タービン９１６の生成する回転力によって回転し発電する。
メイン燃料供給弁９４２は遮断弁であり、燃焼器９１４へのメイン燃料の供給／遮断を行う。ここで、メイン燃料は、燃焼ガスを生成するために燃焼器９１４に供給される燃料であり、後述するトップハット燃料やパイロット燃料と区別してメイン燃料と称される。メイン燃料流量制御弁９４１は流量制御弁（流量調節弁）であり、燃焼器９１４に供給されるメイン燃料の流量を調節する。
【００２２】
トップハット燃料供給弁９４４は遮断弁であり、燃焼器９１４へのトップハット燃料の供給／遮断を行う。ここで、トップハット燃料は、燃料混合気における燃料濃度の均一化を図るために燃焼器９１４に供給される燃料である。トップハット燃料流量制御弁９４３は流量制御弁であり、燃焼器９１４に供給されるトップハット燃料の流量を調節する。
パイロット燃料供給弁９４６は遮断弁であり、燃焼器９１４へのパイロット燃料の供給／遮断を行う。ここで、パイロット燃料は、ガスタービン９１０の起動時に、メイン燃料に先立って燃焼器９１４に供給される燃料である。パイロット燃料流量制御弁９４５は流量制御弁であり、燃焼器９１４に供給されるパイロット燃料の流量を調節する。
【００２３】
カロリー計９５０は、燃焼器９１４に供給される燃料（メイン燃料、トップハット燃料およびパイロット燃料）のカロリーを測定する。
排ガスセンサ９６０は、タービン９１６から出力される排ガスの成分を測定する。特に、排ガスセンサ９６０は、排ガスのＮＯｘ濃度およびＣＯ濃度を測定する。
【００２４】
本実施形態における制御装置は、カロリー計９５０の測定する燃料ガスカロリーに基づいてガスタービン発電プラント９００を制御する。例えば、カロリー計９５０の測定するカロリー（および他の測定値）に基づいて、メイン燃料流量制御弁９４１の開度や入口案内翼９１２の角度を制御することにより、発電機９３０の出力が所定の目標値となるようにする。
なお、本発明の適用範囲は、この燃料ガスカロリーに基づいてガスタービン発電プラント９００を制御する制御装置に限らない。例えば、排ガスセンサ９６０の測定するＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯｘ濃度が制限値を超えないようにガスタービン９１０の負荷を制御する制御装置など、他の制御装置にも適用し得る。
【００２５】
次に、図２を参照して、制御装置の構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態における制御装置の概略構成を示す構成図である。同図において、制御装置１００は、第１の状態量取得部１１０と、遅れ補償部１２０と、健全性評価部１３０と、第２の状態量取得部１４０と、推定部１５０と、制御部１６０とを具備する。
第１の状態量取得部１１０は、カロリー計９５０（図１）を備え、ガスタービン９１０に供給される燃料のカロリーを取得（測定）する。そして、第１の状態量取得部１１０は、取得したカロリー測定値を、遅れ補償部１２０に出力する。なお、第１の状態量取得部１１０の備えるカロリー計９５０は、第１の検出手段に相当し、第１の状態量取得部１１０の取得するカロリー測定値は、第１の状態量に相当する。
遅れ補償部１２０は、第１の状態量取得部１１０の取得するカロリー測定値に対する遅れ補償を行う。遅れ補償部１２０は、遅れ補償したカロリー測定値を、健全性評価部１３０に出力する。
【００２６】
ここで、図３を参照して、遅れ補償部１２０の行う遅れ補償について説明する。
図３は、遅れ補償部１２０が遅れ補償した状態量の例を示すグラフである。同図の線Ｌ１１は、ガスタービン９１０に供給される燃料のカロリー値（以下、同図の説明において「状態量」と称する）の例を示し、線Ｌ１２は、第１の状態量取得部１１０の出力するカロリー測定値（以下、同図の説明において「測定値」と称する）の例を示し、線Ｌ１３は、遅れ補償部１２０が遅れ補償したカロリー測定値（以下、同図の説明において「補償後値」と称する）の例を示す。
【００２７】
