(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンに対する負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第一判定部と、
前記負荷要求の増加又は減少に応じて時定数を決定する時定数決定部と、
前記負荷要求に対して前記時定数に応じた遅れを生じさせる演算を適用した演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第二判定部と、
を備えるガスタービン制御装置。
【請求項２】
前記時定数決定部は、前記第一判定部が判定した負荷要求の増減が、増加および減少のうち何れか、前記ガスタービンの制御の切替のために検知したい変化と逆の変化である場合に、前記時定数を、前記増加および減少のうち何れか検知したい変化である場合の時定数よりも小さい値に設定する、請求項１に記載のガスタービン制御装置。
【請求項３】
前記時定数決定部は、前記負荷要求の大きさに応じて前記時定数を変化させる、請求項１または請求項２に記載のガスタービン制御装置。
【請求項４】
前記負荷要求の大きさに応じて閾値を決定する閾値決定部をさらに備え、
前記第二判定部は、前記差分と前記閾値との比較により前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する、請求項１から３の何れか一項に記載のガスタービン制御装置。
【請求項５】
前記第二判定部は、前記負荷要求に対して前記時定数に応じた一次遅れを適用した前記演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する、請求項１から４のいずれか一項に記載のガスタービン制御装置。
【請求項６】
前記第二判定部は、前記時定数に応じた無駄時間だけ前記負荷要求を遅延させた前記演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する、請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービン制御装置。
【請求項７】
前記第二判定部は、前記時定数に応じた時間分の前記負荷要求の移動平均による前記演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する、請求項１から６のいずれか一項に記載のガスタービン制御装置。
【請求項８】
ガスタービンに対する負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第一判定ステップと、
前記負荷要求の増加又は減少に応じて時定数を決定する時定数決定ステップと、
前記負荷要求に対して前記時定数に応じた遅れを生じさせる演算を適用した演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第二判定ステップと、
を含むガスタービン制御方法。
【請求項９】
ガスタービンを制御するコンピュータに、
前記ガスタービンに対する負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第一判定ステップと、
前記負荷要求の増加又は減少に応じて時定数を決定する時定数決定ステップと、
前記負荷要求に対して前記時定数に応じた遅れを生じさせる演算を適用した演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第二判定ステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＴＣＣ（Gas Turbine Combined Cycle）発電プラント等のガスタービンの制御に際し、例えば燃料流量又は空気量を負荷要求に対して先行的に制御するために、負荷要求の微分に基づいて制御を行う場合がある。その際、負荷要求信号に対するノイズの影響を軽減させるため、負荷要求の不完全微分を用いる場合がある。
例えば、特許文献１に記載の運転制御装置では、発電機出力設定値を一次遅れフィルタで遅延した信号と遅延していない信号との偏差を求めることで不完全微分（擬似微分）し、得られた値に基づいてＩＧＶ（Inlet Guide Vane）開度を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０１９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
負荷要求を不完全微分する際、一次遅れ時定数を小さくするとノイズの影響を受けやすくなり、この点で制御の精度が低下してしまう可能性がある。一方、一次遅れ時定数を大きくすると制御が遅れてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は、負荷要求信号に対するノイズの影響を軽減させ、且つ、制御の遅れを抑制することができるガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、ガスタービン制御装置は、ガスタービンに対する負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第一判定部と、前記負荷要求の増加又は減少に応じて時定数を決定する時定数決定部と、前記負荷要求に対して前記時定数に応じた遅れを生じさせる演算を適用した演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第二判定部と、を備える。
