KR101595619B1 - Turbine control device, turbine control method, and recording medium storing turbine control program - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는, 부하 운전 중이라도 유연하게, 계통 주파수를 안정 제어할 수 있는 터빈 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 터빈 제어 장치(7)는, 발전 플랜트가 연결되어 있는 전력 계통의 운전 상황에 관한 계통 정보를 취득하는 계통 정보 취득부(15)와, 발전 플랜트 내의 터빈의 회전 속도의 조정 파라미터를 계통 정보에 기초하여 조절하는 조속 제어부(11)를 구비한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a turbine control device capable of stably controlling the system frequency even in a load operation.
A turbine control device (7) according to the present invention includes a system information acquiring section (15) for acquiring system information relating to an operation state of a power system to which a power generation plant is connected, And a speed control unit (11) for adjusting the speed based on information.
Description
본 발명은, 발전용 터빈의 터빈 제어 장치, 터빈 제어 방법 및 터빈 제어 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a turbine control apparatus, turbine control method, and turbine control program for a power generation turbine.
본 기술 분야의 배경 기술로서는, 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 평5-340204호 공보(특허문헌 1)가 있다. 이 특허문헌 1에는, 터빈의 무부하 영역, 특히 저회전 영역에서의 터빈 회전수의 제어가 불안정해지는 경우에, 안정된 제어를 가능하게 하는 터빈 제어 장치가 기재되어 있다.BACKGROUND ART [0002] Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-340204 (Patent Document 1), for example, is known as a background art in the technical field. The
구체적으로는, 특허문헌 1의 터빈 제어 장치는, 터빈의 실제 회전수를 검출하는 회전수 검출 장치와, 회전수에 대응하여 비선형 함수를 출력하는 비선형 함수기를 구비한다. 또한, 특허문헌 1의 터빈 제어 장치는, 회전수 설정기로부터의 회전수 설정 신호와 회전수 신호와의 편차를 연산하는 가산기와, 회전수 편차 신호와 비선형 함수 출력을 연산하는 비선형 조정률 연산기를 구비한다.Specifically, the turbine control apparatus of
상기 특허문헌 1에는, 터빈의 무부하 영역, 특히 저회전 영역에서의 안정 제어를 가능하게 하는 기술이 기재되어 있지만, 터빈의 정격 회전수 근방(부하 운전 중)에 있어서의 터빈의 안정 제어에 대해서는 논의되어 있지 않다. 그러나 본 기술 분야에서는, 부하 운전 중에 있어서도, 유연하게 계통 주파수의 안정 제어를 가능하게 하는 기술의 개발이 요구되고 있다. 따라서, 본 발명은, 부하 운전 중이라도 유연하게, 계통 주파수를 안정 제어할 수 있는 터빈 제어 장치, 터빈 제어 방법 및 터빈 제어 프로그램을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 터빈 제어 장치는, 터빈의 회전 속도의 조정 파라미터를, 전력 계통의 운전 상황에 관한 계통 정보에 기초하여 조절하는 조속(調速) 제어부를 구비한다.Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the turbine control apparatus of the present invention includes a speed control section that adjusts an adjustment parameter of the turbine rotation speed on the basis of the system information related to the operation state of the power system.
본 발명에 따르면, 발전 플랜트가 연결된 전력 계통(이하, 간단히, 계통이라고 함)의 운전 상황에 관한 계통 정보에 기초하여 터빈의 회전 속도를 제어할 수 있으므로, 부하 운전 중이라도 유연한 계통 주파수의 안정 제어가 가능해진다.According to the present invention, since the rotational speed of the turbine can be controlled based on the system information related to the operation state of the power system (hereinafter, simply referred to as the system) connected to the power generation plant, stable control of the system frequency It becomes possible.
도 1은 일반적인 터빈 제어 장치(비교예)에서 실시되는 증기 터빈의 조속 부하 제어의 제어 알고리즘을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 시스템의 개략 블록 구성도.
도 3은 제1 실시예에 있어서의 계통 정보 공급원의 개략 구성도.
도 4는 제1 실시예에 있어서의 터빈 제어 장치의 개략 구성도.
도 5는 제1 실시예에 있어서의 증기 터빈의 조속 부하 제어의 제어 알고리즘을 나타내는 도면.
도 6은 제1 실시예에 있어서의 증기 터빈의 조속 부하 제어의 처리 수순을 나타내는 흐름도.
도 7은 제1 실시예에 있어서의 조정률의 가변 알고리즘을 나타내는 도면.
도 8은 계통 주파수의 변동 특성과, 그것에 대응하는 조정률의 변동 성분값(후술하는 제1 기여값 R1)의 변화 특성과의 관계의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 계통 정보의 변동 특성과, 그것에 대응하는 조정률의 변동 성분값(후술하는 제2 기여값 R2)의 변화 특성과의 관계의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 제1 실시예의 터빈 제어 장치에 있어서의 조속 부하 제어의 결과예를 나타내는 도면(모식도).
도 11은 제2 실시예의 터빈 제어 장치에 있어서의 증기 터빈의 조속 부하 제어의 제어 알고리즘을 나타내는 도면.
도 12는 제2 실시예에 있어서의 조정률의 가변 알고리즘을 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a control algorithm of a rapid load control of a steam turbine implemented in a general turbine control device (comparative example); Fig.
2 is a schematic block diagram of a power generation system according to a first embodiment of the present invention;
3 is a schematic configuration diagram of a system information supply source in the first embodiment;
4 is a schematic configuration view of a turbine control apparatus according to the first embodiment;
5 is a view showing a control algorithm of the steady-state load control of the steam turbine in the first embodiment;
6 is a flowchart showing the processing procedure of the smooth load control of the steam turbine in the first embodiment;
7 is a diagram showing a variable algorithm of the adjustment rate in the first embodiment;
8 is a diagram showing an example of a relationship between a variation characteristic of a systematic frequency and a variation characteristic of a variation component value (a first contribution value R1 described later) of a correction rate corresponding thereto;
9 is a diagram showing an example of a relationship between a variation characteristic of the system information and a variation characteristic of a variation component value of the adjustment ratio corresponding thereto (second contribution value R2 described later);
10 is a diagram (schematic diagram) showing an example of a result of the rapid load control in the turbine control apparatus of the first embodiment.
11 is a view showing a control algorithm of the smooth load control of the steam turbine in the turbine control apparatus of the second embodiment;
12 is a diagram showing a variable algorithm of the adjustment ratio in the second embodiment;
이하에, 본 발명의 각종 실시예에 따른 터빈 제어 장치 및 터빈 제어 방법을, 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, a turbine control apparatus and a turbine control method according to various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
제1 실시예First Embodiment
우선, 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 제어 장치에 대해 설명하기 전에, 현재, 발전 플랜트에 있어서 일반적으로 실시되고 있는 증기 터빈의 조속 제어 방식(비교예) 및 그 방식에 있어서 상정되는 각종 과제에 대해 설명한다.First, before describing the turbine control apparatus according to the first embodiment of the present invention, it is assumed that the governor control method (comparative example) of the steam turbine generally performed in the power generation plant at present and various tasks assumed in the method Will be described.
화력 발전 플랜트는, 보일러에서 발생한 증기를 증기 터빈에 공급하고, 그 증기에 의해 증기 터빈 및 증기 터빈에 축으로 직결된 발전기를 구동한다. 또한, 화력 발전 플랜트는, 중앙 급전소로부터의 발전 명령값에 따라, 발전 설비인 증기 터빈에 공급되는 증기 유량을 조정하고, 증기 터빈의 회전 속도(계통 주파수)를 제어한다.The thermal power plant supplies the steam generated from the boiler to the steam turbine, which drives the generator directly connected to the steam turbine and the steam turbine. In addition, the thermal power generation plant adjusts the steam flow rate supplied to the steam turbine, which is a power generation facility, and controls the rotation speed (system frequency) of the steam turbine according to the value of the power generation command from the central power supply station.
