(57)【要約】【課題】重大な系統事故と負荷遮断との両方に対応する。【解決手段】第１〜第３相電圧レベル判定器３０〜３２は、それぞれ、送電系統の電圧を表す三相電圧のうちの第１相〜第３相の電圧の値が基準値以下である場合に出力信号を出力する。系統事故検出用ＡＮＤ回路３３は、全ての判定器から出力信号を受け取った場合、複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する。変化率検出器１９は、発電機端電流１８の値に設定値以上の変化がある場合に変化率検出信号を出力する。論理回路４６（ＯＲ回路２３、ＡＮＤ回路２４）は、系統事故検出信号または変化率検出信号に基づいて、流入蒸気量低減信号２６を出力する。【選択図】図１
2013141369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンで駆動される発電機の出力端または前記発電機の出力端に接続された送電系統の電圧を表す三相電圧のうちの第１相の電圧の値が基準値以下である場合に出力信号を出力する第１相電圧レベル判定器と、
前記三相電圧のうちの第２相の電圧の値が前記基準値以下である場合に出力信号を出力する第２相電圧レベル判定器と、
前記三相電圧のうちの第３相の電圧の値が前記基準値以下である場合に出力信号を出力する第３相電圧レベル判定器と、
前記第１相電圧レベル判定器、前記第２相電圧レベル判定器および前記第３相電圧レベル判定器のうちの全ての判定器から出力信号を受け取った場合、前記送電系統の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する系統事故検出器と、
前記発電機の出力端の電流を表す発電機端電流の値に設定値以上の変化がある場合に変化率検出信号を出力する変化率検出器と、
前記系統事故検出信号または前記変化率検出信号に基づいて、前記蒸気タービンの上流に設けられた弁を閉じるための流入蒸気量低減信号を前記弁に出力する論理回路と、
を具備することを特徴とするパワーロードアンバランス検出装置。
【請求項２】
前記三相電圧は、前記送電系統の電圧を表す送電系統電圧であり、
前記第１相電圧レベル判定器は、前記送電系統電圧のうちの第１相の電圧を表す第１相送電系統電圧の値が前記基準値として送電系統電圧基準値以下である場合に出力信号を出力し、
前記第２相電圧レベル判定器は、前記送電系統電圧のうちの第２相の電圧を表す第２相送電系統電圧の値が前記送電系統電圧基準値以下である場合に出力信号を出力し、
前記第３相電圧レベル判定器は、前記送電系統電圧のうちの第３相の電圧を表す第３相送電系統電圧の値が前記送電系統電圧基準値以下である場合に出力信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパワーロードアンバランス検出装置。
【請求項３】
前記送電系統電圧基準値は、健全時の各相の送電系統電圧の値から、許容電圧振動値以上の値を減算した値である、
ことを特徴とする請求項２に記載のパワーロードアンバランス検出装置。
【請求項４】
前記三相電圧は、前記発電機の出力端の電圧を表す発電機端電圧であり、
前記第１相電圧レベル判定器は、前記発電機端電圧のうちの第１相の電圧を表す第１相発電機端電圧の値が前記基準値として発電機端電圧基準値以下である場合に出力信号を出力し、
前記第２相電圧レベル判定器は、前記発電機端電圧のうちの第２相の電圧を表す第２相発電機端電圧の値が前記発電機端電圧基準値以下である場合に出力信号を出力し、
前記第３相電圧レベル判定器は、前記発電機端電圧のうちの第３相の電圧を表す第３相発電機端電圧の値が前記発電機端電圧基準値以下である場合に出力信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパワーロードアンバランス検出装置。
【請求項５】
蒸気タービンで駆動される発電機の出力端に接続された送電系統の電圧を表す三相電圧として送電系統電圧のうちの第１相の電圧を表す第１相送電系統電圧の値を、前記発電機の出力端の電流を表す発電機端電流のうちの第１相の電流を表す第１相発電機端電流の値で除算した第１相のインピーダンスを算出し、前記第１相のインピーダンスの値が前記基準値としてインピーダンス基準値以下である場合に出力信号を出力する第１相インピーダンスレベル判定器と、
前記送電系統電圧のうちの第２相の電圧を表す第２相送電系統電圧の値を前記発電機端電流のうちの第２相の電流を表す第２相発電機端電流の値で除算した第２相のインピーダンスを算出し、前記第２相のインピーダンスの値が前記インピーダンス基準値以下である場合に出力信号を出力する第２相インピーダンスレベル判定器と、
前記送電系統電圧のうちの第３相の電圧を表す第３相送電系統電圧の値を前記発電機端電流のうちの第３相の電流を表す第３相発電機端電流の値で除算した第３相のインピーダンスを算出し、前記第３相のインピーダンスの値が前記インピーダンス基準値以下である場合に出力信号を出力する第３相インピーダンスレベル判定器と、
前記第１相インピーダンスレベル判定器、前記第２相インピーダンスレベル判定器および前記第３相インピーダンスレベル判定器のうちの全ての判定器から出力信号を受け取った場合、前記送電系統の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する系統事故検出器と、
前記発電機端電流の値に設定値以上の変化がある場合に変化率検出信号を出力する変化率検出器と、
前記系統事故検出信号または前記変化率検出信号に基づいて、前記蒸気タービンの上流に設けられた弁を閉じるための流入蒸気量低減信号を前記弁に出力する論理回路と、
を具備することを特徴とするパワーロードアンバランス検出装置。
【請求項６】
設定時間を経過するまで前記論理回路から前記流入蒸気量低減信号を入力し続けた場合にのみ前記流入蒸気量低減信号を前記弁に出力するオンディレータイマー回路、
をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のパワーロードアンバランス検出装置。
【請求項７】
前記発電機端電流の値と前記蒸気タービンの出力の値との偏差を算出する差分器と、
前記差分器により算出された偏差を表す値が設定偏差値以上である場合に偏差判定信号を出力する偏差信号判定器と、
をさらに具備し、
前記論理回路は、前記系統事故検出信号または前記変化率検出信号と前記偏差判定信号とに基づいて、前記流入蒸気量低減信号を前記弁に出力する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のパワーロードアンバランス検出装置。
【請求項８】
前記論理回路は、
前記系統事故検出信号、前記変化率検出信号、および、パワーロードアンバランス信号のいずれかの信号を入力した場合に出力信号を出力するＯＲ回路と、
前記ＯＲ回路からの出力信号と前記偏差判定信号との両方の信号を入力した場合に、前記流入蒸気量低減信号を前記弁に出力するとともに、前記流入蒸気量低減信号を前記パワーロードアンバランス信号として前記ＯＲ回路に出力するＡＮＤ回路と、
を具備することを特徴とする請求項７に記載のパワーロードアンバランス検出装置。
【請求項９】
蒸気タービンで駆動される発電機の出力端または前記発電機の出力端に接続された送電系統の電圧を表す三相電圧のうちの第１相の電圧の値が基準値以下である場合に第１出力信号を出力する工程と、
前記三相電圧のうちの第２相の電圧の値が前記基準値以下である場合に第２出力信号を出力する工程と、
前記三相電圧のうちの第３相の電圧の値が前記基準値以下である場合に第３出力信号を出力する工程と、
前記第１出力信号、前記第２出力信号および前記第３出力信号のうちの全ての出力信号を受け取った場合、前記送電系統の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する工程と、
前記発電機の出力端の電流を表す発電機端電流の値に設定値以上の変化がある場合に変化率検出信号を出力する工程と、
前記系統事故検出信号または前記変化率検出信号に基づいて、前記蒸気タービンの上流に設けられた弁を閉じるための流入蒸気量低減信号を前記弁に出力する工程と、
を具備することを特徴とするパワーロードアンバランス検出方法。
【請求項１０】
