(57)【要約】【課題】電力系統の動揺が発生した場合に電力系統を安定に維持する。【解決手段】タービン制御装置は、発電機を駆動するタービンの回転数を取得し、所定回転数に対する回転数の第１偏差を算出する偏差算出部と、発電機が連系している電力系統の揺動の周波数を含む周波数帯域を抑圧するフィルタを用いて、第１偏差をフィルタに通すことにより得られる第２偏差を出力する信号処理部と、第２偏差及び速度調定率関数に基づいてガバナ指令値を算出するガバナ指令値演算部と、回転数を調節するための弁の開度の指令値を、速度調定率に基づいて算出する開度指令値算出部と、を備える。【選択図】図１
2015017591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を駆動するタービンの回転数を取得し、所定回転数に対する前記回転数の第１偏差を算出する偏差算出部と、
前記発電機が連系している電力系統の揺動の周波数を含む周波数帯域を抑圧するフィルタを用いて、前記第１偏差を前記フィルタに通すことにより得られる第２偏差を出力する信号処理部と、
前記第２偏差及び速度調定率関数に基づいてガバナ指令値を算出するガバナ指令値演算部と、
前記回転数を調節するための弁の開度の指令値を、前記ガバナ指令値に基づいて算出する開度指令値算出部と、
を備える、
タービン制御装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記回転数が所定の回転数条件を満たすか否かを判定し、前記回転数が前記回転数条件を満たす場合、前記第１偏差を前記第２偏差として出力する、
請求項１に記載のタービン制御装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記電力系統における電気工作物の連系点の電圧または周波数の測定値を取得し、前記測定値が所定の測定値条件を満たすか否かを判定し、前記測定値が前記測定値条件を満たさない場合、前記第１偏差を前記第２偏差として出力する、
請求項２に記載のタービン制御装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記発電機が単独運転している状態と、前記電気工作物が運転していない状態と、前記タービンのタービントリップが発生している状態との何れかにおいて、前記第１偏差を前記第２偏差として出力する、
請求項３に記載のタービン制御装置。
【請求項５】
前記回転数条件は、所定の回転数判定時間に亘って前記回転数の増加量が所定の増加量閾値を超え続けること、または前記回転数が所定の回転数閾値を超えることである、
請求項４に記載のタービン制御装置。
【請求項６】
前記測定値条件は、所定の測定値判定時間に亘って前記測定値の変化量が所定の変化量閾値を超え続けることである、
請求項５に記載のタービン制御装置。
【請求項７】
前記タービンは、蒸気タービンであり、
前記弁は、前記算出された開度に従って、ボイラから前記蒸気タービンへの蒸気を調節する、
請求項１乃至６の何れか一項に記載のタービン制御装置。
【請求項８】
前記タービンは、ガスタービンであり、
前記弁は、前記算出された開度に従って、前記ガスタービンへ燃焼ガスを送る燃焼器への燃料を調節する、
請求項１乃至６の何れか一項に記載のタービン制御装置。
【請求項９】
発電機を駆動するタービンの回転数を取得し、
所定回転数に対する前記回転数の第１偏差を算出し、
前記発電機が連系している電力系統の揺動の周波数を含む周波数帯域を抑圧するフィルタを用いて、前記第１偏差を前記フィルタに通すことにより得られる第２偏差を出力し、
前記第２偏差及び速度調定率関数に基づいてガバナ指令値を算出し、
前記回転数を調節するための弁の開度の指令値を、前記ガバナ指令値に基づいて算出する、
ことを備える、
タービン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンを制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
系統並列運転中のタービンにおいて、加減弁の開度を制御するための重要な要素として、速度調定率がある。一般には、速度調定率を超える程度の回転数偏差が発生する場合に、加減弁を全開または全閉する制御が行われ、反対に回転数偏差が速度調定率を超えない程度である場合に、加減弁を偏差に比例した開度とする制御が行われている。