이때, 조정률(속도 조정률:조정 파라미터)이라고 칭해지는 계통 기여율에 기초하여, 증기 터빈에 유입되는 증기의 양을 조정하여, 터빈 회전 속도(계통 주파수:50㎐ 또는 60㎐)를 제어한다. 그리고 이 조정률에 기초하는 증기 유량(증기 터빈의 회전 속도)의 안정 제어에 의해, 계통의 전력의 총 부하량 및 총 공급량의 변동에 따라 발생하는 계통 주파수의 변동을 억제하고 있다. 이러한 증기 터빈의 회전 속도(계통 주파수)의 제어는, 조속 부하 제어 또는 거버너 프리 제어라고 칭해지고 있다.At this time, the turbine rotation speed (system frequency: 50 Hz or 60 Hz) is controlled by adjusting the amount of steam flowing into the steam turbine based on the system contribution ratio called the adjustment rate (speed adjustment rate: adjustment parameter). The steady control of the steam flow rate (rotation speed of the steam turbine) based on this adjustment rate suppresses the fluctuation of the system frequency caused by the variation of the total load amount and the total supply amount of power of the system. Control of the rotational speed (system frequency) of such a steam turbine is referred to as rapid load control or governor pre-control.
또한, 조정률은, 계통 주파수의 변동에 대하여 어느 정도의 부하(전력량)의 조절을 행할지를 나타내는 파라미터이다. 또한, 계통 주파수는, 발전기의 회전수와 동기하고 있으므로, 발전기에 직결된 증기 터빈의 회전수와 동등해진다.The adjustment rate is a parameter indicating how much load (amount of power) is to be adjusted for fluctuation of the system frequency. Further, since the system frequency is synchronized with the revolution number of the generator, it is equivalent to the revolution number of the steam turbine directly connected to the generator.
도 1은 현재, 발전 플랜트에 있어서 일반적으로 실시되고 있는 증기 터빈의 조속 부하 제어의 제어 알고리즘을 나타내는 도면이다. 이 제어 알고리즘에서는, 우선, 예를 들어 증기 터빈의 축에 실장된 속도 센서에 의해 검출된 회전 속도(계통 주파수)의 실측값(실제 회전 속도)과, 정격 회전 속도와의 속도 편차 ΔV가 산출된다. 이어서, 조정률 R의 역수(이하, 게인 G라고 함)가, 속도 편차 ΔV에 승산된다. 그리고 게인 G가 승산된 편차 신호 ΔS(=G·ΔV:이하, 속도 조정 신호 ΔS라고 함)는, 발전기에 있어서 필요로 하는 전력량(부하)에 따라 설정된 거버너 설정 신호 S0에 가산된다.Fig. 1 is a diagram showing a control algorithm of the steady-state load control of a steam turbine currently practiced in a power generation plant. In this control algorithm, first, for example, a speed deviation? V between an actual value (actual rotational speed) of the rotational speed (systematic frequency) detected by the speed sensor mounted on the shaft of the steam turbine and the rated rotational speed is calculated . Then, the reciprocal of the adjustment rate R (hereinafter referred to as gain G) is multiplied by the speed deviation? V. The deviation signal ΔS (= G · ΔV: hereinafter referred to as a speed adjustment signal ΔS) multiplied by the gain G is added to the governor setting signal S0 set in accordance with the amount of power (load) required by the generator.
이어서, 거버너 설정 신호 S0에 속도 조정 신호 ΔS가 가산된 신호 S(이하, 조속 부하 제어 신호 S라고 함)에 기초하여 가감 밸브의 개방도 요구량이 계산되고, 그 개방도 요구량이 보일러 및 증기 터빈간을 연결하는 배관에 설치된 가감 밸브에 출력된다. 그리고 가감 밸브에 입력된 개방도 요구량에 기초하여, 가감 밸브의 개방도가 조정되어, 증기 터빈에 공급되는 증기 유량이 조절된다. 또한, 상술한 증기 터빈의 조속 부하 제어 방식을 채용한 화력 발전 플랜트에서는, 통상적으로, 조정률 R은, 일정값(약 5 내지 7% 정도)이다.Then, the required opening amount of the additive valve is calculated based on the signal S (hereinafter referred to as the steady load control signal S) obtained by adding the speed adjusting signal? S to the governor setting signal S0, and the required opening amount is calculated between the boiler and the steam turbine And is output to an add / drop valve installed in a pipe connecting the pipe. The opening degree of the addition / subtraction valve is adjusted based on the opening degree demand input to the addition / subtraction valve, and the steam flow rate supplied to the steam turbine is adjusted. Further, in the thermal power generation plant employing the above-mentioned steady-state load control method of the steam turbine, the adjustment rate R is usually a constant value (about 5 to 7%).
이러한 조속 부하 제어 방식에 있어서, 지금, 예를 들어, 조정률 R이 5%인 경우를 생각한다. 이 경우에는, ±5%의 범위의 계통 주파수 변동에 대하여, -100% 내지 100%의 범위에서 속도 조정 신호의 조절이 행해진다. 그로 인해, 이 경우, 계통 주파수가 1% 변동하면, 정격 증기 유량의 20%의 증기 유량에 대응하는 속도 조정 신호 ΔS가, 미리 설정된 거버너 설정 신호 S0에 가산 또는 감산된다.Now, for example, a case where the adjustment ratio R is 5% is considered in this speed control method. In this case, the speed adjustment signal is adjusted in the range of -100% to 100% with respect to the system frequency fluctuation in the range of ± 5%. Therefore, in this case, when the system frequency fluctuates by 1%, the speed adjustment signal? S corresponding to the steam flow rate of 20% of the rated steam flow rate is added to or subtracted from the previously set governor setting signal S0.
또한, 조속 부하 제어에서는, 계통 주파수의 안정화를 도모함과 함께, 계통 사고 등에 의해 증기 터빈의 회전 속도가 급상승한 경우에는 증기 공급량을 감소시키므로, 조속 부하 제어는, 증기 터빈 또는 발전기의 과속도 방지의 작용도 구비한다. 예를 들어, 발전 플랜트의 조정률 R이 5%인 경우에는, 증기 터빈의 회전 속도가 정격 속도의 105%로 된 시점에서, 속도 조정 신호 ΔS는 -100%로 되고, 조속 부하 제어 신호 S가 0% 이하로 되므로, 가감 밸브는 완전 폐쇄되고, 증기 터빈의 회전 속도가 조정된다. 한편, 터빈의 회전 속도가 정격 속도의 95%로 된 경우에는, 속도 조정 신호 ΔS는 100%로 되고, 100% 부하분의 증기 유량에 대응하는 조속 부하 제어 신호 S가 가감 밸브에 출력되고, 증기 터빈의 회전 속도가 조정된다.In addition, the steady-state load control can stabilize the system frequency and reduce the steam supply amount when the rotational speed of the steam turbine rises due to system accidents or the like. Therefore, the steady- Action. For example, when the adjustment ratio R of the power generation plant is 5%, the speed adjustment signal? S becomes -100% at the point when the rotational speed of the steam turbine reaches 105% of the rated speed, %, The addition / subtraction valve is completely closed, and the rotation speed of the steam turbine is adjusted. On the other hand, when the rotational speed of the turbine is 95% of the rated speed, the speed adjustment signal? S becomes 100%, the smooth load control signal S corresponding to the steam flow rate of the 100% load is output to the add / The rotational speed of the turbine is adjusted.
