【手続補正書】
【提出日】平成28年3月25日(2016.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機に機械的に接続されている原動機の異常検出方法において、
出力計で検知された前記発電機の出力の変動幅が許容出力変動幅の範囲外になったか否かに応じて、前記原動機が異常であるか否かを判断する異常判断工程と、
前記異常判断工程での判断基準となる前記許容出力変動幅と、前記異常判断工程での判断対象となる前記出力計で検知された前記出力とのうちの一方を、回転数計で検知された前記発電機と前記原動機とのうちの一方の回転数を用いて補正する補正工程と、
を実行することを特徴とする原動機の異常検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の原動機の異常検出方法において、
前記補正工程では、前記一方の回転数を用いて、該回転数の回転数変動幅を求める回転数変動幅算出工程と、前記回転数変動幅が大きくなるに連れて、前記許容出力変動幅が大きくなるよう、該許容出力変動幅を補正する許容変動幅補正工程と、を実行し、
前記異常判断工程では、前記出力計で検知された前記出力の変動幅が前記許容変動幅補正工程で補正された前記許容出力変動幅の範囲外になったか否かに応じて、前記原動機が異常であるか否かを判断する
ことを特徴とする原動機の異常検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の原動機の異常検出方法において、
前記回転数変動幅算出工程では、
前記回転数が定格回転数よりも高いときに低下した場合に、前記原動機及び前記発電機が正常運転中であるときに許容される回転数低下率を用いて求められる回転数である上参照回転数を求める上参照回転数演算工程と、
前記回転数が定格回転数以下のときに上昇した場合に、前記原動機及び前記発電機が正常運転中であるときに許容される回転数上昇率を用いて求められる回転数である下参照回転数であって、前記上参照回転数と同じ時刻における下参照回転数を求める下参照回転数演算工程と、
前記上参照回転数と前記下参照回転数との差を求め、該差を前記回転数変動幅として出力する偏差演算工程と、
を実行することを特徴とする原動機の異常検出方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の原動機の異常検出方法において、
前記異常判断工程では、前記出力計で検知された前記出力と該出力に対する基準出力との差を該出力の変動とする出力変動算出工程を、
実行することを特徴とする原動機の異常検出方法。
【請求項５】
請求項１に記載の原動機の異常検出方法において、
前記補正工程では、前記一方の回転数と、該回転数の単位時間当たりの変化率である回転数変化率と、前記原動機及び前記発電機における回転系の慣性モーメントとを用いて、該原動機の見掛け上の出力変動を求め、前記出力計で検知された前記発電機の出力から該見掛け上の出力変動分を減算した値を、補正された出力とし、
前記異常判断工程では、前記補正工程で補正された前記出力の変動幅が前記許容出力変動幅の範囲外になったか否かに応じて、前記原動機が異常であるか否かを判断する、
ことを特徴とする原動機の異常検出方法。
【請求項６】
請求項５に記載の原動機の異常検出方法において、
前記補正工程では、前記出力計から出力された前記出力から、前記回転数計からの出力に対する前記出力計からの出力の遅れ時間分遅れている前記見掛け上の出力変動を減算する、
ことを特徴とする原動機の異常検出方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の原動機の異常検出方法において、
前記異常判断工程では、前記補正工程で補正された前記出力と前記出力計で検知された前記出力に対する基準出力との差を該出力の変動とする出力変動算出工程を、
実行することを特徴とする原動機の異常検出方法。
【請求項８】
請求項４又は７に記載の原動機の異常検出方法において、
前記出力変動算出工程では、前記原動機及び前記発電機が正常運転中であるときに許容される出力変化率を用いて求められる出力である参照出力を前記基準出力とする、
ことを特徴とする原動機の異常検出方法。
【請求項９】
発電機に機械的に接続されている原動機の制御装置において、
出力計で検知された前記発電機の出力の変動幅が許容出力変動幅の範囲外になったか否かに応じて、前記原動機が異常であるか否かを判断する異常判断部と、
前記異常判断部での判断基準となる前記許容出力変動幅と前記異常判断部での判断対象となる前記出力計で検知された前記出力とのうちの一方を、回転数計で検知された前記発電機と前記原動機とのうちの一方の回転数を用いて補正する補正部と、
