(57)【要約】【課題】火力発電所において、送電系統の事故などにより送電系統に連係されているタービン発電機ユニットを送電系統から切り離し、発電機の出力を発電所内の電気負荷のみで消費させる所内単独運転に切換えるためのＦＣＢ制御への移行条件の成立を早いスピードで判定させる。【解決手段】送電線１１ａ、１１ｂ…の電圧と電流から送電線１１ａ、１１ｂ…のインピーダンスを算出し、算出された送電線１１ａ、１１ｂ…のインピーダンスの変化率または絶対値のうち少なくとも一つを基準となる値と比較し、その値が基準となる値を超えた場合に信号を出す判定手段２４を設け、前記判定手段２４からの信号が入力され、全ての判定手段２４からの信号が入力された場合に所内単独運転への移行検出信号を出力する。【選択図】図１
2005143231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線を有する送電系統を介して連系した発電機からなる発電システムに設けられ、送電系統事故時の所内単独運転への移行を制御する所内単独運転移行制御装置において、
送電線の電圧を検出する計器用変圧器と、送電線の電流を検出する計器用変流器と、前記計器用変圧器と計器用変流器の検出信号から各送電線のインピーダンスを算出するインピーダンス演算装置と、前記インピーダンス演算装置により算出された送電線のインピーダンスの変化率を基準となる変化率と比較し、送電線のインピーダンスの変化率が基準となる変化率を超えた場合に信号を出すインピーダンス変化率判定装置と、インピーダンス変化率判定装置からの信号が入力され、全てのインピーダンス変化率判定装置からの信号が入力された場合に移行検出信号を出力する移行検出器とを有することを特徴とする所内単独運転移行制御装置。
【請求項２】
送電線を有する送電系統を介して連系した発電機からなる発電システムに設けられ、送電系統事故時の所内単独運転への移行を制御する所内単独運転移行制御装置において、
送電線の電圧を検出する計器用変圧器と、送電線の電流を検出する計器用変流器と、前記計器用変圧器と計器用変流器の検出信号から各送電線のインピーダンスを算出するインピーダンス演算装置と、前記インピーダンス演算装置により算出された送電線のインピーダンスの絶対値を基準となる絶対値と比較し、送電線のインピーダンスの絶対値が基準となる絶対値を超えた場合に信号を出すインピーダンス絶対値判定装置と、インピーダンス変化率判定装置からの信号が入力され、全てのインピーダンス絶対値判定装置からの信号が入力された場合に移行検出信号を出力する移行検出器とを有することを特徴とする所内単独運転移行制御装置。
【請求項３】
送電線を有する送電系統を介して連系した発電機からなる発電システムを送電系統事故時に所内単独運転へ移行する所内単独運転移行制御方法において、
前記送電線の電圧と、電流から各送電線のインピーダンスを算出し、算出した送電線のインピーダンスの変化率または絶対値の少なくともいずれかが、前記送電線の全てで基準値を超えた場合に前記発電システムを所内単独運転に移行する指令を出力することを特徴とする所内単独運転移行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所において、送電系統の事故などにより送電系統に連系されているタービン発電機を送電系統から切り離し、発電機の出力を発電設備を含む発電所内の電気負荷のみで消費させる所内単独運転に切換えるための所内単独運転移行制御装置および所内単独運転移行制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より火力発電所におけるタービン発電機の所内単独運転移行制御装置としては、前記タービン発電機が連系されている送電系統において事故が発生し、発電所からの送電継続が不可能と判断された場合に、この送電系統より一時的にタービン発電機を切り離すとともに、この切り離したタービン発電機により当該火力発電所の所内負荷のみに電力を供給できるような低負荷運転への移行制御をして、前記送電系統の事故復旧を待機するような運転制御機能を有しており、この機能を所内単独運転への移行制御、あるいはファストカットバック制御またはフェールカットバック制御（以下ＦＣＢ制御と略称する。）と呼んでいる（例えば特許文献１または２参照。）。
【０００３】
図２は従来の火力発電所および送電系統を示す系統図である。  
図２において、１は火力発電所で、発電設備であるボイラ２で発生させた高温高圧の蒸気を蒸気制御弁３を介して蒸気タービン４に送り、蒸気タービン４を回転させる。  
これにより蒸気タービン４と直結されたタービン発電機５を回転させ、このタービン発電機５により発電された電力は主変圧器６および遮断器７を介して系統母線８に送られる。
【０００４】
系統母線８に送られた電力は送電線遮断器９、対向端遮断器１０が接続された複数の送電線１１ａ、１１ｂ…からなる送電系統１１に供給され、変電所１２に送られる。  
なお、前記蒸気タービン４を駆動した蒸気は再びボイラ２に帰還する。
【０００５】
また、タービン発電機５と主変圧器６との間には発電機電圧を検出する計器用変圧器１３と、発電機電流を検出する計器用変流器１４とが接続され、それぞれの出力は変換器１５に入力されて電力量信号Ｐに変換され、電力量信号Ｐは発電機出力検出装置１６に入力される。
