(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラとタービンを備えた火力発電プラントで、前記タービンと軸結合された発電機の発電機出力から当該プラントで消費する所内動力を差し引いた送電端出力を送電する火力発電プラントであって、
送電端出力設定器と負荷変化率設定器とにより送電端出力設定値を得る回路と、
前記送電端出力設定値と測定された所内動力の信号との加算により発電機出力設定値を得る回路と、
前記発電機出力設定値に基づいて発電機出力要求信号を得る回路と、
前記発電機出力要求信号によりボイラを制御すると共に、前記発電機出力要求信号と測定された発電機出力とを比較してその偏差を無くするようにタービンを制御する回路と、を有する
ことを特徴とする火力発電プラントの送電端出力制御装置。
【請求項２】
ボイラとタービンを備えた火力発電プラントで、前記タービンと軸結合された発電機の発電機出力から当該プラントで消費する所内動力を差し引いた送電端出力を送電する火力発電プラントであって、
送電端出力設定器の出力と測定された所内動力の信号とを加算する加算回路と、
前記加算回路と負荷変化率設定器とにより発電機出力設定値を得る回路と、
前記発電機出力設定値に基づいて発電機出力要求信号を得る回路と、
前記発電機出力要求信号によりボイラを制御すると共に、前記発電機出力要求信号と測定された発電機出力とを比較してその偏差を無くするようにボイラタービンを制御する回路と、を有する
ことを特徴とする火力発電プラントの送電端出力制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の火力発電プラントの送電端出力制御装置において、
前記測定された所内動力の信号に代えて、前記送電端出力設定値を入力とする、送電端出力設定値と所内動力との関係を表す関数発生器の出力信号を用いる
ことを特徴とする火力発電プラントの送電端出力制御装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の火力発電プラントの送電端出力制御装置において、
前記測定された所内動力の信号に代えて、測定された発電機出力を入力とする関数発生器の出力信号を用いる
ことを特徴とする火力発電プラントの送電端出力制御装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の火力発電プラントの送電端出力制御装置において、
前記測定された所内動力の信号に代えて、測定された発電機出力と測定された送電端出力の差信号を用いる
ことを特徴とする火力発電プラントの送電端出力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電プラントの自動制御装置に係り、特に、送電端出力を目標値に制御するのに好適なプラント出力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に火力発電プラントの一般的な全体構成例を示す。ここにおいて、ボイラ３１により発生した蒸気は、タービン３２へ送られて熱的な仕事量によってタービンを回転させ、タービン軸直結の発電機３３によって発電機出力１２を得る。発電機出力１２は主変圧器３４によって高圧化され送電開閉所３５に送られる一方、所内の起動変圧器３６を通じて当該プラントのタービン補機３７及びボイラ補機３８の所内動力４を供給する。
【０００３】
タービン補機３７およびボイラ補機３８によってボイラおよびタービン運転に必要なプロセス量４２を確保して蒸気発生から発電へのサイクルが継続される。
【０００４】
ここで、送電開閉所３５の入口側電力は送電端出力２１として、また所内起動変圧器３６入口側電力は所内動力４として各々測定される。
【０００５】
従来のプラント出力制御装置を図４に示す。これによると、発電機出力設定器１によって発電機出力目標値が与えられ、負荷変化率設定器２による信号と一緒に変化率制限器３に入力してその出力変化が緩和され、この信号は、当該プラントの運用によって決められる発電機出力上下限設定器７からの出力信号である上下限値と選択器８で比較されて、その上下限値の範囲内に収まっている際には、発電機出力要求信号９として出力する。
【０００６】
この発電機出力要求信号９に基づいてボイラマスタ１０を通じてボイラ制御装置１１を制御して負荷に見合ったプロセス量制御を行うと共に、前記発電機出力要求信号９と実際の発電機出力１２とを信号減算器１３により比較してその出力偏差を求め、タービンマスタ１４により偏差が零となるようにガバナ制御装置１５を制御してタービンの制御を行う。すなわち、発電機出力の目標値を設定されて、ボイラ・タービンの出力を制御するようになっていた。
【０００７】
しかし、図５に示すように、発電機出力の一部は当該プラントの所内動力に消費され、残りの発電量が送電端出力となっており、また、この所内動力は当該プラント負荷や状態によって変化するため、送電先である需要負荷側の要求値と前記発電端出力の目標値が不一致となる点について考慮されていなかった。
【０００８】