前記時定数決定部は、前記第一判定部が判定した負荷要求の増減が、増加および減少のうち何れか、前記ガスタービンの制御の切替のために検知したい変化と逆の変化である場合に、前記時定数を、前記増加および減少のうち何れか検知したい変化である場合の時定数よりも小さい値に設定するようにしてもよい。
【０００７】
前記時定数決定部は、前記負荷要求の大きさに応じて前記時定数を変化させるようにしてもよい。
【０００８】
前記負荷要求の大きさに応じて閾値を決定する閾値決定部をさらに備え、前記第二判定部は、前記差分と前記閾値との比較により前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定するようにしてもよい。
【０００９】
前記第二判定部は、前記負荷要求に対して前記時定数に応じた一次遅れを適用した前記演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定するようにしてもよい。
【００１０】
前記第二判定部は、前記時定数に応じた無駄時間だけ前記負荷要求を遅延させた前記演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定するようにしてもよい。
【００１１】
前記第二判定部は、前記時定数に応じた時間分の前記負荷要求の移動平均による前記演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定するようにしてもよい。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、ガスタービン制御方法は、ガスタービンに対する負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第一判定ステップと、前記負荷要求の増加又は減少に応じて時定数を決定する時定数決定ステップと、前記負荷要求に対して前記時定数に応じた遅れを生じさせる演算を適用した演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第二判定ステップと、を含む。
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、プログラムは、ガスタービンを制御するコンピュータに、前記ガスタービンに対する負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第一判定ステップと、前記負荷要求の増加又は減少に応じて時定数を決定する時定数決定ステップと、前記負荷要求に対して前記時定数に応じた遅れを生じさせる演算を適用した演算結果と前記負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する第二判定ステップと、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
上記したガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法およびプログラムによれば、負荷要求信号に対するノイズの影響を軽減させ、且つ、制御の遅れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガスタービン制御装置の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図２】ガスタービン制御装置が時定数の切替を行わずに負荷要求の増減を判定する演算の例を示す説明図である。
【図３】時定数の切替を行わない場合の負荷要求の増減の判定例を示す説明図である。
【図４】同実施形態に係るガスタービン制御装置が負荷要求の増減を判定する演算の例を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係るガスタービン制御装置が行う負荷要求の増減の判定の例を示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るガスタービン制御装置が負荷要求の増減を判定する演算の例を示す説明図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るガスタービン制御装置の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図８】同実施形態に係るガスタービン制御装置が負荷要求の増減を判定する演算の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るガスタービン制御装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、ガスタービン制御装置１００は、通信部１１０と、記憶部１７０と、制御部１８０とを備える。制御部１８０は、第一判定部１８１と、時定数決定部１８２と、第二判定部１８３と、制御信号生成部１８４とを備える。また、図１にはガスタービン制御装置１００の制御対象であるガスタービン２００が示されている。ガスタービン制御装置１００とガスタービン２００とでガスタービンシステム１を構成している。