상술한 증기 터빈의 조속 부하 제어 방식에 있어서 조정률 R이 낮은 경우, 계통 주파수의 근소한 변동으로 큰 증기 유량의 조정이 행해진다. 즉, 이 경우에는, 증기 터빈의 조속 부하 제어는, 고게인(높은 이득)의 조속 부하 제어(고속 응답 제어)로 된다. 그러나 고게인의 조속 부하 제어에서는, 조속 부하 제어 신호 S(S0+ΔS)의 변화가 급격해지거나, 빈번히 발생한다. 이 경우에 발생하는 발전기 출력의 돌변이나 가감 밸브의 급격한 개폐 동작은, 발전 플랜트의 안정성을 저하시키는 요인으로 된다. 또한, 증기의 공급량이 급격하게 증대하여 상한값을 초과하는 온도 상승이나 열응력 등이 발생하면, 증기 터빈의 열 스트레스가 증대하고, 축적된다. 이 열 스트레스는, 증기 터빈의 로터나 블레이드 등의 기계 설비의 열화의 주요인으로 되어, 설비의 수명이 짧아질 가능성이 있다.When the adjustment rate R is low in the above-mentioned steady-state load control system of the steam turbine, a large steam flow rate is adjusted by a slight variation of the system frequency. That is, in this case, the rapid-load control of the steam turbine becomes the high-speed (high-gain) rapid-load control (the fast-response control). However, in the rapid load control of the high gain, the change of the rapid load control signal S (S0 + DELTA S) becomes abrupt or occurs frequently. In this case, the fluctuation of the generator output and the sudden opening and closing operation of the add / drop valve cause the stability of the power generation plant to deteriorate. Further, when the supply amount of the steam rapidly increases and a temperature rise or a thermal stress exceeding the upper limit value occurs, the thermal stress of the steam turbine increases and accumulates. This thermal stress is a main cause of deterioration of mechanical equipment such as a rotor or a blade of a steam turbine, and there is a possibility that the service life of the equipment is shortened.
한편, 조속 부하 제어 방식에 있어서 조정률 R을 높게 하면, 증기 터빈의 조속 부하 제어는, 저게인의 조속 부하 제어로 된다. 그러나 이 경우에는, 발전 플랜트의 안정성은 향상되지만, 계통 주파수의 변동을 발전 플랜트에서 흡수하는 것이 어려워져, 계통의 안정성이 저하될 가능성이 있다.On the other hand, if the adjustment ratio R is made high in the rapid-load control system, the smooth-load control of the steam turbine becomes the smooth-speed load control at a low temperature. However, in this case, although the stability of the power generation plant is improved, it is difficult to absorb the fluctuation of the system frequency in the power generation plant, and the stability of the system may be lowered.
또한, 실제의 화력 발전 플랜트에서는, 상술한 조정률 R의 값은, 그 화력 발전 플랜트와 계통 내에서 연결되는 다른 발전 시스템의 운전 상황이나, 계통의 전력 수급에 관계없이, 일정값이다. 그로 인해, 예를 들어 날씨 등에 의해 공급 전력량이 크게 변동하는 발전 시스템(예를 들어 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템 등)이 많이 연결되는 계통에 있어서는, 계통이 불안정해져도, 조정률 R을 변경할 수 없어, 계통의 안정성을 제어하는 것이 어려워진다.In the actual thermal power generation plant, the above-mentioned value of the adjustment rate R is a constant value regardless of the operation state of the other power generation system connected to the thermal power generation plant and the power supply and demand of the system. Therefore, in a system in which a power generation system (for example, a photovoltaic power generation system, a wind power generation system, or the like) in which the amount of supplied power greatly fluctuates due to weather or the like, for example, even if the system becomes unstable, And it becomes difficult to control the stability of the system.
본 발명에서는, 상술한 각종 과제를 해결할 수 있는 증기 터빈의 조속 부하 제어 방법 및 그 방법을 채용한 터빈 제어 장치를 제안한다.The present invention proposes a method for controlling the rapid load of a steam turbine and a turbine control apparatus employing the method, which can solve the above-mentioned various problems.
[발전 플랜트의 구성 및 동작][Configuration and Operation of Power Plant]
(1) 구성(1) Configuration
도 2는 제1 실시예에 따른 터빈 제어 장치를 구비하는 발전 플랜트의 개략 블록 구성도이다. 또한, 도 2에는, 설명의 편의상, 터빈 제어 장치와 관련되는 구성부만을 나타낸다. 또한, 본 실시예에서는, 발전 플랜트가 화력 발전 플랜트인 예를 설명한다.2 is a schematic block configuration diagram of a power generation plant having a turbine control apparatus according to the first embodiment. Fig. 2 shows only the components related to the turbine control device for convenience of explanation. In this embodiment, an example in which the power generation plant is a thermal power generation plant will be described.
발전 플랜트(10)는, 보일러(1)와, 증기 터빈(2)과, 발전기(3)와, 가감 밸브(4)와, 배관(5)과, 속도 센서(6)와, 터빈 제어 장치(7)를 구비한다.The
보일러(1)는, 배관(5)을 개재하여 증기 터빈(2)에 접속되고, 배관(5)의 도중에는, 가감 밸브(4)가 설치된다. 증기 터빈(2)의 터빈축은, 발전기(3)의 회전축에 접속되어, 증기 터빈(2)은 발전기(3)에 직결된다. 또한, 증기 터빈(2)의 회전 속도를 검출하기 위한 속도 센서(6)는, 증기 터빈(2)에 실장된다.The
터빈 제어 장치(7)는, 속도 센서(6)에 전기적으로 접속되고, 증기 터빈(2)의 회전 속도를 상시 검출한다. 또한, 터빈 제어 장치(7)는, 가감 밸브(4)와 유압을 개재하여 접속되고, 가감 밸브(4)의 개방도를 제어하여, 보일러(1)로부터 증기 터빈(2)에 유입되는 증기 유량을 조절한다.The turbine control device (7) is electrically connected to the speed sensor (6) and always detects the rotational speed of the steam turbine (2). The
또한, 도 2에는 도시하지 않지만, 발전 플랜트(10)[발전기(3)]는, 송전선을 개재하여 다른 각종 발전 시스템에 접속되고, 이에 의해, 계통이 구축된다. 또한, 발전 플랜트(10)[터빈 제어 장치(7)]는, 예를 들어 네트워크 등의 통신망을 개재하여, 계통 정보 공급원(20)과 접속되어, 발전 플랜트(10)가 포함되는 계통의 운전 상황에 관한 계통 정보를 계통 정보 공급원(20)으로부터 취득한다.Although not shown in FIG. 2, the power generation plant 10 (generator 3) is connected to various other power generation systems via power transmission lines, thereby establishing a system. The power generation plant 10 (turbine control device 7) is connected to the grid
