JPH0654598A - 水力発電所監視制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】制御装置および被制御機器に発生する異常を早
期に検出し、プラント運転中に簡易な処置を施すことに
より信頼性の高い水力発電所の制御監視装置を提供す
る。 【構成】水車発電機の制御を実行する制御装置と；この
制御装置のデータおよび水車発電機の運転状態を検出す
る各センサー信号を取り込み、制御装置の出力する制御
信号と制御装置から送信されたセンサー信号および水車
発電機の各センサーから受信した信号を比較判断する手
段と、この判断結果が異常の時に警報を発生する手段
と、異常の発生原因を探索する手段と、異常発生箇所の
ロジックを代わりに実行する手段とを有する監視制御装
置と；を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水力発電所における制
御装置及び機器に関する障害を監視し、重大事故の発生
を防止し得る水力発電所監視制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水力発電所の多くは、建設地点
の地理的条件が悪く、しかも遠方から集中制御されてい
るので、水力発電所の制御、保護装置に課せられている
責務は重要である。

【０００３】水力発電所は、通常、日常の巡視点検等に
より状況を把握されているが、制御装置の点検について
は、日常の目視により判断することは非常に困難であ
る。そこで、これを自動化し、かつ診断機能を付加し、
故障の未然防止及び簡易な故障に対する自動復旧の要望
が強くなっている。特に、揚水発電所においては、原子
力および大型火力発電所のベースロードに対し、水力の
特徴である即応性の良さから、ピークロード発電の責務
を負わされており、電力系統全体の経済運用に貢献して
いる。

【０００４】また、水力発電所の制御装置自体も、最近
は著しい進展を遂げ、マイクロプロセッサ応用のディジ
タル制御装置などの適用が普及してきており、制御装置
自体にも自己診断機能が付加されている。したがって、
各制御装置固有の故障自体は何等かの手段で捕らえるこ
とが可能となってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
制御装置に備わっている自己診断機能は、結果主義的な
ものであり、異常が発生した場合、プラント全体を停止
させるか、運転継続かといった処置に限られてきた。し
たがって、一旦、異常を検出した場合には、水力プラン
ト全体を一度停止させ、制御装置の故障箇所の特定と故
障箇所の復旧を行ってから再び運用に戻しているのが現
状である。

【０００６】本発明は、このような従来技術の欠点を除
去すべくなされたもので、制御装置および被制御機器に
発生する異常を早期に検出し、プラント運転中に簡易な
処置を施すことにより信頼性の高い水力発電所の制御シ
ステムを提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の水力発電所監視
制御装置は、水車発電機の制御を実行する制御装置と；
この制御装置のデータおよび前記水車発電機の運転状態
を検出する各センサー信号を取り込み、前記制御装置の
出力する制御信号と前記制御装置から送信されたセンサ
ー信号および前記水車発電機の各センサーから受信した
信号を比較判断する手段と、この判断結果が異常の時に
警報を発生する手段と、前記異常の発生原因を探索する
手段と、前記異常発生箇所のロジックを代わりに実行す
る手段とを有する監視制御装置と；を備えることを特徴
とするものである。

【０００８】

【作用】このような構成の本発明装置によれば、制御装
置および被制御機器（現場機器）に発生する異常を早期
に検出し、プラント運転中に簡易な処置を施すことによ
り信頼性の高い水力発電所の制御システムを得ることが
できる。

【０００９】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【００１０】図１は本発明装置の概略構成を示すもの
で、１は水車発電機を運転、停止するための制御装置、
２は水力プラントを監視するための監視制御装置を示
し、それらの間はデータのやり取りのための信号線によ
り互いに接続されている。また、制御装置１と監視制御
装置２はそれぞれ現場機器３に向けて制御信号Ｐａを出
力すると共に、現場機器３に取り付けられたセンサ４か
らのデータＰａを入手できるように接続されている。監
視制御装置２は警報装置５と記録装置６に接続され、警
報装置５に向けて警報信号を出力すると共に、記録装置
６からの出力要求に基づいてデータを出力するよう構成
されている。

【００１１】上記において、一例として水車発電機（図
示せず）の始動制御を実施する場合には、制御装置１は
現場機器３よりセンサー信号及び機器情報を逐次入手し
て、運転指令を制御装置１が受け取ることにより水車発
電機の始動の一連の制御が実施され、それらの出力（制
御信号）は現場機器３に与えられる。これによって、例
えば調速機ソレノイドが励磁され、ガイドベーンが解放
され、ダムからの水の流入により水車発電機は回転す
る。次に、界磁遮断器が投入されることにより電圧が発
生し、最終的に水車発電機は系統に並入される。このと
き、監視制御装置２は制御装置１とは独立した情報要素
により上記一連の情報を入手し、常時、運転データを保
存している。