【００１８】
ガスタービン制御装置１００は、ガスタービン２００を制御する。具体的には、ガスタービン制御装置１００は、ガスタービン２００に対する負荷要求を取得し、負荷要求に応じた負荷でガスタービン２００を運転させる。
例えば、ガスタービン２００は発電所のガスタービンであり、ガスタービン制御装置１００は、ガスタービン２００に対する負荷要求を発電出力設定値にて取得する。但し、ガスタービン制御装置１００が取得する負荷要求は発電機出力設定値に限らず、ガスタービン２００に要求される負荷を示す値であればよい。
ガスタービン制御装置１００は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller；ＰＬＣ）などのコンピュータを用いて構成される。
【００１９】
通信部１１０は、他の機器と通信を行う。特に通信部１１０は、制御信号生成部１８４が生成する制御信号をガスタービン２００に送信する。この制御信号によりガスタービン制御装置１００はガスタービン２００を制御する。また、通信部１１０は、発電設備の中央制御装置などガスタービン制御装置１００に対する上位制御装置と通信を行って、ガスタービン２００に対する負荷要求を受信する。
但し、ガスタービン制御装置１００が取得する負荷要求は、上位制御装置からの負荷要求に限らない。例えば、ガスタービンシステム１の運転員がガスタービン制御装置１００に負荷要求を入力するようにしてもよい。
【００２０】
記憶部１７０は、各種情報を記憶する。記憶部１７０は、ガスタービン制御装置１００が備える記憶デバイスを用いて構成される。
制御部１８０は、ガスタービン制御装置１００の各部を制御して各種機能を実行する。制御部１８０は、例えばガスタービン制御装置１００が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit；中央処理装置）が記憶部１７０からプログラムを読み出して実行することで構成される。
【００２１】
第一判定部１８１は、ガスタービン２００に対する負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する。
時定数決定部１８２は、ガスタービン２００に対する負荷要求の増加又は減少に応じて時定数を決定する。具体的には、時定数決定部１８２は、第一判定部１８１の判定結果に応じて、第二判定部１８３の演算用の時定数を決定する。負荷要求が増加していると第一判定部１８１が判定した場合、時定数決定部１８２は、負荷要求が減少していると第一判定部１８１が判定した場合よりも大きい時定数に決定する。例えば、時定数決定部１８２は、負荷要求が増加していると判定された場合には時定数を１秒に決定し、負荷要求が減少していると判定された場合には時定数を０．０１秒に決定する。
【００２２】
第二判定部１８３は、ガスタービン２００に対する負荷要求に対して時定数に応じた遅れを生じさせる演算を適用した演算結果と負荷要求との差分に基づいて負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する。より具体的には、第二判定部１８３は、ガスタービン２００に対する負荷要求に対して時定数に応じた一次遅れを適用した演算結果と負荷要求との差分に基づいて負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する。
【００２３】
制御信号生成部１８４は、第二判定部１８３の判定結果に基づいてガスタービン２００に対する制御信号を生成する。例えば、負荷要求が増加していると第二判定部１８３が判定した場合、制御信号生成部１８４は、ガスタービン２００の燃料流量及び空気量を増加させる制御を行う制御信号を生成する。一方、負荷要求が減少していると第二判定部１８３が判定した場合、制御信号生成部１８４は、ガスタービン２００の燃料流量及び空気量を減少させる制御を行う制御信号を生成する。
【００２４】
ここで、図２〜図５を参照して時定数決定部１８２が行う時定数の切替について説明する。
図２は、ガスタービン制御装置が時定数の切替を行わずに負荷要求の増減を判定する演算の例を示す説明図である。図２に示す演算１０１０は、負荷要求の入力を受けて負荷要求が増加しているか減少しているかの判定結果を出力する。
演算１０１２は一次遅れの演算を示し、演算１０１３は減算を示す。演算１０１２が算出する一次遅れは式（１）のように示される。
【００２５】
【数１】
0006684096.tif 000002
【００２６】
ここで、演算１０１２への入力を「ｕ」で示し、演算１０１２の出力（一次遅れ）を「ｙ」で示している。また、「ｓ」はラプラス演算子を示す。「τ」は時定数（図２の例では一次遅れ時定数）を示す。演算１０１２では、時定数τは例えば１秒など定数に設定されており、時定数の切替は行われない。
演算１０１２と演算１０１３とを組み合わせた演算１０１１は、負荷要求から負荷要求の一次遅れを減算して不完全微分を算出する。演算１０１１が算出する不完全微分は式（２）のように示される。
【００２７】
【数２】
0006684096.tif 000003
【００２８】
式（２）では、演算１０１１への入力を「ｕ」で示し、演算１０１１の出力（不完全微分）を「ｙ」で示している。「ｓ」及び「τ」は式（１）の場合と同様である。