도 3은 본 실시예에 있어서의 계통 정보 공급원(20)의 개략 구성도이다. 본 실시예에서는, 계통 정보 공급원(20)은, 발전 플랜트(10)가 포함되는 계통의 운전 상황에 관한 계통 정보로서, 발전 플랜트(10)의 외부 시설(예를 들어 중앙 급전소 등)에서 산출되는 리얼타임의 수급 예측 정보(21)를, 터빈 제어 장치(7)에 공급한다. 이때, 본 실시예에서는, 계통 정보 공급원(20)은, 리얼타임의 수급 예측 정보(21)(계통 정보)를, VPN(Virtual Private Network)(22), 라우터(23) 및 플랜트 네트워크(24)를 개재하여 터빈 제어 장치(7)에 공급한다.3 is a schematic configuration diagram of the system
(2) 동작(2) Operation
상기 구성의 발전 플랜트(10)에서는, 우선, 보일러(1)는, 예를 들어 석유, 석탄 등의 연료를 태워 물을 가열하고, 그때에 발생하는 고온 고압의 증기를, 배관(5)을 개재하여 증기 터빈(2)에 공급한다. 이어서, 증기 터빈(2)은, 보일러(1)로부터 공급되는 고온 고압의 증기에 의해 회전하고, 발전기(3)를 구동한다. 이에 의해, 발전 플랜트(10)는, 전력을 발생시키고, 그 전력을 계통에 공급한다.In the
그리고 본 실시예에서는, 증기 터빈(2)을 회전 구동할 때, 터빈 제어 장치(7)는, 발전기(3)에서 발생하는 전력의 계통 주파수가 소정의 주파수(50㎐ 또는 60㎐)로 되도록, 가감 밸브(4)의 개방도를 제어하여 증기 터빈(2)의 회전 속도(회전수)를 제어한다. 또한, 이때, 본 실시예에서는, 터빈 제어 장치(7)는, 계통 정보 공급원(20)으로부터 취득한 계통 정보와, 속도 센서(6)로부터 취득되는 증기 터빈(2)의 회전 속도의 실측 데이터에 기초하여, 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어를 행한다.In this embodiment, when rotating the
[터빈 제어 장치의 구성][Configuration of the turbine control device]
도 4는 본 실시예의 터빈 제어 장치(7)의 내부 구성(하드웨어 구성)도이다. 또한, 도 4에는, 설명을 간략화하기 위해, 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어에 관련되는 구성부만을 도시한다.Fig. 4 is an internal configuration (hardware configuration) of the
터빈 제어 장치(7)는, 제어부(11)(조속 제어부)와, 제1 기억부(12)와, 제2 기억부(13)와, 회전 속도 검출부(14)(회전 속도 취득부)와, 계통 정보 취득부(15)와, 출력부(16)를 구비한다. 그리고 이들 구성부는, 버스(17)를 개재하여, 서로 전기적으로 접속된다.The
제어부(11)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit)로 구성되고, 연산 처리 장치 및 제어 장치로서 기능한다. 구체적으로는, 제어부(11)는, 예를 들어 제1 기억부(12)나 제2 기억부(13) 등에 기록된 각종 프로그램을 사용하여, 터빈 제어 장치(7) 내의 동작 전반 또는 그 일부를 제어한다. 그로 인해, 후술하는 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어도 제어부(11)에 의해 실행된다.The
제1 기억부(12)는, 예를 들어 ROM(Read Only Memory)으로 구성되고, 제어부(11)가 사용하는 프로그램이나 연산 파라미터 등을 기억한다. 그로 인해, 후술하는 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 처리에서 사용하는 프로그램(터빈 제어 프로그램)이나 그 실행에 있어서 필요해지는 파라미터 등은, 제1 기억부(12)에 기억된다.The
제2 기억부(13)는, 예를 들어 RAM(Random Access Memory)으로 구성된다. 제2 기억부(13)에서는, 예를 들어 후술하는 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 처리 시에, 제1 기억부(12)에 기억된 필요한 프로그램이나 필요한 파라미터 등이 일시적으로 기억 및 전개된다.The
회전 속도 검출부(14)는, 증기 터빈(2)에 실장된 속도 센서(6)에 전기적으로 접속된 입력 인터페이스이다. 그로 인해, 예를 들어, 후술하는 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 시에는, 터빈 제어 장치(7)[제어부(11)]는, 회전 속도 검출부(14)를 개재하여, 속도 센서(6)에서 검출된 회전 속도 데이터(실제 회전 속도)를 검출한다.The rotational
계통 정보 취득부(15)는, 계통 정보 공급원(20)으로부터 계통 정보를 취득하기 위한 입력 인터페이스이다. 그로 인해, 예를 들어, 후술하는 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 시에는, 터빈 제어 장치(7)는, 계통 정보 취득부(15)를 개재하여, 계통 정보를 취득한다.The system information acquiring unit (15) is an input interface for acquiring system information from the system information source (20). For this reason, for example, at the time of controlling the steady-state load of the
출력부(16)는, 후술하는 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 처리에 의해 생성된 조속 부하 제어 신호 Sv(가감 밸브 지령 신호)를 가감 밸브(4)에 출력하기 위한 인터페이스이다. 그로 인해, 후술하는 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 시에는, 터빈 제어 장치(7)는, 출력부(16)를 개재하여 조속 부하 제어 신호 Sv를 가감 밸브(4)에 출력한다.The
[증기 터빈의 조속 부하 제어 방법][Method of controlling the rapid load of the steam turbine]
다음으로, 본 실시예의 터빈 제어 장치(7)에서 행하는 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 방법(증기 유량의 제어 방법)에 대해, 도 5 및 6을 참조하면서 설명한다.Next, the method of controlling the smooth load of the steam turbine 2 (the method of controlling the steam flow rate) performed by the
도 5는 터빈 제어 장치(7)에서 실시되는 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어의 제어 알고리즘을 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 5는 증기 터빈(2)의 조속 제어 처리 시에, 제어부(11)가 생성하는 조속 부하 제어 신호 Sv(가감 밸브 지령 신호)의 연산 알고리즘을 나타내는 도면이다. 또한, 도 6은 본 실시예에 있어서의 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.5 is a diagram showing a control algorithm of the rapid load control of the
또한, 본 실시예에서는, 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 시에, 제어부(11)는, 제1 기억부(12)(ROM)에 저장된 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 프로그램을 제2 기억부(13)(RAM)에 전개한다. 그리고 제어부(11)는, 그 조속 부하 제어 프로그램을 사용하고, 도 5에 나타내는 연산 알고리즘에 따라 이하에 설명하는 각종 연산 처리를 행하고, 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 처리를 행한다. 즉, 본 실시예에서는, 제어부(11)에 의한 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 처리를, 소프트웨어를 사용하여 실행한다.In the present embodiment, the
