(57)【要約】【課題】実際の複合サイクル発電プラントの運転条件に即してパワーロードアンバランスをより高精度に検知する。【解決手段】ガスタービン出力および蒸気タービン出力を、プラントの運転条件に応じた関数によってそれぞれ重み付けする重み付け手段７，６と、重み付け手段７，６にて重み付けされたガスタービン出力と蒸気タービン出力を加算してタービン原動機出力を演算する原動機出力演算手段４と、発電機の発電機電力を演算する発電機電力演算手段９と、タービン原動機出力と発電機電力との偏差を演算する偏差演算手段１０と、を備え、その偏差が所定値以上のときにパワーロードアンバランスの発生を検出する。【選択図】図２
2011185106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと蒸気タービンとを同軸に結合して配置し、これらガスタービンおよび蒸気タービンで発電機を駆動する複合サイクル発電プラントであって、
前記ガスタービンのガスタービン出力を演算するガスタービン出力演算手段と、
前記蒸気タービンの蒸気タービン出力を演算する蒸気タービン出力演算手段と、
前記ガスタービン出力および前記蒸気タービン出力を、プラントの運転条件に応じた関数によってそれぞれ重み付けする重み付け手段と、
前記重み付け手段にて重み付けされた前記ガスタービン出力と前記蒸気タービン出力を加算してタービン原動機出力を演算する原動機出力演算手段と、
前記発電機の発電機電力を演算する発電機電力演算手段と、
前記タービン原動機出力と前記発電機電力との偏差を演算する偏差演算手段と、
を備え、
前記偏差が所定値以上のときにパワーロードアンバランスの発生を検出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】
前記発電機電力の変化率の絶対値が規定値の絶対値以上であるかを演算する変化率演算手段を設け、
前記偏差が所定値以上の場合に加え、前記変化率の絶対値が規定値以上である場合に前記パワーロードアンバランスの発生とすることを特徴とする請求項１に記載の複合サイクル発電プラント。
【請求項３】
前記重み付け手段での重み付けに用いられる関数は、プラントが運転される大気温度高くなるに応じて前記ガスタービン出力への重み付けを大きくし、前記蒸気タービン出力への重み付けを小さくすることを特徴とする請求項１に記載の複合サイクル発電プラント。
【請求項４】
前記重み付け手段にて重み付けされる関数は、プラントが運転される負荷帯域が大きくなるに応じて前記ガスタービン出力への重み付けを小さくし、前記蒸気タービン出力への重み付けを大きくすることを特徴とする請求項１に記載の複合サイクル発電プラント。
【請求項５】
前記負荷帯域を判断する負荷帯域判断手段を設け、この負荷帯域判断手段は、負荷遮断が発生する直前の負荷帯域を出力することを特徴とする請求項４に記載の複合サイクル発電プラント。
【請求項６】
ガスタービンと蒸気タービンとを同軸に配置し、これらガスタービンおよび蒸気タービンで発電機を駆動する複合サイクル発電プラントの運転方法であって、
前記ガスタービンのガスタービン出力を演算するガスタービン出力演算ステップと、
前記蒸気タービンの蒸気タービン出力を演算する蒸気タービン出力演算ステップと、
前記ガスタービン出力および前記蒸気タービン出力を、プラントの運転条件に応じた関数によってそれぞれ重み付けする重み付けステップと、
前記重み付けステップにて重み付けされたガスタービン出力と前記蒸気タービン出力を加算してタービン原動機出力を演算する原動機出力演算ステップと、
前記発電機の定格電力に対する発電機電力を演算する発電機電力演算ステップと、
前記タービン原動機出力と前記発電機電力との偏差を演算する偏差演算ステップと、
を備え、
前記偏差が所定値以上のときにパワーロードアンバランスの発生を検出することを特徴とする複合サイクル発電プラントの運転方法。
【請求項７】
前記発電機電力の変化率の絶対値が規定値の絶対値以上であるかを演算する変化率演算ステップを含み、
前記偏差が所定値以上の場合に加え、前記変化率の絶対値が規定値以上の場合に前記パワーロードアンバランスの発生とすることを特徴とする請求項６に記載の複合サイクル発電プラントの運転方法。