また、演算１０１４は閾値との比較を示す。演算１０１４への入力が所定の第一閾値よりも大きい場合、演算１０１４の出力はＯＮになる。また、演算１０１４への入力が所定の第二閾値よりも小さい場合、演算１０１４の出力はＯＦＦになる。第一閾値と第二閾値とは同じ値に設定されていてもよいし、第一閾値が第二閾値よりも大きい値に設定され、演算１０１４がヒステリシスを有していてもよい。
演算１０１４の出力ＯＮは、負荷要求が増加しているとの判定結果を示し、出力ＯＦＦは、負荷要求が増加していない（従って、変化無しまたは減少している）との判定結果を示す。
【００２９】
図３は、時定数の切替を行わない場合の負荷要求の増減の判定例を示す説明図である。同図のグラフの横軸は時刻を示し、縦軸はガスタービンの負荷を示す。また、線Ｌ１１はガスタービンへの負荷要求を示し、線Ｌ１２は負荷要求の一次遅れ（図２の演算１０１２の出力）を示す。
図３の例では、時刻Ｔ１１まで負荷要求が減少し、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２まで負荷要求が増加し、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３まで負荷要求が減少し、時刻Ｔ１３以降は負荷要求が増加している。特に、時刻Ｔ１１で負荷要求が減少から増加に転じているが、すぐ後の時刻Ｔ１２で負荷要求が再び減少に転じている。
【００３０】
時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までのように短時間のみの負荷要求の増加に応じてガスタービンの制御を切り替えると、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３までの負荷要求の減少への追従が遅れる原因となって制御の精度が低下する可能性がある。特に、ガバナフリー（Governor Free）運転又はＡＦＣ（Automatic Frequency Control）等の周波数制御のように要求負荷が増減を繰り返す場合、短時間のみの負荷要求の増加に応じて制御を切り替えると、制御の切替が頻発してしまい、安定した運転を行えない。
また、このように短時間のみの負荷要求の増加が生じる原因の１つに負荷要求信号へのノイズの混入が考えられる。ノイズの混入によって負荷要求が短時間のみ上昇した場合、本来の負荷要求からすればガスタービンの制御の切替を行うべきでない。
【００３１】
そこで、図２に示すようにガスタービン制御装置は負荷要求の一次遅れ（図３の線Ｌ１２）を算出し、負荷要求から負荷要求の一次遅れを減算した差が所定の閾値より大きいか否かに基づいてガスタービンの燃料流量及び空気量の制御を切り替える。これにより、ガスタービン制御装置が短時間のみの負荷要求の増加に応じてガスタービンの制御を切り替えることを回避または低減することができる。図３の例では、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの間も、負荷要求（線Ｌ１１）から負荷要求の一次遅れ（線Ｌ１２）を減算した差が閾値よりも小さく、ガスタービン制御装置は、負荷要求が減少している場合の制御を継続する。
【００３２】
一方、負荷要求から負荷要求の一次遅れを減算した差に基づいてガスタービンの制御を行うことで、負荷要求の変化に対して制御が遅れてしまう場合がある。図３の例では、時刻Ｔ１３に負荷要求が減少から増加に転じているのに対し、ガスタービン制御装置は、時刻Ｔ１４に負荷要求減少時の制御から負荷要求増加時の制御へと切り替えている。時刻Ｔ１４では、負荷要求から負荷要求の一次遅れを減算した差が閾値よりも大きくなっており、ガスタービン制御装置が制御の切替を行っている。なお、負荷要求から負荷要求の一次遅れを減算した差は、矢印Ａ１１で示されている。
特に、負荷要求の一次遅れ（線Ｌ１２）の変化が負荷要求（線Ｌ１１）の変化に対して遅れており、負荷要求が減少から増加に転じた時刻Ｔ１３では、負荷要求の一次遅れが負荷要求と比較して十分に減少していない。負荷要求の一次遅れの減少に時間を要し、これにより時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４までの遅延が生じている。
【００３３】
ここで、一次遅れの時定数（式（１）の「τ」）を小さくすれば、負荷要求に対する負荷要求の一次遅れの追従性を高めることができる。ここで、負荷要求に対する負荷要求の一次遅れの追従性とは、負荷要求と負荷要求の一次遅れとの値の近さである。負荷要求に対する負荷要求の一次遅れの追従性が高いとは、負荷要求と負荷要求の一次遅れとの値が近い（差が小さい）ことである。一方、負荷要求に対する負荷要求の一次遅れの追従性が低いとは、負荷要求と負荷要求の一次遅れとの値が遠い（差が大きい）ことである。
負荷要求に対する負荷要求の一次遅れの追従性を高めることで、負荷要求の変化に対しガスタービン制御装置によるガスタービンの制御の切替の遅れを低減させることができる。
【００３４】