【０００３】
特許文献１のタービン制御装置は、蒸気タービンのタービン回転数と系統周波数との間に偏差が発生した場合に負荷設定値を増加させることで、系統周波数に同期した並列運転を実施可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５７０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電力系統の電圧が変動した場合、発電機からの発生電力が変動するため、タービンへのエネルギー入力に応じて定まるタービンの実回転数が変動する。タービン制御装置がタービンの実回転数を定格回転数に維持するために、タービンの回転数を調節するための弁の開度指令値を算出する場合、電力系統の電圧の変動により開度指令値が大きく変化する場合がある。これは、電力供給において望ましいものではなく、多数の分散電源が電力系統に並列するようになると、この傾向が強くなる。この問題に対して、タービン制御装置で開度指令値の大幅な変化を抑制することが考えられる。特許文献１のタービン制御装置では、発電機を電力系統へ並列する時点における制御を目的としており、発電機が電力系統に並列した後の系統動揺に対処することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様であるタービン制御装置は、発電機を駆動するタービンの回転数を取得し、所定回転数に対する回転数の第１偏差を算出する偏差算出部と、発電機が連系している電力系統の揺動の周波数を含む周波数帯域を抑圧するフィルタを用いて、第１偏差をフィルタに通すことにより得られる第２偏差を出力する信号処理部と、第２偏差及び速度調定率関数に基づいてガバナ指令値を算出するガバナ指令値演算部と、回転数を調節するための弁の開度の指令値を、ガバナ指令値に基づいて算出する開度指令値算出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、電力系統の動揺が発生した場合に電力系統を安定に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の制御対象及びタービン制御装置の構成を示す。
【図２】電力系統の構成を模式的に示す。
【図３】実施例１のフィルタ投入条件判定部３０５の構成を示す。
【図４】実施例１のフィルタ３の周波数特性を示す。
【図５】実施例１のタービン制御装置１０１における信号を示す。
【図６】変形例のガバナ演算回路１０２ｂの構成を示す。
【図７】変形例のフィルタ３ｂの構成を示す。
【図８】変形例のフィルタ３ｂの周波数特性を示す。
【図９】実施例２の制御対象及びタービン制御装置の構成を示す。
【図１０】実施例２のタービン制御装置１０１における信号を示す。
【図１１】実施例３のフィルタ投入条件判定部３０５の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００１０】
本実施例では、蒸気タービンを制御対象とするタービン制御装置について説明する。
【００１１】
図１は、実施例１の制御対象及びタービン制御装置の構成を示す。
【００１２】
本実施例の発電プラントは、ボイラ２１と、蒸気加減弁２２、２３、２４、２５と、蒸気タービン２６と、発電機４２と、速度検出器４１と、タービン制御装置１０１とを有する。
【００１３】
ボイラ２１は、水を加熱して蒸気を発生させる。蒸気加減弁２２、２３、２４、２５は、タービン制御装置１０１からの蒸気加減弁開度指令値２２２、２２３、２２４、２２５に夫々従って、蒸気タービン２６への駆動蒸気の流量を調整する。蒸気タービン２６は、蒸気加減弁２２〜２５から流入する蒸気により回転し、その軸に直結された発電機４２を駆動する。発電機４２は軸の回転を電力に変換する。速度検出器４１は、蒸気タービン２６の回転数（速度）２０１を計測し、回転数２０１をタービン制御装置１０１へ出力する。
【００１４】
タービン制御装置１０１は、蒸気タービン２６の回転数２０１に基づいて蒸気加減弁２２〜２５を制御することにより、回転数２０１を定格回転数に維持する。タービン制御装置１０１は、ガバナ演算回路１０２と、負荷設定器７と、加算器３０２と、定格負荷出力部８と、低値選択器９と、加減弁開度制御器１２、１３、１４、１５とを有する。ガバナ演算回路１０２は、回転数２０１に基づいて調速信号３０３を算出する。ガバナ演算回路１０２は、定格回転数出力部１と、減算器３０１と、フィルタ投入選択回路２と、フィルタ３と、スイッチ４、５と、速度調定率関数６と、フィルタ投入条件判定部３０５とを有する。
