(57)【要約】【課題】ガスタービンで駆動されるガスタービン用発電機とそのガスタービンの排熱を利用して運転する蒸気タービンで駆動される蒸気タービン用発電機とを備えたコンバインドサイクル発電設備に特有な条件に着目し、その蒸気タービン用発電機の必要容量を低減することができる発電機制御装置を得ることを目的とする。【解決手段】Ｖａｒ指令制御装置７において、ガスタービン用発電機無効電力制御手段は、蒸気タービン用発電機電圧制御手段の動作で蒸気タービン用発電機２６が出力する無効電力Ｑｇ２（ＱＳＴ）が所定の無効電力範囲内に収まらないとき、蒸気タービン用発電機２６が出力する無効電力Ｑｇ２が無効電力範囲内に収まる方向にガスタービン用発電機１２が出力する無効電力Ｑｇ１を制御する。【選択図】図１
2014138462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の母線を介して電力系統に接続された、ガスタービンで駆動されるガスタービン用発電機と前記ガスタービンの排熱を利用して運転する蒸気タービンで駆動される蒸気タービン用発電機とを備え、指令された有効電力および無効電力を前記電力系統に供給する発電設備を制御するものであって、
前記ガスタービン用発電機が出力する無効電力を制御するガスタービン用発電機無効電力制御手段、および前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が所定の無効電力範囲を越えたとき、前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まるよう前記蒸気タービン用発電機の電圧を所定の発電機電圧変動許容範囲内で制御する蒸気タービン用発電機電圧制御手段を備え、
前記ガスタービン用発電機無効電力制御手段は、前記蒸気タービン用発電機電圧制御手段の動作で前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まらないとき、前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まる方向に前記ガスタービン用発電機が出力する無効電力を制御することを特徴とする発電機制御装置。
【請求項２】
前記母線と前記蒸気タービン用発電機との間に接続された第一負荷時タップ切換変圧器、および前記第一負荷時タップ切換変圧器のタップ位置を制御する第一タップ切換制御手段を備え、
前記第一タップ切換制御手段は、前記蒸気タービン用発電機電圧制御手段の動作で前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まらないとき、前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まるよう所定のタップ位置許容範囲内で前記第一負荷時タップ切換変圧器のタップ位置を制御するものであり、
前記ガスタービン用発電機無効電力制御手段は、前記第一タップ切換制御手段の動作で前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まらないとき、前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まる方向に前記ガスタービン用発電機が出力する無効電力を制御することを特徴とする請求項１記載の発電機制御装置。
【請求項３】
前記母線と前記ガスタービン用発電機との間に接続された第二負荷時タップ切換変圧器、および前記第二負荷時タップ切換変圧器のタップ位置を制御する第二タップ切換制御手段を備え、
前記ガスタービン用発電機無効電力制御手段は、前記第一タップ切換制御手段の動作で前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まらないとき、前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まるよう所定の発電機電圧変動許容範囲内で前記ガスタービン用発電機の電圧を制御し、
前記第二タップ切換制御手段は、前記ガスタービン用発電機無効電力制御手段の動作で前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まらないとき、前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲内に収まる方向に前記第二負荷時タップ切換変圧器のタップ位置を制御するものであることを特徴とする請求項２記載の発電機制御装置。
【請求項４】