蒸気タービンで駆動される発電機の出力端に接続された送電系統の電圧を表す三相電圧として送電系統電圧のうちの第１相の電圧を表す第１相送電系統電圧の値を、前記発電機の出力端の電流を表す発電機端電流のうちの第１相の電流を表す第１相発電機端電流の値で除算した第１相のインピーダンスを算出し、前記第１相のインピーダンスの値が前記基準値としてインピーダンス基準値以下である場合に第１出力信号を出力する工程と、
前記送電系統電圧のうちの第２相の電圧を表す第２相送電系統電圧の値を前記発電機端電流のうちの第２相の電流を表す第２相発電機端電流の値で除算した第２相のインピーダンスを算出し、前記第２相のインピーダンスの値が前記インピーダンス基準値以下である場合に第２出力信号を出力する工程と、
前記送電系統電圧のうちの第３相の電圧を表す第３相送電系統電圧の値を前記発電機端電流のうちの第３相の電流を表す第３相発電機端電流の値で除算した第３相のインピーダンスを算出し、前記第３相のインピーダンスの値が前記インピーダンス基準値以下である場合に第３出力信号を出力する工程と、
前記第１出力信号、前記第２出力信号および前記第３出力信号のうちの全ての出力信号を受け取った場合、前記送電系統の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する工程と、
前記発電機端電流の値に設定値以上の変化がある場合に変化率検出信号を出力する工程と、
前記系統事故検出信号または前記変化率検出信号に基づいて、前記蒸気タービンの上流に設けられた弁を閉じるための流入蒸気量低減信号を前記弁に出力する工程と、
を具備することを特徴とするパワーロードアンバランス検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気タービンプラントにおけるパワーロードアンバランス検出装置およびパワーロードアンバランス検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンプラントにおいて、タービン発電機（以下、発電機と称する）は、通常運転時において、流入する蒸気エネルギー（加速エネルギー）と、放出する電気エネルギー（減速エネルギー）とをバランスさせて、タービン回転数を一定に制御している。そのため、発電機の運転中に系統の負荷がなくなると減速エネルギーがなくなり、加速エネルギーが蓄積される。加速エネルギーの蓄積量が大きくなると、発電機内部の相差角が大きくなり、発電機と送電系統の同期が維持できなくなる。そこで、蒸気タービンプラントには、発電機の負荷急減を検出するパワーロードアンバランス検出装置が設置されている。
【０００３】
発電機の負荷が急減する事象としては、大きく二種類の事象に分けられる。１つ目の事象としては、主遮断器の誤開放などに起因する負荷遮断が挙げられ、この事象では送電系統電圧は変化せず、発電機端電流が０になる。２つ目の事象としては、落雷などによる送電線の地絡や短絡に起因する送電系統の事故（系統事故）が挙げられ、この事象では送電系統電圧が低下し、発電機端電流は増加する。ただし、日本では最も厳しい想定系統事故は、送電系統電圧が約２０％まで低下し、２００ｍｓ間継続後に電圧が回復する事象であり、この条件では特別な操作なしで発電機は送電網の同期を維持できる。そのため、発電機で系統事故を検出する必要がない。
【０００４】
そこで、系統事故を検出せず負荷遮断のみを検出するために、従来のパワーロードアンバランス検出装置では、発電機端電流の減少を検出して、負荷急減の有無を判定している。パワーロードアンバランス検出装置は、負荷急減であると判定した場合、蒸気タービンの入口の弁に対して、弁を閉じるための信号として流入蒸気量低減信号を出力する。弁は流入蒸気量低減信号に応じて急閉する。
【０００５】
図２は、蒸気タービンプラントを示す系統概略図である。
【０００６】
蒸気タービンプラントは、上記蒸気タービンである高圧タービン５および低圧タービン８と、上記弁である主蒸気止め弁３およびインターセプト弁７と、蒸気発生器１と、主蒸気管２と、主蒸気加減弁４と、湿分分離器６と、復水器９と、発電機１０と、主変圧器１１と、主遮断器１２と、送電系統１３と、圧力計１４と、電流検出器（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ（ＣＴ））である発電機端電流検出器１５と、電圧検出のための計器用変圧器（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ（ＰＴ））である発電機端電圧検出器１６および送電系統電圧検出器１７と、を具備している。
【０００７】
蒸気発生器１で発生した蒸気は、主蒸気管２と主蒸気止め弁３と主蒸気加減弁４を経由して高圧タービン５に送られる。高圧タービン５は蒸気の熱エネルギーの一部を機械エネルギーに変換し、その後、高圧タービン５を通過した蒸気は湿分分離器６とインターセプト弁７を経由して低圧タービン８に送られる。低圧タービン８は蒸気のエネルギーを機械エネルギーに変換し、その後、低圧タービン８を通過した蒸気は復水器９に送られる。高圧タービン５と低圧タービン８とで得られた機械エネルギーは発電機１０で電気エネルギーに変換され、その電気エネルギーは主変圧器１１と主遮断器１２とを通って送電系統１３に送られる。
【０００８】
高圧タービン５の出口側には圧力計１４が設置されている。圧力計１４は、高圧タービン５を通過した蒸気の量であるタービン蒸気量を圧力により計測して、そのタービン蒸気量を高圧タービン５の出力の値として出力する。発電機１０の下流には発電機端電流検出器１５と発電機端電圧検出器１６とが設置されている。発電機端電流検出器１５は、発電機１０の出力端の電流を表す発電機端電流を計測し、その発電機端電流の値を出力する。発電機端電圧検出器１６は、発電機１０の出力端の電圧を表す発電機端電圧を計測し、その発電機端電圧の値を出力する。送電系統１３には送電系統電圧検出器１７が設置されている。送電系統電圧検出器１７は、送電系統１３の電圧を表す送電系統電圧を計測し、その送電系統電圧の値を出力する。
【０００９】
図９は、特許文献１に記載されたパワーロードアンバランス検出装置として、従来のパワーロードアンバランス検出装置の構成を示すブロック図である。
【００１０】
従来のパワーロードアンバランス検出装置は、変化率検出器１９と、差分器２１と、偏差信号判定器２２と、ＯＲ回路２３と、ＡＮＤ回路２４と、を具備している。
【００１１】
変化率検出器１９は、発電機端電流検出器１５により計測された上述の発電機端電流（発電機端電流１８）を入力し、その発電機端電流１８の値の変化を監視する。変化率検出器１９は、その発電機端電流１８の値に設定値以上の変化があった場合に、その旨を表す変化率検出信号を出力する。上記設定値は、健全時の発電機端電流１８の値から設定発電機端電流値を減算したものである。すなわち、変化率検出器１９は、発電機端電流１８の値が設定発電機端電流値以下である場合、変化率検出信号を出力する。この変化率検出信号のレベルはハイレベル“１”である。
【００１２】
差分器２１は、発電機端電流検出器１５により計測された発電機端電流１８と、圧力計１４により計測された高圧タービン５の出力（タービン出力２０）とを入力する。差分器２１は、発電機端電流１８の値とタービン出力２０の値との偏差を算出する。
【００１３】
偏差信号判定器２２は、差分器２１により算出された偏差を入力する。偏差信号判定器２２は、その偏差を表す値が設定偏差値以上である場合に、その旨を表す偏差判定信号を出力する。この偏差判定信号のレベルはハイレベル“１”である。
【００１４】
ＯＲ回路２３は、変化率検出器１９からの変化率検出信号“１”とＡＮＤ回路２４からのパワーロードアンバランス信号２５“１”とのいずれかの信号を入力した場合に出力信号を出力する。この出力信号のレベルはハイレベル“１”である。
【００１５】
ＡＮＤ回路２４は、ＯＲ回路２３からの出力信号“１”と偏差信号判定器２２からの偏差判定信号“１”との両方の信号を入力した場合に、上述の流入蒸気量低減信号（流入蒸気量低減信号２６）を、高圧タービン５の上流（高圧タービン５の入口）に設けられた主蒸気加減弁４と、低圧タービン８の上流（低圧タービン８の入口）のインターセプト弁７とに出力する。この場合、主蒸気加減弁４およびインターセプト弁７は流入蒸気量低減信号２６に応じて急閉し、タービンへの流入蒸気量を低減させる。