또한, 본 실시예에서는, 상기 비교예(도 1)와 마찬가지로, 증기 터빈(2)의 회전 속도[증기 터빈(2)에 공급하는 증기 유량]를, 조정률에 기초하여 제어한다. 이때, 조정률은, 속도 센서(6)에 의해 검출된 회전 속도의 실측 데이터(실제 회전 속도) 및 계통 정보 공급원(20)으로부터 공급되는 계통 정보에 기초하여, 순차적으로 조절된다. 또한, 실제 회전 속도 및 계통 정보는 시간과 함께 변동하는 파라미터이므로, 본 실시예에서 산출되는 조정률(이하에서는, 가변 조정률 Rv라고 함)도 또한 시간과 함께 변화한다.In the present embodiment, the rotational speed of the steam turbine 2 (the steam flow rate supplied to the steam turbine 2) is controlled on the basis of the adjustment rate similarly to the above-described comparative example (Fig. 1). At this time, the adjustment rate is sequentially adjusted based on the actual data (actual rotation speed) of the rotation speed detected by the
본 실시예의 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 방법에서는, 우선, 터빈 제어 장치(7)는, 속도 센서(6)에 의해 검출된 회전 속도의 실측 데이터(실제 회전 속도)를, 회전 속도 검출부(14)를 개재하여 취득한다(스텝 S1). 또한, 상술한 바와 같이, 증기 터빈(2)의 회전수는 계통 주파수와 동등해지므로, 스텝 S1에서는, 실질적으로, 계통 주파수의 실측 데이터에 대응하는 정보를 취득하고 있게 된다.The
이어서, 터빈 제어 장치(7)는, 계통 정보 공급원(20)으로부터 공급되는 계통 정보를, 계통 정보 취득부(15)를 개재하여 취득한다(스텝 S2). 이때, 본 실시예에서는, 계통 정보로서, 발전 플랜트(10)의 외부 시설에서 산출되는 리얼타임의 수급 예측 정보(21)를, 네트워크 경유로 취득한다(도 2 및 3 참조). 또한, 본 실시예에서는, 스텝 S2의 처리를 스텝 S1보다 먼저 실행해도 되고, 스텝 S2의 처리를 스텝 S1의 처리와 병행하여 실행해도 된다.Subsequently, the
이어서, 제어부(11)는, 정격 회전 속도로부터 실제 회전 속도를 감산하여, 속도 편차 ΔV를 산출한다(스텝 S3). 이 산출 처리는, 도 5 중의 감산 블록(31)(감산부)에서 실행되는 연산 처리에 대응한다. 또한, 정격 회전 속도의 정보는, 미리, 터빈 제어 장치(7) 내의 제1 기억부(12)에 기억되어 있고, 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 시에는, 제1 기억부(12)로부터 제2 기억부(13)에 판독되어 사용된다.Subsequently, the
이어서, 제어부(11)는, 취득한 실제 회전 속도에 기초하여, 계통 주파수(실제 회전 속도)의 변동에 대응하는 조정률의 변동 성분값(이하, 제1 기여값 R1이라고 함)을 산출한다(스텝 S4). 또한, 제어부(11)는, 취득한 계통 정보에 기초하여, 계통의 운전 상황의 변동(부하 변동)에 대응하는 조정률의 변동 성분값(이하, 제2 기여값 R2라고 함)을 산출한다(스텝 S5). 또한, 본 실시예에서는, 스텝 S5의 처리를 스텝 S4보다 먼저 실행해도 되고, 스텝 S5의 처리를 스텝 S4의 처리와 병행하여 실행해도 된다.Subsequently, the
이어서, 제어부(11)는, 제1 기여값 R1 및 제2 기여값 R2를 사용하여, 가변 조정률 Rv를 산출한다(스텝 S6). 스텝 S4 내지 스텝 S6의 일련의 산출 처리는, 도 5 중의 가변 조정률 산출 블록(32)(가변 조정률 산출부)에서 실행되는 연산 처리에 대응한다. 또한, 스텝 S4 내지 스텝 S6에서 행하는 가변 조정률 Rv의 산출 처리에 대해서는, 나중에, 도면을 참조하면서 상세하게 서술한다.Subsequently, the
이어서, 제어부(11)는, 스텝 S3에서 산출한 속도 편차 ΔV에, 스텝 S6에서 산출한 가변 조정률 Rv의 역수, 즉, 가변 게인 Gv(=1/Rv)를 승산하여, 속도 조정 신호 ΔSv(=Gv·ΔV)를 산출한다(스텝 S7). 이 산출 처리는, 도 5 중의 게인 승산 블록(33)(속도 조정 신호 생성부)에서 실행되는 연산 처리에 대응한다.Subsequently, the
이어서, 제어부(11)는, 속도 조정 신호 ΔSv(=Gv·ΔV)에 거버너 설정 신호 S0을 가산하여, 조속 부하 제어 신호 Sv(=S0+ΔSv)를 산출한다(스텝 S8). 이 산출 처리는, 도 5 중의 가산 블록(34)(가산부)에서 실행되는 연산 처리에 대응한다. 또한, 거버너 설정 신호 S0의 정보는, 미리, 터빈 제어 장치(7) 내의 제1 기억부(12)에 기억되어 있고, 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 시에는, 제1 기억부(12)로부터 제2 기억부(13)에 판독되어 사용된다.Subsequently, the
그리고 제어부(11)는, 스텝 S8에서 생성한 조속 부하 제어 신호 Sv로부터 대응하는 가감 밸브 개방도를 계산하고, 그 가감 밸브 개방도를 출력부(16)를 개재하여 가감 밸브(4)에 출력하고, 그 조속 부하 제어 신호 Sv에 기초하여 가감 밸브(4)의 개방도, 즉, 증기 터빈(2)의 회전 속도(계통 주파수)를 제어한다(스텝 S9). 본 실시예의 터빈 제어 장치(7)에서는, 이와 같이 하여, 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어를 행한다.Then, the
[가변 조정률의 산출 및 조절 방법][Calculation and adjustment of variable tuning rate]
(1) 가변 조정률의 산출 방법(1) Calculation method of variable adjustment rate
다음으로, 도 6 중의 스텝 S4 내지 스텝 S6에서 행하는 가변 조정률 Rv의 산출 처리를, 도 7을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 또한, 도 7은 가변 조정률 Rv의 산출 알고리즘을 나타내는 도면이며, 도 5 중의 가변 조정률 산출 블록(32)에서 실행되는 연산 처리의 알고리즘을 나타내는 도면이다.Next, the process of calculating the variable adjustment ratio Rv in step S4 to step S6 in Fig. 6 will be described in more detail with reference to Fig. 7 is a diagram showing an algorithm for calculating the variable adjustment ratio Rv and an algorithm for the arithmetic processing executed in the variable adjustment
또한, 도 7 중의 제1 기여값 R1의 산출 블록(32a)(제1 기여값 산출부)에 있어서의 연산 처리는, 도 6 중의 스텝 S4의 처리에 대응한다. 도 7 중의 제2 기여값 R2의 산출 블록(32b)(제2 기여값 산출부)에 있어서의 연산 처리는, 도 6 중의 스텝 S5의 처리에 대응한다. 또한, 도 7 중의 가변 조정률 Rv의 계산 블록(32c)(가변 조정률 계산부)에 있어서의 연산 처리는, 도 6 중의 스텝 S6의 처리에 대응한다.The calculation process in the
본 실시예에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 가변 조정률 Rv의 계산 블록(32c)에 있어서의 연산 처리(스텝 S6의 처리)에 있어서, 제1 기여값 R1 및 제2 기여값 R2뿐만 아니라, 베이스 조정률 R0을 사용하여, 가변 조정률 Rv를 산출한다. 구체적으로는, 가변 조정률 Rv의 계산 블록(32c)에서는, 베이스 조정률 R0으로부터 제1 기여값 R1 및 제2 기여값 R2를 감산하여, 가변 조정률 Rv를 산출한다(Rv=R0-R1-R2). 또한, 베이스 조정률 R0의 정보는, 미리, 터빈 제어 장치(7) 내의 제1 기억부(12)에 기억되어 있고, 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어 시에는, 제1 기억부(12)로부터 제2 기억부(13)에 판독되어 사용된다.In this embodiment, as shown in Fig. 7, in the calculation processing (processing of step S6) in the
(2) 가변 조정률의 조절 방법(2) Adjustment method of variable adjustment rate
다음으로, 본 실시예에 있어서의 가변 조정률 Rv의 조절 방법에 대해 설명한다. 본 실시예의 가변 조정률 Rv의 조절 방법에서는, 계통 주파수 f가 급격하게 변화하는 경우 및/또는 그것이 예측되는 경우에는, 고게인의 조속 부하 제어(고속 응답 제어)가 실행되도록, 가변 조정률 Rv를 작게 한다. 이에 의해, 계통 주파수 f의 변동에 대한 응답성을 향상시킨다.Next, a method of adjusting the variable adjustment ratio Rv in the present embodiment will be described. In the method for adjusting the variable adjustment ratio Rv of the present embodiment, the variable adjustment ratio Rv is reduced so that the high-gain governor load control (fast response control) is executed when the systematic frequency f changes abruptly and / or when it is predicted . This improves the responsiveness to the variation of the system frequency f.