【００１５】
定格回転数出力部１は、定格回転数を出力する。減算器３０１は、定格回転数から回転数２０１を減ずることにより、回転数偏差２０２を算出し、スイッチ４、５へ出力する。
【００１６】
フィルタ投入条件判定部３０５は、フィルタ３を投入する条件であるフィルタ投入条件が成立しているか否かを判定し、判定結果２０５として出力する。フィルタ投入選択回路２は、判定結果２０５に基づいてスイッチ４、５のどちらか一方を閉にする。フィルタ投入条件が成立している場合、フィルタ投入選択回路２は、スイッチ４を開くと共にスイッチ５を閉じる。これにより、回転数偏差２０２はフィルタ３へ出力される。フィルタ３は、回転数偏差２０２をフィルタリングし、その結果をフィルタ通過後回転数偏差２０３として出力する。一方、フィルタ投入条件が成立していない場合、フィルタ投入選択回路２は、スイッチ４を閉じると共にスイッチ５を開く。これにより、スイッチ４は、フィルタ３を経由しない回転数偏差２０２を速度調定率関数６へ出力する。
【００１７】
速度調定率関数６は、回転数偏差２０２又はフィルタ通過後回転数偏差２０３を入力とし、調速信号３０３を算出する。速度調定率関数６は、内部に速度調定率関数を記憶している。例えば、速度調定率関数６は、入力に対し、記憶された定数を掛けた値を調速信号３０３として出力する。
【００１８】
負荷設定器７は、負荷指令値を出力する。負荷指令値は電力系統の電力需給バランスによって定められる電力である。加算器３０２は、調速信号３０３と負荷指令値を加算することにより、ガバナ指令値２０４を算出する。定格負荷出力部８は、定格負荷を出力する。低値選択器９は、ガバナ指令値２０４と定格負荷の何れか低い方を選択し、加減弁開度制御器１２〜１５へ出力する。これにより、定格負荷を超えるガバナ指令値は、定格負荷に制限される（ロードリミッタ）。加減弁開度制御器１２〜１５は、低値選択器９の出力に基づいて蒸気加減弁開度指令値２２２〜２２５を夫々算出する。
【００１９】
図２は、電力系統の構成を模式的に示す。
【００２０】
電力系統は、前述の発電機４２と、送電線４３と、電気工作物４４とを有する。発電機４２は、送電線４３に接続されている。電気工作物４４は、電源であってもよいし負荷であってもよい。電気工作物４４は、接続点２４０において送電線４３に接続されている。接続点２４０において電圧２４１が計測される。
【００２１】
図３は、実施例１のフィルタ投入条件判定部３０５の構成を示す。
【００２２】
フィルタ投入条件判定部３０５は、所定の測定周期毎に電圧２４１や回転数２０１を取得し、電圧２４１の時間変化や回転数２０１の時間変化などに応じてフィルタ３の投入及び停止を判定する。
【００２３】
微分器４５ａは、電圧２４１の時間変化率を求める。比較器４６ａは、微分器４５ａの出力が所定の閾値ａ以上である状態を判定する。オンディレイタイマ４７ａは、その状態が時間ｂ以上継続したことを検出し、判定結果３１１として出力する。これにより、電圧２４１が振れ続けている場合、判定結果３１１は真になる。
【００２４】
ＮＯＴ素子４８ａは、発電機４２が単独運転中であることを示す発電機単独運転信号を取得し、この信号のＮＯＴを算出し、判定結果３１２として出力する。これにより、発電機４２が電力系統に連系して運転している場合、判定結果３１２は真になる。
【００２５】
判定結果３１３は、電気工作物４４が運転中であることを示す電気工作物運転信号である。これにより、電気工作物４４が電力系統に連系して運転している場合、判定結果３１３は真になる。
【００２６】
ＮＯＴ素子４８ｂは、タービントリップであることを示すタービントリップ信号を取得し、この信号のＮＯＴを算出し、判定結果３１４として出力する。タービントリップは、蒸気タービン２６への蒸気の供給が停止され、蒸気タービン２６の通常の制御が行われていない状態である。これにより、蒸気タービン２６の制御が通常通り行われている場合、判定結果３１４は真になる。
【００２７】
判定結果３１１、３１２、３１３、３１４の全てが真であれば、フィルタ投入条件判定部３０５は、系統動揺を検出することができる。