【０００６】
さらに発電機出力検出装置１６は所内単独運転移行制御装置１７の移行検出器１８に接続されている。  
１９はタービン発電機に接続された所内負荷である。
【特許文献１】特開平３−２５１０５７号公報
【特許文献２】特開平５−０２２８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような火力発電所において、タービン発電機５が運転され、発電された電力が主変圧器６、遮断器７を介して送電系統１１に送られている時、何らかの異常で送電系統に事故が発生し、送電が不可能になると発電所側では遮断器７を切ってタービン発電機５を系統母線８から切り離し、所内負荷１９を目標にタービン発電機５の出力を絞ってタービン発電機５より所内負荷１９のみに給電し、タービン発電機５を継続運転するＦＣＢ制御へ移行して送電系統の事故復旧を待機する。
【０００８】
従来、このＦＣＢ制御への移行条件としては、送電線１１ａ、１１ｂ…に接続された送電線遮断器９が全台トリップした場合、もしくはタービン発電機５の検出出力Ｐが急変したことを発電機出力検出器１６で検出した場合を条件とし、これにより所内単独運転移行制御装置１７の移行検出器１８から移行制御信号２０を出力するようになっている。
【０００９】
このうち、送電線遮断器９の全台トリップの条件においては、送電線遮断器９が全台トリップしない場合でも、対向端遮断器１０との組合せにより対向端遮断器１０がトリップした送電線では変電所１２へ送電できない状態となるため、発電所出口側の送電線遮断器９のトリップ条件のみならず、対向端遮断器１０のトリップ条件も必要となる。
【００１０】
しかしながら、送電線遮断器９が全台トリップの場合、系統側条件、特に対向端側の変電所１２の遮断器条件を取り込む場合は、ＦＣＢ制御へ移行する条件が複雑となり、対向端遮断器１０の制限や取合い条件のケーブルなどが必要となる問題点がある。
【００１１】
また、送電系統事故による二次的な波及として発生するタービン発電機５の周波数変動や、タービン発電機５の送電系統１１からの切り離しに伴う負荷変動を検出してＦＣＢ制御への移行条件とする手段も考えられてはいるが、所内単独モードによる負荷変動を検出するまでには時間遅れがあり、所内単独運転移行制御装置１７側が要求する早い判定時間に間に合わないという問題点がある。
【００１２】
本発明は以上の課題を解決するために成されたものであり、構成が簡単で、ＦＣＢ制御への移行条件の成立を早いスピードで判定できる所内単独運転移行制御装置および所内単独運転移行制御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】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、送電線を有する送電系統を介して連系した発電機からなる発電システムに設けられ、送電系統事故時の所内単独運転への移行を制御する所内単独運転移行制御装置において、送電線の電圧を検出する計器用変圧器と、送電線の電流を検出する計器用変流器と、前記計器用変圧器と計器用変流器の検出信号から各送電線のインピーダンスを算出するインピーダンス演算装置と、前記インピーダンス演算装置により算出された送電線のインピーダンスの変化率を基準となる変化率と比較し、送電線のインピーダンスの変化率が基準となる変化率を超えた場合に信号を出すインピーダンス変化率判定装置と、インピーダンス変化率判定装置からの信号が入力され、全てのインピーダンス変化率判定装置からの信号が入力された場合に移行検出信号を出力する移行検出器とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、送電線を有する送電系統を介して連系した発電機からなる発電システムに設けられ、送電系統事故時の所内単独運転への移行を制御する所内単独運転移行制御装置において、送電線の電圧を検出する計器用変圧器と、送電線の電流を検出する計器用変流器と、前記計器用変圧器と計器用変流器の検出信号から各送電線のインピーダンスを算出するインピーダンス演算装置と、前記インピーダンス演算装置により算出された送電線のインピーダンスの絶対値を基準となる絶対値と比較し、送電線のインピーダンスの絶対値が基準となる絶対値を超えた場合に信号を出すインピーダンス絶対値判定装置と、インピーダンス変化率判定装置からの信号が入力され、全てのインピーダンス絶対値判定装置からの信号が入力された場合に移行検出信号を出力する移行検出器とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、送電線を有する送電系統を介して連系した発電機からなる発電システムを送電系統事故時に所内単独運転へ移行する所内単独運転移行制御方法において、前記送電線の電圧と、電流から各送電線のインピーダンスを算出し、算出した送電線のインピーダンスの変化率または絶対値の少なくともいずれかが、前記送電線の全てで基準値を超えた場合に前記発電システムを所内単独運転に移行する指令を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によればＦＣＢ運転へ移行するための判定回路が簡素化でき、かつ発電所側で回路を構成することができる。