一方、一次遅れの時定数を小さくした場合、負荷要求に対する負荷要求の一次遅れの追従性が高まり、負荷要求と負荷要求の一次遅れとの差が小さくなる。このため、図２の演算１０１４の閾値を比較的小さく設定することになる。すると、図２の演算１０１０によって短時間のみの負荷要求の上昇でも負荷要求が増加していると判定するようになり、ガスタービン制御装置がガスタービンの制御を切り替えるようになる。短時間のみの負荷要求の上昇でガスタービン制御装置がガスタービンの制御を切り替えると上述したような不都合が生じる。
そこで、ガスタービン制御装置１００は、一次遅れの時定数を切り替えることで、短時間のみの負荷要求の上昇では制御の切替を行わず、かつ、制御の切替の遅れを低減させる。
【００３５】
図４は、ガスタービン制御装置１００が負荷要求の増減を判定する演算の例を示す説明図である。図４に示す演算３００は、負荷要求の入力を受けて負荷要求が増加しているか減少しているかの判定結果を出力する。
演算３１１は無駄時間の付与を示す。演算３１１の時定数は例えば１秒に設定されており、演算３１１は入力される負荷要求を時定数の時間だけ遅延させて出力する。演算３１２は減算を示す。
【００３６】
演算３１１と演算３１２とを組み合わせた演算３１０は、第一判定部１８１（図１）が行う演算の例に該当する。第一判定部１８１は、負荷要求を無駄時間で遅延させた値を負荷要求から減算した差を算出することで、負荷要求が増加しているか減少しているかの判定結果を示す値を出力する。演算３１０の出力が正の場合、負荷要求が増加しているとの判定結果を示す。演算３１０の出力が負の場合、負荷要求が減少しているとの判定結果を示す。演算３１０の出力が０の場合、負荷要求が変化していないとの判定結果を示す。
【００３７】
演算３２１は、演算３１２からの出力に応じて時定数を決定する。例えば負荷要求の増加を検知したい場合、演算３２１は、検知したい方向と逆方向である負荷要求減少時に時定数を小さくする。一方、演算３２１は、検知したい方向である負荷要求増加時に時定数を大きくする。具体的には、演算３１２の出力が正の場合（すなわち、負荷要求が増加しているとの判定結果である場合）、演算３２１は、時定数を例えば１秒など比較的大きい値に設定する。一方、演算３１２の出力が０または負の場合（すなわち、負荷要求が減少している又は変化していないとの判定結果である場合）、演算３２１は、時定数を例えば０．０１秒など、比較的小さい値に設定する。
【００３８】
演算３２１は、例えばルックアップテーブルにて実装される。具体的には、演算３２１への入力（演算３１２の出力）が正の場合、０または負の場合それぞれに時定数の値が定められている。
演算３２１は、時定数決定部１８２（図１）が行う演算の例に該当する。
なお、負荷要求の減少を検知したい場合は、演算３２１は、検知したい方向である負荷要求減少時に時定数を大きくし、検出したい方向と逆方向である負荷要求増加時に時定数を小さくする。
【００３９】
演算３３２は一次遅れの演算を示す。演算３３２が算出する時定数は、図２の演算１０１２の場合と同様、上述した式（１）のように示される。
但し、演算３３２では一次遅れ時定数が切り替わる点で演算１０１２の場合と異なる。演算３３２は、演算３２１が出力する時定数を一次遅れ時定数として用いる。従って、演算３１２の出力が負荷要求の増加を示す場合、演算３３２は比較的大きい値の時定数を用いて一次遅れを算出する。一方、演算３１２の出力が負荷要求の減少又は変化なしを示す場合、演算３３２は比較的小さい値の時定数を用いて一次遅れを算出する。
【００４０】
演算３３３は減算を示す。具体的には、演算３３３は負荷要求から演算３３２の出力を減算する。
演算３３２と演算３３３とを組み合わせた演算３３１は、負荷要求から負荷要求の一次遅れを減算して不完全微分を算出する。演算３３１が算出する不完全微分は、図２の演算１０１１の場合と同様、上述した式（２）のように示される。
但し、演算３３１では演算３３２の一次遅れ時定数が切り替わる点で演算１０１１の場合と異なる。
【００４１】
演算３３４は閾値との比較を示す。演算３３４への入力が所定の第一閾値よりも大きい場合、演算３３４の出力はＯＮになる。また、演算３３４への入力が所定の第二閾値よりも小さい場合、演算３３４の出力はＯＦＦになる。第一閾値と第二閾値とは同じ値に設定されていてもよいし、第一閾値が第二閾値よりも大きい値に設定され、演算１０１４がヒステリシスを有していてもよい。
【００４２】
演算３３４の出力ＯＮは、負荷要求が増加しているとの判定結果を示し、出力ＯＦＦは、負荷要求が増加していない（従って、変化無しまたは減少している）との判定結果を示す。
演算３３２と演算３３３と演算３３４とを組み合わせた演算３３０は、第二判定部１８３（図１）が行う演算の例に該当する。演算３３２が行う一次遅れの演算は、負荷要求に対して時定数に応じた遅れを生じさせる演算の例に該当する。
【００４３】
図５は、ガスタービン制御装置１００が行う負荷要求の増減の判定の例を示す説明図である。同図のグラフの横軸は時刻を示し、縦軸はガスタービンの負荷を示す。また、線Ｌ２１はガスタービンへの負荷要求を示し、線Ｌ２２は負荷要求の一次遅れ（図４の演算３３１の出力）を示す。
図５の例では、時刻Ｔ２１まで負荷要求が減少し、時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２まで負荷要求が増加し、時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２４まで負荷要求が減少し、時刻Ｔ２４以降は負荷要求が増加している。特に、時刻Ｔ２１で負荷要求が減少から増加に転じているが、すぐ後の時刻Ｔ２２で負荷要求が再び減少に転じている。