この場合、需要負荷側は必要とする送電端出力を得ることができないため、この対策として、発電側は、所内動力分を実績レベルから見込んで発電機出力に上乗せすることを行っていたため、本来、必要とする精度の高い送電端出力を得ることは出来なかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、電力系統が必要とする発電機出力と送電端出力（送電電力量）との差について配慮がされておらず、送電系統の周波数変動の一因となったり、また、ＩＰＰ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｒ）事業者のように電力会社へ売電する場合、契約発電量偏差累積により発電機出力目標値設定を修正する運転管理上の問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、これら問題の要因である送電端出力と発電機出力の偏差を所内動力により自動的に演算して送電端出力の目標値を設定出来るようにすることにある。
【００１１】
特に、ＩＰＰ事業者の場合、売電先である電力会社から指定される各負荷パターンにおいて、例えば±１％定格送電出力を超える偏差時間が１年間に１００時間を越えるとペナルティが発生するため、送電電力制御を、精度良く行う必要がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
【００１３】
ボイラとタービンを備えた火力発電プラントで、前記タービンと軸結合された発電機の発電機出力から当該プラントで消費する所内動力を差し引いた送電端出力を送電する火力発電プラントであって、
送電端出力設定器と負荷変化率設定器とにより送電端出力設定値を得る回路と、
前記送電端出力設定値と測定された所内動力の信号との加算により発電機出力設定値を得る回路と、
前記発電機出力設定値に基づいて発電機出力要求信号を得る回路と、
前記発電機出力要求信号によりボイラを制御すると共に、前記発電機出力要求信号と測定された発電機出力とを比較してその偏差を無くするようにタービンを制御する回路と、を有する火力発電プラントの送電端出力制御装置。
【００１４】
ボイラとタービンを備えた火力発電プラントで、前記タービンと軸結合された発電機の発電機出力から当該プラントで消費する所内動力を差し引いた送電端出力を送電する火力発電プラントであって、
送電端出力設定器の出力と測定された所内動力の信号とを加算する加算回路と、
前記加算回路と負荷変化率設定器とにより発電機出力設定値を得る回路と、
前記発電機出力設定値に基づいて発電機出力要求信号を得る回路と、
前記発電機出力要求信号によりボイラを制御すると共に、前記発電機出力要求信号と測定された発電機出力とを比較してその偏差を無くするようにボイラタービンを制御する回路と、を有する火力発電プラントの送電端出力制御装置。
【００１５】
また、前記火力発電プラントの送電端出力制御装置において、前記測定された所内動力の信号に代えて、前記送電端出力設定値を入力とする、送電端出力設定値と所内動力との関係を表す関数発生器の出力信号を用いる送電端出力制御装置。
【００１６】
また、前記火力発電プラントの送電端出力制御装置において、前記測定された所内動力の信号に代えて、測定された発電機出力を入力とする関数発生器の出力信号を用いる送電端出力制御装置。
【００１７】
また、前記火力発電プラントの送電端出力制御装置において、前記測定された所内動力の信号に代えて、測定された発電機出力と測定された送電端出力の差信号を用いる送電端出力制御装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る火力プラントの送電端出力制御装置について、図１、図２及び図３を用いて以下説明する。図１は本発明の実施形態に係る送電端出力制御装置を示す図であり、図２は所内動力信号の加算形態の変形例を示す図であり、図３は所内動力信号の形成形態例を示す本発明の他の実施形態に係る送電端出力制御装置を示す図である。
【００１９】
ここにおいて、２は負荷変化率設定器、３は変化率制限器、４は所内動力、５は信号加算器、６は発電機出力設定値、７は出力上下限設定器、８は信号選択器、９は発電機出力要求信号、１０はボイラマスタ、１１はボイラ制御装置、１２は発電機出力、１３は信号減算器、１４はタービンマスタ、１５はガバナ制御装置、１６は関数発生器、１７は所内動力演算信号、１９は関数発生器、２１は送電端出力、２２は信号減算器、２３は送電端出力設定値、１００は送電端出力設定器、をそれぞれ表す。
【００２０】
図１に示す本発明の実施形態を説明する。送電端出力設定器１００によって送電端出力目標値が与えられ、負荷変化率設定器２による信号とともに変化率制限器３に入力され、送電端出力設定値信号となる。前記送電端出力設定値信号は加算器５で所内動力信号４と合計されることにより発電機出力設定値６が得られ、次に、当該プラントの運用によって決められる発電機出力上下限設定器７の出力信号と選択器８で比較されて発電機出力要求信号９となる。
【００２１】
ここにおいて、送電端出力設定器１００は、送電端出力が負荷変化で変更された際に、その変更の前後における送電端出力値を設定するものであり、また、負荷変化率設定器２は、送電端出力の変更の時間的変化の程度を設定するものであって、その変化程度をどのようにするかはプラントの性能等を勘案して決められるものである。したがって、送電端出力設定器１００と負荷変化率設定器２とからの信号が変化率制限器３に入力され、出力変化を緩和する変化率制限器からの出力が送電端出力設定値信号となるものである。