前記異常判断部で前記原動機が異常であると判断されると、前記原動機をトリップさせることができる操作部にトリップ信号を出力して、該原動機をトリップさせるトリップ信号出力部と、
を備えていることを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の原動機の制御装置において、
前記補正部は、前記一方の回転数を用いて、該回転数の回転数変動幅を求める回転数変動幅算出部と、前記回転数変動幅が大きくなるに連れて、前記許容出力変動幅が大きくなるよう、該許容出力変動幅を補正する許容変動幅補正部と、を有し、
前記異常判断部は、前記出力計で検知された前記出力の変動幅が前記許容変動幅補正部で補正された前記許容出力変動幅の範囲外になったか否かに応じて、前記原動機が異常であるか否かを判断する
ことを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の原動機の制御装置において、
前記回転数変動幅算出部は、
前記回転数が定格回転数よりも高いときに低下した場合に、前記原動機及び前記発電機が正常運転中であるときに許容される回転数低下率を用いて求められる回転数である上参照回転数を求める上参照回転数演算部と、
前記回転数が定格回転数以下のときに上昇した場合に、前記原動機及び前記発電機が正常運転中であるときに許容される回転数上昇率を用いて求められる回転数である下参照回転数であって、前記上参照回転数と同じ時刻における下参照回転数を求める下参照回転数演算部と、
前記上参照回転数と前記下参照回転数との差を求め、該差を前記回転数変動幅として出力する偏差演算部と、
を有することを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の原動機の制御装置において、
前記異常判断部は、前記出力計で検知された前記出力と該出力に対する基準出力との差を該出力の変動とする出力変動算出部を有する、
ことを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の原動機の制御装置において、
前記補正部は、
前記一方の回転数と、該回転数の単位時間当たりの変化率である回転数変化率と、前記原動機及び前記発電機における回転系の慣性モーメントとを用いて、該原動機の見掛け上の出力変動を求める見掛け出力変動算出部と、
前記出力計で検知された前記発電機の出力から前記見掛け上の出力変動分を減算した値を、補正された出力とする出力演算部と、
を有し、
前記異常判断部は、前記補正部が補正した前記出力の変動幅が前記許容出力変動幅の範囲外になったか否かに応じて、前記原動機が異常であるか否かを判断する、
ことを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の原動機の制御装置において、
前記補正部は、前記出力演算部に入力する前記見掛け上の出力変動を、前記回転数計からの出力に対する前記出力計からの出力の遅れ時間分遅らせる遅れ時間調節部を有する、
ことを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の原動機の制御装置において、
前記異常判断部は、前記補正部が補正した前記出力と前記出力計で検知された前記出力に対する基準出力との差を該出力の変動とする出力変動算出部を有する、
ことを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項１６】
請求項１２又は１５に記載の原動機の制御装置において、
前記出力変動算出部は、前記原動機及び前記発電機が正常運転中であるときに許容される出力変化率を用いて求められる出力である参照出力を前記基準出力とする、
ことを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項１７】
請求項９から１６のいずれか一項に記載の原動機の制御装置と、
前記原動機と、
前記発電機と、
前記操作部と、
を備えていることを特徴とする発電プラント。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ここで、前記原動機の異常検出方法において、前記補正工程では、前記一方の回転数を用いて、該回転数の回転数変動幅を求める回転数変動幅算出工程と、前記回転数変動幅が大きくなるに連れて、前記許容出力変動幅が大きくなるよう、該許容出力変動幅を補正する許容変動幅補正工程と、を実行し、前記異常判断工程では、前記出力計で検知された前記出力の変動幅が前記許容変動幅補正工程で補正された前記許容出力変動幅の範囲外になったか否かに応じて、前記原動機が異常であるか否かを判断してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、前記原動機の制御装置において、前記補正部は