【００４４】
負荷要求が減少している又は変化無しと第一判定部１８１が判定した場合（具体的には、図４の演算３１２の出力が負又は０である場合）、上述したように第二判定部１８３は比較的小さい時定数を用いて一次遅れを算出する。図５の例では、時刻Ｔ２１まで、及び、時刻Ｔ２３から時刻Ｔ２４までの間、第二判定部１８３は比較的小さい時定数を用いて一次遅れを算出している。これにより、負荷要求（線Ｌ２１）に対する負荷要求の一次遅れ（線Ｌ２２）の追従性が高くなっている。
【００４５】
一方、負荷要求が増加していると第一判定部１８１が判定した場合（具体的には、図４の演算３１２の出力が正である場合）、第二判定部１８３は比較的大きい時定数を用いて一次遅れを算出する。図５の例では、時刻Ｔ２１からＴ２３までの間、及び、時刻Ｔ２４以降、第二判定部１８３は比較的大きい時定数を用いて一次遅れを算出している。これにより、負荷要求（線Ｌ２１）に対する負荷要求の一次遅れ（線Ｌ２２）の遅れが大きくなっている。
【００４６】
時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２までのように短時間のみの負荷要求の増加に対し、第一判定部１８１が負荷要求の上昇を検出することで、第二判定部１８３は比較的大きい時定数で一次遅れの演算を行う。具体的には、演算３１２が正の値を算出することで演算３３１の時定数が比較的大きい値に設定される。これにより、ガスタービン制御装置１００が短時間のみの負荷要求の増加に応じてガスタービン２００の制御を切り替えることを回避または低減することができる。図５の例では、時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２までの間も、負荷要求（線Ｌ２１）から負荷要求の一次遅れ（線Ｌ２２）を減算した差が閾値よりも小さく、ガスタービン制御装置１００は、負荷要求が減少している場合の制御を継続する。
【００４７】
このように、検知したい方向と逆方向である負荷減少時には時定数決定部１８２が一次遅れの時定数を小さく設定することで、負荷要求に対する負荷要求の一次遅れの追従性が高くなる。これにより、不完全微分値（負荷要求から負荷要求の一次遅れを減算した差）が小さくなる。短時間のみ負荷要求が増加に転じた場合、不完全微分値が大きくなる前に負荷要求が再び減少に転じ、不完全微分値は第二判定部１８３の閾値よりも小さいままである。これにより、ガスタービン制御装置１００は、負荷要求が検知したい方向と逆方向から検知したい方向に短時間のみ変化した場合には、負荷要求の変化の検知を抑制することができる。
【００４８】
また、第二判定部１８３は、負荷要求が減少していると第一判定部１８１が判定しているときに、一次遅れの時定数を小さくして負荷要求に対する負荷要求の一次遅れの追従性を高めることで、負荷要求が減少から増加に転じた際の制御の切替の遅れを低減させることができる。
図５の例では、時刻Ｔ２４に負荷要求が減少から増加に転じているのに対し、ガスタービン制御装置１００は、時刻Ｔ２５に負荷要求減少時の制御から負荷要求増加時の制御へと切り替えている。時刻Ｔ２５では、負荷要求から負荷要求の一次遅れを減算した差が閾値よりも大きくなっており、ガスタービン制御装置１００が制御の切替を行っている。なお、負荷要求から負荷要求の一次遅れを減算した差は、矢印Ａ２１で示されている。
ここで、負荷要求が減少しているときの負荷要求に対する負荷要求の一次遅れの追従性が高いことで、時刻Ｔ２４のように負荷要求が減少から増加に転じた際の負荷要求から負荷要求の一次遅れで減算した差が小さくなっている。これにより、ガスタービン制御装置１００は、負荷要求が減少から増加に転じた際の制御の切替の遅れを低減させることができる。図５の例では、時刻Ｔ２４から時刻Ｔ２５までの時間が、図３の時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４までの時間よりも短い。
【００４９】
以上のように、第一判定部１８１は、ガスタービン２００に対する負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する。そして、時定数決定部１８２は、負荷要求の増加又は減少に応じて時定数を決定する。第二判定部１８３は、負荷要求に対して時定数に応じた遅れを生じさせる演算を適用した演算結果と負荷要求との差分に基づいて負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する。具体的には、第二判定部１８３は、負荷要求に対して時定数に応じた一次遅れを適用した演算結果と負荷要求との差分に基づいて負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する。
これにより、ガスタービン制御装置１００は、負荷要求信号に対するノイズの影響を軽減させ、且つ、制御の遅れを抑制することができる。具体的には、ガスタービン制御装置１００は、第二判定部１８３の判定結果に基づいてガスタービン２００を制御することで、短時間のみの負荷要求の増加に応じてガスタービン２００の制御を切り替えることを回避または低減することができ、かつ、負荷要求が減少から増加に転じた際の制御の切替の遅れを低減させることができる。