ガスタービンの燃料のカロリー測定に用いられるカロリー計は、一般に応答遅れを有する。例えば、線Ｌ１１の示す状態量が、点Ｐ１１から点Ｐ１２へと変化するのに対し、線Ｌ１２の示す測定値は、無駄時間ｔ１の後、点Ｐ２２から点Ｐ２３へと変化している。ここで、第１の状態量取得部１１０の有するカロリー計の応答遅れにより、点Ｐ２２から点Ｐ２３への変化は、点Ｐ１１から点Ｐ１２への変化よりも緩やかな変化となり、測定値を示す線Ｌ１２は、状態量を示す線Ｌ１１と異なる波形となっている。
そこで、遅れ補償部１２０は、測定値に対して、予め定められた遅れ時間で遅れ補償を行う。これにより、補償後値を示す線Ｌ１３は、無駄時間ｔ１を有するものの、状態量を示す線Ｌ１１と同様の波形となっている。
【００２８】
遅れ補償部１２０が遅れ補償を行う方法としては、様々な方法を用いることができる。以下では、測定値が一次遅れのみを有する（計測機器の特定が一次遅れのみを有する）場合に、遅れ補償部１２０が行う遅れ補償の一例を示すが、遅れ補償部１２０が行う遅れ補償はこれに限らない。
まず、状態量をｕ（ｋ）とし、測定値をｙ（ｋ）とする。ここで、ｋは時刻を意味する演算子である。上述のように測定値は一次遅れのみを有し測定値ｙ（ｋ）は、状態量ｕ（ｋ）を用いて式（１）のように表される。
【００２９】
【数１】
0005535883.tif 000002
【００３０】
ここで、係数ａは、一次遅れの時定数と、サンプリング周期（カロリー計による測定間隔）で定まる定数である。この式（１）をｕ（ｋ）について解くと、式（２）のようになる。
【００３１】
【数２】
0005535883.tif 000003
【００３２】
時刻ｋでは、時刻ｋ＋１における測定値ｙ（ｋ＋１）は未だ得られていないので、式（２）の時刻演算子ｋを１時刻ずらしたｋ−１で置き換えて、式（３）の近似式を得る。
【００３３】
【数３】
0005535883.tif 000004
【００３４】
サンプリング周期を適切に小さい周期とすることにより、状態量と類似する波形を示す補償後値ｕ’（ｋ）を得ることが出来る。
そこで、遅れ補償部１２０は、式（３）と、予め設定される定数ａの値を予め記憶しておき、第１の状態量取得部１１０から出力される測定値ｙ（ｋ）および１時刻前の測定値ｙ（ｋ−１）を式（３）に代入して、補償後値ｕ’（ｋ）を算出する。
【００３５】
図２に戻って、第２の状態量取得部１４０は、発電機９３０（図１）の出力を測定する電力計や、気温を測定する温度計や、ガスタービン９１０の回転数を測定する回転計や、ガスタービン９１０に供給される燃料の温度を測定する温度計や、ガスタービン９１０に供給される燃料の流量を測定する流量計などの計測機器を備え、これらの計測機器により、発電機出力や、気温や、ガスタービン回転数や、燃料温度や、燃料流量などの状態量を取得（測定）する。そして、第２の状態量取得部１４０は、取得した各状態量測定値を推定部１５０に出力する。なお、第２の状態量取得部１４０の備える計測機器は、第２の検出手段に相当し、第２の状態量取得部１４０の取得する状態量は、第２の状態量に相当する。第２の状態量取得部１４０の取得する状態量には、第１の状態量取得部１１０の取得する燃料のカロリーは含まれない。
【００３６】
推定部１５０は、第２の状態量取得部１４０の取得する状態量に基づいて、ガスタービン９１０に供給される燃料のカロリー推定値を算出する。例えば、推定部１５０は、第２の状態量取得部１４０の取得する状態量と燃料のカロリーとの関係を示す線形モデル（線形関数）を予め記憶しておき、この線形モデルに、第２の状態量取得部１４０の取得する状態量を適用することにより、燃料のカロリー推定値を算出する。そして、推定部１５０は、算出したカロリー推定値を健全性評価部１３０に出力する。
【００３７】
なお、推定部１５０が推定値を算出する方法は、線形モデルを用いる方法に限らない。例えば、推定部１５０が、非線形モデルまたはカルマンフィルタまたはニューラルネットなど、他の方法を用いて推定値を算出するようにしてもよい。
