(57)【要約】【課題】  負荷変動等が生じた場合の過渡的な応答性を改善に加えて、負荷変動等が生じた後に定常的な運転状態に円滑かつ速やかに移行して安定した回転速度制御を行うことができる原動機の制御装置を提供する。【解決手段】  原動機２の燃料注入量対出力トルク特性を記述した特性関数を記憶する関数記憶手段２０と、電力系統３に連なる負荷変動あるいは発電プラントの状態変化に応じて関数記憶手段２０に記憶されている特性関数上で求まる状態変化後の新たな動作点を目標値として設定する演算処理装置１２と、この演算処理装置１２で設定された目標値に向かって現在の原動機の回転速度を調整する調速装置９とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に連なる他の交流電源と周波数同期しながら発電機を原動機によって駆動運転する発電プラントの、上記原動機の回転速度を上記周波数に対応した回転速度となるように制御する原動機の制御装置において、
上記原動機の燃料注入量対出力トルク特性を記述した特性関数を記憶する関数記憶手段と、上記電力系統に連なる負荷変動あるいは発電プラントの状態変化に応じて上記関数記憶手段に記憶されている特性関数上で求まる状態変化後の新たな動作点を目標値として設定する目標値設定手段と、この目標値設定手段で設定された目標値に向かって現在の原動機の回転速度を調整する調速手段とを備え、過渡的な制御応答性の向上と運転状態変化後の定常的な制御安定性の向上を併せて実現することを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項２】
上記発電プラントから時々刻々に得られる原動機の燃料注入量に関する運転データを記憶するメモリと、このメモリに記憶されている現時点までの運転データに基づいて原動機の同一出力トルクに対する燃料注入量の中央値を選択する中央値選択手段を備え、上記関数記憶手段は、上記中央値選択手段で選択される中央値に対応した原動機の出力トルクとの関係を特性関数として記憶するものであることを特徴とする請求項１記載の原動機の制御装置。
【請求項３】
上記中央値選択手段は、発電プラントの停止中に上記中央値を選択するものであることを特徴とする請求項２記載の原動機の制御装置。
【請求項４】
上記発電プラントから時々刻々に得られる原動機の燃料注入量に関する運転データを記憶するメモリと、このメモリに記憶されている現時点までの運転データに基づいて原動機の同一出力トルクに対する燃料注入量の平均値を算出する平均値算出手段を備え、上記関数記憶手段は、上記平均値算出手段で算出される平均値に対応した原動機の出力トルクとの関係を特性関数として記憶するものであることを特徴とする請求項１記載の原動機の制御装置。
【請求項５】
上記平均値算出手段は、発電プラントの停止中に上記平均値を算出するものであることを特徴とする請求項４記載の原動機の制御装置。
【請求項６】
上記発電プラントから時々刻々に得られる原動機の燃料注入量に関する運転データを記憶するメモリと、このメモリに記憶されている現時点までの運転データに基づいて原動機の同一出力トルクに対する燃料注入量について統計処理を行って過去の発生頻度の大きい燃料注入量の領域を運転領域として設定する運転領域設定手段を備え、上記関数記憶手段は、上記運転領域設定手段で設定される運転領域に対応した原動機の出力トルクとの関係を特性関数として記憶するものであることを特徴とする請求項１記載の原動機の制御装置。
【請求項７】
上記運転領域設定手段は、発電プラントの停止中に上記運転領域を設定するものであることを特徴とする請求項６記載の原動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機の駆動源となる原動機の回転速度を制御する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電プラントにおいては、発電機の駆動源としてエンジンなどの内燃機関を原動機としたものがある。
【０００３】
従来、このような発電プラントにおいては、電力系統に連なる他の交流電源と周波数同期させながら平衡駆動運転を行っている。したがって、電力系統に連なる負荷の増減、他の交流電源の断続、あるいは自己の発電プラントの電力系統からの切り離しといった変動（以下、単に負荷変動等という）が生じた場合には、発電機の発生電力と需要とのアンバランスが発生し、電力系統の周波数が変化する。つまり、発電機の駆動源となる原動機の駆動軸の回転速度が変化する。例えば負荷が増加したときには、原動機の回転速度が低下し、逆に負荷が減少したときには原動機の回転速度が上昇する。