【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およびその運転方法に係り、特に、タービン原動機出力と発電機電力との偏差大の検知を可能としたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統における電気事故では、発電プラントから遠方に設置された送電遮断器などが開放される事象があり、これを一般には遠方負荷遮断と呼ぶ。この遠方負荷遮断が発生した場合は早急にこれを検知し、発電プラントのタービン原動機の出力を無負荷状態に急減させてタービンの過速度トリップを回避するとともに、事故復旧後の再負荷上昇に備えるようにしている。
【０００３】
このような遠方負荷遮断の発生の判断のために、発電プラントのパワーロードアンバランス、すなわち、タービン原動機出力（パワー）と発電機電力（ロード）との偏差（アンバランス）、を検知する手法がある。なお、パワーロードアンバランスの検知による遠方負荷遮断の判断においては、タービン原動機出力（パワー）と発電機電力（ロード）との偏差大のしきい値を４０％以上とすることが一般的である。
【０００４】
上述のパワーロードアンバランス検知は、ガスタービンと、蒸気タービンと、発電機とが同軸に直結された一軸型複合サイクル発電プラントでも行われる。しかしながら、一軸型複合サイクル発電プラントでは、ガスタービンと蒸気タービンとが同軸に直結されているので、それぞれのタービン出力を求め、両者を加算してタービン原動機出力を求める必要がある。この場合、ガスタービン出力がガスタービン燃料流量に相関（比例）し、蒸気タービン出力が高圧蒸気タービンの排気圧力に相関（比例）し、また発電機電力が発電機電流に相関（比例）することに着目し、タービン原動機出力と発電機電力をそれぞれ求めている。遠方負荷遮断が発生したときには、発電機電流が零（または著しい低値）になることで発電機電力が急減するのに対しガスタービン燃料流量および高圧蒸気タービン排気圧力が保持されタービン原動機出力が低下しないため、これらの偏差が上述のしきい値（４０％）以上となりパワーロードアンバランスを検出する。
【０００５】
このような、従来技術による一軸型複合サイクル発電プラントのパワーロードアンバランス検知回路を図５に示す。
【０００６】
図５中の定数Ｋ１〜Ｋ７は次の物理量を示す。
【０００７】
Ｋ１：定格出力時のガスタービン燃料流量
Ｋ２：定格出力時の高圧蒸気タービン排気圧力
Ｋ３：定格出力時の発電機の電流
Ｋ４：ガスタービンの定格出力
Ｋ５：蒸気タービンの定格出力
Ｋ６：しきい値（一般的には０．４を採用）
Ｋ７：しきい値
この図５に示す検知回路について説明すると、検知器１によりガスタービン燃料流量値を計測し、これを定格出力時のガスタービン燃料流量Ｋ１で除算器２を用いて除算することで、ガスタービンの定格出力に対する実際の（すなわち現在運転中の）ガスタービン出力Ｐ１〔％〕を求めることができる。
【０００８】
また、検知器３により高圧蒸気タービン排気圧力を計測し、これを定格出力時の高圧蒸気タービン排気圧力Ｋ２で除算器５を用いて除算することで、蒸気タービンの定格出力に対する実際の蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕を求めることができる。
【０００９】
そして、ガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕とを加算器４により加算してタービン原動機出力Ｐ３〔％〕を求める際には、ガスタービンと蒸気タービンがタービン原動機出力Ｐ３〔％〕に対してどれだけの割合で出力を保持しているかということ（出力比）を勘案し、それに基づいてそれぞれ重み付けした上で加算する必要がある。
【００１０】
すなわち、ガスタービン出力Ｐ１〔％〕には、ガスタービンの定格出力Ｋ４／（ガスタービンの定格出力Ｋ４＋蒸気タービンの定格出力Ｋ５）という定格でのタービン原動機出力に対するガスタービンの出力比Ｐ４を乗算器７により乗算して重み付けをして蒸気タービン出力Ｐ５〔％〕とする。
【００１１】
また、蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕には、蒸気タービンの定格出力Ｋ５／（ガスタービンの定格出力Ｋ４＋蒸気タービンの定格出力Ｋ５）という定格でのタービン原動機出力に対する蒸気タービンの出力比Ｐ６を乗算器６により乗算して重み付けをしてガスタービン出力Ｐ７とした上で、この両者を加算器４により加算する。このように加算することで、実際のタービン原動機出力Ｐ３〔％〕を求めることができる。
【００１２】
