JP2000204906A - 火力発電プラントにおける送電線容量の過負荷防止装置 - Google Patents

火力発電プラントにおける送電線容量の過負荷防止装置

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JP2000204906A
JP2000204906A JP402699A JP402699A JP2000204906A JP 2000204906 A JP2000204906 A JP 2000204906A JP 402699 A JP402699 A JP 402699A JP 402699 A JP402699 A JP 402699A JP 2000204906 A JP2000204906 A JP 2000204906A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 火力発電プラントの自動制御装置に送電線ラ
ンバック機能を導入することで、送電線の容量オーバー
が発生した場合にも、自動的に最適な負荷運転を継続で
きる送電線容量の過負荷防止装置の提供。 【解決手段】 送電線ランバック機能を導入した火力発
電プラントの自動制御装置において、送電線の容量オー
バの検知信号に基づいて送電線ランバックを発生させ、
送電線許容負荷相当までボイラ負荷とタービンマスター
上限値を絞り込む操作に強制的に切り換えるとともに、
タービンバイパス弁の圧力設定バイアス値を下げて、タ
ービン入口の主蒸気圧力制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、国内・海外におけ
る火力発電所で送電線容量に制限を受け運用している、
火力発電プラントの自動制御装置に係り、特に火力発電
プラントの自動制御装置に送電線ランバック機能を導入
することで、送電線の容量オーバーが発生した場合に
も、自動的に最適な負荷運転を継続できる送電線容量の
過負荷防止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、火力発電プラントの自動制御装置
には、補機の過負荷運転を防止することを目的としたボ
イラランバック機能、復水器真空度の低下又は主蒸気圧
力の低下時のタービン保護を目的としたタービンランバ
ック機能があるが、発電機から発電された電気を送る送
電線に対しては、過負荷防止を考慮し、実運用している
自動制御装置は殆ど例がない。
【0003】このため、送電線の容量に制約される火力
発電プラントでは、運転員が逐次運転状況を監視しなが
ら、異常事態発生時には、手動操作で対応していたが、
特に海外の火力発電プラントでは、電力系統が不安定で
あったり、送電線トラブルの発生するケースが多い。こ
のような場合、運転員に対して瞬時判断能力や過大な労
力を要求されるが、熟練度が必要とされる操作を安全及
び信頼性よく行なうことは中々困難である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる課題
に鑑み、火力発電プラントの自動制御装置に送電線ラン
バック機能を導入することで、送電線の容量オーバーが
発生した場合にも、自動的に最適な負荷運転を継続でき
る送電線容量の過負荷防止装置を提供することを目的と
する。
【0005】尚、一般的にランバックとは、過負荷運転
を防止するため、負荷を急速に絞り、機器の保護を行な
うもので、火力発電プラントにおけるランバックとは、
通常負荷運転中に、プラント運転に関係する機器(補機)
が、何らかの要因で低下許容量をオーバーした場合、対
象機器の許容容量相当まで、負荷を急減させる動作のこ
とを言う。そして火力発電所にはボイラランバックと送
電線ランバックとが存在し、送電線に関しては、負荷運
転中の電流が定格容量をオーバーしない運用をする必要
がある。運転中に送電容量をオーバーした状態が生じた
場合、負荷を急減させる動作のことを送電線ランバック
といい、またボイラランバックとは、負荷運転中に、ボ
イラ補機に異常が発生しトリップした場合、残りの運転
補機容量相当まで、ボイラ負荷を急減させる動作のこと