【００２２】
前記発電機出力要求信号９は、一般的にボイラマスタ１０を通じてボイラ制御装置１１へ送られて負荷に見合ったプロセス量制御を行う。一方、同時に前記発電機出力要求信号９は、実際の発電機出力信号１２と減算器１３で比較されて、出力偏差を求めてタービンマスタ１４により偏差がゼロとなるようにガバナ制御装置１５を使って制御動作を行う。
【００２３】
以上説明したように、本発明の実施形態では、送電端出力を目標値として与えて、前記送電端出力に所内動力量を加算しているため、送電端出力に必要な発電機出力設定値を自動的に決めることが出来る。この発電機出力設定値は、負荷帯によって異なる所内動力差や負荷変化時の所内動力のオーバーまたはアンダーシュート量も自動的に補正されているため、結果として下記に示すバランスから送電端出力を目標値に一致させた制御を行うことが出来る。
【００２４】
ＷT＝ＷG−ＷH
ここで、図５を参照して、ＷT：送電端出力２１、ＷG：発電機出力１２、ＷH：所内動力４、を表す。
【００２５】
次に、図２に示す本発明の実施形態は、送電端出力設定器１００からの信号に所内動力４を加算する加算器５の設置個所の変形例である。図１では変化率制限器３の出力である送電端出力設定値信号に所内動力４を加算しているが、図２の実施形態では、送電端出力設定器１００からの直接の信号に所内動力４を加算していて、この加算信号を変化率制限器３に入力している。
【００２６】
本発明の更に他の実施形態を図３に示す。本実施形態は、所内動力を得る手段が図１に示す実施形態と異なるものであり、他の構成は同一である。
【００２７】
先ず、図３の（１）の破線内に示す関数発生器１６を設けることが本実施形態の特徴である。この関数発生器１６は送電端出力設定値信号２３を入力としその出力を加算器５に入力する。この関数発生器に対して、図３の（４）に示すような負荷対所内動力カーブを設定することにより、送電端出力設定値２３から所内動力４を演算することが出来る。
【００２８】
また、図３の（２）では、所内動力演算信号１７の変形例を示し、実際の発電機出力１２に基づき関数発生器１９から所内動力１７が演算されることを示している。
【００２９】
更に、図３の（３）では、実際の発電機出力１２と送電端出力２１の差を減算器１２によって求めることで所内動力４を得て、これを所内動力演算信号１７としていることを示している。
【００３０】
以上説明したように、本発明の実施形態は、送電端出力の目標値設定に対し、当該プラントの所内動力分を加算して発電機出力目標値とするものである。
【００３１】
そして、火力発電プラントの所内動力は補機員数や型式などによって異なるが、定格状態で概ね８〜１０％程度を消費している。しかし、この値は、プラント負荷帯により補機の使用台数が変化したり、効率も一定でないことから、プラント負荷に比例せず、また、負荷変化時はボイラ・タービン系統のプロセス量が、負荷変化率にもよるが１０〜１５％定格値のオーバーまたはアンダーシュートとなるため、プラント出力に対する所内動力比率を変動させることとなる。
【００３２】
ここで、本発明の実施形態のように、送電端出力目標値に対して所内動力量分を加算して発電機出力目標値とし、この目標値に発電機出力を制御すれば、所内動力が負荷帯や負荷変化によって変動しても、発電機出力を所内動力により部分消費されて残る送電端出力は、その目標値に一致するように動作することになるので、送電端出力を目標値±１％定格値に制御することが可能になる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、電力系統側の要求する送電端出力を±１％以下の精度で制御することが出来るので、系統周波数の変動幅低減に寄与する効果がある。
【００３４】
また、ＩＰＰ事業のような売電方式の場合、契約電力量を超過した運転時間を大幅に低減出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る送電端出力制御装置を示す図である。
【図２】所内動力信号の加算形態の変形例を示す本発明の実施形態に係る送電端出力制御装置を示す図である。
【図３】所内動力信号の形成形態例を示す本発明の他の実施形態に係る送電端出力制御装置を示す図である。
【図４】従来技術である送電端出力制御装置を示す図である。
【図５】火力発電プラントの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１  発電機出力設定器
２  負荷変化率設定器
３  変化率制限器
４  所内動力
５  信号加算器
６  発電機出力設定値信号
７  発電機出力上下限設定器
８  信号選択器
９  発電機出力要求信号
１０  ボイラマスタ
１１  ボイラ制御装置
１２  発電機出力
１３  信号減算器
１４  タービンマスタ
１５  ガバナ制御装置
１６  関数発生器
１７  所内動力演算信号
１９  関数発生器
２１  送電端出力
２２  信号減算器
２３  送電端出力設定値
１００  送電端出力設定器
【図１】
0003907832.tif 000002
【図２】
0003907832.tif 000003
【図３】
0003907832.tif 000004
【図４】
0003907832.tif 000005
【図５】
0003907832.tif 000006