一方、検知器８により発電機電流を計測し、これを定格出力時の発電機の電流Ｋ３で除算器９を用いて除算することで、発電機の定格電力に対する実際の発電機電力Ｐ８〔％〕を求める。このようにタービン原動機出力Ｐ３〔％〕と発電機電力Ｐ８〔％〕を定格値に対する比率に揃えた上で（すなわち、両者を正規化した上で）これを減算器１０により比較し偏差Ｄを算出する。
【００１３】
負荷遮断発生後では、発電機電力Ｐ８〔％〕が零（または著しい低値）に急減するのに対し、タービン原動機出力Ｐ３〔％〕は保持されるので偏差Ｄが大きくなり、その値を、規定値以上を検出するコンパレータ１１によりしきい値Ｋ６（しきい値Ｋ６の値としては０．４、すなわち４０％）と比較する。コンパレータ１１は、偏差Ｄの値がしきい値Ｋ６を超えた場合、遠方負荷遮断が発生したと判断する。この場合、コンパレータ１１は、論理値「１」なる出力信号をＡＮＤ回路１４の一方の入力端子に出力する。
【００１４】
また、図５に示す検知回路において、発電機電力Ｐ８〔％〕は、電流値微分演算部１２により微分演算して発電機電力変化率ＲＣを求め、規定値以下を検出するコンパレータ１３は、この発電機電力変化率ＲＣが予め規定されている規定値であるしきい値Ｋ７と比較する。遠方負荷遮断時には発電機電力の急減により発電機電力変化率ＲＣは負の値をとるため、コンパレータ１３は、発電機電力変化率ＲＣがしきい値Ｋ７以下の場合（すなわち、発電機電力変化率ＲＣの絶対値が規定値の絶対値以上である場合）、論理値「１」なる出力信号をＡＮＤ回路１４の他方の入力端子に出力する。このように電流値微分演算部１２で発電機電流値を微分し、コンパレータ１３により電流値が急減したことを確認することにより、誤動作を排除することができる。
【００１５】
ＡＮＤ回路１４は、これら遠方負荷遮断が発生し、かつ発電機電力変化率ＲＣが規定値以下となった場合、論理値「１」なる出力信号を出力する。その場合は、パワーロードアンバランスが発生したこととなる。以上説明したような技術は、例えば特許文献１に記載されている。
【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】
ところで、上述した背景技術では、一軸型複合サイクル発電プラントの運転条件に係わらず、ガスタービンと蒸気タービンとの出力比は、それぞれガスタービンの定格出力Ｋ４／（ガスタービンの定格出力Ｋ４＋蒸気タービンの定格出力Ｋ５）と、蒸気タービンの定格出力Ｋ５／（ガスタービンの定格出力Ｋ４＋蒸気タービンの定格出力Ｋ５）とで固定されている。
【００１８】
このガスタービンの定格出力Ｋ4と蒸気タービンの定格出力Ｋ５の値は、例えば、ある大気温度の一軸型複合サイクル発電プラントにおける定格出力運転の条件下で決定されるものであり、一般的にガスタービンの定格出力Ｋ4：蒸気タービンの定格出力Ｋ５の比率は２：１、またはその近傍の比となり、したがって図５ではガスタービンと蒸気タービンとの出力比は、それぞれ０．６７と０．３３（またはその近傍）の固定値が採用されてきた。
【００１９】
しかしながら、実際の一軸型複合サイクル発電プラントの運転条件は多様であり、ガスタービン出力比と蒸気タービンの出力比は、大気温度や負荷帯域ごとに異なる。大気温度の例で説明すれば、図６に示すように大気温度が上昇するにつれてガスタービン定格出力（ＧＴ出力）は顕著に低下するのに対し、蒸気タービン定格出力（ＳＴ出力）の低下は僅かである。
【００２０】
換言すれば、ガスタービンの出力比は、大気温度が高いときは小さく、大気温度が低い場合は大きい。逆に、蒸気タービンの出力比は、大気温度が高いときは大きく、大気温度が低い場合は小さくなる。
【００２１】
図５に示す背景技術では、この出力比を固定値として演算しているため、タービン原動機出力Ｐ３〔％〕の演算値は誤差を有しており、問題となる。例えば、タービン原動機出力Ｐ３〔％〕が真値より小さく演算される場合には、本当は４０％以上の偏差が発生しているにも係わらず、パワーロードアンバランスを検知しないので、タービンの過速度トリップが発生する。
【００２２】
また、タービン原動機出力Ｐ３〔％〕が真値より大きく演算される場合には、本当は４０％未満の偏差にも係わらず、パワーロードアンバランスを検知するので、必要もなくタービン出力を無負荷状態に急減させるなどの不安定な運転が行われることとなる。