前記第二タップ切換制御手段の動作で前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲の下限を越えたとき、前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が前記無効電力範囲の下限内に収まるよう前記蒸気タービン用発電機が出力する有効電力を低減するようにしたことを特徴とする請求項３記載の発電機制御装置。
【請求項５】
前記ガスタービン用発電機のユニット数を増加させることにより、前記蒸気タービン用発電機が出力する無効電力を前記無効電力範囲内に収める能力を高めるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発電機制御装置。
【請求項６】
前記ガスタービン用発電機は、既設発電機に置き換えたものであり、前記蒸気タービン用発電機は新設の発電機である場合、前記ガスタービン用発電機無効電力制御手段は、前記既設発電機の制御装置で代用するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発電機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガスタービンで駆動されるガスタービン用発電機とそのガスタービンの排熱を利用して運転する蒸気タービンで駆動される蒸気タービン用発電機とを備えた発電設備に係り、特に、蒸気タービン用発電機の発電機容量を低減できるよう、当該発電設備を制御する発電機制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無効電力制御では、ＡＶＲ（自動電圧調整器）によって発電機電圧を一定に保つ制御、また、発電機が有する無効電力容量を最大限利用して受電力率を一定に保つ制御（例えば、特許文献１参照）が実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−０１４４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発電設備における無効電力制御方式として、特許文献１等種々の方式のものが紹介されているが、ガスタービンで駆動されるガスタービン用発電機とそのガスタービンの排熱を利用して運転する蒸気タービンで駆動される蒸気タービン用発電機とを備えた、いわゆるコンバインドサイクル発電設備において、特に、蒸気タービン用発電機の必要容量を低減し得る制御方法については触れられていない。
【０００５】
この発明は、このコンバインドサイクル発電設備に特有な条件に着目し、その蒸気タービン用発電機の必要容量を低減することができる発電機制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る発電機制御装置は、共通の母線を介して電力系統に接続された、ガスタービンで駆動されるガスタービン用発電機とガスタービンの排熱を利用して運転する蒸気タービンで駆動される蒸気タービン用発電機とを備え、指令された有効電力および無効電力を電力系統に供給する発電設備を制御するものであって、
ガスタービン用発電機が出力する無効電力を制御するガスタービン用発電機無効電力制御手段、および蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が所定の無効電力範囲を越えたとき、蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が無効電力範囲内に収まるよう蒸気タービン用発電機の電圧を所定の発電機電圧変動許容範囲内で制御する蒸気タービン用発電機電圧制御手段を備え、
ガスタービン用発電機無効電力制御手段は、蒸気タービン用発電機電圧制御手段の動作で蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が無効電力範囲内に収まらないとき、蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が無効電力範囲内に収まる方向にガスタービン用発電機が出力する無効電力を制御するものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、この発明に係る発電機制御装置は、蒸気タービン用発電機が出力する無効電力を所定の無効電力範囲内に収めるための蒸気タービン用発電機電圧制御手段、および蒸気タービン用発電機が出力する無効電力が無効電力範囲内に収まる方向にガスタービン用発電機が出力する無効電力を制御するガスタービン用発電機無効電力制御手段を備えたので、蒸気タービン用発電機に必要な無効電力容量は、特別に、この無効電力範囲に相当する値に低減でき、これに伴い、蒸気タービン用発電機の必要容量が低減して低コスト、省スペースの発電設備が実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１の発電機制御装置を含む発電設備を示す回路構成図である。