【０００４】
このため、従来は、原動機の回転速度変化を回転速度センサで検出し、その検出した回転速度が周波数位相と同期する設定値から外れた場合には、その偏差量に応じて原動機に付属した調速装置（ガバナ）が燃料調整弁などのアクチュエータに指令を与えて燃料注入量を制御し、これによって負荷変動等に伴う原動機の回転速度変動を抑制するフィードバック制御を行っている。
【０００５】
このようなフィードバック制御を行う場合には、電力系統の負荷変動等が実際に発生してから回転速度センサで原動機の回転速度変化を検出して調速装置により燃料制御が実行されるに至るまでに時間がかかって制御遅延が生じる。この制御遅延に起因して、例えば急に負荷が減少したときには原動機の回転速度が過度に上昇するなどの弊害が生じる。
【０００６】
そこで、かかる不具合発生を回避するため、従来は、各電力系統の発電機に個別に設けられている遮断器の断続状態や送電電力の変化などをモニタし、負荷変動等が生じたことが検出された場合には、これに伴って原動機の回転速度の変化が回転速度センサで検出される前に、直ちに燃料注入を遮断して原動機の回転速度が過度に上昇するのを防止したり、供給する燃料の量を増加して原動機の回転速度が過度に減少するのを防止したりする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。したがって、この従来技術によれば、負荷変動等に対する調速装置の制御を早期に開始することが可能となり、フィードバック制御の応答性の悪さが改善される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３２７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１に記載されている従来技術の場合、電力系統の負荷が急に減少したときには原動機への燃料注入を遮断するだけで、負荷変動等の後に安定状態となる燃料注入量の目標値が新たに設定されるわけではないので、燃料注入の遮断状態が継続すると原動機の動作が不安定になり、その後に安定した電力供給を継続することが難しくなる。
【０００９】
つまり、発電機を駆動する原動機としてエンジンなどの内燃機関を用いる場合、上記のような負荷変動等に対する原動機の回転速度制御の応答性を高める必要があるだけでなく、負荷変動等が生じた後は円滑に定常的な運転状態に移行して安定した回転速度（周波数）制御が行えるようにすることが重要である。
【００１０】
この移行に失敗すると、回転速度等の不安定現象が発生する他、最悪の場合には発電プラント運転の停止に至る場合もある。特に、発電機の遮断器が断となって電力系統から切り離された場合には、それまでの負荷運転から無負荷状態になるので、その後に速やかに安定した運転状態に移行して制御を続行できるようにすることが必要である。
【００１１】
このように、特許文献１に記載されている従来技術の場合には、電力系統に連なる負荷が減少したときには燃料供給を強制的に遮断して原動機の過回転を防止するので、過渡的な応答性の改善には有効であるが、負荷変動等が生じた以降に定常的な運転状態に円滑かつ速やかに移行して安定した回転速度（周波数）制御を行うには未だ不十分である。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、負荷変動等が生じた場合の過渡的な応答性を改善するだけでなく、負荷変動等が生じた後に定常的な運転状態に円滑かつ速やかに移行して安定した回転速度（周波数）制御を行うことができる原動機の制御装置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】
【００１３】
一般に原動機（内燃機関）では、燃料注入量に対する回転速度特性や出力トルク特性が規定されている（例えば、自動車工学シリーズ「新ディーゼル燃料噴射」藤谷宣之監修、山海堂、１６１頁、図５．２，図５．３）。特に運転中の発電プラントでは、発電機を駆動する原動機の回転速度は、通常、定格周波数（例えば６０Ｈｚ）に対応するように維持されるので、回転速度のパラメータは一定として扱うことができる。したがって、発電プラントに適用される原動機においては、原動機の燃料注入量と出力トルクとの関係を特性関数として記述することが可能である。
【００１４】
また、発電プラントでは、電力系統に連なる発電機や負荷に設けられている各遮断器の開閉状態を把握することができれば、負荷変動等が発生した際、最終的に安定する運転動作点の予測が可能である。また、電力系統の送電電力は、各遮断器の開閉によって直ちに変化するので、変換器によって発電機電力の変化を検出することによっても同様に負荷変動等が発生した際、最終的に安定する運転動作点の予測が可能である。