【００１６】
また、ＡＮＤ回路２４は、ＯＲ回路２３からの出力信号“１”と偏差信号判定器２２からの偏差判定信号“１”との両方の出力信号を入力した場合に、流入蒸気量低減信号２６をパワーロードアンバランス信号２５としてＯＲ回路２３に出力する。このパワーロードアンバランス信号２５のレベルはハイレベル“１”である。そのため、変化率検出器１９の出力がセルフホールドされる。
【００１７】
従来のパワーロードアンバランス検出装置では、ＯＲ回路２３が変化率検出器１９により発電機端電流１８の減少を検出し、偏差信号判定器２２が差分器２１により負荷急減の有無を判定し、その判定結果が負荷急減を表している場合、ＡＮＤ回路２４が負荷遮断の発生を検出し、流入蒸気量低減信号２６が出力される。このとき、主蒸気加減弁４およびインターセプト弁７が流入蒸気量低減信号２６に応じて急閉し、タービンへの流入蒸気量を減少させる。このように、従来のパワーロードアンバランス検出装置によれば、負荷遮断に対応することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開平２−６７４０１号公報
【特許文献２】特開平５−６５８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来のパワーロードアンバランス検出装置は、発電所外の系統事故を検出する必要がないが、負荷遮断は検出する必要があるため、発電機端電流の減少速度を監視している。これは日本の想定系統事故では流入蒸気量の低減をしなくても、タービン発電機は送電網との同期を維持できるため、系統事故を検出する必要がないからである。
【００２０】
しかし、北欧のグリッドでは、送電系統電圧が０Ｖになる三相地絡・三相短絡のような重大な系統事故が２５０ｍｓ以下継続した場合でも、送電系統電圧が復帰したときに系統との同期維持が要求される。この条件では系統事故によるタービン加速の影響が大きく、発電機が系統と同期を維持するためには、系統事故の発生を速やかに検出する必要がある。そして、系統事故を検出するときに費やされる時間が短いほど、タービン発電機が同期を維持できる系統事故時間を長くできる。
【００２１】
ただし、系統事故の種類には、三相地絡・三相短絡のような重大な系統事故と、流入蒸気量の低減が不要な一線地絡や二線地絡のような頻度の高い系統事故とが挙げられる。北欧のグリッド要求のような厳しい系統事故に対応する場合、重大な系統事故とそれ以外の系統事故とを区別しないと、財産保護の観点から望ましくない。
【００２２】
パワーロードアンバランス検出装置で系統事故を検出する方法として、特許文献２に記載された技術では、発電機端電流だけでなく、発電機端電流および発電機端電圧から発電機電力（＝負荷）を算出し、発電機電力の時間変化率を判定することで、系統事故検知を行っている。この方法は、系統事故の種類を区別しないため、電力低下幅の大きい三線地絡・短絡と二線短絡の判別が難しい。二線短絡は三相地絡・短絡と比べて頻度が高く、これらを判別できる方が系統事故用の特別な操作の回数が減るため、財産保護上望ましい。
【００２３】
このように、北欧のグリッド要求のような厳しい系統事故にも対応するためには、系統事故の種類を確実に判定し、複数種類の系統事故の中から重大な系統事故のみを速やかに検出する必要がある。
【００２４】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、重大な系統事故と負荷遮断との両方に対応することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
実施形態のパワーロードアンバランス検出装置は、蒸気タービンで駆動される発電機の出力端または前記発電機の出力端に接続された送電系統の電圧を表す三相電圧のうちの第１相の電圧の値が基準値以下である場合に出力信号を出力する第１相電圧レベル判定器と、前記三相電圧のうちの第２相の電圧の値が前記基準値以下である場合に出力信号を出力する第２相電圧レベル判定器と、前記三相電圧のうちの第３相の電圧の値が前記基準値以下である場合に出力信号を出力する第３相電圧レベル判定器と、前記第１相電圧レベル判定器、前記第２相電圧レベル判定器および前記第３相電圧レベル判定器のうちの全ての判定器から出力信号を受け取った場合、前記送電系統の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する系統事故検出器と、前記発電機の出力端の電流を表す発電機端電流の値に設定値以上の変化がある場合に変化率検出信号を出力する変化率検出器と、前記系統事故検出信号または前記変化率検出信号に基づいて、前記蒸気タービンの上流に設けられた弁を閉じるための流入蒸気量低減信号を前記弁に出力する論理回路と、を具備することを特徴とする。
【００２６】
実施形態のパワーロードアンバランス検出装置は、蒸気タービンで駆動される発電機の出力端に接続された送電系統の電圧を表す三相電圧として送電系統電圧のうちの第１相の電圧を表す第１相送電系統電圧の値を、前記発電機の出力端の電流を表す発電機端電流のうちの第１相の電流を表す第１相発電機端電流の値で除算した第１相のインピーダンスを算出し、前記第１相のインピーダンスの値が前記基準値としてインピーダンス基準値以下である場合に出力信号を出力する第１相インピーダンスレベル判定器と、前記送電系統電圧のうちの第２相の電圧を表す第２相送電系統電圧の値を前記発電機端電流のうちの第２相の電流を表す第２相発電機端電流の値で除算した第２相のインピーダンスを算出し、前記第２相のインピーダンスの値が前記インピーダンス基準値以下である場合に出力信号を出力する第２相インピーダンスレベル判定器と、前記送電系統電圧のうちの第３相の電圧を表す第３相送電系統電圧の値を前記発電機端電流のうちの第３相の電流を表す第３相発電機端電流の値で除算した第３相のインピーダンスを算出し、前記第３相のインピーダンスの値が前記インピーダンス基準値以下である場合に出力信号を出力する第３相インピーダンスレベル判定器と、前記第１相インピーダンスレベル判定器、前記第２相インピーダンスレベル判定器および前記第３相インピーダンスレベル判定器のうちの全ての判定器から出力信号を受け取った場合、前記送電系統の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する系統事故検出器と、前記発電機端電流の値に設定値以上の変化がある場合に変化率検出信号を出力する変化率検出器と、前記系統事故検出信号または前記変化率検出信号に基づいて、前記蒸気タービンの上流に設けられた弁を閉じるための流入蒸気量低減信号を前記弁に出力する論理回路と、を具備することを特徴とする。
【００２７】
実施形態のパワーロードアンバランス検出方法は、蒸気タービンで駆動される発電機の出力端または前記発電機の出力端に接続された送電系統の電圧を表す三相電圧のうちの第１相の電圧の値が基準値以下である場合に第１出力信号を出力する工程と、前記三相電圧のうちの第２相の電圧の値が前記基準値以下である場合に第２出力信号を出力する工程と、前記三相電圧のうちの第３相の電圧の値が前記基準値以下である場合に第３出力信号を出力する工程と、前記第１出力信号、前記第２出力信号および前記第３出力信号のうちの全ての出力信号を受け取った場合、前記送電系統の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する工程と、前記発電機の出力端の電流を表す発電機端電流の値に設定値以上の変化がある場合に変化率検出信号を出力する工程と、前記系統事故検出信号または前記変化率検出信号に基づいて、前記蒸気タービンの上流に設けられた弁を閉じるための流入蒸気量低減信号を前記弁に出力する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２８】