【００５０】
なお、図４の演算３１１の時定数（無駄時間）は、制御部１８０の演算周期、及び、ガスタービン制御装置１００が負荷要求を取得するサンプリング周期等に応じて設定される。
例えば、制御部１８０の演算周期が長い場合は、無駄時間を短く設定しても実効的な演算を行うことができない。この場合、設定作業者は、例えば無駄時間を制御部１８０の演算周期と同じ時間に設定するなど、制御部１８０の演算周期に応じて無駄時間を長く設定する。
また、ガスタービン制御装置１００が負荷要求を取得するサンプリング周期が長い場合も、無駄時間を短く設定しても実効的な演算を行うことができない。この場合、設定作業者は、例えば無駄時間を負荷要求取得のサンプリング周期と同じ時間に設定するなど、ガスタービン制御装置１００が負荷要求を取得するサンプリング周期に応じて無駄時間を長く設定する。
【００５１】
また、図４の演算３２１が出力する時定数（演算３３２の一次遅れ時定数）と演算３３４の閾値との具体的な値は、ガスタービン２００の特性、及び、負荷要求の傾向等に応じて設定される。
例えば、負荷要求減少時の制御と負荷要求増加時の制御との切替に時間を要する場合、設定作業者は、時定数に対して閾値を大きめに設定することで、制御の切替の頻発を抑制することができる。一方、負荷要求減少時の制御と負荷要求増加時の制御との切替に時間を要しない場合、設定作業者は、時定数に対して閾値を小さめに設定することで、負荷要求に応じた制御の精度を向上させることができる。
また、負荷要求信号にノイズが混入し易い場合など、負荷要求の減少と増加とが比較的頻繁に切り替わる場合、設定作業者は、時定数に対して閾値を大きめに設定することで、制御の切替の頻発を抑制することができる。一方、負荷要求の減少と増加とが切り替わる頻度が低い場合、設定作業者は、時定数に対して閾値を小さめに設定することで、負荷要求に応じた制御の精度を向上させることができる。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、時定数決定部１８２が負荷要求の増減の判定結果に応じて時定数を切り替える点について説明した。さらに、時定数決定部１８２が負荷要求の大きさ（負荷帯）に応じて時定数を切り替えるようにしてもよい。第２の実施形態ではこの点について説明する。
第２の実施形態に係るガスタービン制御装置１００の機能構成は図１を参照して説明したのと同様であり、ここでは図示を省略し、第１の実施形態の場合との相違点について説明する。
【００５３】
図６は、第２の実施形態に係るガスタービン制御装置１００が負荷要求の増減を判定する演算の例を示す説明図である。図６に示す各部のうち、図４の各部に対応して同様の演算を行う部分には同一の符号（３１０〜３１２、３２１、３３０〜３３４）を付して説明を省略する。図６の演算３０１は、演算３３２に用いる時定数の算出方法が図４の演算３００の場合と異なる。
【００５４】
図６の演算３４１は、負荷要求の入力を受けて、入力された負荷要求に応じた係数値を出力する。演算３４１は、例えばルックアップテーブルにて実装される。具体的には、負荷要求の大きさの範囲（負荷帯）毎に係数値が定められている。
演算３４２は乗算を行う。具体的には演算３４２は、演算３２１が出力した時定数に演算３４１が出力した係数を乗算する。
演算３２１と演算３４１と演算３４２とを組み合わせた演算３４０は、時定数決定部１８２が行う演算の例に該当する。
【００５５】
以上のように時定数決定部１８２は、負荷要求の大きさに応じて時定数を変化させる。
これによりガスタービン制御装置１００は、要求負荷の負荷帯に応じて要求負荷の増減の切替の検出感度を変えることができ、より自由度の高い制御を行うことができる。
例えば、負荷帯によってはＩＧＶの開度を大きくし過ぎると窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が増加するなど環境性能が低下ことが考えられる。この場合、時定数決定部１８２は、環境性能が厳しい負荷帯では時定数に係数０．８を乗算するなど、環境性能が厳しくない負荷帯よりも小さい時定数を出力するようにする。これにより、環境性能が厳しい負荷帯では、第二判定部１８３が算出する不完全微分（図６の演算３３３の出力）が小さくなり、負荷要求減少時の制御から負荷要求増加時の制御への切替がある程度抑制される。このようにガスタービン制御装置１００が制御の切替をある程度抑制することで、ＩＧＶの開度を大きくし過ぎる可能性を低減させ、環境性能を確保できることが期待される。
【００５６】
また、ガスタービン制御装置１００が、高負荷帯でタービン負荷を増加させる制御を積極的に行った場合、ガスタービン２００の特性によっては負荷要求に対して負荷がオーバーシュートすることがある。この場合、時定数決定部１８２が、高負荷帯では時定数に係数０．８を乗算するなど低負荷帯よりも小さい時定数を出力するようにする。これにより、高負荷帯では、第二判定部１８３が算出する不完全微分（図６の演算３３３の出力）が小さくなり、負荷要求減少時の制御から負荷要求増加時の制御への切替がある程度抑制される。このようにガスタービン制御装置１００が制御の切替をある程度抑制することで、負荷要求に対する負荷のオーバーシュートを低減させることができる。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