を言う。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
送電線ランバック機能を導入した火力発電プラントの自
動制御装置において、送電線の容量オーバの検知信号に
基づいて送電線ランバックを発生させ、送電線許容負荷
相当までボイラ負荷とタービンマスター上限値を絞り込
む操作に強制的に切り換えるとともに、タービンバイパ
ス弁の圧力設定バイアス値を下げて、タービン入口の主
蒸気圧力制御を行なうことを特徴とする。
【0007】かかる発明によれば、火力発電プラントの
自動制御装置に、送電線ランバック機能を導入すること
で、送電線の容量オーバーが発生した場合にも、自動的
に最適な負荷運転を継続できるため、タービンマスター
指令、ボイラ負荷指令を送電線許容負荷相当まで下げる
と共に、タービンバイパス弁指令は、タービン入口の主
蒸気圧力制御を行なうことにて、火力発電所の信頼性が
向上し、且つ運転員の労力が低減できる。
【0008】請求項2記載の発明は、送電線ランバック
機能を導入した火力発電プラントの自動制御装置におい
て、送電線の容量オーバの検知信号に基づいて送電線ラ
ンバックを発生させ、通常のタービンガバナ制御信号か
ら強制的に送電線許容負荷相当に対応するガバナ設定信
号に切り換えてタービン弁の絞り制御を行なうことを特
徴とする。
【0009】本発明によれば、タービンガバナ制御の発
電機負荷応答性が良いことを生かして処理をしているた
めに、短時間で送電線許容負荷相当まで急速に絞り込ま
せることができる。
【0010】請求項3記載の発明は、送電線ランバック
機能を導入した火力発電プラントの自動制御装置におい
て、送電線の容量オーバの検知信号に基づいて送電線ラ
ンバックを発生させ、送電線許容負荷相当までボイラ負
荷を絞り込む操作に強制的に切り換えるとともに、該ボ
イラ負荷に見合ってバーナへの供給燃料の遮断若しくは
供給制御を行なうことを特徴とする。
【0011】かかる発明によれば、前記第1発明に比べ
ボイラの燃焼をより安定に制御するために、バーナ自動
制御に送電線ランバック信号を取込むことで、更にボイ
ラ負荷に見合った最適な燃料遮断を行なうことが可能と
なる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【0013】[第1実施形態]図1及び図2に本発明の
基本形としての送電線ランバック機能が導入された、本
発明の第1実施形態に係る火力発電プラントの自動制御
装置を示し、図1は基本フロー図、図2は図1の(S
4)に対応するボイラ自動制御装置の概要ブロック図を
示す。まず、送電線の電流が定格以上になると、送電線
の容量オーバ(過電流)を検知する(S1)。この時、
送電線ランバック信号をボイラ自動制御装置(S4)に
出力させる(S2)と共に、運転員が容量オーバを判断
できるように警報メッセージを発生させる(S3)。
【0014】尚、送電線ランバック信号は、ボイラ自動
制御装置(S4)内のタービン自動制御装置(図4)、
バーナー自動制御装置(図6)に対し、同時に出力され
る。これらのタービン自動制御及びバーナー自動制御に
ついては後述する。
【0015】ボイラ自動制御装置(S4)では、ボイラ
マスタが前記ランバック信号を受けて自動待機に移行
し、送電線許容負荷相当までボイラ負荷指令を下げる
(S5)。この時、発電機出力制御を行なっているター
ビンマスタは、協調制御からタービンフォロー制御に移
行すると共にコントローラの上限値を送電線許容負荷相
当に制限する(S7)。
【0016】同時に負荷急減時ボイラ内の余剰主蒸気を
タービンをバイパスして復水器へ直接送るタービンバイ
パス系に設けたタービンバイパス弁にも前記ランバック
信号を送り、該バイパス弁を強制的に自動開度制御し
て、言換えれば圧力設定バイアス値を下げてタービン入
口の主蒸気圧力制御を行ない、前記負荷急減に対応させ
て該タービンに導入される主蒸気圧力上昇を防止する。
(S6)
【0017】図2に前記図1に示したボイラ自動制御動
作に対応した回路ブロック図を示す。図中、21、2
3、26で示す「Δ」は偏差検出計、6、10、11、