また、推定部１５０が推定に用いる状態量は、１つ以上であればよい。推定部１５０は、推定する状態量の種類、および、推定値に要求される精度に基づいて予め定められた種類の状態量を用いて、推定値の算出を行う。
【００３８】
健全性評価部１３０は、遅れ補償部１２０が遅れ補償したカロリー測定値と、推定部１５０が算出したカロリー推定値とを比較し、両者が類似しているか否かを判定する。具体的には、健全性評価部１３０は、直近の一定時間（例えば直近１０分間）におけるカロリー測定値とカロリー推定値との相関値を算出し、算出した相関値が予め定められた閾値以上のときに、両者が類似していると判定する。一方、相関値が閾値未満の場合は、健全性評価部１３０は、カロリー測定値とカロリー推定値とが類似していないと判定する。そして、健全性評価部１３０は、健全性評価結果と、遅れ補償部１２０が遅れ補償したカロリー測定値とを、制御部１６０に出力する。
なお、以下では、健全性評価部１３０が行う類似か否かの判定を「健全性評価」と称する。また、カロリー測定値とカロリー推定値とが類似することを、カロリー測定値とカロリー推定値とが「健全」であると称する。一方、カロリー測定値とカロリー推定値とが類似しないことを、カロリー測定値またはカロリー推定値が「不健全」であると称する。
【００３９】
カロリー測定値とカロリー推定値とが健全と判定された場合、これらカロリー測定値およびカロリー推定値は正常（実際の状態量に近い）と考えられる。この点で、カロリー測定値およびカロリー推定値の信頼性が確保されている。
一方、カロリー測定値またはカロリー推定値が不健全であると判定された場合、いずれかの値が異常（実際の状態量と大きく異なる）と考えられる。この場合、後述するように、制御部１６０がガスタービン９１０（図１）を負荷降下（ランバック）あるいは停止（トリップ）させる等の処理を行うことが考えられる。
【００４０】
なお、遅れ補償部１２０が遅れ補償したカロリー測定値に無駄時間が含まれ、カロリー測定値の位相がカロリー推定値の位相に対して遅れている場合、健全性評価部１３０が、カロリー推定値を予め定められた一定時間遅延させる位相合わせを行った後に、健全性評価を行うようにしてもよい。これにより正確に健全性評価を行うことができる。
また、測定対象の状態量や、推定部１５０の推定方法によっては、推定部１５０から出力される状態量推定値の位相が、遅れ補償部１２０から出力される状態量測定値の位相よりも遅れる場合が考えられる。この場合、健全性評価部１３０が、状態量測定値を予め定められた一定時間遅延させる位相合わせを行った後に、健全性評価を行うようにしてもよい。
また、上記では、直近の一定時間（例えば直近１０分間）におけるカロリー測定値とカロリー推定値との相関値を用いて健全性を評価したが、カロリー測定値とカロリー推定値との差に閾値を設定して、閾値以内の差の場合を「健全」、閾値を超える場合を「不健全」としてもよい。また、直近の一定時間におけるカロリー測定値とカロリー推定値とのそれぞれの平均値について差を求めて閾値と比較してもよい。
【００４１】
制御部１６０は、ガスタービン発電プラント９００の制御を行う。特に、制御部１６０は、健全性評価結果が健全を示す場合は、カロリー測定値を用いてガスタービン９１０の負荷制御を行う。
一方、健全性評価結果が不健全を示す場合、カロリー測定値が異常である（実際の状態量と異なる）可能性がある。そこで、制御部１６０は、不健全時の処理として予め定められた処理を行う。例えば、ガスタービン９１０が高負荷で運転している場合、燃料のカロリー変動によってガスタービン９１０の燃焼振動が発生することが考えられる。そこで、制御部１６０は、ガスタービン９１０を動作制限させる処理を行うことによって、ガスタービン９１０を保護する。具体的には、制御部１６０は、ガスタービン９１０を負荷降下させることによって、燃焼振動を防止する。あるいは、制御部１６０が、ガスタービン９１０を停止させることによってガスタービン９１０を保護するようにしてもよい。
【００４２】