【００２３】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、実際の複合サイクル発電プラントの運転条件に即してパワーロードアンバランスをより高精度に検知可能な複合サイクル発電プラントおよびその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するために、本発明に係る複合サイクル発電プラントは、ガスタービンと蒸気タービンとを同軸に結合して配置し、これらガスタービンおよび蒸気タービンで発電機を駆動する複合サイクル発電プラントであって、前記ガスタービンのガスタービン出力を演算するガスタービン出力演算手段と、前記蒸気タービンの蒸気タービン出力を演算する蒸気タービン出力演算手段と、前記ガスタービン出力および前記蒸気タービン出力をプラントの運転条件に応じた関数によってそれぞれ重み付けする重み付け手段と、前記重み付け手段にて重み付けされた前記ガスタービン出力と前記蒸気タービン出力を加算してタービン原動機出力を演算する原動機出力演算手段と、前記発電機の発電機電力を演算する発電機電力演算手段と、前記タービン原動機出力と前記発電機電力との偏差を演算する偏差演算手段と、を備え、前記偏差が所定値以上のときにパワーロードアンバランスの発生を検出することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る複合サイクル発電プラントの運転方法は、ガスタービンと蒸気タービンとを同軸に配置し、これらガスタービンおよび蒸気タービンで発電機を駆動する複合サイクル発電プラントの運転方法であって、前記ガスタービンのガスタービン出力を演算するガスタービン出力演算ステップと、前記蒸気タービンの蒸気タービン出力を演算する蒸気タービン出力演算ステップと、前記ガスタービン出力および前記蒸気タービン出力をプラントの運転条件に応じた関数によってそれぞれ重み付けする重み付けステップと、前記重み付けステップにて重み付けされたガスタービン出力と前記蒸気タービン出力を加算してタービン原動機出力を演算する原動機出力演算ステップと、前記発電機の発電機電力を演算する発電機電力演算ステップと、前記タービン原動機出力と前記発電機電力との偏差を演算する偏差演算ステップと、を備え、前記偏差が所定値以上のときにパワーロードアンバランスの発生を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、複合サイクル発電プラントの運転条件に即したより精度の高いパワーロードアンバランスの検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用する一軸型複合サイクル発電プラントを示す概略系統図である。
【図２】本発明の第１実施形態の大気温度による関数発生器を備えた一軸型複合サイクル発電プラントのパワーロードアンバランス検知回路図である。
【図３】本発明の第２実施形態の負荷帯域による関数発生器を備えた一軸型複合サイクル発電プラントのパワーロードアンバランス検知回路図である。
【図４】一軸型複合サイクル発電プラントにおける負荷帯域とガスタービン出力比および蒸気タービン出力比との関係を示すグラフである。
【図５】従来の固定値による重み付けを備えた一軸型複合サイクル発電プラントのパワーロードアンバランス検知回路図である。
【図６】一軸型複合サイクル発電プラントにおける大気温度とガスタービン出力および蒸気タービン出力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントのパワーロードアンバランス検知装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は本発明を適用する一軸型複合サイクル発電プラントを示す概略系統図である。なお、図１〜図３において、図５に示す検知器と同一のものについては、同一の符号を付して説明する。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の一軸型複合サイクルプラントにおいて、ガスタービン２１、圧縮機２２、高圧蒸気タービン２３、中圧蒸気タービン２４、低圧蒸気タービン２５および発電機２６は、それぞれの回転軸が同軸に配置されて結合されている。ガスタービン２１には、燃焼器２７で燃焼した燃焼ガスが供給され、この燃焼ガスにより駆動され、排気ガスを排出する。圧縮機２２は、大気を吸い込んで高圧化し、その高圧空気を燃焼ガス生成用として燃料とともに燃焼器２７に供給する。
【００３１】
高圧蒸気タービン２３には、高圧蒸気ドラム２８で発生した高圧蒸気が過熱器２９ａで過熱され、高圧蒸気加減弁３０および高圧蒸気止め弁３１を通して供給される。中圧蒸気タービン２４には、中圧蒸気ドラム３２で発生した中圧蒸気が過熱器２９ｂで過熱されて、中圧蒸気圧力調節弁３３、再熱器３４を経て再熱蒸気加減弁３５および再熱蒸気止め弁３６を通して供給される。