【００２８】
微分器４５ｂは、回転数２０１の時間変化率を求める。比較器４６ｂは、微分器４５ｂの出力が閾値ｃ以上である状態を判定する。オンディレイタイマ４７ｂは、その状態が時間ｄ以上継続したことを検出し、判定結果３１５として出力する。比較器４６ｃは、回転数２０１が閾値ｅ以上である状態を検出し、判定結果３１６として出力する。ＯＲ素子５０は、判定結果３１５と判定結果３１６のＯＲを算出する。ＮＯＴ素子４８ｃは、ＯＲ素子５０の出力のＮＯＴを算出し、判定結果３１７として出力する。これにより、回転数２０１の上昇率（測定周期の間の増加量）が規定の上昇率ｃを越える状態が時間ｄ以上続く場合、又は回転数２０１が規定速度ｅ以上に上昇した場合、判定結果３１７は偽になる。
【００２９】
ＡＮＤ素子４９は、判定結果３１１、３１２、３１３、３１４、３１７のＡＮＤを算出して判定結果２０５とする。これにより、判定結果３１１、３１２、３１３、３１４、３１７の全てが真になる場合に、フィルタ投入条件が成立し、判定結果２０５が真となる。
【００３０】
速度調定率によるガバナ制御はタービン過速保護のための重要な機能であることから、判定結果３１１、３１２、３１３、３１４による系統動揺の条件とは別に、判定結果３１７を算出する。判定結果３１７が偽になる場合、フィルタ投入を解除し、タービン回転数過速防止を優先する。
【００３１】
なお、フィルタ投入条件判定部３０５は、接続点２４０において計測された電力系統の周波数を取得し、取得された周波数の動揺を判定結果３１１と同様の演算により判定し、その判定結果を判定結果３１１の代わりに用いても良い。
【００３２】
以下、フィルタ３について説明する。
【００３３】
電力系統に擾乱が発生し、系統動揺が発生すると、電圧２４１は０．５〜５秒の周期で変動することが知られている。この系統動揺の周期をｔｄｒとする。これに相当する系統動揺周波数は、ｔｄｒの逆数で、０．２〜２Ｈｚである。タービン制御装置１０１の管理者は、この周期の変動を抑制し、かつタービン制御装置１０１が持つガバナフリー運転に影響を与えないようにフィルタ３の特性を設定する。
【００３４】
ラプラス演算子をｓとし、フィルタ３の伝達関数をＣ（ｓ）とすると、フィルタ３の特性は、例えば次式で表される。
【００３５】
【数１】
2015017591.tif 000003
【００３６】
フィルタ３は、ソフトウェアに従ってフィルタ３を実行するマイクロプロセッサであっても良いし、専用のハードウェアによるアナログフィルタであっても良い。
【００３７】
図４は、実施例１のフィルタ３の周波数特性を示す。
【００３８】
この図において、上段は周波数に対するゲインの特性を示し、下段は周波数に対する位相の特性を示す。前述のように系統動揺の周波数が０．２〜２Ｈｚであるとすると、フィルタ３は、この周波数帯域を３ｄＢ以上抑圧することができる。また、ｔｄｒが１秒である場合、即ち系統動揺周波数が１Ｈｚである場合、フィルタ３は、回転数偏差２０２の中の１Ｈｚの成分を約６ｄＢ抑圧する。
【００３９】
フィルタ３が、系統動揺の周波数を含む周波数帯域を抑圧することにより、回転数偏差２０２における系統動揺の周波数成分を抑圧することができる。
【００４０】
図５は、実施例１のタービン制御装置１０１における信号を示す。
【００４１】
この図は、電圧２４１と、回転数２０１と、フィルタ通過後回転数偏差２０３と、ガバナ指令値２０４と、蒸気加減弁開度指令値２２２〜２２５との時間変化を示す。これらの信号を用いて、電力系統に擾乱が発生した時のタービン制御装置１０１の動作を説明する。蒸気タービン２６の定格回転数を３０００ｒｐｍとする。この定格回転数は５０Ｈｚ機の場合であり、６０Ｈｚ機においては定格回転数を３６００ｒｐｍとする。このとき、ガバナ指令値２０４をｄｒとし、蒸気加減弁開度指令値２２２〜２２５をＯｐとする。
【００４２】
電圧２４１に動揺が発生すると周期ｔｄｒの電圧変動が発生する。これにより発電機出力が変動し、その時点での蒸気量に見合うように回転数２０１が変動することから、回転数偏差２０２も周期ｔｄｒで変動する。本実施例ではｔｄｒを１秒とする。
【００４３】