【００１５】
したがって、上記の燃料注入量対原動機の出力トルクの関係を示す特性関数を予め制御装置に記憶しておき、負荷変動等が発生したときには、この特性関数を用いて負荷変動等の後に最終的な安定状態となるべき運転動作点を直ちに求め、この運転動作点を目標値としてこれに向かって原動機の回転速度を制御することができる。
【００１６】
本発明はこのような観点からなされたものであり、上記の目的を達成するために、電力系統に連なる他の交流電源と周波数同期しながら発電機を原動機によって駆動運転する発電プラントの、上記原動機の回転速度を上記周波数に対応した回転速度となるように制御する原動機の制御装置において、次の構成を採用している。
【００１７】
すなわち、本発明では、上記原動機の燃料注入量対出力トルク特性を記述した特性関数を記憶する関数記憶手段と、上記電力系統に連なる負荷変動あるいは発電プラントの状態変化に応じて上記関数記憶手段に記憶されている特性関数上で求まる状態変化後の新たな動作点を目標値として設定する目標値設定手段と、この目標値設定手段で設定された目標値に向かって現在の原動機の回転速度を調整する調速手段とを備え、過渡的な制御応答性の向上と運転状態変化後の定常的な制御安定性の向上を併せて実現することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内燃機関を用いた発電プラントの原動機の燃料注入量対出力トルクの関係を規定する関数を予め設定することにより、負荷変動時には、負荷変動後の最終安定後の燃料注入量の目標値を即座に決定して原動機の回転速度を制御するので、負荷変動時の過渡的な制御速応性を確保できるだけでなく、従来に比べて負荷変動が生じた後に定常的な運転状態に円滑かつ速やかに移行して安定した回転速度（周波数）制御を行うことができる。このため、負荷変動に起因して回転速度の不安定現象が継続して発生する等の不具合を防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図である。
【００２０】
図１において、１は発電機、２は発電機１の駆動源となるエンジン等の内燃機関の原動機、３は電力系統、４は電力系統３に連なる他の電源、５は電力系統３に連なる複数の負荷、６は各電源４や負荷５を電力系統３に対して断続する遮断器、７は原動機２の回転速度を検出する回転速度センサ、８は原動機２に対する燃料注入量を調整する燃料調整弁等からなるアクチュエータである。また、９は調速装置（ガバナ）で、回転速度センサ７で得られる回転速度信号、後述の演算処理装置１２からの燃料注入量の目標値、アクチュエータ８の開度信号等を入力してアクチュエータ８に対して開度指令を与えるようになっている。
【００２１】
１２はマイコン等で構成される演算処理装置である。この演算処理装置１２は、特許請求の範囲における目標値設定手段に対応するもので、他の電源４や負荷５の各遮断器６から与えられる断続状態を示す開閉状態信号、変換器１７からの発電機電力の値、および調速装置９からのアクチュエータ開度信号をそれぞれ取り込み、これらのデータに基づいて燃料注入量の目標値を決定する。
【００２２】
上記の演算処理装置１２の内部には関数記憶部２０が設けられている。ここに、前述のごとく、発電プラントの原動機２は、通常運転時には定格周波数に対応した回転速度付近に維持されるので、回転速度のパラメータを一定として扱うことで原動機２の燃料注入量と出力トルクＴとの関係を示す特性関数を規定することができる。したがって、この関数記憶部２０には、図２に示すように、原動機２の燃料注入量Ｑと出力トルクＴとの関係を予め記述した特性関数Ｆａが記憶されている。
【００２３】
１５は計器用変流器、１６は計器用変圧器、１７は計器用変流器１５および計器用変圧器１６の出力に基づいて発電機１の発電電力をモニタする変換器である。
【００２４】
次に、上記構成を備えた発電プラントにおいて、先ず定常運転時の全体的な動作について説明する。
【００２５】
発電機１は原動機２から供給される軸トルクを受けて電力を発生し、遮断器３を介して電力系統４に給電している。原動機２の回転速度は、回転速度センサ７により検出され、その検出出力である回転速度信号が調速装置９に入力される。
【００２６】
また、演算処理装置１２には、他の電源４や負荷５の各遮断器６から与えられる断続状態を示す開閉状態信号、変換器１７からの発電機電力の値、および調速装置９からのアクチュエータ開度信号が入力される。