このように、制御装置１００は、測定対象の状態量を測定する第１の状態量取得部１１０と、他の状態量から測定対象の状態量を推定する推定部１５０とを具備し、健全性評価部１３０が状態量測定値と状態量推定値との健全性評価を行う。この健全性評価により、計測機器を多重化する方法と同様に、得られる状態量（本実施形態では、遅れ補償部１２０が遅れ補償したカロリー測定値）の信頼性を確保できる。また、測定対象の状態量を測定する計測機器（本実施形態ではカロリー計）を１つのみ用いて健全性評価を行うことができるので、当該計測機器が高価な場合に、当該計測機器を多重化する方法と比べて低コストで状態量を得ることができる。
また、遅れ補償部１２０が遅れ補償を行うことにより、計測機器が応答遅れを有する場合にも、状態量測定値と状態量推定値との健全性評価が可能であり、信頼性の高い状態量を得ることができる。
【００４３】
＜第２の実施形態＞
制御装置１００（図２）は、予め定められた遅れ（図３で説明した例では、予め定められた定数ａの示す遅れ）に基づいて遅れ補償を行ったが、状態量測定値と状態量推定値との相関を取って遅れを評価するようにしてもよい。
図４は、本発明の第２の実施形態における制御装置の概略構成を示す構成図である。同図において、制御装置２００は、第１の状態量取得部１１０と、遅れ評価部２７０と、遅れ補償部２２０と、健全性評価部１３０と、第２の状態量取得部１４０と、推定部１５０と、制御部１６０とを具備する。同図において、図２の各部と同様の部分には同一の符号（１１０、１３０、１４０、１５０、１６０）を付し、説明を省略する。
【００４４】
遅れ評価部２７０は、第１の状態量取得部１１０の出力するカロリー測定値と、推定部１５０の出力するカロリー推定値とに基づいて、カロリー測定値に含まれる遅れを評価する。
具体的には、遅れ評価部２７０は、推定部１５０に対して、予め定められた複数の遅れを適用して、異なる遅れを有するカロリー推定値を生成し、それぞれのカロリー推定値とカロリー測定値との相関を取る。そして、相関値が最も大きいカロリー推定値に適用した遅れに基づいて、カロリー測定値の有する遅れを評価する。そして、遅れ評価部２７０は、評価した遅れに基づいて、遅れ補償部２２０の行う遅れ補償の補償量を決定し、決定した補償量を遅れ補償部２２０に出力する。また、遅れ評価部２７０は、第１の状態量取得部１１０からカロリー測定値が出力される毎に、当該カロリー測定値を遅れ補償部２２０に出力（転送）する。
【００４５】
例えば、遅れ評価部２７０は、式（１）のｕ（ｋ）にカロリー推定値を代入して、一次遅れを有するカロリー推定値ｙ（ｋ＋１）を算出する。その際、遅れ評価部２７０は、定数ａの値を複数記憶しておき、それぞれの定数ａの値について、一次遅れを有するカロリー推定値を算出する。
以下では、遅れ評価部２７０が、定数ａの値として値ａ１とａ２とを記憶しておき、これらの値を定数ａに適用した式（４）および式（５）のそれぞれについて、一次遅れを有するカロリー推定値ｙ１（ｋ＋１）とｙ２（ｋ＋１）とを算出する場合について説明するが、遅れの種類は一次遅れに限らないし、遅れ評価部２７０が算出する、遅れを有するカロリー推定値の数は、３つ以上であってもよい。
【００４６】
【数４】
0005535883.tif 000005
【００４７】
まず、推定部１５０は、第１の状態量取得部１１０のサンプリング周期と同じサンプリング周期で、カロリー推定値を算出して遅れ評価部２７０に出力する。
そして、遅れ評価部２７０は、推定部１５０からカロリー推定値が出力される毎に、カロリー推定値を、式（４）のｕ（ｋ）と、式（５）のｕ（ｋ）とに代入して、定数ａの値がａ１の場合の、遅れを有するカロリー推定値ｙ１（ｋ＋１）と、定数ａの値がａ２の場合の、遅れを有するカロリー推定値ｙ２（ｋ＋１）とを算出する。
次に、遅れ評価部２７０は、直近の一定時間（例えば直近１０分間）について、遅れを有するカロリー推定値ｙ１（ｋ＋１）とカロリー測定値との相関値と、遅れを有するカロリー推定値ｙ２（ｋ＋１）とカロリー測定値との相関値とを算出する。