16で示す「PI」は比例積分計、7で示す「Σ」は加
算器、5で示す「fχ」は関数発生器、25は加算器、
8、12、14、15、24で示す「SG」は、対応す
る夫々の信号発生器、3,9,28,30,19で示す
「T」は信号切換器、29はオアゲートである。
【0018】かかる構成において、ボイラ自動制御装置
内では、送電線ランバック信号が検知されると、従来か
ら存在しているボイラランバック信号1と同レベルで、
送電線ランバック2を発生させ、オアゲート29を介し
て切換器3、9に、又オアゲート29を介することなく
直接切換器19に送信され、後記する所定の信号切り換
えが行なわれる。即ち、ボイラマスター制御は、通常の
動作においては、主蒸気圧力設定信号22と実際の主蒸
気圧力13との偏差を偏差器23で求め、その偏差信号
を比例積分計6にて比例積分して得られた主蒸気圧力コ
ントローラ指令を、加算器7にて加算して信号切換器3
を介してボイラ負荷指令34を得るように設定されてい
るが、送電線ランバック信号が検知されると信号切替器
3により、主蒸気圧力コントローラ指令6を加算器7に
て加算したボイラ負荷指令から、信号発生器8により生
成される送電線許容負荷相当8のボイラ負荷指令に、切
換器30,3を介して強制的に切り替り、急速にボイラ
負荷を絞り込む。
【0019】一方、タービンマスタ制御においても通常
の動作においては、発電機負荷指令信号4と実際の発電
機出力20との偏差を偏差器21で求め、その偏差信号
を比例積分計10にて比例積分して得られた発電機負荷
制御指令を信号切換器9を介してタービンマスタ指令3
5を得るように設定されているが、送電線ランバック信
号2が検知されると信号切替器9により、発電機負荷制
御指令10から、主蒸気圧力制御指令11に切替わる。
【0020】即ち前記偏差器23で求めた偏差信号を比
例積分計11にて比例積分して主蒸気圧力制御指令11
を得、該制御指令11を信号切換器9を介してタービン
マスター指令34とする。この時、主蒸気圧力制御11
に移行すると共に、信号発生器12より生成されるコン
トローラ上限信号12を切換器28を介して比例積分計
11に送り、前記主蒸気圧力制御指令11を送電線許容
負荷8相当に制限し、過負荷防止を行なう。
【0021】タービンバイパス制御は、通常の制御動作
時に、切換器19及び加算器25を介して主蒸気圧力設
定13に加味されている圧力設定バイアス値(信号発生
器14)を、送電線ランバック信号2が検知されると信
号切替器19を信号発生器15側に切り換えて、前記圧
力設定バイアス値15を下に急減させる送電線ランバッ
ク機能を設けている。尚、送電線ランバック2とボイラ
ランバック1とをオアゲートにより並列させた理由は、
送電線ランバックの場合もボイラランバックと同等近く
までボイラ負荷を急減させる必要があるため、制御回路
にも同種の機能が必要となる為である。
【0022】[第2実施形態]図3に第2実施形態とし
てタービン自動制御装置の送電線ランバック制御の流れ
を、又、図4に該実施形態のタービン自動制御ロジック
の概要ブロック図を示す。図3に示すように送電線ラン
バック信号は、ボイラ自動制御装置(S4)内のタービ
ン自動制御装置(S11)に対しも、同時に出力され、
タービンガバナ制御(S12)により送電線負荷相当ま
でガバナ設定を絞り込む。
【0023】かかる動作を図4により詳細に説明する
に、図中53、55は低値選択回路、42は加算器、4
4は切換器、57は送電許容負荷相当の信号を発生する
信号発生器である。かかる構成において、通常の動作で
は、タービンマスタ指令に基づいて、加算器42により
調速制御信号が加味されたタービンガバナ指令51とロ
ードリミッタ指令52が生成され、該2つの信号51、
52は、低値選択回路53を経て、その低い方の値がタ
ービン弁指令54となるが、本実施形態では、ロードリ
ミッタ指令52の下流に低値選択回路55を設けるとと
もに、切換器44を介して信号発生器57により発生さ
れた送電線許容負荷相当信号が低値選択回路55に入力
可能に構成されている。
【0024】かかる構成によれば、送電線ランバック2
が発生すると、切換器44を信号発生器57側に強制的