【００２７】
ここで、内燃機関を適用する発電プラントでは、通常、要求給電出力が定まっており、各遮断器６の断続状態によって現時点における負荷５や他の電源４の数を把握することができる。逆に言えば、各遮断器６の断続状態により現時点における負荷５や他の電源４の数を把握できれば、要求給電出力つまり原動機２に必要な出力トルクの目標値を決定することができる。
【００２８】
このため、演算処理装置１２は、通常運転時には、自他の遮断器６で得られる開閉状態信号に基づいて原動機２に要求される出力トルクの目標値ＴＸを設定し、関数記憶部１１に記憶されている特性関数Ｆａを利用してこの出力トルクの目標値ＴＸに対応する燃料注入量の目標値ＱＸを求め、この燃料注入量の目標値ＱＸのデータを調速装置９に設定している。
【００２９】
調速装置９は、演算処理装置１２からの燃料注入量の目標値ＱＸに対応した回転速度と、回転速度センサ７で得られる原動機２の実際の回転速度とを比較し、実際の回転速度が目標値ＱＸに対応した回転速度から外れた場合には、その偏差量に応じてアクチュエータ８に指令を与えて供給燃料を調整する。このように、通常運転時には、原動機２の回転速度が変動するのを抑制するフィードバック制御が行われている。
【００３０】
次に、上記の定常運転時の状態から発電プラントに負荷変動等が生じた場合の動作について説明する。なお、ここでは便宜上、負荷変動等の一例として、ある一つの負荷５が電力系統３から切り離されて負荷が減少した場合について説明する。
【００３１】
電力系統４に接続されるある負荷５が遮断器６の断によって電力系統３から切り離されて負荷の数が減少すると、電力系統４のエネルギーバランスと周波数平衡が崩れ、周波数は定常状態（定格周波数付近）から増加して、発電機１と原動機２の軸系の回転速度が変動する。
【００３２】
その場合、演算処理装置１２には各遮断器６の断続状態を示す開閉状態信号が入力されているので、演算処理装置１２はこの開閉状態信号によって負荷５や他の電源４の数を把握し、負荷が減少した後に安定状態を得るのに必要な原動機２に要求される出力トルクの目標値ＴＹを新たに設定する。
【００３３】
続いて、演算処理装置１２は、関数記憶部２０に記憶されている特性関数Ｆａを利用して原動機２の出力トルクの目標値ＴＹに対応した安定後の燃料注入量の目標値ＱＹを求める。そして、アクチュエータ８から原動機２に供給される燃料注入量がこの目標値ＱＹになるように調速装置９に対して指令を与える。調速装置９は、これに応じて燃料注入量が目標値ＱＹに対応した回転速度となるようにアクチュエータ８に指令を与えて供給燃料をフィードフォワード制御する。
【００３４】
このように、この実施の形態１では、燃料注入量Ｑ対原動機出力トルクＴの関係を記述した特性関数Ｆａを関数記憶部２０に予め登録しておくことにより、負荷が減少した際には、この特性関数Ｆａを利用して負荷が減少した後に安定状態になるべき新たな目標動作点Ｙを即座に設定し、現在の運転状態をその目標動作点Ｙに向かってフィードフォワード制御する。このため、負荷が減少した際にも最終安定状態になるまで目標制御が可能となる。
【００３５】
したがって、この実施の形態１では、負荷減少時の過渡的な制御速応性を確保できるだけでなく、従来に比べて負荷減少が生じた後に定常的な運転状態に円滑かつ速やかに移行して安定した回転速度（周波数）制御を併せて行うことができる。これにより、負荷５の減少に起因して回転速度の不安定現象が継続して発生する等の不具合を防止することが可能になる。なお、当然のことながら、新たな目標動作点Ｙに到達した以降は、その目標動作点Ｙが定常状態になるので、フィードバック制御が実行される。
【００３６】
また、ここでは発電機１や負荷５に設けられている各遮断器６の開閉状態を把握することで、負荷５が減少した際の最終安定状態となる目標運転動作点Ｙを決定しているが、電力系統３の送電電力も各遮断器６の開閉によって直ちに変化するので、変換器１７によって発電機電力の変化を検出することによっても同様に負荷変動が発生した際の最終的に安定する目標値である運転動作点Ｙを決定することが可能である。
【００３７】
また、ここでは理解を容易にするために、便宜上、一つの負荷５が電力系統３から切り離されて負荷が減少した場合を例にとって説明したが、これに限らず負荷５が電力系統３に追加されて負荷５の数が増加することもある。その場合には、原動機２の出力トルクの最終安定状態となる目標動作点は、定常状態の運転動作点Ｘ（出力トルクＴＸに対応する燃料注入量ＱＸ）よりも大きな値Ｗ（出力トルクＴＷに対応する燃料注入量ＱＷ）に設定されるだけで、その他の制御動作は上述の場合と同じである。さらに、負荷５の増減だけでなく他の電源４が断続される場合にも同様にして対処することができる。