実施形態のパワーロードアンバランス検出方法は、蒸気タービンで駆動される発電機の出力端に接続された送電系統の電圧を表す三相電圧として送電系統電圧のうちの第１相の電圧を表す第１相送電系統電圧の値を、前記発電機の出力端の電流を表す発電機端電流のうちの第１相の電流を表す第１相発電機端電流の値で除算した第１相のインピーダンスを算出し、前記第１相のインピーダンスの値が前記基準値としてインピーダンス基準値以下である場合に第１出力信号を出力する工程と、前記送電系統電圧のうちの第２相の電圧を表す第２相送電系統電圧の値を前記発電機端電流のうちの第２相の電流を表す第２相発電機端電流の値で除算した第２相のインピーダンスを算出し、前記第２相のインピーダンスの値が前記インピーダンス基準値以下である場合に第２出力信号を出力する工程と、前記送電系統電圧のうちの第３相の電圧を表す第３相送電系統電圧の値を前記発電機端電流のうちの第３相の電流を表す第３相発電機端電流の値で除算した第３相のインピーダンスを算出し、前記第３相のインピーダンスの値が前記インピーダンス基準値以下である場合に第３出力信号を出力する工程と、前記第１出力信号、前記第２出力信号および前記第３出力信号のうちの全ての出力信号を受け取った場合、前記送電系統の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する工程と、前記発電機端電流の値に設定値以上の変化がある場合に変化率検出信号を出力する工程と、前記系統事故検出信号または前記変化率検出信号に基づいて、前記蒸気タービンの上流に設けられた弁を閉じるための流入蒸気量低減信号を前記弁に出力する工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、重大な系統事故と負荷遮断との両方に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】蒸気タービンプラントを示す系統概略図である。
【図３】系統事故の発生箇所を示す概略図である。
【図４】系統事故時の事故点での電圧挙動を示す図である。
【図５】系統事故時の電圧計測点での電圧挙動を示す図である。
【図６】第２実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第３実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第４実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置の構成を示すブロック図である。
【図９】特許文献１に記載されたパワーロードアンバランス検出装置として、従来のパワーロードアンバランス検出装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係るパワーロードアンバランス検出装置の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００３２】
［第１実施形態］
（構成）
第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置は、前述の蒸気タービンプラントに適用される。その蒸気タービンプラントは、蒸気タービン（高圧タービン５および低圧タービン８）と、弁（主蒸気止め弁３およびインターセプト弁７）と、蒸気発生器１と、主蒸気管２と、主蒸気加減弁４と、湿分分離器６と、復水器９と、発電機１０と、主変圧器１１と、主遮断器１２と、送電系統１３と、圧力計１４と、発電機端電流検出器１５と、発電機端電圧検出器１６と、送電系統電圧検出器１７と、を具備している（図２参照）。
【００３３】
第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置は、圧力計１４、発電機端電流検出器１５および送電系統電圧検出器１７に接続されている。
【００３４】
圧力計１４は、高圧タービン５を通過した蒸気の量であるタービン蒸気量を圧力により計測して、そのタービン蒸気量を高圧タービン５の出力の値として出力する。発電機端電流検出器１５は、発電機１０の出力端の電流を表す発電機端電流１８を計測してその値を出力する。
【００３５】
送電系統電圧検出器１７は、送電系統１３の電圧を表す三相電圧として送電系統電圧を計測して、その送電系統電圧の値を出力する。
【００３６】
図１は、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置の構成を示すブロック図である。
【００３７】
第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置は、第１相電圧レベル判定器３０と、第２相電圧レベル判定器３１と、第３相電圧レベル判定器３２と、系統事故検出用ＡＮＤ回路（系統事故検出器）３３と、変化率検出器１９と、差分器２１と、偏差信号判定器２２と、論理回路４６と、を具備している。論理回路４６は、ＯＲ回路２３と、ＡＮＤ回路２４と、を具備している。
【００３８】
すなわち、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置は、従来のパワーロードアンバランス検出装置に対して、さらに、第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１、第３相電圧レベル判定器３２、および、系統事故検出用ＡＮＤ回路３３を具備している。
【００３９】
第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２は、予め設定された基準値として、送電系統電圧基準値を保持している。
【００４０】
第１相電圧レベル判定器３０は、送電系統電圧検出器１７により計測された送電系統電圧のうちの第１相の電圧を表す第１相送電系統電圧２７を入力する。第１相電圧レベル判定器３０は、第１相送電系統電圧２７の値が送電系統電圧基準値以下である場合に出力信号“１”を出力する。
【００４１】
第２相電圧レベル判定器３１は、送電系統電圧検出器１７により計測された送電系統電圧のうちの第２相の電圧を表す第２相送電系統電圧２８を入力する。第２相電圧レベル判定器３１は、第２相送電系統電圧２８の値が送電系統電圧基準値以下である場合に出力信号“１”を出力する。
【００４２】
第３相電圧レベル判定器３２は、送電系統電圧検出器１７により計測された送電系統電圧のうちの第３相の電圧を表す第３相送電系統電圧２９を入力する。第３相電圧レベル判定器３２は、第３相送電系統電圧２９の値が送電系統電圧基準値以下である場合に、その旨を表す出力信号“１”を出力する。
【００４３】
系統事故検出用ＡＮＤ回路３３の入力は、第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２の出力に接続されている。系統事故検出用ＡＮＤ回路３３は、第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２のうちの全ての判定器から出力信号“１”を受け取った場合、送電系統１３の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する。この系統事故検出信号のレベルはハイレベル“１”である。
【００４４】
変化率検出器１９は、発電機端電流検出器１５により計測された発電機端電流１８を入力する。変化率検出器１９は、その発電機端電流１８の値に設定値以上の変化があった場合に、その旨を表す変化率検出信号を出力する。上記設定値は、健全時の発電機端電流１８の値から設定発電機端電流値を減算したものである。すなわち、変化率検出器１９は、発電機端電流１８の値が設定発電機端電流値以下である場合、変化率検出信号を出力する。この変化率検出信号のレベルはハイレベル“１”である。
【００４５】
差分器２１は、発電機端電流検出器１５により計測された発電機端電流１８と、圧力計１４により計測された高圧タービン５の出力（タービン出力２０）とを入力する。差分器２１は、発電機端電流１８の値とタービン出力２０の値との偏差を算出する。
【００４６】
偏差信号判定器２２は、差分器２１により算出された偏差を入力する。偏差信号判定器２２は、その偏差を表す値が設定偏差値以上である場合に、その旨を表す偏差判定信号を出力する。この偏差判定信号のレベルはハイレベル“１”である。
【００４７】
ＯＲ回路２３は、系統事故検出信号“１”、変化率検出信号“１”、および、パワーロードアンバランス信号２５“１”のいずれかの信号を入力した場合に出力信号を出力する。この出力信号のレベルはハイレベル“１”である。
