(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機出力の負荷指令とその発電機出力との偏差を比例積分器の演算によりタービンに供給する主蒸気流量を調整する加減弁の開度指令を求め、この開度指令信号を用いて、前記加減弁の開度を調整するガバナの位置を検出するガバナ位置検出器を有し、該ガバナ位置検出器からの検出信号に基づいて前記ガバナ位置を制御する自動負荷制御装置において、
前記ガバナ位置検出器の検出信号に基づいて、前記比例積分器のゲイン補正信号を出力するゲイン補正関数発生器と、前記発電機出力の負荷指令と発電機出力との偏差に、前記ゲイン補正関数発生器により出力されたゲイン補正信号を乗算する乗算器とを有し、前記比例積分器のゲインをガバナ位置に基づいて補正する補正手段を設け、
前記ゲイン補正関数発生器は、前記加減弁の切替が行われている時に、前記比例積分器のゲインが通常時よりも低くなるような補正信号を出力するように構成したことを特徴とする自動負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、負荷変化時に安定したタービン負荷追従性を有する自動負荷制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に火力又は原子力の発電システムは、図５に示すように、発電機１を有するタービン２とボイラ４とが接続され、その間に加減弁３が配設されている。
【０００３】
加減弁３はボイラ４からタービン２に流入する主蒸気流量を制御するもので、カム機構と油圧機構を介してガバナ８に接続されている。
【０００４】
またガバナ８はガバナモータ９で駆動され、その時の位置がガバナ位置検出器１０により検出される。
【０００５】
上記発電システムには、ガバナ８で駆動される加減弁３の開度指令を決めるための負荷設定器１２と発電機出力検出器２１との偏差演算を行う偏差演算器１３、それをさらに比例積分演算を行う比例積分演算器１５、及び自動負荷制御装置１１には、加減弁蒸気流量特性補正関数発生器１７、加減弁蒸気流量特性補正逆関数発生器１８および比較検出増幅器１６が内蔵されている。ここで、この関数発生器１７，逆関数発生器１８は図２の加減弁ストロークに対するタービン出力比特性のループ制御ゲインを一定にて安定した負荷追従を行うためのものである。加減弁は、通常１〜４弁の組合せ弁となっており、これらの弁の開個数を増減させたり切替たりして蒸気流量を制御する。そして、ストロークに対する主蒸気流量比すなわちタービン出力比は非直線特牲となる。例は、ポイントＡでは弁の切替点であるため出力変化が少なくなり急に大きくなる。
【０００６】
従って、比例積分器１５の出力に加減弁蒸気流量特牲補正関数発生器１７により、見かけ上の加減弁開度指令に対するタービン出力変化を一定としている。
【０００７】
上記の従来技術に関連するものとしては、例えば特開平1−125503 号「タービン制御装置」に加減弁の非線形特性を推定し、弁開度指令の補正をする内容が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、タービン発電機の出力Ｐｇは、
Ｐｇ＝ｋ・ｗ・Δｉ
ここで、  ｋ：定数
ｗ：主蒸気流量（タービン抽気流量除く）
Δｉ：熱落差エンタルピ
で表すことができ、熱落差エンタルピΔｉは復水器真空度により左右される。
【０００９】
そして、加減弁蒸気流量特性の実機確認は、ガバナモータ９を駆動しガバナ  （同期主軸）位置検出器１０と発電機出力検出器２１により行われるが、上記復水器真空度による影響、系統周波数変動による発電機出力への影響、毎年の定期点検分解によるカム機構、油圧機構のズレによるガバナ（同期主軸）位置への影響等があり正確さを欠き、また、毎年の定期点検時の試運転確認が必要となり煩雑さを極める。
【００１０】
さらに正確さを欠き、特性がずれることにより図３に示すように、負荷指令
（ＭＷＤ）に対する発電機出力（ＭＷ）の追従性が悪くなりポイントＡ通過付近でハンチングを生ずることになる。
【００１１】