한편, 계통 주파수 f가 완만하게 변화하는 경우(변화하지 않는 경우도 포함함) 및/또는 그것이 예측되는 경우에는, 저게인의 조속 부하 제어가 실행되도록, 가변 조정률 Rv를 크게 한다. 이에 의해, 발전 플랜트(10)의 안정성을 향상시킨다. 또한, 본 실시예에서, 가변 조정률 Rv가, 약 3 내지 7% 정도의 범위에서 변화하도록, 각 기여값의 가변 폭 및 베이스 조정률 R0을 각각 적절하게 설정한다.On the other hand, when the system frequency f changes gently (including a case where the system frequency does not change) and / or if it is predicted, the variable adjustment ratio Rv is increased so that the load control of the load speed is performed. Thus, the stability of the
이하에, 상술한 본 실시예의 가변 조정률 Rv의 조절 방법을 실현하기 위한 제1 기여값 R1의 일 산출예 및 제2 기여값 R2의 일 산출예를, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, one example of calculating the first contribution value R1 and one example of calculating the second contribution value R2 for realizing the method of adjusting the variable adjustment rate Rv of the present embodiment described above will be described in detail with reference to the drawings.
(3) 제1 기여값 R1의 산출예(3) Example of calculation of the first contribution value R1
도 8의 A 및 8의 B를 참조하면서, 제1 기여값 R1의 일 산출예를 설명한다. 도 8의 A는, 계통 주파수 f(60㎐)의 시간 변동 특성을 나타내는 도면이며, 도 8의 A에 나타내는 특성의 횡축은 시간 t이며, 종축은 속도 센서(6)에서 검출되는 증기 터빈(2)의 실제 회전 속도에 대응하는 계통 주파수 f이다. 또한, 도 8의 B는, 도 8의 A에 나타내는 계통 주파수 f의 시간 변동 특성에 대응하는 제1 기여값 R1의 시간 변동 특성을 나타내는 도면이며, 도 8의 B에 나타내는 특성의 횡축은 시간 t이며, 종축은 제1 기여값 R1이다.A calculation example of the first contribution value R1 will be described with reference to Figs. 8A and 8B. 8A shows the time variation characteristic of the system frequency f (60 Hz). The horizontal axis of the characteristic shown in FIG. 8A is time t, and the vertical axis shows the time variation characteristic of the steam turbine 2 ) ≪ / RTI > 8B is a diagram showing the time variation characteristic of the first contribution value R1 corresponding to the time variation characteristic of the system frequency f shown in Fig. 8A, and the abscissa of the characteristic shown in Fig. 8B is time t And the vertical axis is the first contribution value R1.
도 8의 A 및 8의 B에 나타내는 예에서는, 계통 주파수 f의 시간에 대한 변화율이 커진 경우에는, 제1 기여값 R1의 절대값을 크게 하고, 계통 주파수 f의 시간에 대한 변화율이 작아진 경우에는, 제1 기여값 R1의 절대값을 작게 한다. 또한, 계통 주파수 f가 상승하는 경우에는, 제1 기여값 R1을 정(正)의 값으로 하고, 계통 주파수가 저하되는 경우에는 제1 기여값 R1을 부(負)의 값으로 한다. 또한, 도 8의 A 및 8의 B에 나타내는 예에서는, 예를 들어, 계통 주파수 f가 미소 변동하는 기간은, 제1 기여값 R1의 값을 0으로 설정한다.In the example shown in Figs. 8A and 8B, when the rate of change of the system frequency f with respect to time increases, the absolute value of the first contribution value R1 is increased, and when the rate of change of the system frequency f with time becomes small , The absolute value of the first contribution value R1 is made small. Further, when the system frequency f rises, the first contribution value R1 is set to a positive value, and when the system frequency falls, the first contribution value R1 is set to a negative value. In the example shown in Figs. 8A and 8B, for example, the value of the first contribution value R1 is set to 0 in a period in which the system frequency f is slightly fluctuated.
도 7 중의 제1 기여값 R1의 산출 블록(32a)에서는, 이러한 계통 주파수 f와 제1 기여값 R1과의 관계에 기초하여, 제1 기여값 R1이 구해진다. 또한, 도 8의 A 및 8의 B에 나타내는 바와 같은 계통 주파수 f와 제1 기여값 R1과의 관계는, 예를 들어, 과거의 실적 데이터에 기초하여 구해진 양자간의 관계식(경험식)을 사용하여 규정해도 되고, 양자간의 대응 테이블을 사용하여 규정해도 된다. 이 경우, 양자간의 관계식 또는 대응 테이블은, 제1 기억부(12)에 저장된다. 또한, 계통 주파수 f와 제1 기여값 R1과의 관계 및 제1 기여값 R1의 가변 폭은, 도 8의 A 및 8의 B에 나타내는 예로 한정되지 않고, 예를 들어, 발전 플랜트(10)의 성능(사양), 계통의 구성(다른 발전 시스템의 종별, 구성 등) 등에 따라 임의로 변경할 수 있다.In the
또한, 도 8의 A 및 8의 B에는, 설명의 편의상, 계통 주파수 f의 시간 변동 특성과 제1 기여값 R1의 시간 변동 특성과의 관계를 사용하여 제1 기여값 R1을 산출하는 예를 나타냈다. 그러나 상술한 바와 같이, 계통 주파수 f와 증기 터빈(2)의 회전 속도는 일대일로 대응하므로, 속도 센서(6)에서 검출되는 증기 터빈(2)의 실제 회전 속도의 시간 변동 특성과 제1 기여값 R1의 시간 변동 특성과의 관계도, 도 8의 A 및 8의 B에 나타내는 관계와 마찬가지로 된다. 그로 인해, 제1 기여값 R1을 산출할 때에는, 계통 주파수 f의 시간 변동 특성과 제1 기여값 R1의 시간 변동 특성과의 관계 대신에, 속도 센서(6)에서 검출되는 증기 터빈(2)의 실제 회전 속도의 시간 변동 특성과 제1 기여값 R1의 시간 변동 특성과의 관계를 사용해도 된다.8A and 8B show an example in which the first contribution value R1 is calculated by using the relationship between the time variation characteristic of the system frequency f and the time variation characteristic of the first contribution value R1 for convenience of explanation . As described above, since the system frequency f and the rotational speed of the
(4) 제2 기여값 R2의 산출예(4) Example of calculation of the second contribution value R2
다음으로, 도 9의 A 및 9의 B를 참조하면서, 제2 기여값 R2의 일 산출예를 설명한다. 또한, 도 9의 A는, 수요 예측값 P의 시간 변동 특성(수요 예측 커브)을 나타내는 도면이며, 도 9의 A에 나타내는 특성의 횡축은 시간 t이며, 종축은 수요 예측값 P이다. 또한, 도 9의 B는, 도 9의 A에 나타내는 수요 예측값 P의 시간 변동 특성에 대응하는 제2 기여값 R2의 시간 변동 특성을 나타내는 도면이며, 도 9의 B에 나타내는 특성의 횡축은 시간 t이며, 종축은 제2 기여값 R2이다.Next, a calculation example of the second contribution value R2 will be described with reference to Figs. 9A and 9B. 9A is a diagram showing the time variation characteristic (demand forecast curve) of the demand forecast value P. The horizontal axis of the characteristic shown in FIG. 9A is the time t, and the vertical axis is the demand forecast value P. FIG. 9B is a diagram showing the time variation characteristic of the second contribution value R2 corresponding to the time variation characteristic of the demand forecast value P shown in Fig. 9A, and the horizontal axis of the characteristic shown in Fig. 9B is time t And the vertical axis is the second contribution value R2.