【００４８】
ＡＮＤ回路２４は、ＯＲ回路２３からの出力信号“１”と偏差信号判定器２２からの偏差判定信号“１”との両方の信号を入力した場合に、高圧タービン５の上流（高圧タービン５の入口）に設けられた主蒸気加減弁４と、低圧タービン８の上流（低圧タービン８の入口）のインターセプト弁７とに対して、主蒸気加減弁４およびインターセプト弁７を閉じるための信号として流入蒸気量低減信号２６を出力する。この場合、主蒸気加減弁４およびインターセプト弁７は流入蒸気量低減信号２６に応じて急閉し、タービンへの流入蒸気量を低減させる。
【００４９】
また、ＡＮＤ回路２４は、ＯＲ回路２３からの出力信号“１”と偏差信号判定器２２からの偏差判定信号“１”との両方の出力信号を入力した場合に、流入蒸気量低減信号２６をパワーロードアンバランス信号２５としてＯＲ回路２３に出力する。このパワーロードアンバランス信号２５のレベルはハイレベル“１”である。そのため、変化率検出器１９の出力がセルフホールドされる。
【００５０】
（作用）
系統事故の種類には、三相地絡・三相短絡のような重大な系統事故と、流入蒸気量の低減が不要な一線地絡や二線地絡のような頻度の高い系統事故とが挙げられる。
【００５１】
まず、三相地絡・三相短絡のような重大な系統事故が発生した場合について説明する。図３は、系統事故の発生箇所を示す概略図である。図４は、系統事故時の事故点での電圧挙動を示す図である。図５は、系統事故時の電圧計測点での電圧挙動を示す図である。
【００５２】
図３に示される事故点３４で三相地絡・三相短絡のような重大な系統事故が発生した場合、事故点３４での送電系統電圧は、事故が発生してから除去されるまでの時間（事故除去時間）において、図４に示されるように低下する。そして、事故除去時間においては、送電系統電圧検出器１７により計測された送電系統電圧も全相、すなわち、第１相送電系統電圧２７、第２相送電系統電圧２８および第３相送電系統電圧２９が、図５に示されるように低下する。そのため、送電系統１３の第１相、第２相および第３相で事故が発生した場合、第１相送電系統電圧２７、第２相送電系統電圧２８および第３相送電系統電圧２９が健全時の電圧よりも小さくなり、その値が送電系統電圧基準値以下になったときに、第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２がそれぞれ第１相送電系統電圧２７、第２相送電系統電圧２８および第３相送電系統電圧２９の低下を検出し、出力信号“１”を出力する。第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２のうちの全ての判定器から出力信号“１”が出力されるため、複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号“１”が系統事故検出用ＡＮＤ回路３３からＯＲ回路２３に出力される。
【００５３】
次に、流入蒸気量の低減が不要な一線地絡や二線地絡のような頻度の高い系統事故が発生した場合について説明する。
【００５４】
二線地絡・二線短絡が発生した場合、三相のうちの二相の送電系統電圧が低下し、健全な一相の送電系統電圧が維持される。例えば、送電系統１３の第１相および第２相で事故が発生した場合、第１相送電系統電圧２７および第２相送電系統電圧２８が健全時の電圧よりも小さくなり、その値が送電系統電圧基準値以下になったときに、第１相電圧レベル判定器３０および第２相電圧レベル判定器３１がそれぞれ第１相送電系統電圧２７および第２相送電系統電圧２８の低下を検出し、出力信号“１”を出力する。しかし、第３相送電系統電圧２９は健全時の電圧に維持されているため、第３相電圧レベル判定器３２から出力信号“１”が出力されない。すなわち、第３相電圧レベル判定器３２の出力信号のレベルは“０”を表したままである。このため、系統事故検出信号“１”が系統事故検出用ＡＮＤ回路３３から出力されない。送電系統１３の第２相および第３相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第１相および第３相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第１相および第２相で事故が発生した場合と同様の挙動を示す。
【００５５】
一線地絡が発生した場合、三相のうちの一相の送電系統電圧が大幅に低下し、健全な二相の送電系統電圧が維持される。例えば、送電系統１３の第１相で事故が発生した場合、第１相送電系統電圧２７が健全時の電圧よりも小さくなり、その値が送電系統電圧基準値以下になったときに、第１相電圧レベル判定器３０が第１相送電系統電圧２７の低下を検出し、出力信号“１”を出力する。しかし、第２相送電系統電圧２８および第３相送電系統電圧２９は健全時の電圧に維持されているため、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２から出力信号“１”が出力されない。すなわち、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２の出力信号のレベルは“０”を表したままである。このため、系統事故検出信号“１”が系統事故検出用ＡＮＤ回路３３から出力されない。送電系統１３の第２相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第３相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第１相で事故が発生した場合と同様の挙動を示す。
【００５６】
（効果）
以上の説明により、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置では、第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２が送電系統１３の各相での事故の発生の有無を判定し、その判定結果が送電系統１３の全ての相で事故が発生したことを表している場合、系統事故検出用ＡＮＤ回路３３が複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故の発生を検出する。このように、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置によれば、系統事故の種類を確実に判定し、複数種類の系統事故の中から重大な系統事故のみを速やかに検出することができる。
【００５７】
また、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置では、ＯＲ回路２３が変化率検出器１９により発電機端電流１８の減少を検出し、偏差信号判定器２２が差分器２１により負荷急減の有無を判定し、その判定結果が負荷急減を表している場合、ＡＮＤ回路２４が負荷遮断の発生を検出し、流入蒸気量低減信号２６が出力される。このとき、主蒸気加減弁４およびインターセプト弁７が流入蒸気量低減信号２６に応じて急閉し、タービンへの流入蒸気量を減少させる。このように、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置によれば、負荷遮断に対応することができる。
【００５８】
また、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置では、ＯＲ回路２３が重大な系統事故の発生と発電機端電流１８の減少との少なくとも一方を検出し、偏差信号判定器２２が差分器２１により負荷急減の有無を判定し、その判定結果が負荷急減を表している場合、ＡＮＤ回路２４が重大な系統事故の発生と負荷遮断の発生との少なくとも一方を検出し、流入蒸気量低減信号２６が出力される。このとき、主蒸気加減弁４およびインターセプト弁７が流入蒸気量低減信号２６に応じて急閉し、タービンへの流入蒸気量を減少させる。このように、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置によれば、重大な系統事故と負荷遮断との両方に対応することができる。
【００５９】
［第２実施形態］
第２実施形態について、第１実施形態の変更点のみ説明する。特に記載していない部分は第１実施形態と同様である。
【００６０】
（構成）