【図２】発電機が出力する無効電力範囲を制限した場合の発電機容量を説明する有効電力、無効電力線図である。
【図３】この発明における、発電機の無効電力制御範囲を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１の発電機制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２の発電機制御装置を含む発電設備を示す回路構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２の発電機制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態３の発電機制御装置を含む発電設備を示す回路構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３の発電機制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態４の発電機制御装置を含む発電設備を示す回路構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４の発電機制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態５の発電機制御装置を含む発電設備を示す回路構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５の発電機制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の発電機制御装置を含む発電設備を示す回路構成図であるが、その説明に入る前に、先ず、この発明の概要と創案するに至った背景について説明する。
図２の左図（ａ）は、従来の発電機出力可能曲線を示す。横軸は、発電機の有効電力Ｐｇ（Ｗ）を示し、縦軸は、発電機の無効電力Ｑｇ（Ｖａｒ）を示している。
発電機は、通例、出力可能曲線内において発電機電圧が±５％以内の電圧変動となるよう発電機の無効電力Ｑｇ（Ｖａｒ）を調整して発電設備の母線電圧を一定に保つ。
【００１０】
これに対し、図２の右図（ｂ）は、無効電力の調整範囲を制限した場合を示している。
発電機容量（ＭＶＡ）は、ＭＶＡ＝√（Ｐｇ２＋Ｑｇ２）で表せるため無効電力Ｑｇの調整範囲を小さくすることによって発電機容量ＭＶＡを小さくすることができる。
従来、発電機が接続される電力系統の系統電圧が変動しても、発電機の無効電力Ｑｇ（Ｖａｒ）を制御して、発電設備の母線電圧を一定に保っているが、図３に示すように、系統電圧が変動しても発電機の無効電力Ｑｇ（ＶＡＲ）の変動範囲を抑制できれば、その分発電機容量ＭＶＡを小さくすることが可能となる。
【００１１】
ここで、発電設備の母線電圧と系統電圧との関係について説明する。
先ず、発電機の有効電力は（１）式、無効電力は（２）式で表され、また、それぞれ有効電流は（３）式、無効電流は（４）式で表される。
【００１２】
有効電力：Ｐｇ＝√３ＩＶｃｏｓθ        ・・・（１）
無効電力：Ｑｇ＝√３ＩＶｓｉｎθ        ・・・（２）
有効電流：Ｉｃｏｓθ＝Ｐｇ／（√３Ｖ）  ・・・（３）
無効電流：Ｉｓｉｎθ＝Ｑｇ／（√３Ｖ）  ・・・（４）
【００１３】
但し、Ｖは電圧実効値、Ｉは電流実効値、θは位相角である。
また、系統電圧をＶｓ、系統のリアクタンスをＬｓ、抵抗をＲｓ、系統側から流れる電流をＩｓとすると、母線電圧Ｖｂは、（５）式で表される。
【００１４】
Ｖｂ＝Ｖｓ−ＬｓＩｓ・ｓｉｎθ−ＲｓＩｓ・ｃｏｓθ    ・・・（５）
【００１５】
また、電流Ｉｓは、発電機の出力をＭＶＡ、発電機の電圧をＶｇ、変圧器の変圧比をＶＬ／ＶＨとすると、（６）式で表すことが出来る。
【００１６】
Ｉｓ＝ＭＶＡ／（√３Ｖｇ）・ＶＬ／ＶＨ    ・・・（６）
【００１７】
ここで、発電設備の母線電圧Ｖｂの電圧変動範囲を小さくするためには、（５）式において、Ｉｓ・ｃｏｓθ（有効電流）はタービン出力（有効電力）で決定固定されるため、Ｉｓ・ｓｉｎθ（無効電流）を変化させることで行う。
即ち、（５）式において、母線電圧Ｖｂを大きくもしくは小さくさせたい時には、以下１）、２）のように発電機運転を遅れか進みに変更させる、即ち、無効電力を増減させることによってＶｂを制御することができる。