、前記一方の回転数を用いて、該回転数の回転数変動幅を求める回転数変動幅算出部と、前記回転数変動幅が大きくなるに連れて、前記許容出力変動幅が大きくなるよう、該許容出力変動幅を補正する許容変動幅補正部と、を有し、前記異常判断部は、前記出力計で検知された前記出力の変動幅が前記許容変動幅補正部で補正された前記許容出力変動幅の範囲外になったか否かに応じて、前記原動機が異常であるか否かを判断してもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、前記一態様としての前記原動機の制御装置において、前記補正部は、前記一方の回転数と、該回転数の単位時間当たりの変化率である回転数変化率と、前記原動機及び前記発電機における回転系の慣性モーメントとを用いて、該原動機の見掛け上の出力変動を求める見掛け出力変動算出部と、前記出力計で検知された前記発電機の出力から前記見掛け上の出力変動分を減算した値を、補正された出力とする出力演算部と、を有し、前記異常判断部は、前記補正部が補正した前記出力の変動幅が前記許容出力変動幅の範囲外になったか否かに応じて、前記原動機が異常であるか否かを判断してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
許容幅判断器１６３は、出力が増加した場合の上限許容変動幅ΔＰｓｉを減算器１６２からの出力変動幅ΔＰｇが超えているか否かを判断する上限判断器１６４と、出力が減少した場合の下限許容変動幅ΔＰｓｄを減算器１６２からの出力変動幅ΔＰｇが超えているか否かを判断する下限判断器１６５と、を有する。許容幅判断器１６３は、減算器１６２からの出力変動幅ΔＰｇが許容出力変動幅ΔＰｓの範囲外であると、異常状態である旨を示す異常信号を出力する。具体的には、減算器１６２からの出力変動幅ΔＰｇが上限許容変動幅ΔＰｓｉを超えている場合には上限判断器１６４が異常信号を出力し、減算器１６２からの出力変動幅ΔＰｇが下限許容変動幅ΔＰｓｄを負側に超えている場合には下限判断器１６５が異常信号を出力する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
この判断工程（Ｓ６）では、許容幅判断器１６３が減算器１６２から出力変動幅ΔＰｇを受け付け、この出力変動幅ΔＰｇが補正部１５０で補正された許容出力変動幅ΔＰｓの範囲外か否かを判断する。そして、許容幅判断器１６３は、出力変動幅ΔＰｇが許容出力変動幅ΔＰｓの範囲外であると、異常状態である旨を示す異常信号を出力する。この異常信号が出力されると、許容外時間判断器１６６は、出力変動幅ΔＰｇが許容出力変動幅ΔＰｓの範囲外になっている時間が所定時間Ｔｐ以上であるか否かを判断し、所定時間Ｔｐ以上であれば、トリップ信号出力部１７０に異常信号を出力する。すなわち、この判断工程（Ｓ６）では、出力変動幅ΔＰｇが許容出力変動幅ΔＰｓの範囲外であり、且つこの状態が所定時間Ｔｐ継続すると、トリップ信号出力部１７０に異常信号を出力する。一方、出力変動幅ΔＰｇが許容出力変動幅ΔＰｓの範囲外ではない、又は、出力変動幅ΔＰｇが許容出力変動幅ΔＰｓの範囲外である状態が所定時間Ｔｐ継続しない場合には、補正工程（Ｓ１）に戻ると共に、異常判定工程（Ｓ４）に戻る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
「背景技術」の欄で述べた特許文献１に記載の技術では、発電機２０の現在の出力と所定時間前の発電機２０の出力との差と、固定値である基準値とが比較されて、ガスタービン１０の状態を判定している。すなわち、図７に示すように、基準値である発電機２０の出力の許容出力変動幅ΔＰｓは、回転数変動幅ΔＮｐの変化に関わらず、一定である。従って、ガスタービン１０の出力が一定でも、電力系統２９が変動して、発電機２０の出力が大きく変動すると、例えば、図６中の時刻ｔｘでガスタービン１０をトリップさせる可能性がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
出力変動算出部１６７ａは、出力計２６からの出力に基づき参照出力Ｐｒを出力する参照出力発生器１６１と、参照出力Ｐｒと補正部１１０からの出力Ｐｔとの差である出力変動幅ΔＰｇを求める減算器１６２ａと、を有している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
なお、ここでは、参照出力Ｐｒを基準として、この参照出力Ｐｒと補正部１１０からの出力Ｐｔとの差を出力変動幅ΔＰｇとしているが、所定時間前の補正部１１０からの出力Ｐｔを基準にして、この基準となる補正部１１０からの出力と現時点の補正部１１０からの出力との差を出力変動幅ΔＰｇとしてもよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