図６は、第２実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置の構成を示すブロック図である。
【００６１】
第２実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置は、第１相インピーダンスレベル判定器３８と、第２相インピーダンスレベル判定器３９と、第３相インピーダンスレベル判定器４０と、系統事故検出用ＡＮＤ回路（系統事故検出器）４１と、変化率検出器１９と、差分器２１と、偏差信号判定器２２と、論理回路４６（ＯＲ回路２３およびＡＮＤ回路２４）と、を具備している。
【００６２】
すなわち、第２実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置は、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置の第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１、第３相電圧レベル判定器３２および系統事故検出用ＡＮＤ回路３３に代えて、第１相インピーダンスレベル判定器３８、第２相インピーダンスレベル判定器３９、第３相インピーダンスレベル判定器４０および系統事故検出用ＡＮＤ回路４１を具備している。
【００６３】
第１相インピーダンスレベル判定器３８、第２相インピーダンスレベル判定器３９および第３相インピーダンスレベル判定器４０は、予め設定された基準値として、インピーダンス基準値を保持している。
【００６４】
第１相インピーダンスレベル判定器３８は、送電系統電圧検出器１７により計測された送電系統電圧のうちの第１相の電圧を表す第１相送電系統電圧２７と、発電機端電流検出器１５により計測された発電機端電流１８のうちの第１相の電流を表す第１相発電機端電流３５とを入力する。第１相インピーダンスレベル判定器３８は、第１相送電系統電圧２７の値を第１相発電機端電流３５の値で除算した第１相のインピーダンスを算出する。第１相インピーダンスレベル判定器３８は、この第１相のインピーダンスの値がインピーダンス基準値以下である場合に出力信号“１”を出力する。
【００６５】
第２相インピーダンスレベル判定器３９は、送電系統電圧検出器１７により計測された送電系統電圧のうちの第２相の電圧を表す第２相送電系統電圧２８と、発電機端電流検出器１５により計測された発電機端電流１８のうちの第２相の電流を表す第２相発電機端電流３６とを入力する。第２相インピーダンスレベル判定器３９は、第２相送電系統電圧２８の値を第２相発電機端電流３６の値で除算した第２相のインピーダンスを算出する。第２相インピーダンスレベル判定器３９は、この第２相のインピーダンスの値がインピーダンス基準値以下である場合に出力信号“１”を出力する。
【００６６】
第３相インピーダンスレベル判定器４０は、送電系統電圧検出器１７により計測された送電系統電圧のうちの第３相の電圧を表す第３相送電系統電圧２９と、発電機端電流検出器１５により計測された発電機端電流１８のうちの第３相の電流を表す第３相発電機端電流３７とを入力する。第３相インピーダンスレベル判定器４０は、第３相送電系統電圧２９の値を第３相発電機端電流３７の値で除算した第３相のインピーダンスを算出する。第３相インピーダンスレベル判定器４０は、この第３相のインピーダンスの値がインピーダンス基準値以下である場合に出力信号“１”を出力する。
【００６７】
系統事故検出用ＡＮＤ回路４１の入力は、第１相インピーダンスレベル判定器３８、第２相インピーダンスレベル判定器３９および第３相インピーダンスレベル判定器４０の出力に接続されている。系統事故検出用ＡＮＤ回路４１は、第１相インピーダンスレベル判定器３８、第２相インピーダンスレベル判定器３９および第３相インピーダンスレベル判定器４０のうちの全ての判定器から出力信号“１”を受け取った場合、送電系統１３の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する。この系統事故検出信号のレベルはハイレベル“１”である。
【００６８】
（作用）
まず、三相地絡・三相短絡のような重大な系統事故が発生した場合について説明する。
【００６９】
三相地絡・三相短絡のような重大な系統事故が発生した場合、第１相送電系統電圧２７、第２相送電系統電圧２８および第３相送電系統電圧２９が低下し、第１相発電機端電流３５、第２相発電機端電流３６、第３相発電機端電流３７が増加する。インピーダンスは電圧÷電流であるため、第１相、第２相および第３相のインピーダンスは低下する。そのため、送電系統１３の第１相、第２相および第３相で事故が発生した場合、第１相、第２相および第３相のインピーダンスが健全時のインピーダンスよりも小さくなり、その値がインピーダンス基準値以下になったときに、第１相インピーダンスレベル判定器３８、第２相インピーダンスレベル判定器３９および第３相インピーダンスレベル判定器４０がそれぞれ第１相、第２相および第３相のインピーダンスの低下を検出し、出力信号“１”を出力する。第１相インピーダンスレベル判定器３８、第２相インピーダンスレベル判定器３９および第３相インピーダンスレベル判定器４０のうちの全ての判定器から出力信号“１”が出力されるため、複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号“１”が系統事故検出用ＡＮＤ回路４１からＯＲ回路２３に出力される。
【００７０】
次に、流入蒸気量の低減が不要な一線地絡や二線地絡のような頻度の高い系統事故が発生した場合について説明する。
【００７１】
二線地絡・二線短絡が発生した場合、三相のうちの二相のインピーダンスが低下し、健全な一相のインピーダンスが維持される。例えば、送電系統１３の第１相および第２相で事故が発生した場合、第１相および第２相のインピーダンスが健全時のインピーダンスよりも小さくなり、その値がインピーダンス基準値以下になったときに、第１相インピーダンスレベル判定器３８および第２相インピーダンスレベル判定器３９がそれぞれ第１相および第２相のインピーダンスの低下を検出し、出力信号“１”を出力する。しかし、第３相のインピーダンスは健全時のインピーダンスに維持されているため、第３相インピーダンスレベル判定器４０から出力信号“１”が出力されない。すなわち、第３相インピーダンスレベル判定器４０の出力信号のレベルは“０”を表したままである。このため、系統事故検出信号“１”が系統事故検出用ＡＮＤ回路４１から出力されない。送電系統１３の第２相および第３相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第１相および第３相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第１相および第２相で事故が発生した場合と同様の挙動を示す。
【００７２】
一線地絡が発生した場合、三相のうちの一相のインピーダンスが大幅に低下し、健全な二相のインピーダンスが維持される。例えば、送電系統１３の第１相で事故が発生した場合、第１相のインピーダンスが健全時のインピーダンスよりも小さくなり、その値がインピーダンス以下になったときに、第１相インピーダンスレベル判定器３８が第１相のインピーダンスの低下を検出し、出力信号“１”を出力する。しかし、第２相送電系統電圧２８および第３相送電系統電圧２９は健全時の電圧に維持されているため、第２相インピーダンスレベル判定器３９および第３相インピーダンスレベル判定器４０から出力信号“１”が出力されない。すなわち、第２相インピーダンスレベル判定器３９および第３相インピーダンスレベル判定器４０の出力信号のレベルは“０”を表したままである。このため、系統事故検出信号“１”が系統事故検出用ＡＮＤ回路４１から出力されない。送電系統１３の第２相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第３相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第１相で事故が発生した場合と同様の挙動を示す。
【００７３】
（効果）