【００１８】
１）発電設備の母線電圧Ｖｂを大きくする：−ＬｓＩｓ・ｓｉｎθ大（遅れ運転方向：無効電力増）
２）発電設備の母線電圧Ｖｂを小さくする：−ＬｓＩｓ・ｓｉｎθ小（進み運転方向：無効電力減）
【００１９】
以上のように、発電設備の母線電圧Ｖｂの変動範囲を小さくするためには、発電機からの無効電力を増減させなければならないが、本発明は、この必要となる無効電力に対して、ガスタービン用発電機の無効電力Ｑ（ＶＡＲ）を制御して蒸気タービン用発電機の無効電力Ｑ（Ｖａｒ）の変動範囲を一定範囲以下にすることにより蒸気タービン用発電機の容量を小さくさせることを目的としたものである。
【００２０】
コンバインドサイクル発電設備では、蒸気タービンは、ガスタービンからの排熱を使って蒸気を得るため単独で運転することはない。即ち、蒸気タービンが運転している場合は、ガスタービンは必ず運転されている。そのため、ガスタービン用発電機で母線電圧の変動範囲をほぼ抑制できれば、蒸気タービン用発電機に課される無効電力調整範囲は小さくて済む可能性がある。
【００２１】
この発明は、このように、コンバインドサイクルで、ガスタービン用発電機と蒸気タービン用発電機とが共に運転される場合、その無効電力調整能力における、このいわば主従の関係に創造的に着目して創案されたもので、ガスタービン用発電機の本来有する無効電力調整能力を有効に活用することで、蒸気タービン用発電機に課す無効電力調整量を軽減し、その分、蒸気タービン用発電機の小型化に寄与せしめるものということができる。
【００２２】
以下、この発明の実施の形態１の発電機制御装置に係る電気設備について、図１に基づいて詳しく説明する。
図１において、電力系統１に、母線２、変電所遮断器４、ガスタービン用主変圧器５および発電機遮断器６を介してガスタービン用発電機１２が接続されている。このガスタービン用発電機１２は、その界磁巻線１３に流れる界磁電流をＡＶＲ１１により制御することによって発電機電圧を制御する。また、発電機回路には、電圧検出用ＶＴ８および励磁変圧器７が接続されている。保護リレー９は、ガスタービン用発電機１２を保護するために設置される。
【００２３】
母線電圧は、母線電圧検出用ＶＴ１５の出力を電圧変換器１６にて信号変換後、本願請求項に記載するガスタービン用発電機無効電力制御手段としてのＶａｒ指令制御装置１７に入力される。このＶａｒ指令制御装置１７には、主回路電流検出用ＣＴ１０および電圧検出用ＶＴ８の出力も入力される。
更に、このＶａｒ指令制御装置１７は、後述する蒸気タービン用発電機の必要な信号をも入力することにより、請求項に記載する蒸気タービン用発電機電圧制御手段の機能をも担っている。
【００２４】
同様に、電力系統１に、母線３、変電所遮断器１８、蒸気タービン用主変圧器１９および発電機遮断器２０を介して蒸気タービン用発電機２６が接続されている。この蒸気タービン用発電機２６は、その界磁巻線２７に流れる界磁電流をＡＶＲ２５により制御することによって発電機電圧を制御する。また、発電機回路には、電圧検出用ＶＴ２２および励磁変圧器２１が接続されている。保護リレー２３は、蒸気タービン用発電機２６を保護するために設置される。
また、蒸気タービン用発電機２６に流れる電流は、主回路電流検出用ＣＴ２４で検出され、励磁変圧器２１の信号とともに、Ｖａｒ指令制御装置１７に入力される。
【００２５】
本構成は、ガスタービンおよびガスタービンの排ガスを利用して生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンからなるコンバインドサイクルのプラントに適用するものである。
なお、図１においては、発電機１２、２６がサイリスタ励磁方式の場合として発電機回路を記載しているが、代わりに、ブラシレス励磁方式の発電機が用いられる場合でも、同じ効果が得られ、後述の各実施の形態でも同様である。
【００２６】
次に、動作、特に、蒸気タービン用発電機２６の無効電力Ｑｇ２（但し、以下のフローチャートでは、検出した無効電力をＱＳＴと称している）を所定の無効電力範囲内に収める制御動作について、図４に基づいて説明する。
【００２７】
発電機電圧は、一般に、±５％の変動を許容していることから、系統電圧が変動した場合、蒸気タービン用発電機２６の無効電力を変化させ、発電機電圧を変動させることで、発電設備の母線電圧を一定に保つ。
その結果、系統電圧が上がった場合は、電圧上昇を抑制させるため、進み運転側に発電機の運転点が移行し、発電機の無効電力が減少する。また、系統電圧が下がった場合は、電圧上昇させるため、遅れ運転側に発電機の運転点が移行し、発電機の無効電力が増加する。