【００３８】
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００３９】
この実施の形態２の特徴は、演算処理装置１２内に、燃料注入量Ｑと原動機２の出力トルクＴとの関係を記述した特性関数Ｆｂが記憶された関数記憶部２０、発電プラントから時々刻々に得られる原動機２の燃料注入量に関する過去から現在までの運転履歴データを記憶する運転履歴データメモリ２１、この運転履歴データメモリ２１に記憶されている運転履歴データに基づいて原動機２の同一出力トルクに対する燃料注入量の中央値を選択する中央値選択部２２を備えていることである。
【００４０】
上記の実施の形態１では、予め関数Ｆａを外部で設定して関数記憶部２０に登録しているが、この実施の形態２では、過去から現在までの運転履歴データを収集し、その運転履歴データに基づいて燃料注入量Ｑの中央値とこれに対応する原動機の出力トルクＴの関係を記述した特性関数Ｆｂを決定し、この関数Ｆｂを関数記憶部２０に格納するようにしている。
【００４１】
具体的には、演算処理装置１２は、アクチュエータ８で得られるアクチュエータ開度信号に基づいて、これに対応した燃料注入量のデータを順次運転履歴データメモリ２１に格納する。次いで、中央値選択部２２は、原動機２の同一出力トルクに対する燃料注入量を調べる。この場合、図４に示すように、原動機２の出力トルクが例えば同じＴＺの場合でも燃料注入量には有る程度の上下のばらつきが存在する。そこで、中央値選択部２２は、原動機２の同一の出力トルクに対する燃料注入量の内の中央値を選択する。そして、演算処理装置１２は、原動機２の出力トルクＴが互いに異なる場合において中央値選択部２２で順次選択される燃料注入量の中央値をそれぞれ決定し、これらの中央値を補間することで特性関数Ｆｂを得、この特性関数Ｆｂを関数記憶手段２０に記憶する。
【００４２】
このようにして、特性関数Ｆｂが一旦設定されて関数記憶部１２に記憶されれば、負荷変動等が発生した際には、この関数記憶部２０に記憶された特性関数Ｆｂを用いて現在の動作点Ｘ（出力トルクＴＸに対応した燃料注入量ＱＸ）から負荷変動等の後に安定状態になるべき新たな目標動作点Ｙ（例えば負荷５が減少した場合には出力トルクＴＹに対応した燃料注入量ＱＹ）を設定するので、現在の運転状態がその目標動作点Ｙに向かって制御される。その制御動作は、実施の形態１の場合と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４３】
このように、この実施の形態２の場合も実施の形態１と同様、原動機２の燃料注入量Ｑと出力トルクＴとの関係を記述した特性関数Ｆｂを関数記憶部２０に予め記憶しておくことにより、負荷変動等が発生した際にも最終安定状態になるまで目標制御が可能となる。
【００４４】
また、この実施の形態２では、実際の運転履歴データに基づいて特性関数Ｆｂを作成しているため、原動機２の特性が経時変化した場合でもその変化を特性関数Ｆｂに反映することができ、長期的な特性トレンドへの対応が容易になるという利点を有する。
【００４５】
また、この実施の形態２では、理解を容易にするために負荷が減少した場合を例にとって説明したが、これに限らず、負荷が増加する場合や他の電源４が断続される場合にも同様にして対処することができる。
【００４６】
実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図であり、図３に示した実施の形態２と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００４７】
この実施の形態３の特徴は、関数記憶部２０、運転履歴データメモリ２１、中央値選択部２２に加えて、プラント停止中にのみ中央値選択部２２を起動するための停止時オンスイッチ３３が設けられていることである。
【００４８】
ここに、関数記憶部２０、運転履歴データメモリ２１、中央値選択部２２の基本的な構成は上記の実施の形態２の場合と同様であるが、この実施の形態３では、中央値選択部２２は、発電プラントの停止時に停止時オンスイッチ３３がオンされたときに、運転履歴データメモリ２１に記憶されている燃料注入量に関する運転履歴データに基づいて、原動機２の同一出力トルクに対する燃料注入量を調べ、原動機２の同一の出力トルクに対する燃料注入量の内の中央値を選択する。そして、演算処理装置１２は、原動機の出力トルクＴが互いに異なる場合において中央値選択部２２で順次選択される燃料注入量の中央値をそれぞれ決定し、これらの中央値を補間することで図６に示す特性関数Ｆｂを得、この特性関数Ｆｂを関数記憶部２０に記憶する。したがって、発電プラントの運転中は特性関数Ｆｂの更新は行われない。