【００１２】次に、監視制御装置２の処理の流れの一例
を図２に示す。同図において、監視制御装置２は制御装
置１より自己診断情報を常時受信し（Ｓ１）、制御装置
１が異常か否かを判断しており、正常時（Ｓ２＝Ｙ）に
は、外部警報回路へ、必要に応じてアラーム出力を行う
（Ｓ３）と共に、制御装置１から現場機器３への制御信
号およびセンサー信号を受信し（Ｓ４）、それらのデー
タを保存していく（Ｓ５）。

【００１３】また、監視制御装置２は前述の制御装置１
からの信号とは別に、独立して現場機器３に付属してい
る各種のセンサー４よりセンサー信号を受信しており
（Ｓ６）、制御装置１からの情報と現場機器３から受信
した情報との整合性をチェックする。これら双方のデー
タの整合性が満足されたときは、監視制御装置２内に保
存されている前回の情報を更新する。一方、双方の情報
間に整合性がとれなかった場合、異常となった部分に相
当する情報を用いてプラント異常診断判断アルゴリズム
によりチェックを開始し、制御装置１から入力したデー
タが制御装置１自身による異常か、他の部位による異常
かの判断を実施する（Ｓ７）。

【００１４】その結果、制御装置１は正常と判断された
とき（Ｓ８＝Ｙ）は、制御装置１と現場機器３のデータ
を保存する（Ｓ１２）。

【００１５】一方、正常ではないと判断されたとき（Ｓ
８＝Ｎ）は、外部警報回路へ必要に応じてアラーム出力
を行う（Ｓ９）と共に、監視制御装置２は制御装置１よ
り異常部に該当するロジックを受信し（Ｓ１０）、ロジ
ックの中の異常条件を選別する。異常部の探索後、この
異常部を除いて新しいロジックを作成する。これに従
い、監視制御装置２は制御装置１の代わりに異常と判断
されたロジックの代行制御を実施する信号を制御装置１
へ送信する（Ｓ１１）。制御装置１は監視制御装置２か
ら送信された代行制御実施信号により、異常と判断され
た部位のロジックの制御シーケンスをロックする。以
降、新しく作成されたロジックにより監視制御装置２が
前記異常部位のロジック制御を受け持つことになる。

【００１６】また、監視制御装置２は、各制御信号やセ
ンサー信号を編集し、運転履歴として保存し（Ｓ１
２）、データの出力要求があったとき（Ｓ１３）は、保
存データのフォーマットに従って編集を実施し（Ｓ１
４）、記録装置６へ向けて出力する（Ｓ１５）。

【００１７】次に、図２において説明したプラント異常
診断アルゴリズムの構成例を図３に示す。このプラント
異常診断アルゴリズムは、水車発電機の起動過程プラン
ト診断アルゴリズム（Ａ１）、負荷制御プラント診断ア
ルゴリズム（Ａ２）、無効電力制御プラント診断アルゴ
リズム（Ａ３）、および停止過程プラント診断アルゴリ
ズム（Ａ４）等からなり、それぞれ各制御信号やセンサ
ー信号のデータを受信し、制御の整合性を判断する。

【００１８】プラント異常診断アルゴリズムの一例とし
て、負荷制御プラント診断アルゴリズム（Ａ２）を、図
１、図４および図５を参照して説明する。水車発電機の
負荷制御においては、制御装置１は負荷制御指令Ｐt を
受信し、現在運転中の主機の出力Ｐa'をセンサー４より
入力し、これら両者の信号の差分（｜Ｐt −Ｐa'｜）を
パルス制御出力信号Ｐpa，Ｐpb，Ｐpcとして出力し、負
荷制御現場機器３を駆動することにより、負荷指令に見
合った水力発電所の出力制御を行う。

【００１９】一方、監視制御装置２は制御装置１より負
荷制御指令Ｐt 、パルス制御出力信号Ｐpa，Ｐpb，Ｐp
c、および不感帯信号εを受信する。監視制御装置２は
パルス制御出力信号の立上がりを検出し、制御の有無を
監視する。次に、現場機器３のセンサー信号より水車発
電機の実出力信号Ｐa'' を取り込み、図５の判断アルゴ
リズムを実施することにより負荷制御が正常に実施され
たか否かを判定する。