【００２８】
図４において、先ず、ステップＳＡ１では、上述のように、系統側電圧変動に伴って変動する蒸気タービン用発電機２６の無効電力ＱＳＴを検出し、その無効電力ＱＳＴが、所定の無効電力範囲として予め設定された、その上限ＱＨとその下限ＱＬとの範囲内にあるか否かを判定する。
無効電力範囲内にあれば（ステップＳＡ１でＹ）、ここでいう、特別の制御は不要であるので、平常の制御体制であるＳＴＧ運転中に戻る。
【００２９】
無効電力範囲外となると（ステップＳＡ１でＮ）、ステップＳＡ２に進み、ＱＳＴが上限ＱＨより大きいか否かを判定する。
ＱＳＴが上限ＱＨより大きいときは（ステップＳＡ２でＹ）、ステップＳＡ３に進み、蒸気タービン用発電機２６の電圧を所定幅（例えば、０．０１ｐｕ＝１％）だけ下げる指令を出力する。
【００３０】
この電圧が、後述する下限値に至るまでは（ステップＳＡ４でＮ）、ステップＳＡ１に戻る。そして、上記所定幅の電圧下げにより、ＱＳＴが無効電力範囲内に収まれば（ステップＳＡ１でＹ）、平常のＳＴＧ運転中に復帰し、依然としてこの無効電力範囲内に収まらなければ（ステップＳＡ１でＮ）、再度、ステップＳＡ３で電圧下げを指令する。
以上が、Ｖａｒ指令制御装置１７の主に蒸気タービン用発電機電圧制御手段の動作に相当する。
【００３１】
この電圧下げの指令が続き、蒸気タービン用発電機２６の電圧が許容された下限値０．９５ｐｕ＝９５％に達すると（ステップＳＡ４でＹ）、即ち、蒸気タービン用発電機電圧制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないときは、ステップＳＡ７に進み、ＱＳＴが無効電力範囲内に収まる方向に、従って、ガスタービン用発電機１２が出力する無効電力Ｑｇ１を増大させるＶａｒ上げ指令を出力する。
【００３２】
一方、ステップＳＡ１およびＳＡ２でともにＮと判定された場合は、ＱＳＴが所定の無効電力範囲の下限ＱＬより小さい状態であるので、ステップＳＣ２に進み、蒸気タービン用発電機２６の電圧を所定幅（例えば、０．０１ｐｕ＝１％）だけ上げる指令を出力する。以下、電圧を下げる場合（ステップＳＡ３、ＳＡ４）と同様、この電圧上げの指令が続き、蒸気タービン用発電機２６の電圧が許容された上限値１．０５ｐｕ＝１０５％に達すると（ステップＳＣ３でＹ）、即ち、蒸気タービン用発電機電圧制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないときは、ステップＳＣ６に進み、ＱＳＴが無効電力範囲内に収まる方向に、従って、ガスタービン用発電機１２が出力する無効電力Ｑｇ１を減少させるＶａｒ下げ指令を出力する。
【００３３】
以上のように、この発明の実施の形態１における発電機制御装置のＶａｒ指令制御装置１７は、その蒸気タービン用発電機電圧制御手段が、蒸気タービン用発電機２６が出力する無効電力ＱＳＴ（Ｑｇ２）が所定の無効電力範囲（上限ＱＨ、下限ＱＬ）を越えたとき、ＱＳＴがその範囲に収まるよう蒸気タービン用発電機２６の電圧を所定の発電機電圧変動許容範囲内で制御し、ガスタービン用発電機無効電力制御手段は、蒸気タービン用発電機電圧制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないとき、ＱＳＴがその範囲内に収まる方向にガスタービン用発電機１２が出力する無効電力Ｑｇ１を制御するようにしたので、蒸気タービン用発電機２６の必要な無効電力容量を、この無効電力範囲に相当する値に低減でき、これに伴い、蒸気タービン用発電機２６の必要容量が低減して低コスト、省スペースの発電設備が実現する。
【００３４】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２の発電機制御装置を含む発電設備を示す回路構成図である。
図５のＶａｒ指令制御装置１７Ａは、先の実施の形態１で説明した蒸気タービン用発電機電圧制御手段に加えて、本願請求項に記載する第一タップ切換制御手段を備えている。
これに対応して、図５では、蒸気タービン用主変圧器１９は、ＯＬＴＣ（On load tap changer:負荷時タップ切換装置）を装備した第一負荷時タップ切換変圧器１９Ａとし、このタップ切換制御に必要な信号がＶａｒ指令制御装置１７Ａから指示される構成となっている。
【００３５】
次に、蒸気タービン用発電機２６の無効電力ＱＳＴを所定の無効電力範囲内に収める制御動作について、図６に基づいて説明する。
ステップＳＡ１〜ＳＡ４の動作は、先の図４の場合と同じで再度の説明は省略する。
【００３６】