도 9의 A 및 9의 B에 나타내는 예에서는, 수요 예측값 P의 변화율이 커진다고 예측되는 경우에는, 제2 기여값 R2의 절대값을 크게 한다. 한편, 수요 예측값 P의 변화율이 작아진다고 예측되는 경우에는, 제2 기여값 R2의 절대값을 작게 한다. 또한, 본 실시예에서는, 수요 예측값 P가 상승하는 경우에는, 제2 기여값 R2를 정의 값으로 하고, 수요 예측값 P가 저하되는 경우에는 제2 기여값 R2를 부의 값으로 한다.In the example shown in FIGS. 9A and 9B, when it is predicted that the rate of change of the demand forecast value P is large, the absolute value of the second contribution value R2 is increased. On the other hand, when it is predicted that the rate of change of the demand forecast value P becomes small, the absolute value of the second contribution value R2 is made small. In the present embodiment, the second contribution value R2 is a positive value when the demand forecast value P rises, and the second contribution value R2 is a negative value when the demand forecast value P is lowered.
도 7 중의 제2 기여값 R2의 산출 블록(32b)에서는, 이러한 수요 예측값 P와 제2 기여값 R2와의 관계에 기초하여, 제2 기여값 R2가 구해진다. 또한, 도 9의 A 및 9의 B에 나타내는 바와 같은 수요 예측값 P와 제2 기여값 R2와의 관계는, 예를 들어, 과거의 실적 데이터에 기초하여 구해진 양자간의 관계식(경험식)을 사용하여 규정해도 되고, 양자간의 대응 테이블을 사용하여 규정해도 된다. 이 경우, 양자간의 관계식 또는 대응 테이블은, 제1 기억부(12)에 저장된다. 또한, 수요 예측값 P와 제2 기여값 R2와의 관계 및 제2 기여값 R2의 가변 폭은, 도 9의 A 및 9의 B에 나타내는 예로 한정되지 않고, 예를 들어, 발전 플랜트(10)의 성능(사양), 계통의 구성(다른 발전 시스템의 종별, 구성 등) 등에 따라 임의로 변경할 수 있다.In the
상술한 바와 같이 하여, 제1 기여값 R1 및 제2 기여값 R2를 산출한 경우, 계통 주파수 f 및/또는 수요 예측값 P의 변화율이 높아지면, 제1 기여값 R1 및/또는 제2 기여값 R2가 커진다. 이 결과, 가변 조정률 Rv가 작아지고, 가변 게인 Gv가 커진다. 즉, 본 실시예에 있어서, 계통 주파수 f가 급격하게 변화하는 경우 및/또는 그것이 예측되는 경우에는, 증기 터빈(2)의 제어는, 고게인의 조속 부하 제어(고속 응답 제어)로 된다.In the case where the first contribution value R1 and the second contribution value R2 are calculated as described above, when the rate of change of the systematic frequency f and / or the demand predicted value P becomes high, the first contribution value R1 and / or the second contribution value R2 . As a result, the variable adjustment ratio Rv becomes smaller and the variable gain Gv becomes larger. That is, in the present embodiment, when the system frequency f changes abruptly and / or when it is predicted, the control of the
한편, 계통 주파수 f 및/또는 수요 예측값 P의 변화율이 낮은 경우에는, 제1 기여값 R1 및/또는 제2 기여값 R2가 작아진다. 이 결과, 가변 조정률 Rv가 커지고, 가변 게인 Gv가 작아진다. 즉, 본 실시예에 있어서, 계통 주파수 f가 완만하게 변화하는 경우 및/또는 그것이 예측되는 경우에는, 증기 터빈(2)의 제어는, 저게인의 조속 부하 제어로 된다.On the other hand, when the rate of change of the systematic frequency f and / or the demand predicted value P is low, the first contribution value R1 and / or the second contribution value R2 becomes small. As a result, the variable adjustment ratio Rv is increased and the variable gain Gv is decreased. That is, in this embodiment, when the systematic frequency f changes gently and / or when it is predicted, the control of the
이러한 조속 부하 제어 방법을 실행한 경우에 얻어지는 계통 주파수 f(60㎐)의 변동 특성의 일례(제어 결과예)를 도 10의 A 및 10의 B를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 10의 A는, 본 실시예의 조속 부하 제어 방법을 채용하지 않는 경우에 있어서의 계통 주파수 f의 시간 변동 특성의 모식도이며, 도 10의 B는, 본 실시예의 조속 부하 제어 방법을 채용한 경우에 있어서의 계통 주파수 f의 시간 변동 특성의 모식도이다. 또한, 각 도면의 횡축은 시간 t이며, 종축은 계통 주파수 f이다.An example (a control result example) of the variation characteristic of the grid frequency f (60 Hz) obtained when the rapid load control method is executed will be described with reference to Figs. 10A and 10B. 10A is a schematic diagram of the time variation characteristic of the system frequency f in the case where the governor load control method of the present embodiment is not employed and FIG. Fig. 3 is a schematic diagram of the time variation characteristic of the system frequency f in the case of Fig. In each drawing, the horizontal axis represents time t and the vertical axis represents system frequency f.
도 10의 A 및 10의 B에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 조속 부하 제어 방법을 채용한 경우에는, 계통 주파수 f가 급격하게 변화하는 시간대에 있어서, 계통 주파수 f의 변동을 크게 억제할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 계통 주파수 f가 완만하게 변화하는 시간대에 있어서도, 계통 주파수 f의 변동을 보다 작게 할 수 있어, 발전 플랜트(10)의 안정성을 향상시킬 수도 있다.As shown in Figs. 10A and 10B, when the rapid load control method of the present embodiment is adopted, fluctuation of the system frequency f can be greatly suppressed in a time period in which the system frequency f is abruptly changed. In addition, in the present embodiment, the fluctuation of the system frequency f can be further reduced even in a time zone in which the system frequency f changes gently, and the stability of the
[각종 효과][Various effects]
상술한 바와 같이, 본 실시예의 조속 부하 제어 방법에서는, 계통 정보(수요 예측값 P)에 기초하여 조정률을 적절하게 조절하면서 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어를 행한다. 그로 인해, 본 실시예에서는, 부하 운전 중(정격 회전 속도 근방)이라도, 계통의 운전 상황(부하의 변동 상황)에 따라 유연한 계통 주파수의 조정(안정 제어)이 가능해진다. 또한, 본 실시예에서는, 계통 정보로서, 예측 데이터를 사용하므로, 장래의 계통의 운전 상황을 고려하여 조속 부하 제어를 행할 수 있으므로, 한층 더 유연한 계통 주파수의 안정 제어가 가능해진다.As described above, in the rapid load control method of the present embodiment, the smooth load control of the
또한, 본 실시예에서는, 계통의 운전 상황에 따라, 조속 부하 제어의 응답 성능을 적절하게 변화시킬 수 있다. 그로 인해, 상술한 비교예에서 상정되는 각종 과제를 해결할 수 있다. 구체적으로는, 플랜트의 안정성을 우선하고, 조속 부하 제어의 응답 성능을 낮춰 발전 플랜트(10)의 설비의 장수명화, 연소의 안정화를 실현할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 계통 정보(수요 예측값 P)를 사용하여 조속 부하 제어를 행하므로, 예를 들어, 태양광 발전, 풍력 발전 등의 날씨 등에 의해 공급 전력량이 크게 변동하는 발전 시스템이 많이 연결되는 계통에 있어서도, 계통 주파수의 안정성을 향상시킬 수 있다.Further, in this embodiment, the response performance of the rapid load control can be suitably changed according to the operating state of the system. Therefore, various problems assumed in the above-mentioned comparative example can be solved. Concretely, the stability of the plant is prioritized and the response performance of the rapid load control is lowered, so that the longevity of the facilities of the
제2 실시예Second Embodiment
다음으로, 제2 실시예에 따른 터빈 제어 장치 및 그 터빈 제어 방법에 대해 설명한다. 또한, 본 실시예에서는, 상기 제1 실시예의 증기 터빈의 조속 부하 제어 방법(제어 알고리즘)과는 다른 조속 부하 제어 방법(제어 알고리즘)을 이용한다. 그러나 발전 플랜트의 구성 및 터빈 제어 장치의 구성은, 상기 제1 실시예의 발전 플랜트의 구성 및 터빈 제어 장치의 구성(도 2 및 4)과 마찬가지이다. 그로 인해, 여기서는, 증기 터빈의 조속 부하 제어 방법에 대해서만, 도 11 및 12를 참조하면서 설명한다.Next, the turbine control apparatus and its turbine control method according to the second embodiment will be described. In the present embodiment, a steep load control method (control algorithm) different from the steady load control method (control algorithm) of the steam turbine of the first embodiment is used. However, the configuration of the power generation plant and the configuration of the turbine control device are the same as those of the power generation plant of the first embodiment and the configuration of the turbine control device (Figs. 2 and 4). Therefore, only the method of controlling the rapid load of the steam turbine will be described here with reference to Figs. 11 and 12. Fig.