時刻ｔｄにおいて電圧２４１の変化が定格電圧Ｖｒの１％の大きさで発生したとする。これにより回転数２０１も時刻ｔｄから周期ｔｄｒで１％（３０ｒｐｍ相当）だけ変化したとする。フィルタ投入条件判定部３０５が電圧２４１の変化を検出し、時刻ｔｆｓにおいてフィルタ投入条件が成立したとすると、フィルタ３により、フィルタ通過後回転数偏差２０３の大きさは回転数偏差２０２の大きさ（回転数２０１の変動の大きさ）の半分程度に減少することが分かる。
【００４４】
速度調定率関数６を定数（例えば５％調定率）とすると、時刻ｔｄから時刻ｔｆｓの期間のガバナ指令値２０４は回転数偏差２０２の定数倍となる。時刻ｔｆｓ経過後、ガバナ指令値２０４はフィルタ通過後回転数偏差２０３の定数倍となり、電力系統の動揺に対して加減弁の開度の変動を抑制する方向に作用する。
【００４５】
本実施例によれば、電圧２４１の動揺に起因する回転数２０１の変動に、蒸気加減弁開度指令値２２２〜２２５が追従することを抑制することができ、蒸気加減弁２２〜２５を安定して制御することができる。
【００４６】
以下、ガバナ演算回路１０２の変形例であるガバナ演算回路１０２ｂについて説明する。
【００４７】
図６は、変形例のガバナ演算回路１０２ｂの構成を示す。
【００４８】
タービン制御装置１０１は、ガバナ演算回路１０２に代えてガバナ演算回路１０２ｂを有していても良い。ガバナ演算回路１０２ｂは、定格回転数出力部１と、減算器３０１と、フィルタ３と、スイッチ１０３と、速度調定率関数６と、フィルタ投入条件判定部３０５とを有する。
【００４９】
ガバナ演算回路１０２と同様、減算器３０１は、回転数偏差２０２を算出する。回転数偏差２０２は、フィルタ３を通ってフィルタ通過後回転数偏差２０３となり、スイッチ１０３の一方の入力へ送られる。更に回転数偏差２０２は、スイッチ１０３の他方の入力へ送られる。スイッチ１０３は、フィルタ投入条件判定部３０５の判定結果２０５に基づいて、二つの入力の一方を選択して速度調定率関数６へ出力する。フィルタ投入条件が成立している場合、スイッチ１０３は、フィルタ３から入力されるフィルタ通過後回転数偏差２０３を選択して出力する。フィルタ投入条件が成立していない場合、スイッチ１０３は、減算器３０１から入力される回転数偏差２０２を選択して出力する。この構成により、ガバナ演算回路１０２ｂはガバナ演算回路１０２と同様の機能を実現できる。
【００５０】
以下、フィルタ３の変形例であるフィルタ３ｂについて説明する。
【００５１】
図７は、変形例のフィルタ３ｂの構成を示す。
【００５２】
タービン制御装置１０１は、フィルタ３に代えてフィルタ３ｂを有していても良い。フィルタ３ｂは、３段のＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタである。フィルタ３ｂは、３個の遅延素子６１と、４個の乗算器６２と、３個の加算器６３とを有する。フィルタ３ｂは、サンプリング周期ｔｓで動作するディジタルフィルタである。遅延素子６１は、１サンプリング周期前に入力された値を出力する。乗算器６２は、個別に予め設定されたゲインを、入力に乗じて出力する。加算器６３は、二つの入力を加算して出力する。この構成により、フィルタ３ｂは、回転数偏差２０２を入力とし、フィルタ通過後回転数偏差２０３を出力する。
【００５３】
図８は、変形例のフィルタ３ｂの周波数特性例を示す。
【００５４】
４個の乗算器６２のゲインを決定することにより、周期ｔｄｒの成分を抑圧することができる。このフィルタ３ｂは、系統動揺の周波数０．２〜２Ｈｚを抑圧することができる。このフィルタ３ｂは、特にｔｄｒが１秒である場合、即ち系統動揺周波数が１Ｈｚである場合に対して設計されている。フィルタ３ｂは、ノッチフィルタの特性を有する。ノッチフィルタは、特に系統動揺の一つの周波数成分が既知である場合に有効である。
【００５５】
系統動揺周波数は、電力系統の種別や、発電プラントなどによって異なるため、フィルタ３、３ｂの特性は系統動揺周波数に応じて設定される。フィルタ３、３ｂは、フィルタ３の特性を示す式の係数や、フィルタ３のＦＩＲフィルタの係数など、特性を決める設定値の入力を受け付け、記憶しても良い。また、タービン制御装置１０１に接続されたコンピュータからフィルタ３、３ｂへ設定値を設定しても良い。また、フィルタ３、３ｂは、幾つかのバンドパスフィルタの組み合わせであっても良いし、一次遅れフィルタであっても良い。
【実施例２】
【００５６】
本実施例では、ガスタービンを制御対象とするタービン制御装置について説明する。