そして、遅れ評価部２７０は、定数ａの値を、値ａ１とａ２とのうち、相関値が大きいほうの値に決定し、決定した値を、補償量として遅れ補償部２２０に出力する。
【００４８】
遅れ補償部２２０は、遅れ評価部２７０から出力される補償量を用いて、カロリー測定値の遅れ補償を行う。そして、遅れ補償部２２０は、遅れ補償したカロリー測定値を健全性評価部１３０に出力する。また、遅れ補償部２２０は、推定部１５０からカロリー推定値が出力される毎に、カロリー推定値を健全性評価部１３０に出力する。
例えば、遅れ補償部２２０は、式（３）を記憶する際、この式（３）に含まれる「ａ」を定数を表すパラメータとして記憶しておく。そして、定数ａの値として値ａ１が遅れ評価部２７０から出力されると、式（３）の定数パラメータａに値ａ１を適用（パラメータに代入）して式（６）を生成する。
【００４９】
【数５】
0005535883.tif 000006
【００５０】
そして、遅れ補償部２２０は、遅れ評価部２７０を介して第１の状態量取得部１１０から出力されるカロリー測定値を式（６）に代入して、遅れ補償したカロリー測定値ｕ’（ｋ）を算出する。
遅れ補償部２２０は、遅れ補償したカロリー測定値を健全性評価部１３０に出力する。
【００５１】
以上のように、遅れ評価部２７０が遅れ補償量を決定し、決定された遅れ補償量に従って遅れ補償部２２０が遅れ補償を行うので、遅れ補償部２２０が遅れ補償を行う補償量を予め一意に定めておく必要が無い。これにより、制御装置２００を設計する際の設計者の負荷を軽減できる。
また、第１の状態量取得部１１０の取得するカロリー測定値の有する遅れ量が変化する場合にも、遅れ補償部２２０は、より適切な補償量を用いて遅れ補償を行うことが出来る。
例えば、カロリー計でガスタービンの燃料のカロリーを測定する際、カロリー計の応答遅れは一定であっても、燃料の速度が変化することによって、カロリー測定値の有する遅れ量が変化する場合がある。このようにカロリー測定値の遅れ量が変化する場合にも、遅れ補償部２２０は、より適切な補償量を用いて遅れ補償を行うことが出来る。すなわち、より信頼性の高い状態量を得ることができる。
【００５２】
なお、遅れ評価部２７０が行う遅れ評価の方法は、上述した状態量測定値と状態量推定値とを比較する方法に限らない。例えば、過去の遅れ評価に従って遅れ評価するなど、他の方法によって遅れ評価を行うようにしてもよい。
例えば、ガスタービンは、停止中に本体温度が低下し、長時間停止した後に再起動すると、定格負荷に到達した後もガスタービン本体温度が上昇し続けることがある。このガスタービン本体温度の上昇により、燃焼器内での燃焼状態が変化して定格負荷での運転中において排ガス中のＮＯｘ濃度やＣＯ濃度が変化することがある。このような変化によって排ガスセンサの測定値の遅れ量が変化する場合、遅れ評価部２７０が、定格負荷での運転中におけるタービン本体温度と遅れ量との関係を予め記憶しておき、タービン本体温度に基づいて、遅れ量（遅れ補償量）を決定するようにしてもよい。
【００５３】
また、燃料タンクからガスタービンの燃料（ガス）の供給を受ける場合、燃料中の重い成分が下に溜まる。これにより、燃料タンクが満杯の状態から変化するにつれて燃料のカロリーが変化する場合がある。このような変化に伴ってカロリー計の測定値の遅れ量が変化する場合、遅れ評価部２７０が、燃料タンク中の燃料残量にと遅れ量との関係を予め記憶しておき、燃料残量に基づいて、遅れ量（遅れ補償量）を決定するようにしてもよい。
あるいは、遅れ量の変化が緩やかな場合、遅れ評価部２７０が、遅れ量の変化を比較的低次（例えば２次または３次）のモデルに当てはめて遅れ量を予測し、予測した遅れ量に応じて遅れ補償量を決定するようにしてもよい。
また、上記では一例として定数ａの値を遅れとして記載したが、第１の状態量取得部１１０の設置場所によっては、図３に示す無駄時間がサンプリング周期より長い場合もある。このような場合は、無駄時間を変えて相関値を評価し、相関値の高い無駄時間も出力するようにしてもよい。
【００５４】
＜第３の実施形態＞