に切り換えて、低値選択回路55、53を介して送電線
許容負荷相当の指令57に制限し、タービン弁指令信号
54により急速に送電線負荷相当までガバナ設定を絞り
込み発電機負荷を下げる。尚、本実施形態は、図1〜図
2に示す第1実施形態のボイラ自動制御部に、送電線ラ
ンバック2信号に基づく前記低値選択回路55、53に
基づく強制切換によるタービン自動制御(破線部)を組み
合わせたもので、前記ボイラ自動制御部の内容は図1の
実施形態の通りである。
【0025】第1実施例においてはタービンマスタ制御
(S18)を経由している為に、タービン自動制御装置
が処理に時間を要すが、又本実施形態は、タービンガバ
ナ制御(S19)の発電機負荷応答性が良いことを生か
して処理をしているために、短時間で送電線許容負荷相
当まで急速に絞り込ませることができる。
【0026】[第3実施形態]図5に第3実施形態とし
てバーナ自動制御装置の送電線ランバック制御の流れ
を、又、図6に該実施形態のバーナ自動制御ロジックの
概要ブロック図を示す。図5に示すように送電線ランバ
ック信号は、ボイラ自動制御装置(S4)内のバーナ自
動制御装置(S21)に対しも、同時に出力され、ボイ
ラマスタ制御により絞り込まれたボイラ負荷に見合っ
て、自動的にバーナ供給燃料の遮断若しくは供給制御
(S22)により送電線負荷相当まで最適な燃料制御を
行なう。(S23)
【0027】かかる動作を図6により詳細に説明する
に、図中29はオアゲート、62はアンドゲートで、バ
ーナとして石炭バーナを用いている。本回路は、ボイラ
ランバック信号1と同レベルで送電線ランバック信号が
取り出されるようにオアゲート29を用い、又石炭バー
ナ運転中(63)であれば、石炭バーナランバック指令
(64)が許容されるようにアンドゲート62を用いて
いる。そして石炭バーナランバック指令64が許容され
ると、点火トーチ強制点火指令65、石炭バーナ1台目
遮断指令66、更に必要により石炭バーナ2台目遮断指
令67が発生し、ボイラ負荷に見合った最適な燃料遮断
をし、更に図5に示すように、バーナ自動制御装置(S
46)はボイラマスタ制御部信号(S47)を受信した
後、最適燃焼制御を行なう。(ボイラマスタ制御で例え
ば50%のバーナ遮断が行なわれたなら燃焼中の50%
のバーナに対して最適な燃焼(燃油、空気流量等)をA
CCで行なわせる。)
【0028】尚、実施例3は、第1実施形態のボイラ自
動制御(S4)にバーナ自動制御(S46)を組み合わ
せたものであるが、バーナ自動制御単独で構成すること
も可能である。本実施形態は、第1実施形態に比べボイ
ラの燃焼をより安定に制御するために、図5のバーナ自
動制御に送電線ランバック信号を取込むことで、更にボ
イラ負荷に見合った最適な燃料遮断を行なうことが可能
となる。
【0029】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、送電
線の容量に制約される火力発電プラントにおいても、運
転員が逐次運転状況を監視することなく、異常事態発生
時には、自動的にプラントの発電機負荷を安全状態に持
っていくことが可能になる。又海外の火力発電プラント
では、電力系統が不安定であったり、送電線トラブルの
発生するケースが多く、運転員に対して瞬時判断能力や
過大な労力を要求されるが、本発明では自動的に送電線
容量の過負荷を検知して、容量に見合うだけの負荷に制
御することが可能なため、運転員への負担が低減でき
る。
【0030】更に、火力発電プラントでは、第一に信頼
性を要求されるが、本発明では、送電線過負荷に関わる
問題に対し、ボイラ制御・タービン制御で歩調を合わせ
た自動制御が実現できたことで、プラントの安全運転が
図られ、信頼性が向上される。更に本発明である送電線
ランバック機能を導入する場合に、ソフトウェアロジッ
クで構成している自動制御装置では、ロジックを追加す
るのみである為、コストも安価である。
【0031】請求項2記載の発明によれば、タービンガ
バナ制御の発電機負荷応答性が良いことを生かして処理
をしているために、短時間で送電線許容負荷相当まで急
速に絞り込ませることができる。