【００５７】
図９は、実施例２の制御対象及びタービン制御装置の構成を示す。
【００５８】
ここでは実施例１との相違点について説明する。実施例１の発電プラントにおける加減弁開度制御器１２〜１５と、ボイラ２１と、蒸気加減弁２２〜２５と、蒸気タービン２６とに代えて、本実施例の発電プラントは、燃料流量調節弁制御器３１と、燃料流量調節弁３２と、燃料設備３３と、圧縮機３４と、ガスタービン３５と、燃焼器３６とを有する。
【００５９】
タービン制御装置１０１は、速度検出器４１からガスタービン３５の回転数を取得する。燃料流量調節弁制御器３１は、低値選択器９の出力に基づいて燃料流量調節弁開度指令値２３１を算出する。燃料流量調節弁３２は、燃料流量調節弁開度指令値２３１に従って開度を変更し、燃料設備３３から燃焼器３６への燃料の流量を調節する。燃焼器３６は、燃料流量調節弁３２からの燃料を燃焼させ、燃焼ガスをガスタービン３５へ送る。ガスタービン３５は、燃焼ガスにより回転し、その軸に直結された圧縮機３４および発電機４２を駆動する。圧縮機３４は、空気を吸入して圧縮し燃焼器３６へ供給する。速度検出器４１は、ガスタービン３５の回転数２０１を計測する。
【００６０】
タービン制御装置１０１は、ガスタービン３５の回転数２０１に基づいて燃料流量調節弁３２を制御することにより、回転数２０１を定格回転数に維持する。本実施例において、タービン制御装置１０１の機能、電力系統の構成、フィルタ特性は、実施例１と同様である。
【００６１】
図１０は、実施例２のタービン制御装置１０１における信号を示す。
【００６２】
この図は、電圧２４１と、回転数２０１と、フィルタ通過後回転数偏差２０３と、ガバナ指令値２０４と、燃料流量調節弁開度指令値２３１との時間変化を示す。これらの信号を用いて、電力系統に擾乱が発生した時のタービン制御装置１０１の動作を説明する。ガスタービン３５の定格回転数を７６００ｒｐｍとする。
【００６３】
電圧２４１に動揺が発生すると周期ｔｄｒの電圧変動が発生する。これにより発電機出力が変動し、その時点での燃料流量に見合うように回転数偏差２０２も周期ｔｄｒで変動する。本実施例では実施例１と同様、周期ｔｄｒを１秒とする。
【００６４】
時刻ｔｄにて電圧２４１の変化が定格電圧Ｖｒの１％の大きさで発生したとする。これにより回転数２０１も時刻ｔｄから周期ｔｄｒで１％だけ変化したとする。実施例１と同様、フィルタ投入条件判定部３０５が電圧２４１の変化を検出し、時刻ｔｆｓにおいてフィルタ投入条件が成立したとすると、フィルタ３により、フィルタ通過後回転数偏差２０３の大きさは回転数偏差２０２の大きさ（回転数２０１の変動の大きさ）の半分程度に減少することが分かる。
【００６５】
タービン制御装置１０１がフィルタ通過後回転数偏差２０３に基づいて燃料流量調節弁開度指令値２３１を算出することにより、電力系統の動揺に対し安定してガスタービン３５を制御できる。
【００６６】
本実施例によれば、電圧２４１の動揺に起因する回転数２０１の変動に、燃料流量調節弁開度指令値２３１が追従することを抑制することができ、燃料流量調節弁３２を安定して制御することができる。
【実施例３】
【００６７】
系統事故による系統動揺周波数をｆｔａとし、ガバナフリー周波数をｆｔｇとし、ＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動周波数制御）またはＥＤＣ（Ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ  Ｌｏａｄ  Ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：経済負荷配分）による出力変更の周波数をｆｄｃとする。これらの周波数ｆｔａ、ｆｔｇ、ｆｄｃは、運用において既知である。本実施例では、これらの周波数に次式の関係が成立しているとする。
【００６８】
ｆｔａ＞ｆｔｇ＞ｆｄｃ  …  （２）
【００６９】
即ち、本実施例では、系統動揺周波数が十分高いため、フィルタ３がガバナフリー運転や、ＡＦＣまたはＥＤＣへ与える影響が無視できるとする。
【００７０】
本実施例の発電プラントの構成は実施例１と同様である。本実施例のタービン制御装置は、電圧２４１によらず系統動揺周波数ｆｔａを抑制するフィルタ３を用いる。なお、発電プラントの構成は実施例２と同様であっても良い。