以上の説明により、第２実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置では、第１相インピーダンスレベル判定器３８、第２相インピーダンスレベル判定器３９および第３相インピーダンスレベル判定器４０が送電系統１３の各相での事故の発生の有無を判定し、その判定結果が送電系統１３の全ての相で事故が発生したことを表している場合、系統事故検出用ＡＮＤ回路４１が複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故の発生を検出する。このように、第２実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置によれば、系統事故の種類を確実に判定し、複数種類の系統事故の中から重大な系統事故のみを速やかに検出することができる。
【００７４】
また、第２実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置によれば、インピーダンスの変化は送電系統電圧の変化よりも早いため、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置よりも早く重大な系統事故を検出することができる。
【００７５】
また、第２実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置では、第１実施形態と同様に、重大な系統事故と負荷遮断との両方に対応することができる。
【００７６】
［第３実施形態］
第３実施形態について、第１実施形態の変更点のみ説明する。特に記載していない部分は第１実施形態と同様である。
【００７７】
（構成）
第３実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置は、第１実施形態における送電系統電圧検出器１７に代えて、発電機端電圧検出器１６に接続されている。
【００７８】
発電機端電圧検出器１６は、発電機１０の出力端の電圧を表す三相電圧として発電機端電圧を計測し、その発電機端電圧の値を出力する。
【００７９】
図７は、第３実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置の構成を示すブロック図である。
【００８０】
第３実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置は、第１相電圧レベル判定器３０と、第２相電圧レベル判定器３１と、第３相電圧レベル判定器３２と、系統事故検出用ＡＮＤ回路（系統事故検出器）３３と、変化率検出器１９と、差分器２１と、偏差信号判定器２２と、論理回路４６（ＯＲ回路２３およびＡＮＤ回路２４）と、を具備している。
【００８１】
第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２は、予め設定された基準値として、第１実施形態における送電系統電圧基準値に代えて、発電機端電圧基準値を保持している。
【００８２】
第１相電圧レベル判定器３０は、発電機端電圧検出器１６により計測された発電機端電圧のうちの第１相の電圧を表す第１相発電機端電圧４２を入力する。第１相電圧レベル判定器３０は、第１相発電機端電圧４２の値が発電機端電圧基準値以下である場合に出力信号“１”を出力する。
【００８３】
第２相電圧レベル判定器３１は、発電機端電圧検出器１６により計測された発電機端電圧のうちの第２相の電圧を表す第２相発電機端電圧４３を入力する。第２相電圧レベル判定器３１は、第２相発電機端電圧４３の値が発電機端電圧基準値以下である場合に出力信号“１”を出力する。
【００８４】
第３相電圧レベル判定器３２は、発電機端電圧検出器１６により計測された発電機端電圧のうちの第３相の電圧を表す第３相発電機端電圧４４を入力する。第３相電圧レベル判定器３２は、第３相発電機端電圧４４の値が発電機端電圧基準値以下である場合に、その旨を表す出力信号“１”を出力する。
【００８５】
系統事故検出用ＡＮＤ回路３３の入力は、第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２の出力に接続されている。系統事故検出用ＡＮＤ回路３３は、第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２のうちの全ての判定器から出力信号“１”を受け取った場合、送電系統１３の事故である複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号を出力する。この系統事故検出信号のレベルはハイレベル“１”である。
【００８６】
（作用）
まず、三相地絡・三相短絡のような重大な系統事故が発生した場合について説明する。
【００８７】
三相地絡・三相短絡のような重大な系統事故が発生した場合、第１相発電機端電圧４２、第２相発電機端電圧４３および第３相発電機端電圧４４が低下する。そのため、送電系統１３の第１相、第２相および第３相で事故が発生した場合、第１相発電機端電圧４２、第２相発電機端電圧４３および第３相発電機端電圧４４が健全時の電圧よりも小さくなり、その値が発電機端電圧基準値以下になったときに、第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２がそれぞれ第１相発電機端電圧４２、第２相発電機端電圧４３および第３相発電機端電圧４４の低下を検出し、出力信号“１”を出力する。第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２のうちの全ての判定器から出力信号“１”が出力されるため、複数種類の系統事故のうちの重大な系統事故が発生したことを表す系統事故検出信号“１”が系統事故検出用ＡＮＤ回路３３からＯＲ回路２３に出力される。
【００８８】
次に、流入蒸気量の低減が不要な一線地絡や二線地絡のような頻度の高い系統事故が発生した場合について説明する。
【００８９】
二線地絡・二線短絡が発生した場合、三相のうちの二相の送電系統電圧が低下し、健全な一相の送電系統電圧が維持される。例えば、送電系統１３の第１相および第２相で事故が発生した場合、第１相発電機端電圧４２および第２相発電機端電圧４３が健全時の電圧よりも小さくなり、その値が送電系統電圧基準値以下になったときに、第１相電圧レベル判定器３０および第２相電圧レベル判定器３１がそれぞれ第１相発電機端電圧４２および第２相発電機端電圧４３の低下を検出し、出力信号“１”を出力する。しかし、第３相発電機端電圧４４は健全時の電圧に維持されているため、第３相電圧レベル判定器３２から出力信号“１”が出力されない。すなわち、第３相電圧レベル判定器３２の出力信号のレベルは“０”を表したままである。このため、系統事故検出信号“１”が系統事故検出用ＡＮＤ回路３３から出力されない。送電系統１３の第２相および第３相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第１相および第３相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第１相および第２相で事故が発生した場合と同様の挙動を示す。
【００９０】
一線地絡が発生した場合、三相のうちの一相の送電系統電圧が大幅に低下し、健全な二相の送電系統電圧が維持される。例えば、送電系統１３の第１相で事故が発生した場合、第１相発電機端電圧４２が健全時の電圧よりも小さくなり、その値が送電系統電圧基準値以下になったときに、第１相電圧レベル判定器３０が第１相発電機端電圧４２の低下を検出し、出力信号“１”を出力する。しかし、第２相発電機端電圧４３および第３相発電機端電圧４４は健全時の電圧に維持されているため、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２から出力信号“１”が出力されない。すなわち、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２の出力信号のレベルは“０”を表したままである。このため、系統事故検出信号“１”が系統事故検出用ＡＮＤ回路３３から出力されない。送電系統１３の第２相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第３相で事故が起きた場合でも、送電系統１３の第１相で事故が発生した場合と同様の挙動を示す。