制御装置１００（図２）や制御装置２００（図４）において、制御部１６０は、第１の状態量取得部１１０の測定するカロリー測定値を用いてプラント制御を行ったが、制御部が、推定部１５０の推定するカロリー推定値を用いてプラント制御を行うようにしてもよい。
図５は、本発明の第３の実施形態における制御装置の概略構成を示す構成図である。同図において、制御装置３００は、第１の状態量取得部１１０と、遅れ評価部２７０と、遅れ補償部２２０と、健全性評価部３３０と、第２の状態量取得部１４０と、推定部１５０と、制御部３６０とを具備する。同図において、図４の各部と同様の部分には同一の符号（１１０、１４０、１５０、２２０、２７０）を付し、説明を省略する。
【００５５】
健全性評価部３３０は、健全性評価部１３０（図４）と同様、第１の状態量取得部１１０の測定するカロリー測定値と、推定部１５０の推定するカロリー推定値との健全性評価を行う。一方、健全性評価部３３０は、遅れ補償部２２０が遅れ補償したカロリー測定値を制御部３６０に出力しない点で、健全性評価部１３０と異なる。
制御部３６０は、遅れ補償部２２０が遅れ評価したカロリー測定値ではなく、推定部１５０が推定したカロリー推定値に基づいて制御を行う点で、制御部１６０（図４）と異なる。一方、制御部３６０は、制御部１６０と同様、健全性評価部３３０から出力される健全性評価結果が不健全を示す場合は、ガスタービン９１０（図１）を動作制限する処理を行うことによってガスタービン９１０を保護する。
【００５６】
このように、制御部３６０は、推定部１５０が推定するカロリー推定値を用いてプラント制御を行うので、遅れ補償したカロリー測定値を遅れ補償部２２０が出力するタイミングが、推定部１５０がカロリー推定値を出力するタイミングよりも遅い場合に、現在の状態量（燃料のカロリー量）により近い値（カロリー推定値）を用いて、より適切にプラント制御を行うことが出来る。
【００５７】
例えば、遅れ補償部１２０（図２）や遅れ補償部２２０（図４）が遅れ補償を行う際、遅れの次数が高い場合や無駄時間が長い場合など、遅れ補償したカロリー測定値を得られるまでに時間がかかる場合がある。また、遅れ評価部２７０（図４）が遅れ評価を行う際、複数の遅れのカロリー推定値のそれぞれについて、カロリー測定値との相関を取る必要がある。サンプリング数によってはこの相関を取る際の演算量が多くなり、処理に時間を要する可能性がある。そして、遅れ評価部２７０の遅れ評価に時間を要すると、遅れ評価部２７０が遅れ補償部２２０に補償量を出力するタイミングが遅くなり、遅れ補償部２２０が遅れ補償したカロリー測定値を出力するタイミングが遅くなる。
このような場合にも、制御部３６０は、カロリー推定値を用いて、より適切にプラント制御を行うことが出来る。この点で、制御装置３００は、より信頼性の高い状態量を得ることができる。
【００５８】
また、健全性評価部３３０から出力される健全性評価結果が不健全を示す場合は、制御部３６０が、ガスタービン９１０を動作制限する処理を行う点で、制御装置３００の取得する状態量（制御部３６０がプラント制御に用いるカロリー推定値）の信頼性を確保できる。この点でも、制御装置３００は、より信頼性の高い状態量を得ることができる。
【００５９】
＜第４の実施形態＞
経年変化によるガスタービン９１０（図１）の性能低下など、第２の状態量取得部１４０の測定する状態量（例えば、発電機出力や、気温や、ガスタービン回転数や、燃料温度や、燃料流量）と、推定部１５０が推定すべき状態量（例えば、ガスタービン９１０に供給される燃料のカロリー）の実際の値との関係が、時間の経過に伴って変化する場合がある。この場合に、推定部が、状態量推定値の大きさを補正するようにしてもよい。
図６は、本発明の第４の実施形態における制御装置の概略構成を示す構成図である。同図において、制御装置４００は、第１の状態量取得部１１０と、遅れ評価部２７０と、遅れ補償部２２０と、健全性評価部３３０と、第２の状態量取得部１４０と、推定部４５０と、制御部３６０と、レベル調整部４８０とを具備する。同図において、図５の各部と同様の部分には同一の符号（１１０、１４０、２２０、２７０、３３０、３６０）を付し、説明を省略する。