また、ガスタービンの要求する比較的早い判定時間でＦＣＢ運転への移行が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお以下の実施の形態の説明において、図２に示す従来の所内単独運転移行制御装置と同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１において、２１は複数ある送電線１１ａ、１１ｂ…の各回線の電圧を検出する計器用変圧器、２２は同じく送電線１１ａ、１１ｂ…の各回線の電流を検出する計器用変流器、２３は計器用変圧器２１と計器用変流器２２の検出出力が入力され送電線１１ａ、１１ｂ…のインピーダンスを算出するインピーダンス演算装置、２４はインピーダンス演算装置２３から入力される送電線１１ａ、１１ｂ…のインピーダンスの値の変化率が基準となる変化率を超えた場合に出力信号を出すインピーダンス変化率判定装置、１８は各回線毎の複数のインピーダンス変化率判定装置２４の出力が入力される所内単独運転移行制御装置の移行検出器、２５は発電所１内に１台もしくは複数台あるタービン発電機５の運転状態を監視する発電機運転監視装置である。
【００１９】
次に本発明の第１の実施の形態の作用について説明する。  
タービン発電機５が運転され、発電された電力が主変圧器６、遮断器７を介して送電系統１１に送られている時、計器用変圧器２１と計器用変流器２２とで検出した各送電線１１ａ、１１ｂ…の電圧、電流の値は各回線毎にインピーダンス演算装置２３に送られ、各送電線毎のインピーダンスの値を演算する。
【００２０】
送電中に何らかの異常で送電系統に事故が発生し、送電線遮断器９および対向端遮断器１０が全て遮断動作を行った場合、送電が不可能となり、送電線１１ａ、１１ｂ…のインピーダンスの値が急変する。
【００２１】
インピーダンス変化率判定装置２４ではインピーダンス演算装置２３から入力される送電線１１ａ、１１ｂ…のインピーダンスの変化率と基準となる変化率とを比較し、送電線１１ａ、１１ｂ…のインピーダンスの変化率が基準となる変化率を超えた場合に移行検出器１８に出力信号を出す。
【００２２】
それと同時に、１台もしくは複数台ある発電機の運転状態を監視している発電機運転監視装置２５により所内単独運転へ移行する対象発電機を選定し、所内単独運転移行制御装置の移行検出器１８に出力する。
【００２３】
移行検出部１８では全てのインピーダンス変化率判定装置２４でインピーダンスの値の急変状態を検出したら移行検出信号２０を出力する。  
これにより、発電所側では発電機運転監視装置２５により選定された対象発電機の遮断器７を切ってタービン発電機５を系統母線８から切り離し、対象発電機により所内負荷１９を目標にタービン発電機５の出力を絞ってタービン発電機５より所内負荷１９のみに給電し、タービン発電機５を継続運転するＦＣＢ制御へ移行して送電系統の事故復旧を待機する。
【００２４】
本実施の形態によれば、送電線の各回線毎にインピーダンスの値を監視し、そのインピーダンスの変化率を所内単独運転移行条件とするようにしたので、従来のように送電線遮断器や対向端遮断器等の遮断器条件などを取り込む必要がなく簡単な構成となり、周波数変動や負荷変動の検出のような時間遅れもなくＦＣＢ制御への移行条件の成立を早いスピードで判定できる。
【００２５】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。  
第２の実施の形態では、所内単独運転移行条件として、計器用変圧器２１と計器用変流器２２とで検出した各送電線１１ａ、１１ｂ…の電圧、電流の値から各回線毎にインピーダンス演算装置２３により演算された各送電線毎のインピーダンスの絶対値で検出し、その絶対値が基準となる絶対値を超えた場合にＦＣＢ制御へ移行するようにする。
【００２６】
このため、図１に示す第１の実施の形態で示したインピーダンス変化率判定装置２４に代わって図示しないインピーダンス絶対値判定装置を設けるようにすればよい。  
本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２７】
また、ＦＣＢ制御の他に所内電源を系統母線８より給電する形態の場合には、系統母線８から所内電力を給電するため、系統母線８の単独運転（ＬＣＢ）となる。この場合も同様に請求項１ないし３に示す発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による所内単独運転移行制御装置および制御方法を示す系統図。
【図２】従来の所内単独運転移行制御装置を示す系統図。
【符号の説明】
【００２９】
１…火力発電所、２…ボイラ、３…蒸気制御弁、４…蒸気タービン、５…タービン発電機、６…主変圧器、７…遮断器、８…系統母線、９…送電線遮断器、１０…対向端遮断器、１１…送電系統、１１ａ、１１ｂ…送電線、１２…変電所、１３…計器用変圧器、１４…計器用変流器、１５…変換器、１６…発電機出力検出器、１７…所内単独運転移行制御装置、１８…移行検出部、１９…所内負荷、２０…移行検出信号、２１…計器用変圧器、２２…計器用変流器、２３…インピーダンス演算装置、２４…インピーダンス変化率判定装置、２５…発電機運転監視装置。
【図１】
2005143231.tif 000003
【図２】
2005143231.tif 000004