ステップＳＡ４でＹのとき、即ち、蒸気タービン用発電機２６の電圧が許容された下限値０．９５ｐｕに達しても、蒸気タービン用発電機電圧制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないときは、ステップＳＡ５に進み、第一負荷時タップ切換変圧器１９Ａのタップ位置を所定幅だけ下げる指令を出力する。
【００３７】
このタップ位置が、後述する下限位置に至るまでは（ステップＳＡ６でＮ）、ステップＳＡ１に戻る。そして、上記所定幅のタップ位置下げにより、ＱＳＴが無効電力範囲内に収まれば（ステップＳＡ１でＹ）、平常のＳＴＧ運転中に復帰し、依然としてこの無効電力範囲に収まらなければ（ステップＳＡ１でＮ）、再度、ステップＳＡ５でタップ位置下げを指令する。
【００３８】
以上までが、Ｖａｒ指令制御装置１７Ａの蒸気タービン用発電機電圧制御手段、ならびにこれに続く第一タップ切換制御手段の動作に相当する。
【００３９】
このタップ位置下げの指令が続き、第一負荷時タップ切換変圧器１９Ａのタップ位置が許容された所定の下限位置に達すると（ステップＳＡ６でＹ）、即ち、第一タップ切換制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないときは、ステップＳＡ７に進み、ＱＳＴが無効電力範囲内に収まる方向に、従って、ガスタービン用発電機１２が出力する無効電力Ｑｇ１を増大させるＶａｒ上げ指令を出力する。
【００４０】
一方、ＱＳＴが所定の無効電力範囲の下限ＱＬより小さい場合のステップＳＡ１、ＳＡ２、ＳＣ２、ＳＣ３までの動作は、先の図４の場合と同じで再度の説明は省略する。
ステップＳＣ３でＹのとき、即ち、蒸気タービン用発電機２６の電圧が許容された上限値１．０５ｐｕに達しても、蒸気タービン用発電機電圧制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないときは、ステップＳＣ４に進み、第一負荷時タップ切換変圧器１９Ａのタップ位置を所定幅だけ上げる指令を出力する。
【００４１】
以下、タップ位置を下げる場合（ステップＳＡ５、ＳＡ６）と同様、このタップ位置上げの指令が続き、第一負荷時タップ切換変圧器１９Ａのタップ位置が許容された所定の上限位置に達すると（ステップＳＣ５でＹ）、即ち、第一タップ切換制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないときは、ステップＳＣ６に進み、ＱＳＴが無効電力範囲内に収まる方向に、従って、ガスタービン用発電機１２が出力する無効電力Ｑｇ１を減少させるＶａｒ下げ指令を出力する。
【００４２】
以上のように、この発明の実施の形態２における発電機制御装置のＶａｒ指令制御装置１７Ａは、蒸気タービン用発電機２６が出力する無効電力ＱＳＴ（Ｑｇ２）が所定の無効電力範囲（上限ＱＨ、下限ＱＬ）を越えたとき、蒸気タービン用発電機電圧制御手段、続いて第一タップ切換制御手段が、ＱＳＴがその範囲に収まるよう各手段をその所定の制御許容範囲内で制御し、ガスタービン用発電機無効電力制御手段は、第一タップ切換制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないとき、ＱＳＴがその範囲内に収まる方向にガスタービン用発電機１２が出力する無効電力Ｑｇ１を制御するようにしたので、蒸気タービン用発電機２６の必要な無効電力容量を、この無効電力範囲に相当する値に低減でき、これに伴い、蒸気タービン用発電機２６の必要容量が低減して低コスト、省スペースの発電設備が実現する。
【００４３】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３の発電機制御装置を含む発電設備を示す回路構成図である。
図７のＶａｒ指令制御装置１７Ｂは、先の実施の形態２で説明した第一タップ切換制御手段に加えて、本願請求項に記載する第二タップ切換制御手段を備えている。
これに対応して、図７では、ガスタービン用主変圧器５も、蒸気タービン用主変圧器と同様、ＯＬＴＣを装備した第二負荷時タップ切換変圧器５Ａとし、このタップ切換制御に必要な信号がＶａｒ指令制御装置１７Ｂから指示される構成となっている。
【００４４】
次に、蒸気タービン用発電機２６の無効電力ＱＳＴを所定の無効電力範囲内に収める制御動作について、図８に基づいて説明する。
ステップＳＡ１〜ＳＡ６の動作は、先の図６の場合と同じで再度の説明は省略する。
【００４５】
ステップＳＡ６でＹのとき、即ち、第一負荷時タップ切換変圧器１９Ａのタップ位置が許容された所定の下限位置に達しても、第一タップ切換制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないときは、ステップＳＡ７に進み、ガスタービン用発電機１２の電圧を所定幅（例えば、０．０１ｐｕ＝１％）だけ上げるＶａｒ上げの指令を出力する。