仮に、位相が遅れ時間Ｔｄ分遅れている発電機２０の出力Ｐｇから、位相が遅れていない見掛け上の出力変動Δｐを減算して、ガスタービン１０の出力Ｐｔを求めるとする。この場合、遅れ時間Ｔｄが比較的短い時間であれば、あまり問題にならないが、遅れ時間Ｔｄが比較的長い時間になれば、求められるガスタービン１０の出力Ｐｔに大きな誤差が含まれることになる。特に、遅れ時間Ｔｄが回転数の変動周期Ｔの１／２である場合、本来、出力の正のピーク値から出力変動の正のピーク値を減算しなければならないにも関わらず、出力の正のピーク値から出力変動の負のピーク値を減算することになり、ガスタービン１０の出力の変動が見掛け上の変動より極めて大きくなってしまう。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
この結果、遅れ時間調節部１１２から出力された見掛け上の出力変動Δｐは、出力計２６の遅れ時間Ｔｄを考慮した見掛け上の出力変動となる。なお、見掛け出力変動演算工程（Ｓ１２）と遅れ時間調節工程（Ｓ１３）とを合わせた工程が、出力計２６の遅れ時間Ｔｄを考慮した見掛け上の出力変動を求める見掛け出力変動算出工程（Ｓ１１）を成す。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
異常判断部１６０ａは、ガスタービン１０が異常か否かを判断する（異常判断工程（Ｓ４ａ））。この異常判断工程（Ｓ４ａ）では、まず、参照出力発生器１６１が出力計２６からの出力を受け付け、この出力に基づき参照出力Ｐｒを出力する。減算器１６２ａは、この参照出力Ｐｒと補正部１１０からのガスタービン１０の出力Ｐｔとの差である出力変動幅ΔＰｇを求める（出力変動幅算出工程（Ｓ５ａ））。そして、この出力変動幅ΔＰｇに基づいて各判断器１６３，１６６が異常か否かの判断を行う（判断工程（Ｓ６ａ））。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
この判断工程（Ｓ６ａ）では、許容幅判断器１６３が減算器１６２ａから出力変動幅ΔＰｇを受け付け、この出力変動幅ΔＰｇが予め定められている許容出力変動幅ΔＰｓの範囲外か否かを判断する。そして、許容幅判断器１６３は、出力変動幅ΔＰｇが許容出力変動幅ΔＰｓの範囲外であると、異常状態である旨を示す異常信号を出力する。この異常信号が出力されると、許容外時間判断器１６６は、出力変動幅ΔＰｇが許容出力変動幅ΔＰｓの範囲外になっている時間が所定時間Ｔｐ以上であるか否かを判断し、所定時間Ｔｐ以上であれば、トリップ信号出力部１７０に異常信号を出力する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
ところで、第一時刻ｔ１における回転数変化率を以上のように求める場合、第一時刻ｔ１に対して未来の時刻である第三時刻ｔ３における第三回転数Ｎ３が必要である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
このため、出力変動演算部１２０ｂが、第一時刻ｔ１におけるガスタービン１０の見掛け上の出力変動Δｐを出力する時刻も、第一時刻ｔ１から所定時間Ｔｓ分だけ未来の第三時刻ｔ３以降になる。よって、出力変動演算部１２０ｂからの出力である見掛け上の出力変動Δｐは、すでに所定時間Ｔｓ遅れているので、この見掛け上の出力変動Δｐを（Ｔｄ−Ｔｓ）分を遅らせるだけで、この見掛け上の出力変動Δｐと出力計２６からの発電機２０の出力との遅れ時間Ｔｄ差が解消される。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
そこで、本実施形態の遅れ時間調節部１１２ｂは、第二実施形態と異なり、出力変動演算部１２０ｂからの出力である見掛け上の出力変動Δｐを（Ｔｄ−Ｔｓ）分を遅らせる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
本実施形態では、回転数計２５で検知された回転数が遅れ時間調節部１１２ｃにより見掛け時間Ｔｄ遅らされてから、見掛け出力変動演算部１２０に入力する。この結果、見掛け出力変動演算部１２０で求められたガスタービン１０の見掛け上の出力変動Δｐは、既に見掛け時間Ｔｄ分遅れていることになる。このため、本実施形態では、第二実施形態のように、見掛け出力変動演算部１２０からの見掛け上の出力変動Δｐは、遅れ時間調節されることなく、出力演算部１１８に入力する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2014194173.tif 000001
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2014194173.tif 000002