本発明の目的は、このような事情に鑑みてなされたものであり、負荷変化時に安定したタービン負荷追従性を有する自動負荷制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の自動負荷制御装置は、発電機出力の負荷指令とその発電機出力との偏差を比例積分器の演算によりタービンに供給する主蒸気流量を調整する加減弁の開度指令を求め、この開度指令信号を用いて、前記加減弁の開度を調整するガバナの位置を検出するガバナ位置検出器を有し、該ガバナ位置検出器からの検出信号に基づいて前記ガバナ位置を制御する自動負荷制御装置において、
前記ガバナ位置検出器の検出信号に基づいて、前記比例積分器のゲイン補正信号を出力するゲイン補正関数発生器と、前記発電機出力の負荷指令と発電機出力との偏差に、前記ゲイン補正関数発生器により出力されたゲイン補正信号を乗算する乗算器とを有し、前記比例積分器のゲインをガバナ位置に基づいて補正する補正手段を設け、
前記ゲイン補正関数発生器は、前記加減弁の切替が行われている時に、前記比例積分器のゲインが通常時よりも低くなるような補正信号を出力することを特徴とする。
【００１６】
【作用】
上記構成の自動負荷制御装置、あるいは発電システムにおいては、負荷変化時に加減弁の非直線特性により発電機負荷がハンチングするような場合でも簡便に制御ゲインを修正、安定したタービン負荷追従性を維持することができ、特に、加減弁の切替が行われている時に、比例積分器のゲインを通常時よりも低くするため、加減弁の切替時に発生する負荷変化に併う過大なオーバーシュート及びアンダーシュートを低減させることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は本発明に係る自動負荷制御装置が適用された発電システムの一実施例の構成である。図１に示すように、本発明の特徴部分は、自動負荷制御装置１１内に乗算器１４とゲイン補正値関数発生器１９を設け、該補正値関数発生器１９により比例積分演算器１５のゲイン補正をし、加減弁蒸気流量特性補正関数発生器１７，１８をやめたことであり、他の構成は図５に示した従来例と同様である。上記構成において、ガバナ（同期主軸）位置検出器１０は加減弁ストローク相当の信号を検出し、その検出信号を補正値関数発生器１９に出力する。
【００１９】
補正値関数発生器１９は、ガバナ（同期主軸）位置検出器１０からの検出信号を基にして、比例積分器（制御ループ）ゲイン補正信号を乗算器１４に出力する。
【００２０】
さらに、演算器１４では、補正値関数発生器１９からの補正信号と負荷設定器１２と発電器出力検出器２１からの信号により偏差演算を行う偏差演算器１３からの偏差信号とを取り込み、それらの信号を基にして比例積分演算行い、その結果を比較検出増幅器１６へ出力する。なお、本実施例では、乗算器１４，補正値関数発生器１９およびガバナ（同期主軸）位置検出器１０補正手段を構成している。
【００２１】
以上のような構成の自動負荷制御装置によれば、加減弁蒸気流量特性の変化に応じて制御ループのゲインの最適設定を行うことができる。以下にその原理について説明する。
【００２２】
図６は、ガバナ（同期主軸）位置に対する比例積分器（制御ループ）のゲイン補正の特性図である。図２の加減弁スピードリレーストローク対タービン出力比の特性表に記載の通り加減弁の切替るポイントＡ付近では、タービン出力が変動するための制御ゲインを低くし負荷変化時のハンチングを抑える効果がある。
【００２３】