【００３２】
低圧蒸気ドラム３７で発生した低圧蒸気は、過熱器２９ｃで過熱され、低圧蒸気止め弁３８、低圧蒸気加減弁３９、および中圧蒸気タービン２４出口を通して低圧蒸気タービン２５に供給される。この低圧蒸気タービン２５は、ガスタービン２１、高圧蒸気タービン２３および中圧蒸気タービン２４とともに発電機２６を駆動して電力を発生させる。
【００３３】
ところで、負荷遮断発生時には、高圧蒸気加減弁３０および再熱蒸気加減弁３５が閉止されるため、中圧蒸気ドラム３２で発生した中圧蒸気を、過熱器２９、中圧蒸気圧力調節弁３３および再熱器３４を経て、中圧タービンバイパス圧力調節弁４０を開弁することにより図示しない復水器に逃がし、中圧蒸気圧力の上昇を防止している。
【００３４】
同様に、低圧蒸気加減弁３９が閉止されるため、低圧蒸気ドラム３７で発生した低圧蒸気を、低圧タービンバイパス圧力調節弁４１を開弁することにより図示しない復水器に逃がし、低圧蒸気圧力の上昇を防止している。
【００３５】
また、図１において、大気温度は、検知器４２により検知される。そして、図５で説明したように、検知器１はガスタービン２１の燃料流量を、検知器３は高圧蒸気タービン２３の排気蒸気圧力を、検知器７は発電機２６の電流をそれぞれ検知している。これら検知器４２の大気温度信号、検知器１のガスタービン燃料流量信号、検知器３の高圧タービン排気蒸気圧力信号、および検知器７の発電機電流信号は、それぞれパワーロードアンバランスを検知する遠方負荷遮断検出装置４３に出力される。
【００３６】
この遠方負荷遮断検出装置４３は、負荷遮断発生時に高圧蒸気加減弁３０、再熱蒸気加減弁３５、低圧蒸気加減弁３９にそれぞれ閉止するような操作指令信号を出力する。
【００３７】
図２は本発明の第１実施形態の大気温度による関数発生器を備えた一軸型複合サイクル発電プラントのパワーロードアンバランス検知回路図である。なお、図２は図１に示す遠方負荷遮断検出装置４３の詳細な制御回路を示している。また、以下の説明では、単に蒸気タービンとした場合は、高圧蒸気タービン２３のことをいう。
【００３８】
本実施形態は、前記ガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕の重み付けとしてそれぞれ設けていた図５の従来のガスタービンの定格出力Ｋ４／（ガスタービンの定格出力Ｋ４＋蒸気タービンの定格出力Ｋ５）と、蒸気タービンの定格出力Ｋ５／（ガスタービンの定格出力Ｋ４＋蒸気タービンの定格出力Ｋ５）という固定値に代えて、大気温度を計測し、それによって出力も可変となる関数発生器をガスタービン用の関数発生器と蒸気タービン用の関数発生器としてそれぞれ設けたものである。
【００３９】
図２中の定数Ｋ１〜Ｋ３、Ｋ６、Ｋ７は次の物理量を示す。
【００４０】
Ｋ１：定格出力時のガスタービン燃料流量
Ｋ２：定格出力時の高圧蒸気タービン排気圧力
Ｋ３：定格出力時の発電機の電流
Ｋ６：しきい値（一般的には０．４を採用）
Ｋ７：しきい値
図２に示すように、検知器１はガスタービン燃料流量値を計測し、これを定格出力時のガスタービン燃料流量Ｋ１で除算器（ガスタービン出力演算手段）２を用いて除算することで、ガスタービン２１の定格出力に対する実際の（すなわち現在運転中の）ガスタービン出力Ｐ１〔％〕を求めることができる。なお、以下の説明において、ガスタービン出力Ｐ１〔％〕とは、ガスタービン実出力をガスタービン定格出力で除算した値をいう。
【００４１】
また、検知器３は高圧蒸気タービン排気圧力を計測し、これを定格出力時の高圧蒸気タービン排気圧力Ｋ２で除算器（蒸気タービン出力演算手段）５を用いて除算することで、蒸気タービンの定格出力に対する実際の蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕を求めることができる。なお、以下の説明において、蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕とは、蒸気タービン実出力を蒸気タービン定格出力で除算した値をいう。
【００４２】
そして、ガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕とを加算器４により加算してタービン原動機出力Ｐ３〔％〕を求める際、本実施形態では、検知器４２により大気温度を計測し、その大気温度によって出力も可変となるガスタービン用の関数発生器５０と蒸気タービン用の関数発生器６０としてそれぞれ設けている。
【００４３】