【００７１】
通常系統運用中、タービン制御装置１０１は、常にフィルタ通過後回転数偏差２０３を速度調定率関数６へ入力する。これにより、タービン制御装置１０１は、系統動揺による回転数の変動を抑制し、加減弁の開度の変動を抑制する方向に動作させる。
【００７２】
図１１は、実施例３のフィルタ投入条件判定部３０５の構成を示す。
【００７３】
実施例１と同様、微分器４５ｂは、回転数２０１の時間変化率を求める。比較器４６ｂは、微分器４５ｂの出力が閾値ｃ以上である状態を判定する。オンディレイタイマ４７ｂは、その状態が時間ｄ以上継続したことを検出し、判定結果３１５として出力する。比較器４６ｃは、回転数２０１が閾値ｅ以上である状態を検出し、判定結果３１６として出力する。ＯＲ素子５０は、判定結果３１５と判定結果３１６のＯＲを算出する。ＮＯＴ素子４８ｃは、ＯＲ素子５０の出力のＮＯＴを算出し、判定結果３１７として出力する。これにより、回転数２０１の上昇率が規定の上昇率ｃを越える状態が時間ｄ以上続く場合、又は回転数２０１が規定速度ｅ以上に上昇した場合、判定結果３１７は偽になる。
【００７４】
実施例１と同様、ＮＯＴ素子４８ａは、発電機４２が単独運転中であることを示す信号を取得し、この信号のＮＯＴを算出し、判定結果３１２として出力する。これにより、発電機４２が電力系統に接続され運転している場合、判定結果３１２は真になる。
【００７５】
実施例１と同様、ＮＯＴ素子４８ｂは、タービントリップであることを示す信号を取得し、この信号のＮＯＴを算出し、判定結果３１４として出力する。タービントリップは、蒸気タービン２６への蒸気の供給が停止され、蒸気タービン２６の通常の制御が行われていない状態である。これにより、蒸気タービン２６の制御が通常通り行われている場合、判定結果３１４は真になる。
【００７６】
ＡＮＤ素子４９ｂは、判定結果３１７、３１２、３１４のＡＮＤを算出する。ＮＯＴ素子４８ｄは、ＡＮＤ素子４９ｂの出力のＮＯＴを算出して判定結果２０５とする。判定結果３１７、３１２、３１４の全てが真になる場合に、フィルタ投入条件が成立し、判定結果２０５が真となる。
【００７７】
本実施例のタービン制御装置１０１は、電圧２４１を取得する必要がない。通常時、電圧２４１によらずフィルタ投入条件は成立する。回転数２０１の上昇率が規定以上の上昇率を続けた場合、または回転数２０１の回転数が規定以上の回転数に上昇した場合、フィルタ投入条件は成立せず、タービン制御装置１０１は、蒸気タービン２６の過速防止を優先させる。
【００７８】
以上の実施例において、速度調定率関数６を定数としたが、速度調定率関数６は、非線形な速度調定率関数を使用しても良い。また、フィルタ３は周期ｔｄｒの変化を抑制するものであれば、フィルタ３、３ｂ以外であっても良い。また、発電プラントや電力系統に合わせて特性を決定しても良い。
【００７９】
タービン制御装置１０１は、系統動揺に対して負荷指令値を操作するのではなく、回転数偏差２０２における系統動揺の周波数成分を抑圧する。これにより、ガバナフリー運転により電力系統の動揺を吸収できずにガバナ指令値が変動することを防止できる。また、系統動揺に起因する回転数偏差により加減弁が急速に開閉することを防ぐことができる。また、電力系統の動揺が発生した場合に発電電力と電力系統を安定に維持することができる。これにより、分散電源が増加する場合の集中電源の柔軟性及び制御性の向上を実現することができる。
【００８０】
以上の実施例で説明された技術は、次のように表現することもできる。
（表現１）
発電機を駆動するタービンの回転数を取得し、所定回転数に対する前記回転数の第１偏差を算出する偏差算出部と、
前記発電機が連系している電力系統の揺動の周波数を含む周波数帯域を抑圧するフィルタを用いて、前記第１偏差を前記フィルタに通すことにより得られる第２偏差を出力する信号処理部と、
前記第２偏差及び速度調定率関数に基づいてガバナ指令値を算出するガバナ指令値演算部と、
前記回転数を調節するための弁の開度の指令値を、前記ガバナ指令値に基づいて算出する開度指令値算出部と、
を備える、
タービン制御装置。
（表現２）
前記信号処理部は、前記回転数が所定の回転数条件を満たすか否かを判定し、前記回転数が前記回転数条件を満たす場合、前記第１偏差を前記第２偏差として出力する、
表現１に記載のタービン制御装置。
（表現３）