【００４６】
この電圧が、後述する上限値に至るまでは（ステップＳＡ８でＮ）、ステップＳＡ１に戻る。そして、上記所定幅の電圧上げにより、ＱＳＴが無効電力範囲内に収まれば（ステップＳＡ１でＹ）、平常のＳＴＧ運転中に復帰し、依然としてこの無効電力範囲内に収まらなければ（ステップＳＡ１でＮ）、再度、ステップＳＡ７でＶａｒ上げを指令する。
以上が、Ｖａｒ指令制御装置１７Ｂのガスタービン用発電機無効電力制御手段の動作に相当する。
【００４７】
このＶａｒ上げの指令が続き、ガスタービン用発電機１２の電圧が許容された上限値１．０５ｐｕ＝１０５％に達すると（ステップＳＡ８でＹ）、即ち、ガスタービン用発電機無効電力制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないときは、ステップＳＡ９に進み、ＱＳＴが無効電力範囲内に収まる方向に、従って、第二負荷時タップ切換変圧器５Ａのタップ位置を上げる指令を出力する。
【００４８】
一方、ＱＳＴが所定の無効電力範囲の下限ＱＬより小さい場合のステップＳＡ１、ＳＡ２、ＳＣ２〜ＳＣ５の動作は、先の図６の場合と同じで再度の説明は省略する。
ステップＳＣ５でＹのとき、即ち、即ち、第一負荷時タップ切換変圧器１９Ａのタップ位置が許容された所定の上限位置に達しても、第一タップ切換制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないときは、ステップＳＣ６に進み、ガスタービン用発電機１２の電圧を所定幅（例えば、０．０１ｐｕ＝１％）だけ下げるＶａｒ下げの指令を出力する。
【００４９】
以下、Ｖａｒ上げの場合（ステップＳＡ７、ＳＡ８）と同様、このＶａｒ下げの指令が続き、ガスタービン用発電機１２の電圧が許容された下限値０．９５ｐｕに達すると（ステップＳＣ７でＹ）、即ち、ガスタービン用発電機無効電力制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないときは、ステップＳＣ８に進み、ＱＳＴが無効電力範囲内に収まる方向に、従って、第二負荷時タップ切換変圧器５Ａのタップ位置を下げる指令を出力する。
【００５０】
以上のように、この発明の実施の形態３における発電機制御装置のＶａｒ指令制御装置１７Ｂは、蒸気タービン用発電機２６が出力する無効電力ＱＳＴ（Ｑｇ２）が所定の無効電力範囲（上限ＱＨ、下限ＱＬ）を越えたとき、蒸気タービン用発電機電圧制御手段、第一タップ切換制御手段、更に、ガスタービン用発電機無効電力制御手段が、ＱＳＴがその範囲に収まるよう各手段をその所定の制御許容範囲内で制御し、第二タップ切換制御手段は、ガスタービン用発電機無効電力制御手段の動作でＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないとき、ＱＳＴがその範囲内に収まる方向に第二負荷時タップ切換変圧器５Ａのタップ位置を制御するようにしたので、蒸気タービン用発電機２６の必要な無効電力容量を、この無効電力範囲に相当する値に低減でき、これに伴い、蒸気タービン用発電機２６の必要容量が低減して低コスト、省スペースの発電設備が実現する。
【００５１】
実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４の発電機制御装置を含む発電設備を示す回路構成図である。
図９のＶａｒ指令制御装置１７Ｃは、蒸気タービン用発電機２６の無効電力ＱＳＴが所定の無効電力範囲の下限ＱＬより小さい場合であって、先の実施の形態３で説明した第二タップ切換制御手段の動作によってもＱＳＴが無効電力範囲内に収まらないとき、蒸気タービン２８を制御して蒸気タービン用発電機２６が出力する有効電力を低減するようにしたものである。
【００５２】
図１０は、この実施の形態４におけるＶａｒ指令制御装置１７Ｃの制御動作を示すフローチャートである。図１０において、ＱＳＴが無効電力範囲の上限ＱＨより大きい場合のステップＳＡ１〜ＳＡ９、また、ＱＳＴが下限ＱＬより小さい場合のステップＳＣ２〜ＳＣ７の動作は、図８の場合と同じで再度の説明は省略する。
【００５３】
ステップＳＣ６のＶａｒ下げの指令が続き、ガスタービン用発電機１２の電圧が許容された下限値０．９５ｐｕに達すると（ステップＳＣ７でＹ）、即ち、ガスタービン用発電機無効電力制御手段の動作によっても、ＱＳＴが下限ＱＬに達しないときは、ステップＳＣ８に進み、第二負荷時タップ切換変圧器５Ａのタップ位置を所定幅だけ下げる指令を出力する。
【００５４】