すなわち、ガスタービン２１の出力比Ｐ１１と蒸気タービンの出力比Ｐ１２は、一軸型複合サイクル発電プラントが運転される大気温度に応じて変動する値であり、重み付けは大気温度に応じて変動する値としている。
【００４４】
ガスタービン出力Ｐ１〔％〕には、ガスタービン２１の出力比Ｐ１１を第１重み付け手段としての乗算器７により乗算して重み付けを付して蒸気タービン出力Ｐ５〔％〕とする。
【００４５】
また、蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕には、蒸気タービンの出力比Ｐ１２を第２重み付け手段としての乗算器６により乗算して重み付けを付してガスタービンの出力Ｐ７とした上で、この両者を原動機出力演算手段としての加算器４により加算する。このように加算することで、タービン原動機出力Ｐ３〔％〕を求めることができる。
【００４６】
一方、検知器８により発電機電流を計測し、これを定格出力時の発電機の電流Ｋ３で除算器（発電機電力演算手段）９を用いて除算することで、発電機の定格電力に対する実際の発電機電力Ｐ８〔％〕を求める。なお、以下の説明において、発電機電力Ｐ８〔％〕とは、発電機の実電力を発電機の定格電力で除算した値をいう。
【００４７】
このようにタービン原動機出力Ｐ３〔％〕と発電機電力Ｐ８〔％〕を定格値に対する比率に揃えた上で（すなわち、両者を正規化した上で）これを偏差演算手段としての減算器１０により比較し偏差Ｄを算出する。
【００４８】
負荷遮断発生後では、発電機電力Ｐ８〔％〕が零（または著しい低値）に急減するのに対し、タービン原動機出力Ｐ３〔％〕は保持されるので偏差Ｄが大きくなり、その値を、規定値以上を検出するコンパレータ１１によりしきい値Ｋ６（しきい値Ｋ６の値としては０．４、すなわち４０％）と比較する。コンパレータ１１は、偏差Ｄの値がしきい値Ｋ６を超えた場合、遠方負荷遮断が発生したと判断する。この場合、コンパレータ１１は、論理値「１」なる出力信号をＡＮＤ回路１４の一方の入力端子に出力する。
【００４９】
また、図２に示す検知回路において、発電機電力Ｐ８〔％〕は、電流値微分演算部１２により微分演算して発電機電力変化率ＲＣを求め、規定値以下を検出するコンパレータ１３は、この発電機電力変化率ＲＣが予め規定されている規定値であるしきい値Ｋ７と比較する。遠方負荷遮断時には発電機電力の急減により発電機電力変化率ＲＣは負の値をとるため、コンパレータ１３は、発電機電力変化率ＲＣがしきい値Ｋ７以下の場合（すなわち、発電機電力変化率ＲＣの絶対値が規定値の絶対値以上である場合）、論理値「１」なる出力信号をＡＮＤ回路１４の他方の入力端子に出力する。このように電流値微分演算部１２で発電機電流値を微分し、コンパレータ１３により電流値が急減したことを確認することにより、誤動作を排除することができる。なお、電流値微分演算部１２およびコンパレータ１３は、変化率演算手段を構成する。
【００５０】
ＡＮＤ回路１４は、これら遠方負荷遮断が発生し、かつ発電機電力変化率が規定値以下となった場合、論理値「１」なる出力信号を出力する。その場合は、パワーロードアンバランスが発生したこととなる。このパワーロードアンバランスが発生すると、上述したように高圧蒸気加減弁３０、再熱蒸気加減弁３５および低圧蒸気加減弁３９が閉止されることとなる。
【００５１】
次に、図２および図６に基づいて本実施形態の動作を説明する。
【００５２】
上述したように図６は一軸型複合サイクル発電プラントが運転される大気温度に対するガスタービンの定格出力（１００％出力）と蒸気タービンの定格出力（１００％出力）を表したものである。図６に示すように大気温度が上昇するにつれてガスタービン２１の定格出力は顕著に低下するのに対し、蒸気タービン２３〜２５の定格出力低下は僅かであるという特性を示している。
【００５３】
換言すれば、ガスタービン２１の出力比は、大気温度が高いときは小さく、大気温度が低い場合は大きい。逆に、蒸気タービン２３〜２５の出力比は、大気温度が高いときは大きく、大気温度が低い場合は小さくなる。
【００５４】
図１の関数発生器５０，６０は、本実施形態における特徴的な構成要素であり、大気温度に対するガスタービン２１の出力比および蒸気タービン２３〜２５の出力比をそれぞれ設定するものである。
【００５５】
すなわち、ガスタービン用の関数発生器５０は、図６の特性に対応して大気温度が高い場合、ガスタービン２１の出力比が小さく、大気温度が低下するとガスタービン２１の出力比を大きくする特性カーブが設定されている。
【００５６】