【００９１】
（効果）
以上の説明により、第３実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置によれば、第１実施形態と同様に、系統事故の種類を確実に判定し、複数種類の系統事故の中から重大な系統事故のみを速やかに検出することができる。
【００９２】
また、第３実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置では、第１実施形態と同様に、重大な系統事故と負荷遮断との両方に対応することができる。
【００９３】
［第４実施形態］
第４実施形態について、第１実施形態の変更点のみ説明する。特に記載していない部分は第１実施形態と同様である。
【００９４】
（構成）
図８は、第４実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置の構成を示すブロック図である。
【００９５】
第４実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置は、第１相電圧レベル判定器３０と、第２相電圧レベル判定器３１と、第３相電圧レベル判定器３２と、系統事故検出用ＡＮＤ回路（系統事故検出器）３３と、変化率検出器１９と、差分器２１と、偏差信号判定器２２と、論理回路４６（ＯＲ回路２３およびＡＮＤ回路２４）と、オンディレータイマー回路４５と、を具備している。
【００９６】
すなわち、第４実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置は、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置に対して、さらに、オンディレータイマー回路４５を具備している。
【００９７】
オンディレータイマー回路４５は、ＡＮＤ回路２４と主蒸気加減弁４およびインターセプト弁７との間に設けられている。オンディレータイマー回路４５は、設定時間を経過するまでＡＮＤ回路２４から流入蒸気量低減信号２６を入力し続けた場合にのみ流入蒸気量低減信号２６を主蒸気加減弁４およびインターセプト弁７に出力する。
【００９８】
（作用）
第４実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置では、ＡＮＤ回路２４が重大な系統事故の発生と負荷遮断の発生との少なくとも一方を検出したとき、流入蒸気量低減信号２６がＡＮＤ回路２４からオンディレータイマー回路４５に出力される。オンディレータイマー回路４５は、ＡＮＤ回路２４から流入蒸気量低減信号２６を入力したときにカウントを開始する。オンディレータイマー回路４５は、設定時間（例えば１５ｍｓや５０ｍｓなど）を経過するまで流入蒸気量低減信号２６を入力した場合、流入蒸気量低減信号２６を主蒸気加減弁４およびインターセプト弁７に出力する。このとき、主蒸気加減弁４およびインターセプト弁７が流入蒸気量低減信号２６に応じて急閉し、タービンへの流入蒸気量を減少させる。
【００９９】
（効果）
以上の説明により、第４実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置によれば、第１実施形態の効果に加えて、送電系統１３の三相電圧の瞬間的な変化によって生じる可能性がある誤動作を防ぐことができる。
【０１００】
なお、第４実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置では、第１実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置に対してオンディレータイマー回路４５を追加し、第１実施形態の変更点のみ説明しているが、これに限定されない。第４実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置では、第２実施形態および第３実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置に対してオンディレータイマー回路４５を追加することもでき、上述の効果を実現する。
【０１０１】
［第５実施形態］
第５実施形態について、第１実施形態および第４実施形態の変更点のみ説明する。特に記載していない部分は第１実施形態および第４実施形態と同様である。
【０１０２】
（構成）
第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２が保持する送電系統電圧基準値は、健全時の各相の送電系統電圧の値から、許容電圧振動値以上の値を減算した値である。
【０１０３】
（作用）
系統事故の際の事故点における各相の電圧の特徴を列挙すると、次のとおりである。（１）一線地絡時においては故障相の電圧が０になり、二つの健全相電圧が約ルート３の倍数になる。（２）二線地絡時においては故障相の電圧は二相とも０になり、健全相の電圧は約１．５倍になる。（３）二線短絡においては故障相の電圧は二相とも健全時の約半分となり、健全相の電圧はほとんど変化しない。（４）三線地絡・短絡の時は三相とも同じように電圧が減少する。
【０１０４】
以上より、三相とも健全時より電圧が低下する系統事故は三線地絡・短絡だけである。ただし、系統事故以外にも系統動揺による電圧振動によって、三相とも健全時より電圧が低下することがあるため、第１相電圧レベル判定器３０、第２相電圧レベル判定器３１および第３相電圧レベル判定器３２が保持する送電系統電圧基準値を、健全時の各相の送電系統電圧の値から、系統動揺時の許容電圧振動以上の値を減算した値（例えば、健全時の電圧の７０％以下と設定）と設定しておくことにより、系統動揺を検出せずに三線地絡・短絡だけ検出するようになる。
【０１０５】
（効果）
以上の説明により、第５実施形態に係るパワーロードアンバランス検出装置によれば、第１実施形態の効果、または、第１実施形態および第４実施形態の効果に加えて、系統動揺を検出せずに三線地絡・短絡だけ検出することができる。
【０１０６】
［他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、また各実施形態の特徴を組み合わせることができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０７】
１  …  蒸気発生器
２  …  主蒸気管
３  …  主蒸気止め弁
４  …  主蒸気加減弁
５  …  高圧タービン
６  …  湿分分離器
７  …  インターセプト弁
８  …  低圧タービン
９  …  復水器
１０  …  発電機
１１  …  主変圧器
１２  …  主遮断器
１３  …  送電系統
１４  …  圧力計
１５  …  発電機端電流検出器
１６  …  発電機端電圧検出器
１７  …  送電系統電圧検出器
１８  …  発電機端電流
１９  …  変化率検出器
２０  …  タービン出力
２１  …  差分器
２２  …  偏差信号判定器
２３  …  ＯＲ回路
２４  …  ＡＮＤ回路
２５  …  パワーロードアンバランス信号
２６  …  流入蒸気量低減信号
２７  …  第１相送電系統電圧
２８  …  第２相送電系統電圧
２９  …  第３相送電系統電圧
３０  …  第１相電圧レベル判定器
３１  …  第２相電圧レベル判定器
３２  …  第３相電圧レベル判定器
３３  …  系統事故検出用ＡＮＤ回路（系統事故検出器）
３４  …  事故点
３５  …  第１相発電機端電流
３６  …  第２相発電機端電流
３７  …  第３相発電機端電流
３８  …  第１相インピーダンスレベル判定器
３９  …  第２相インピーダンスレベル判定器
４０  …  第３相インピーダンスレベル判定器
４１  …  系統事故検出用ＡＮＤ回路（系統事故検出器）
４２  …  第１相発電機端電圧
４３  …  第２相発電機端電圧
４４  …  第３相発電機端電圧
４５  …  オンディレータイマー回路
４６  …  論理回路
【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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