そして、このタップ位置下げの指令が続き、第二負荷時タップ切換変圧器５Ａのタップ位置が許容された所定の下限位置に達すると（ステップＳＣ９でＹ）、即ち、第二タップ切換制御手段の動作でＱＳＴが下限ＱＬに達しないときは、ステップＳＣ１０に進み、蒸気タービン２８のガバナを制御して蒸気タービン用発電機２６が出力する有効電力を低減させる。
【００５５】
以上のように、有効電力を低減させると、母線の電圧が下がり、蒸気タービン用発電機２６は、その電圧低下を補償するため無効電力を増大させるように動作し、結果として、ＱＳＴを下限ＱＬに近づけることが出来る。
【００５６】
逆に、ＱＳＴ＞ＱＨの場合（図１０の左側のフロー）は、有効電力を低減させると、無効電力が更に増大するよう動作するので、この有効電力低減の対策は採用していない。
【００５７】
以上のように、この発明の実施の形態４における発電機制御装置のＶａｒ指令制御装置１７Ｃは、蒸気タービン用発電機２６が出力する無効電力ＱＳＴ（Ｑｇ２）が所定の無効電力範囲の下限ＱＬに達しない場合であって、蒸気タービン用発電機電圧制御手段、第一タップ切換制御手段、ガスタービン用発電機無効電力制御手段、更に、第二タップ切換制御手段が、ＱＳＴがその範囲に収まるよう各手段をその所定の制御許容範囲内で制御してもＱＳＴが下限ＱＬに達しないとき、蒸気タービン用発電機２６が出力する有効電力が低減するようにしたので、蒸気タービン用発電機２６の必要な無効電力容量を、この無効電力範囲に相当する値に低減でき、これに伴い、蒸気タービン用発電機２６の必要容量が低減して低コスト、省スペースの発電設備が実現する。
【００５８】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５の発電機制御装置を含む発電設備を示す回路構成図、図１２は、その動作を説明するフローチャートである。
この実施の形態５は、ガスタービン用発電機１２のユニット数を増加させる（ここでは、２台設けている）ことにより、蒸気タービン用発電機２６が出力する無効電力ＱＳＴ（Ｑｇ２）を所定の無効電力範囲内に収める能力を高め、これにより、蒸気タービン用発電機２６の容量低減をより確実なものとしたものである。
【００５９】
図１１に示すように、１台の蒸気タービン用発電機２６に対して２台のガスタービン用発電機１２を備えている。
構成および動作は、基本的に先の実施の形態４の場合と同じであるので、個々の説明は省略するが、動作を示す図１２のフローチャートにおいて、ガスタービン用発電機１２が２台存在することに伴い、ガスタービン用発電機１２のＶａｒ制御および第二タップ切換制御手段の制御については、ステップＳＡ７〜ＳＡ９とステップＳＢ１〜ＳＢ３とが、またステップＳＣ６〜ＳＣ９とステップＳＤ１〜ＳＤ４とが、それぞれ並列するフローで動作する。
【００６０】
実施の形態６．
先の各実施の形態例では、各機器の設置経過については特に触れていないが、プラントによって、ガスタービン用発電機１２は、既設発電機に置き換えたものであり、蒸気タービン用発電機２６は、新設の発電機とする場合が考えられる。この場合、Ｖａｒ指令制御装置１７として既設発電機の制御装置を代用し、ガスタービン用発電機無効電力制御手段等の機能を持たせるようにして、制御部品のコスト低減を図るとともに、当該新設蒸気タービン用発電機の容量を低減することができる。
【００６１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  電力系統、２，３  母線、５  ガスタービン用主変圧器、
５Ａ  第二負荷時タップ切換変圧器、１２  ガスタービン用発電機、
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ  Ｖａｒ指令制御装置、
１９  蒸気タービン用主変圧器、１９Ａ  第一負荷時タップ切換変圧器、
２６  蒸気タービン用発電機。
【図１】
2014138462.tif 000003
【図２】
2014138462.tif 000004
【図３】
2014138462.tif 000005
【図４】
2014138462.tif 000006
【図５】
2014138462.tif 000007
【図６】
2014138462.tif 000008
【図７】
2014138462.tif 000009
【図８】
2014138462.tif 000010
【図９】
2014138462.tif 000011
【図１０】
2014138462.tif 000012
【図１１】
2014138462.tif 000013
【図１２】
2014138462.tif 000014