【0032】請求項3記載の発明によれば、前記第1発
明に比べボイラの燃焼をより安定に制御するために、バ
ーナ自動制御に送電線ランバック信号を取込むことで、
更にボイラ負荷に見合った最適な燃料遮断を行なうこと
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1及び図2に本発明の基本形としての送電
線ランバック機能が導入された、本発明の第1実施形態
に係る火力発電プラントの自動制御装置を示し、図1は
基本フロー図を示す。
【図2】 図1の(S4)に対応するボイラ自動制御装
置の概要ブロック図である。
【図3】 本発明の第2実施形態としてタービン自動制
御装置の送電線ランバック制御の流れを示すフロー図で
ある。
【図4】 図3の実施形態のタービン自動制御ロジック
の概要ブロック図を示す。
【図5】 本発明の第3実施形態としてバーナ自動制御
装置の送電線ランバック制御の流れを示すフロー図であ
る。
【図6】 図5の実施形態のバーナ自動制御ロジックの
概要ブロック図を示す。
【符号の説明】
5 関数発生器 6、10、11、16 比例積分計 7 加算器 8、12、14、15、24 信号発生器 3、9、19、28、30 信号切換器 21、23、26 偏差検出計 25 加算器 29 オアゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G071 AB01 BA04 BA06 CA09 DA11 EA02 EA05 EA06 FA01 FA03 HA02 HA03 5H209 AA02 BB13 CC01 DD06 GG04 HH02 HH08 HH12 5H223 AA02 BB08 CC01 DD03 EE06 9A001 HH34 KK55 LL09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送電線ランバック機能を導入した火力発
    電プラントの自動制御装置において、送電線の容量オー
    バの検知信号に基づいて送電線ランバックを発生させ、
    送電線許容負荷相当までボイラ負荷とタービンマスター
    上限値を絞り込む操作に強制的に切り換えるとともに、
    タービンバイパス弁の圧力設定バイアス値を下げて、タ
    ービン入口の主蒸気圧力制御を行なうことを特徴とする
    火力発電プラントにおける送電線容量の過負荷防止装
    置。
  2. 【請求項2】 送電線ランバック機能を導入した火力発
    電プラントの自動制御装置において、送電線の容量オー
    バの検知信号に基づいて送電線ランバックを発生させ、
    通常のタービンガバナ制御信号から強制的に送電線許容
    負荷相当に対応するガバナ設定信号に切り換えてタービ
    ン弁の絞り制御を行なうことを特徴とする火力発電プラ
    ントにおける送電線容量の過負荷防止装置。
  3. 【請求項3】 送電線ランバック機能を導入した火力発
    電プラントの自動制御装置において、送電線の容量オー
    バの検知信号に基づいて送電線ランバックを発生させ、
    送電線許容負荷相当までボイラ負荷を絞り込む操作に強
    制的に切り換えるとともに、該ボイラ負荷に見合ってバ
    ーナへの供給燃料の遮断若しくは供給制御を行なうこと
    を特徴とする火力発電プラントにおける送電線容量の過
    負荷防止装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101609327B (zh) * 2008-06-18 2012-08-22 浙江省电力试验研究院 全工况自动rb控制方法
CN103672845A (zh) * 2012-09-19 2014-03-26 上海宝信软件股份有限公司 多种燃料混烧机组rb工况下的燃料切除方法
CN104932310A (zh) * 2015-06-05 2015-09-23 山东电力研究院 辅机故障减负荷过程中煤质自适应调节***及方法

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