この動作は、負荷設定器１２により負荷設定を行い、この目標値に発電機出力検出器２１からの帰還信号が一致するように偏差演算器１３及び比例積分演算器  １５により制御を行うことを基本制御方式としている。しかし、この比例積分演算器の最適制御ゲインは、図２の特性表の対タービン出力比ゲイン（傾き）や応答特性から平均的な値で決定されているが、ポイントＡ付近のように対タービン出力比ゲイン（傾き）が急激に変動するところでは、偏差演算器１３からの偏差信号ΔＭＷを乗算器１４によりゲインを低めに補正する必要がある。この乗算器の補正ゲインを設定するのが、ガバナ位置検出器  ＋減弁用スピードリレーストローク）１０からの信号を入力しているゲイン補正関数発生器１９である。ゲイン補正手段の構成と内容は、偏差演算器１３からの偏差信号ΔＭＷとゲイン補正関改発生器１９からの補正信号出力Ｋを乗算器１４により乗算し補正後の偏差信号Ｋ・ΔＭＷとすることによる。この信号を比例積分演算器１５により比例積分演算し、補正後のガバナ位置(加減弁開度)指令（ＫＰ・Ｋ・ΔＭＷ＋∫Ｋ・    ΔＭＷｄｔ／ＴＩ）としている。この効果をタイムチャートで表すと図４の通りとなり、従来技術の図３に比して改善されていることが分かる。この補正手段は、図４にもあるように蒸気加減弁の開度を制御する制御信号のオーバーシュート及びアンダーシュートを抑制するものであるが比例積分演算を基本制御方式としてる制御方式では外乱又は設定変更時にはどうしてもオーバーシュート及びアンダーシュートが生ずる。またこのオーバーシュート及びアンダーシュートの量を決定するのは偏差信号ΔＭＷと比例積分演算器の比例ゲイン設定であり積分ゲイン（時間）設定である。これからの設定値は、ZIEGLER NICHOLS により実験的にステップ変化に対する応答より最適解が求められているが、これを実機で細かい運転範囲で行うことは困難となる。
【００２４】
そこで偏差信号ΔＭＷに着目し前述の通りポイントＡ付近のように対タービン出力比ゲイン（傾き）が急激に変動するところではオーバーシュート及びアンダーシュートが大きくなると予想される為、補正ゲインＫを低めに設定し見かけ上の補正後の偏差信号Ｋ・ΔＭＷを抑制しオーバーシュート及びアンダーシュートを抑制している。また、加減弁の非直線特性が正確に測定できない場合でも、毎年の定期点検等による経年変化で特性がズレた場合でもハンチングの状況を見てそのガバナ（同期主軸）位置のゲインをオンラインで簡便に調整できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ガバナ（同期主軸）位置信号に基づいて、制御ループゲインを補正するように構成したので、加減弁の非直線特性が正確に把握できない場合や、経年変化で特性がズレた場合、調整が簡便であり負荷変化に安定したタービン負荷追従性を確保することができ、特に、加減弁の切替が行われている時に、比例積分器のゲインを通常時よりも低くするため、加減弁の切替時に発生する負荷変化に併う過大なオーバーシュート及びアンダーシュートを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動負荷制御装置が適用された発電システムの一実施例を示す構成図である。
【図２】図１に示した自動負荷制御装置の加減弁用スピードリレーストロークに対する組み合せ加減弁の開度特性，主蒸気量比，タービン出力比特性を示す特性図である。
【図３】図５に示した従来の自動負荷制御装置の負荷指令（ＭＷＤ）に対する発電機出力（ＭＷ）の追従性の関係を示す特性図である。
【図４】図１に示した本発明の自動負荷制御装置の負荷指令（ＭＷＤ）に対する発電機出力（ＭＷ）の追従性の関係を示す特性図である。
【図５】従来の自動負荷制御装置を設置した発電システムを示す構成図である。
【図６】本発明の自動負荷制御装置のガバナ（同期主軸）位置に対する比例積分器のゲイン補正の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１…発電機、２…タービン、３…加減弁、４…ボイラ、８…ガバナ、９…ガバナモータ、１０…ガバナ位置検出器、１１…自動負荷制御装置、１２…負荷設定器、１３…偏差演算器、１４…乗算器、１５…比例積分演算器、１６…比較検出増幅器、１７…加減弁蒸気流量特性補正関数発生器、１８…加減弁蒸気流量特性補正逆関数発生器、１９…ゲイン補正関数発生器、２１…発電機出力検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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