【００４９】
この実施の形態３では、実施の形態２と同様に原動機２の特性が経時変化した場合でもこれを特性関数Ｆｂに反映できるので長期的な特性トレンドへの対応が容易になるという効果に加えて、さらに、プラント停止中に停止時オンスイッチ３３が操作されたときだけ、それまでの運転履歴のデータから中央値を選択して特性関数Ｆｂを規定するため、演算処理装置１２のプラント運転中の演算処理の負荷が低減されるという利点が得られる。
【００５０】
その他の構成および作用効果は、図３に示した実施の形態２の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５１】
実施の形態４．
図７は本発明の実施の形態２における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図であり、図３に示した実施の形態２と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００５２】
この実施の形態４の特徴は、図３に示した実施の形態２の中央値選択部２２に代えて、平均値算出部２３を設けていることである。すなわち、この平均値算出部２３は、運転履歴データメモリ２１に記憶されている原動機の燃料注入量に関する過去から現在までの運転履歴データに基づいて原動機の同一出力トルクに対する燃料注入量の平均値を算出するものである。そして、演算処理装置１２は、原動機の出力トルクＴが互いに異なる場合において平均値算出部２３で順次算出される燃料注入量の平均値をそれぞれ決定し、これらの平均値を補間することで図８に示す特性関数Ｆｃを得、この特性関数Ｆｃを関数記憶部２０に記憶する。
【００５３】
このように、この実施の形態４では、平均値算出部２３を設けて実際の運転履歴データの中から同一の出力値に対応する燃料注入量の平均値を計算しているため、実施の形態２の中央値選択方式と比較して、原動機２の長期的な特性トレンドの変化をさらに反映し易くなるという利点が得られる。
【００５４】
その他の構成および作用効果は、図３に示した実施の形態２の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５５】
実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図であり、図７に示した実施の形態４と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００５６】
この実施の形態５の特徴は、関数記憶部２０、運転履歴データメモリ２１、平均値算出部２３に加えて、プラント停止中にのみ平均値算出部２３を起動するための停止時オンスイッチ３３が設けられていることである。
【００５７】
ここに、関数記憶部２０、運転履歴データメモリ２１、平均値算出部２３の基本的な構成は上記の実施の形態４の場合と同様であるが、この実施の形態５では、平均値算出部２３は、発電プラントの停止時に停止時オンスイッチ３３がオンされたときに、運転履歴データメモリ２１に記憶されている燃料注入量に関する運転履歴データに基づいて、原動機２の同一出力トルクに対する燃料注入量を調べ、原動機２の同一の出力トルクに対する燃料注入量の平均値を算出する。そして、演算処理装置１２は、原動機２の出力トルクＴが互いに異なる場合において平均値算出部２３で順次算出される燃料注入量の平均値をそれぞれ決定し、これらの平均値を補間することで図１０に示す特性関数Ｆｃを得、この特性関数Ｆｃを関数記憶部２０に記憶する。したがって、発電プラントの運転中は特性関数Ｆｃの更新は行われない。
【００５８】
この実施の形態５では、実施の形態４の効果に加えて、さらに、プラント停止中に停止時オンスイッチ３３が操作されたときだけ、それまでの運転履歴のデータから平均値を選択して特性関数Ｆｃを規定するため、演算処理装置１２のプラント運転中の演算処理の負荷が低減されるという利点が得られる。
【００５９】
その他の構成および作用効果は、図７に示した実施の形態４の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００６０】
実施の形態６．
図１１は本発明の実施の形態６における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図であり、図３に示した実施の形態２と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００６１】