前記信号処理部は、前記電力系統における電気工作物の連系点の電圧または周波数の測定値を取得し、前記測定値が所定の測定値条件を満たすか否かを判定し、前記測定値が前記測定値条件を満たさない場合、前記第１偏差を前記第２偏差として出力する、
表現２に記載のタービン制御装置。
（表現４）
前記信号処理部は、前記発電機が単独運転している状態と、前記電気工作物が運転していない状態と、前記タービンのタービントリップが発生している状態との何れかにおいて、前記第１偏差を前記第２偏差として出力する、
表現３に記載のタービン制御装置。
（表現５）
前記回転数条件は、所定の回転数判定時間に亘って前記回転数の増加量が所定の増加量閾値を超え続けること、または前記回転数が所定の回転数閾値を超えることである、
表現４に記載のタービン制御装置。
（表現６）
前記測定値条件は、所定の測定値判定時間に亘って前記測定値の変化量が所定の変化量閾値を超え続けることである、
表現５に記載のタービン制御装置。
（表現７）
前記タービンは、蒸気タービンであり、
前記弁は、前記算出された開度に従って、ボイラから前記蒸気タービンへの蒸気を調節する、
表現１乃至６の何れか一項に記載のタービン制御装置。
（表現８）
前記タービンは、ガスタービンであり、
前記弁は、前記算出された開度に従って、前記ガスタービンへ燃焼ガスを送る燃焼器への燃料を調節する、
表現１乃至６の何れか一項に記載のタービン制御装置。
（表現９）
発電機を駆動するタービンの回転数を取得し、
所定回転数に対する前記回転数の第１偏差を算出し、
前記発電機が連系している電力系統の揺動の周波数を含む周波数帯域を抑圧するフィルタを用いて、前記第１偏差を前記フィルタに通すことにより得られる第２偏差を出力し、
前記第２偏差及び速度調定率関数に基づいてガバナ指令値を算出し、
前記回転数を調節するための弁の開度の指令値を、前記ガバナ指令値に基づいて算出する、
ことを備える、
タービン制御方法。
【００８１】
以上の表現における用語について説明する。偏差算出部は、定格回転数出力部１と、減算部３０１などに対応する。信号処理部は、フィルタ投入選択回路２と、フィルタ３、３ｂと、スイッチ４、５と、スイッチ１０３と、フィルタ投入条件判定部３０５などに対応する。ガバナ指令値演算部は、ガバナ演算回路１０２または１０２ｂと、負荷設定器７と、加算器３０２などに対応する。開度指令値算出部は、定格負荷出力部８と、低値選択器９と、加減弁開度制御器１２、１３、１４、１５と、燃料流量調節弁制御器３１などに対応する。測定値変化量閾値は、閾値ａなどに対応する。測定値判定時間は、時間ｂなどに対応する。回転数増加量閾値は、閾値ｃなどに対応する。回転数判定時間は、時間ｄなどに対応する。回転数閾値は、閾値ｅなどに対応する。第１偏差は、回転数偏差２０２などに対応する。第２偏差は、フィルタ通過後回転数偏差２０３などに対応する。所定回転数は、定格回転数などに対応する。
【００８２】
本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、その趣旨から逸脱しない範囲で、他の様々な形に変更することができる。
【符号の説明】
【００８３】
２：フィルタ投入選択回路、  ３、３ｂ：フィルタ、  ４：スイッチ、  ５：スイッチ、  ６：速度調定率関数、  ７：負荷設定器、  ８：定格負荷出力部、  ９：低値選択器、  １２：加減弁開度制御器、  ２１：ボイラ、  ２２〜２５：蒸気加減弁、  ２６：蒸気タービン、  ３１：燃料流量調節弁制御器、  ３２：燃料流量調節弁、  ３３：燃料設備、  ３４：圧縮機、  ３５：ガスタービン、  ４１：速度検出器、  ４２：発電機、  ４３：送電線、  ４４：電気工作物、  １０１：タービン制御装置、  １０２、１０２ｂ：ガバナ演算回路、  １０３：スイッチ、  ２０４：ガバナ指令値、  ２０５：フィルタ投入判定結果、  ２２２〜２２５：蒸気加減弁開度指令値、  ２３１：燃料流量調節弁開度指令値、  ２４０：接続点、  ３０１：減算器、  ３０２：加算器、  ３０３：調速信号、  ３０５：フィルタ投入条件判定部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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