【００６０】
レベル調整部４８０は、遅れ補償部２２０が遅れ補償したカロリー測定値と、推定部４５０が推定したカロリー推定値とを比較して、推定部４５０のカロリー推定値が適切か否かを判定し、不適切であると判定した場合は、カロリー推定値の補正量を決定して推定部４５０に出力する。例えば、レベル調整部４８０は、遅れ補償部２２０が遅れ補償したカロリー測定値と、カロリー推定値との差の大きさ（の、一定時間における平均値）が予め定められた閾値よりも大きいと判定した場合に、推定部４５０のカロリー推定値が不適切であると判定し、遅れ補償部２２０が遅れ補償したカロリー測定値を、カロリー推定値で除算した比率（の、一定時間における平均値）を補正量として推定部４５０に出力する。
推定部４５０は、レベル調整部４８０から出力される補正量に基づいて、状態量推定値の大きさを補正する。例えば、推定部４５０は、レベル調整部４８０から出力される、遅れ補償部２２０が遅れ補償したカロリー測定値を、カロリー推定値で除算した比率をカロリー推定値に乗算することによって、カロリー推定値の大きさをカロリー測定値の大きさに合わせ、この大きさを合わせたカロリー推定値を出力する。
【００６１】
例えば、ガスタービン９１０（図１）において、圧縮機９１１内部の図示しない翼に埃が付着し、圧縮機９１１の吸気効率が低下することにより、タービン９１０の出力が低下する。また、ガスタービン９１０内部の図示しないシールが経年劣化して空気の漏れが生じると、タービン９１０の出力が低下する。
このように、タービン９１０の出力が低下すると、出力低下前との比較において、より高いカロリーの燃料の供給を受けても、同等のタービン出力となる。従って、推定部４５０がタービン出力等から燃料のカロリーを逆算している場合、タービン出力低下前と同様の計算を行うと、カロリー推定値が低く出てしまう（発電効率が実際の効率よりも高いように計算してしまう）。
そこで、推定部４５０は、レベル調整部４８０から出力される補正量に基づいて、大きさを補正したカロリー推定値を出力する。これにより、推定部４５０は、より正確なカロリー推定値を出力できる。
【００６２】
このように、推定部４５０は、レベル調整部４８０から出力される補正量に基づいて、大きさを補正したカロリー推定値を出力することで、より正確なカロリー推定値を出力する。この点で、制御装置４００は、より信頼性の高い状態量を得ることができる。そして、制御部３６０は、この信頼性の高い状態量（大きさを補正したカロリー推定値）を用いてプラント制御を行うことで、より適切に制御を行うことができる。
また、健全性評価部３３０は、大きさを補正したカロリー推定値を用いて健全性評価を行うことで、より正確に健全性評価を行うことができる。この点でも、制御装置４００は、より信頼性の高い状態量を得ることができる。
【００６３】
なお、以上では、本発明を制御装置に適用した場合について説明したが、本発明の適用範囲は制御装置に限らない。例えば、タービンの燃料のカロリー値を測定して運転員に表示する測定装置にも本発明を適用し得る。
【００６４】
なお、制御装置１００、２００、３００または４００の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１００、２００、３００、４００  制御装置
１１０  状態量取得部
１２０、２２０  遅れ補償部
１３０、３３０  健全性評価部
１４０  状態量取得部
１５０、４５０  推定部
１６０、３６０  制御部
２７０  遅れ評価部
４８０  レベル調整部
【図１】
0005535883.tif 000007
【図２】
0005535883.tif 000008
【図３】
0005535883.tif 000009
【図４】
0005535883.tif 000010
【図５】
0005535883.tif 000011
【図６】
0005535883.tif 000012