この実施の形態６の特徴は、図３に示した実施の形態２の中央値選択部２２に代えて、統計化処理部２４を設けていることである。すなわち、この統計化処理部２４は、特許請求の範囲における運転領域設定手段に対応するもので、運転履歴データメモリ２１に記憶されている原動機の燃料注入量に関する過去から現時点までの運転履歴データに基づいて原動機２の同一出力トルクに対する燃料注入量について統計化処理を行い、過去の発生頻度の大きい燃料注入量の領域を運転領域として設定する。
【００６２】
すなわち、統計化処理部２４は、運転履歴データメモリ２１に格納されている運転履歴データに基づいて、原動機２の同一出力トルクに対する燃料注入量を調べる。この場合、図１２に示すように、原動機２の出力トルクが例えば同じＴＺの場合でも燃料注入量には有る程度の上下のばらつきが存在する。そこで、統計化処理部２４は、原動機２の同一の出力トルクに対する燃料注入量の内で発生頻度の高いデータを抽出して運転領域を特定する。例えば、出力トルクがＴＺのときには、燃料注入量がＱＺａ〜ＱＺｂの範囲を運転領域ΔＱＺとして特定する。そして、演算処理装置１２は、原動機２の出力トルクＴが互いに異なる場合において統計化処理部２４で順次選択される燃料注入量の運転領域をそれぞれ決定し、これらの運転領域を補間することで特性関数Ｆｄを得、この特性関数Ｆｄを関数記憶手段２０に記憶する。したがって、この特性関数Ｆｄは、上記の実施の形態１〜５で説明したような一本の特性曲線Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ（図２，図４，図６，図８参照）ではなく、ある上下幅をもった特性曲線となる。
【００６３】
ここで、電力系統４に連なるある負荷５の遮断器６が断になって負荷が減少した場合、演算処理装置１２は、遮断器６からの開閉状態信号によって負荷５や他の電源４の数を把握し、負荷変動等の後に安定状態を得るのに必要な原動機２に要求される出力トルクの目標値（負荷が減少した場合には出力トルクＴＹ）を設定する。続いて、演算処理装置１２は、関数記憶部２０に記憶されている特性関数Ｆｄを利用して原動機２の出力トルクの目標値ＴＹに対応した安定後の燃料注入量の目標値の範囲ＱＹａ〜ＱＹｂ（運転領域ΔＱＹ）を求める。
【００６４】
次に、演算処理装置１２は、燃料注入量がＱＹａ〜ＱＹｂの範囲（運転領域ΔＱＹ）を状態変化後の新たな制御目標として設定し、アクチュエータ８から原動機２に供給される燃料注入量がＱＹａ〜ＱＹｂの範囲になるような指令を調速装置９に対して与える。具体的には、例えば、運転領域ΔＱＹの中央値になる燃料注入量を最初に目標値として設定してフィードフォワード制御を行ない、その後、燃料注入量がこの運転領域ΔＱＹの範囲に到達すれば、以降は燃料注入量が常にこの運転領域ΔＱＹ（ＱＹａ〜ＱＹｂ）の範囲になるように調速装置９の本来のフィードバック制御を行って状態変化後の安定を得るようにする。
【００６５】
このように、この実施の形態６では、統計化処理部２４を設けて実際の運転履歴データの中から燃料注入量の統計化処理結果を計算しているため、実施の形態２の中央値選択方式と比較して、原動機２の長期的な特性トレンドの変化を反映し易くなるとともに、運転領域外の運転動作点になった場合は、原動機２に何らかの異常が発生する前兆として捕えることができ、予防保全の対策を講じることが可能となる。
【００６６】
その他の構成および作用効果は、図３に示した実施の形態２の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００６７】
実施の形態７．
図１３は本発明の実施の形態７における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図であり、図１１に示した実施の形態６と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００６８】
この実施の形態７の特徴は、関数記憶部２０、運転履歴データメモリ２１、統計化処理部２４に加えて、プラント停止中にのみ統計化処理部２４を起動するための停止時オンスイッチ３３が設けられていることである。
【００６９】