また、蒸気タービン用の関数発生器６０は、図６の特性に対応して大気温度が高い場合、蒸気タービン２３〜２５の出力比が大きく、大気温度が低下すると蒸気タービン２３〜２５の出力比を小さくする特性カーブが設定されている。これらの関数発生器５０，６０の出力値をそれぞれガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕に重み付けした上で加算し、実際のタービン原動機出力Ｐ３〔％〕を求める。この実際のタービン原動機出力Ｐ３〔％〕と発電機電力Ｐ８〔％〕との偏差Ｄからパワーロードアンバランスの発生を検出するようにしている。
【００５７】
このように本実施形態によれば、従来技術におけるガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕の重み付けを固定値とした演算に代わって、検知器４２による大気温度を入力値とし、図６の特性に対応した可変の関数発生器５０，６０の出力値をそれぞれガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕の重み付けとすることにより、実際の大気温度によってタービン原動機出力が異なる一軸型複合サイクル発電プラントの運転条件に即したより精度の高いパワーロードアンバランスの検知が可能となる。
【００５８】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態の負荷帯域による関数発生器を備えた一軸型複合サイクル発電プラントのパワーロードアンバランス検知回路図である。なお、前記第１実施形態の検知回路の構成部分と同一部分には同一符号を付して、異なる構成のみを説明する。
【００５９】
本実施形態では、前記ガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕の重み付けとしてそれぞれ設けていた図５の従来のガスタービンの定格出力Ｋ４／（ガスタービンの定格出力Ｋ４＋蒸気タービンの定格出力Ｋ５）と、蒸気タービンの定格出力Ｋ５／（ガスタービンの定格出力Ｋ４＋蒸気タービンの定格出力Ｋ５）という固定値に代えて、発電機の電流値を計測し、変化率制限器により判断した負荷帯域を入力値とする可変の関数発生器をガスタービン用の関数発生器と蒸気タービン用の関数発生器としてそれぞれ設けたものである。
【００６０】
図３に示すように、本実施形態では、検知器８により発電機電流を計測し、これを定格出力時の発電機の電流Ｋ３で除算器９を用いて除算することで、発電機の定格電力に対する実際の発電機電力Ｐ８〔％〕を求める。この発電機電力Ｐ８〔％〕は、変化率制限器４５に入力し、この変化率制限器４５は負荷遮断が発生する直前の負荷帯域（すなわち発電機電力）を出力する。
【００６１】
関数発生器５５，６５は、それぞれの入力値として負荷帯域判断手段としての変化率制限器４５によって判断した負荷帯域を取り込み、それらの出力値をそれぞれＰ１３〔％〕、Ｐ１４〔％〕とする。これらの出力値Ｐ１３〔％〕、Ｐ１４〔％〕をそれぞれ前記ガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕の重み付けとした上で加算器４を用いて加算し、実際のタービン原動機出力Ｐ３〔％〕を求めるようにしている。その他の構成は、前記第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００６２】
次に、図３および図４に基づいて本実施形態の動作を説明する。
【００６３】
図４は（ある大気温度において）一軸型複合サイクル発電プラントが運転される負荷帯域に対して、ガスタービン２１の出力比と蒸気タービン２３〜２５の出力比を表したものである。図４におけるガスタービン出力〔％〕とは、一軸型複合サイクル発電プラントの定格出力を１００％としたときの各負荷帯域におけるガスタービン２１の出力を〔％〕で表示したものである。また、蒸気タービン２３〜２５の出力〔％〕も同様である。
【００６４】
図４によれば、運転される負荷帯域（発電機電力）が高くなるにつれてガスタービン出力〔％〕は顕著に上昇するのに対し、蒸気タービン出力〔％〕の上昇は僅かであるという特性を示している。
【００６５】
換言すれば、ガスタービン２１の出力比は、負荷帯域が高いときは大きく、負荷帯域が低い場合は小さい。逆に、蒸気タービン２３〜２５の出力比は、負荷帯域が高いときは小さく、負荷帯域が低い場合は大きい。図３の関数発生器５５，６５は本実施形態における特徴的な構成要素であり、負荷帯域に対するガスタービン２１および蒸気タービン２３〜２５の出力比を設定するものである。