【００２０】図５において、制御指令に変化有り（Ｓ２
０＝Ｙ）の場合、制御出力中であるか否かを判断（Ｓ２
１）し、制御出力中のときは制御中のデータを更新して
保存（Ｓ２２）する。制御出力中でないとき（Ｓ２１＝
Ｎ）は、ステップ（Ｓ２３）の演算を実行する。

【００２１】ここで、パルス制御出力信号Ｐpaにより変
化する出力をΔＰppa 、パルス制御出力信号Ｐpbにより
変化する出力をΔＰppb 、パルス制御出力信号Ｐpcによ
り変化する出力をΔＰppc とし、また負荷指令値がＰt1
の時の実出力値をそれぞれＰa1' ，Ｐa1''とし、負荷指
令値がＰt2の時の実出力値をそれぞれＰa2' ，Ｐa2''と
し、また一連のパルス制御が終了したときのセンサー入
力Ｐa1''及びＰa2''をそれぞれＰa1，Ｐa2とすると、次
の式が成立する。

【００２２】 ΔＰppa ＋ΔＰppb ＋ΔＰppc ＝ΔＰa ＋ε………（Ａ） ｜Ｐt2−Ｐa2｜＝ΔＰa ＋ε ………（Ｂ） ΔＰa ＝｜Ｐa2−Ｐa1｜ ………（Ｃ） ステップ（Ｓ２４）において、（Ａ）式が満足されてい
るときは、制御装置１の制御が正常に行われていると判
断する（Ｓ２５）。もし、（Ａ）式が成立しないで、次
式 ｜Ｐt2−Ｐa2｜＜ΔＰa ＋ε ………（Ｂ' ） のときは制御装置１が過制御を実施（Ｓ２６）したこと
になり、制御装置１のセンサー異常（Ｓ２７）と判断
し、監視制御装置２は直ちに制御装置１の負荷制御に関
わるロジックを制御装置１より受信して、監視制御装置
２の中に同じ負荷制御ロジックを構築する。それ以降、
制御装置１は監視制御装置２に送信した負荷制御ロジッ
クをロックし、実際の負荷制御は監視制御装置２内の負
荷制御ロジックに従い、監視制御装置２が代行制御する
ことになる。もちろんこの時、外部警報回路に対して警
報処理を行うことで、運転員に対し異常発生を知らせ
る。

【００２３】また、（Ａ）式が成立しないで、 ｜Ｐt2−Ｐa2｜＞ΔＰa ＋ε ………（Ｂ''） のとき（Ｓ２８＝Ｎ）は、制御渋滞発生（Ｓ２９）と判
断し、現場機器３の異常（Ｓ３０）として前記と同様の
処置を実施する。

【００２４】この様に負荷制御判断アルゴリズムにおい
ては、制御装置１の制御状況を常時判断することにより
プラント制御系が異常を来していないか判断できるもの
である。

【００２５】なお、他のプラント診断アルゴリズムも、
同様な方法で制御装置１の異常を判断するアルゴリズム
により構成されている。また、その瞬時瞬時のデータは
監視制御装置２に保存され、要求に応じてデータを編集
して外部に出力できるため、プラントの運転保守および
容易性に格段の効果をあげることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、プラントの制御状態を
常に監視制御装置２に実装されている判断アルゴリズム
により判断でき、早期にプラント異常を検出でき、水車
発電機を止めることなく運転継続できる水力発電所の運
転監視制御システムを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水力発電所監視制御装置の構成例を示
すブロック図。

【図２】本発明装置の作動を説明するフローチャート。

【図３】本発明装置におけるプラント異常診断アルゴリ
ズムの構成図。

【図４】負荷制御プラント診断アルゴリズムの作動を説
明するグラフ。

【図５】図３の負荷制御プラント診断アルゴリズムを例
示するフローチャート。

【符号の説明】

１……制御装置 ２……監視制御装置 ３……現場機器 ４……センサー ５……警報装置 ６……記録装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水車発電機の制御を実行する制御装置
   と；この制御装置のデータおよび前記水車発電機の運転
   状態を検出する各センサー信号を取り込み、前記制御装
   置の出力する制御信号と前記制御装置から送信されたセ
   ンサー信号および前記水車発電機の各センサーから受信
   した信号を比較判断する手段と、この判断結果が異常の
   時に前記異常の発生原因を探索する手段と、前記異常発
   生箇所のロジックを代わりに実行する手段とを有する監
   視制御装置と；を備えることを特徴とする水力発電所監
   視制御装置。