ここに、関数記憶部２０、運転履歴データメモリ２１、統計化処理部２４の基本的な構成は上記の実施の形態６の場合と同様であるが、この実施の形態７では、統計化処理部２４は、発電プラントの停止時に停止時オンスイッチ３３がオンされたときに、運転履歴データメモリ２１に記憶されている燃料注入量に関する運転履歴データに基づいて、原動機２の同一出力トルクに対する燃料注入量の内で発生頻度の高いデータを抽出して運転領域を特定する。そして、演算処理装置１２は、原動機２の出力トルクＴが互いに異なる場合において統計化処理部２４で順次選択される燃料注入量の運転領域をそれぞれ決定し、これらの運転領域を補間することで特性関数Ｆｄを得て、この特性関数Ｆｄを関数記憶手段２０に記憶する。したがって、発電プラントの運転中は特性関数Ｆｄの更新は行われない。
【００７０】
この実施の形態７では、実施の形態６の効果に加えて、さらに、プラント停止中に停止時オンスイッチ３３が操作されたときだけ、それまでの運転履歴データから統計化処理により特性関数Ｆｄを規定するため、演算処理装置１２のプラント運転中の演算処理の負荷が低減されるという利点が得られる。
【００７１】
その他の構成および作用効果は、図１１に示した実施の形態６の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００７２】
なお、上記の実施の形態１〜７では、演算処理装置１２、関数記憶部２０、運転履歴データメモリ２１、中央値選択部２２、平均値算出部２３、統計化処理部２４、および停止時オンスイッチ３３を個別のハードウエアによって構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、演算処理装置としてプログラマブルコントローラを適用して、所定のプログラムをインストールすることによりこれらの機能を発揮するソフトウエアにより実現することも可能で、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図である。
【図２】実施の形態１において、関数記憶部に記憶される燃料注入量対原動機出力トルクの特性関数を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図である。
【図４】実施の形態２において、関数記憶部に記憶される燃料注入量対原動機出力トルクの特性関数を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図である。
【図６】実施の形態３において、関数記憶部に記憶される燃料注入量対原動機出力トルクの特性関数を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態４における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図である。
【図８】実施の形態４において、関数記憶部に記憶される燃料注入量対原動機出力トルクの特性関数を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態５における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図である。
【図１０】実施の形態５において、関数記憶部に記憶される燃料注入量対原動機出力トルクの特性関数を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態６における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図である。
【図１２】実施の形態６において、関数記憶部に記憶される燃料注入量対原動機出力トルクの特性関数を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態７における原動機の制御装置を含む発電プラントが電力系統に接続されている状態を示す構成図である。
【図１４】実施の形態７において、関数記憶部に記憶される燃料注入量対原動機出力トルクの特性関数を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  発電機、２  原動機、３  電力系統、４  他の電源、５  負荷、６  遮断器、
７  回転速度センサ、８  アクチュエータ、９  調速装置（調速手段）、
１２  演算処理装置（目標値設定手段）、２０  関数記憶部、
２１  運転履歴データメモリ、２２  中央値選択部、２３  平均値算出部、
２４  統計化処理部（運転領域設定手段）、３３  停止時オンスイッチ。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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