【００６６】
すなわち、関数発生器５５は、図４の特性に対応して発電機電力（負荷帯域）が高い場合はガスタービン２１の出力比が大きく、発電機電力が低下するとガスタービン２１の出力比を小さくする特性カーブが設定されている。また、関数発生器６５は、図４の特性に対応して発電機電力（負荷帯域）が高い場合は蒸気タービン２３〜２５の出力比が小さく、発電機電力が低下すると蒸気タービン２３〜２５の出力比を大きくする特性カーブが設定されている。
【００６７】
これらの関数発生器５５，６５の入力値として、検知器８により計測された発電機電流値から変化率制限器４５によって判断した負荷帯域を取り込み、その出力値をそれぞれガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕の重み付けとした上で加算し、実際のタービン原動機出力Ｐ３〔％〕を求める。ここで、前記変化率制限器３１は、負荷遮断が発生する直前の負荷帯域に応じた出力をするものとする。上記によって求めたタービン原動機出力Ｐ３〔％〕と発電機電力Ｐ８〔％〕との偏差Ｄからパワーロードアンバランスの発生を検出するようにしている。
【００６８】
このように本実施形態によれば、従来技術におけるガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕の重み付けを固定値とした演算に代わって、発電機電流値から変化率制限器４５によって判断した負荷帯域を入力値とし、図４に示す特性に対応した可変の関数発生器５５，６５の出力値をそれぞれガスタービン出力Ｐ１〔％〕と蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕の重み付けとすることにより、実際の負荷帯域によってタービン原動機出力が異なる一軸型複合サイクル発電プラントの運転条件に即したより精度の高いパワーロードアンバランスの検知が可能となる。
【００６９】
なお、本発明は上記各実施形態に限定することなく種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では、それぞれガスタービン用の関数発生器と蒸気タービン用の関数発生器として関数発生器を２つ設けるようにしたが、関数発生器を１つだけ設けたものでもよい。
【００７０】
この関数発生器は、ガスタービンと蒸気タービンとの出力比を設定するものであることから、例えばガスタービン用の関数発生器だけを設け、その出力比に基づいて蒸気タービンの出力比を求めることができる。その逆に、蒸気タービン用の関数発生器だけを設け、その出力比に基づいてガスタービンの出力比を求めることができる。
【００７１】
さらに、上記各実施形態では、ガスタービン出力Ｐ１〔％〕、蒸気タービン出力Ｐ２〔％〕、タービン原動機出力Ｐ３〔％〕および発電機電力Ｐ８〔％〕を全て定格値に対する割合として求めて演算しているが、これに限らず、これらの値をそれぞれ実際の値としても同様にしてパワーロードアンバランスの判定が可能である。
【００７２】
また、上記各実施形態では、本発明をガスタービン２１、圧縮機２２、高圧タービン２３、中圧タービン２４、低圧タービン２５および発電機２６が一軸に結合された一軸型複合サイクルプラントに適用した場合について説明したが、これに限らず、少なくともガスタービンと蒸気タービンの回転軸が同軸に結合された複合サイクル発電プラントであれば適用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１…検知器
２…除算器（ガスタービン出力演算手段）
３…検知器
４…加算器（原動機出力演算手段）
５…除算器（蒸気タービン出力演算手段）
６…乗算器（重み付け手段）
７…乗算器（重み付け手段）
８…検知器
９…除算器（発電機電力演算手段）
１０…減算器（偏差演算手段）
１１…コンパレータ
１２…電流値微分演算部（変化率演算手段）
１３…コンパレータ（変化率演算手段）
１４…ＡＮＤ回路
２１…ガスタービン
２２…圧縮機
２３…高圧蒸気タービン
２４…中圧蒸気タービン
２５…低圧蒸気タービン
２６…発電機
４２…検知器
４５…変化率制限器（負荷帯域判断手段）
５０…関数発生器
５５…関数発生器
６０…関数発生器
６５…関数発生器
【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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