第２の実施形態では、時定数決定部１８２が要求負荷の大きさに応じて時定数を切り替える点について説明した。これに代えて、ガスタービン制御装置１００が要求負荷の大きさ（負荷帯）に応じて第二判定部１８３の判定閾値を切り替えるようにしてもよい。第３の実施形態ではこの点について説明する。
【００５８】
図７は、第３の実施形態に係るガスタービン制御装置の機能構成を示す概略ブロック図である。図７に示す各部のうち、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１、１００、１１０、１７０、１８０〜１８４、２００）を付して説明を省略する。図７では、制御部１８０が閾値決定部１９１を備え、閾値決定部１９１が決定した閾値を第二判定部１８３が用いる点で図１の場合と異なる。それ以外は、図１の場合と同様である。
【００５９】
閾値決定部１９１は、負荷要求の大きさに応じて閾値を決定する。
第二判定部１８３は、演算３３３が算出した差分と閾値決定部１９１が決定した閾値との比較により負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する。
図８は、第３の実施形態に係るガスタービン制御装置１００が負荷要求の増減を判定する演算の例を示す説明図である。図８に示す各部のうち、図４の各部に対応して同様の演算を行う部分には同一の符号（３１０〜３１２、３２１、３３０〜３３４）を付して説明を省略する。図８の演算３０２は、演算３３４に用いる閾値の算出方法が図４の演算３００の場合と異なる。
図８の演算３４１は、負荷要求の入力を受けて、入力された負荷要求に応じた閾値を出力する。
演算３４１は、閾値決定部１９１が行う演算の例に該当する。
演算３４１が出力した閾値は、演算３３４の閾値として用いられる。
【００６０】
以上のように、閾値決定部１９１は、負荷要求の大きさに応じて閾値を決定する。そして、第二判定部１８３は、負荷要求と負荷要求の一次遅れとの差分と閾値決定部１９１が決定した閾値との比較により負荷要求が増加しているか減少しているかを判定する。
これによりガスタービン制御装置１００は、要求負荷の負荷帯に応じて要求負荷の増減の切替の検出感度を変えることができ、より自由度の高い制御を行うことができる。
【００６１】
例えば第２の実施形態の場合と同様、第３の実施形態でも、環境性能が厳しい負荷帯ではガスタービン制御装置１００が制御の切替をある程度抑制することで、ＩＧＶの開度を大きくし過ぎる可能性を低減させ、環境性能を確保できることが期待される。
また、第２の実施形態の場合と同様、第３の実施形態でも、高負荷帯ではガスタービン制御装置１００が制御の切替をある程度抑制することで、負荷要求に対する負荷のオーバーシュートを低減させることができる。
【００６２】
なお、第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせて実施するようにしてもよい。
例えば、図７の時定数決定部１８２が、図６を参照して説明したように負荷要求の増減の判定結果に基づく時定数（図６の演算３２１の出力）に、負荷要求の大きさ（負荷帯）に応じた係数（図６の演算３４１の出力）を乗算して時定数を算出するようにしてもよい。
【００６３】
なお、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態、及び、第２の実施形態と第３の実施形態との組み合わせのいずれでも、負荷要求に対して時定数に応じた遅れを生じさせる演算は一次遅れの演算に限らない。具体的には、第二判定部１８３が、ガスタービン２００に対する負荷要求に対して一次遅れ以外の演算を適用した演算結果と負荷要求との差分に基づいて負荷要求が増加しているか減少しているかを判定するようにしてもよい。
【００６４】
例えば、第二判定部１８３が、時定数決定部１８２が決定した時定数に応じた無駄時間だけ負荷要求を遅延させた演算結果と負荷要求との差分に基づいて負荷要求が増加しているか減少しているかを判定するようにしてもよい。この場合、図４、図６又は図８の演算３３２に代えて無駄時間を付与する演算を適用する。
【００６５】
あるいは、第二判定部１８３が、時定数決定部１８２が決定した時定数に応じた時間分の負荷要求の移動平均による演算結果と負荷要求との差分に基づいて前記負荷要求が増加しているか減少しているかを判定するようにしもよい。この場合、図４、６又は図８の演算３３２に代えて移動平均の演算を適用する。
【００６６】
なお、制御部１８０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１  ガスタービンシステム
１００  ガスタービン制御装置
１１０  通信部
１７０  記憶部
１８０  制御部
１８１  第一判定部
１８２  時定数決定部
１８３  第二判定部
１８４  制御信号生成部
１９１  閾値決定部
２００  ガスタービン
【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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