도 11은 본 실시예에 있어서의 증기 터빈의 조속 부하 제어의 제어 알고리즘을 나타내는 도면이다. 또한, 도 12는 본 실시예에 있어서의 가변 조정률 Rv의 산출 알고리즘을 나타내는 도면이며, 도 11 중의 가변 조정률 산출 블록(35)에서 실행되는 연산 처리의 알고리즘을 나타내는 도면이다. 또한, 도 11 및 12에 나타내는 본 실시예의 조속 부하 제어의 제어 알고리즘에 있어서, 상기 제1 실시예(도 5 및 7)의 조속 부하 제어의 제어 알고리즘과 마찬가지의 구성에는, 동일한 부호를 부여하여 나타낸다.11 is a diagram showing a control algorithm of the steady-state load control of the steam turbine in the present embodiment. 12 is a diagram showing an algorithm for calculating the variable adjustment ratio Rv in the present embodiment, and is a diagram showing an algorithm of the arithmetic processing executed in the variable adjustment
도 11과 도 5와의 비교 및 도 12와 도 7과의 비교로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예에서는, 가변 조정률 Rv를 계통 정보에만 기초하여 조절한다(변화시킨다). 즉, 본 실시예에서는, 조정률의 변동 성분값으로서는, 계통 정보에 기초하여 산출되는 제2 기여값 R2만을 사용하고, 실제 회전 속도(계통 주파수)의 변동에 대응하는 제1 기여값 R1을 사용하지 않는다.As apparent from comparison between Fig. 11 and Fig. 5 and comparison between Fig. 12 and Fig. 7, in the present embodiment, the variable adjustment ratio Rv is adjusted (changed) based only on the system information. That is, in this embodiment, as the variation component value of the adjustment ratio, only the second contribution value R2 calculated based on the system information is used, and the first contribution value R1 corresponding to the variation of the actual rotation speed (systematic frequency) Do not.
그로 인해, 본 실시예의 조속 부하 제어 방법에서는, 도 6 중의 스텝 S4의 처리(실제 회전 속도에 기초하여 제1 기여값 R1을 산출하는 처리)는 생략된다. 그리고 본 실시예에서는, 제1 기여값 R1을 산출하지 않는 것 이외는, 상기 제1 실시예와 마찬가지로 하여, 가변 조정률 Rv를 산출하여, 증기 터빈의 조속 부하 제어를 행한다.For this reason, in the governor load control method of the present embodiment, the processing of step S4 in FIG. 6 (processing of calculating the first contribution value R1 based on the actual rotation speed) is omitted. In this embodiment, the variable adjustment ratio Rv is calculated in the same manner as in the first embodiment except that the first contribution value R1 is not calculated, and the smooth load control of the steam turbine is performed.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 조속 부하 제어 방법에 있어서도, 계통 정보에 기초하여 조정률을 적절하게 조절하면서 증기 터빈의 조속 부하 제어를 행하므로, 상기 제1 실시예와 마찬가지의 각종 효과가 얻어진다. 또한, 상기 제1 실시예에서는, 계통 주파수 f의 변동에 대응하는 제1 기여값 R1도 고려하여 가변 조정률 Rv를 산출하므로, 계통 주파수 f의 급격한 변동에 대한 응답성의 관점에서는, 제1 실시예의 조속 부하 제어 방법 쪽이, 제2 실시예의 조속 부하 제어 방법보다 유리하다.As described above, in the governor load control method of the present embodiment, the governor load control of the steam turbine is performed while appropriately adjusting the adjustment ratio based on the system information. Thus, various effects similar to those of the first embodiment can be obtained. In the first embodiment, the variable adjustment ratio Rv is calculated in consideration of the first contribution value R1 corresponding to the variation of the systematic frequency f. Therefore, from the viewpoint of the responsiveness to the sudden change of the systematic frequency f, The load control method is more advantageous than the speed control method of the second embodiment.
[각종 변형예][Various Modifications]
본 발명의 구성은, 상기 각종 실시예에서 설명한 구성으로 한정되지 않고, 예를 들어, 다음과 같은 각종 변형예도 포함된다.The configuration of the present invention is not limited to the configuration described in the above-described various embodiments, and includes various modifications, for example, as follows.
(1) 제1 변형예(1) First Modification
상기 각종 실시예에서는, 터빈 제어 장치(7)의 조속 부하 제어 처리에 있어서의 증기 터빈(2)의 회전 속도의 조정 파라미터로서, 조정률을 사용하는 예를 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 증기 터빈(2)의 회전 속도의 조정 파라미터로서, 게인을 사용해도 된다.In the above embodiments, the adjustment rate is used as the adjustment parameter of the rotational speed of the
이 경우에는, 계통 주파수 f의 실측값[증기 터빈(2)의 실제 회전 속도] 및 계통 정보(수요 예측값), 또는, 계통 정보에만 기초하여, 가변 게인 Gv를 직접 조절하는 구성으로 한다. 구체적으로는, 예를 들어 도 5 중의 가변 조정률 산출 블록(32)을, 게인 산출 블록으로 변경한다. 또한, 이 경우, 게인은 조정률의 역수이므로, 도 8의 A 및 8의 B에 나타내는 바와 같은 계통 주파수 f와 제1 기여값 R1과의 관계 및 도 9의 A 및 9의 B에 나타내는 바와 같은 수요 예측값 P와 제2 기여값 R2와의 관계도 적절하게 변경한다.In this case, the variable gain Gv is directly adjusted based only on the actual value of the system frequency f (the actual rotational speed of the steam turbine 2) and the system information (demand forecast value) or the system information. Specifically, for example, the variable adjustment
(2) 제2 변형예(2) Second Modification
상기 각종 실시예에서는, 계통 정보를 외부로부터 네트워크를 개재하여 취득하는 예를 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 미리, 계통의 수요 예측 커브 등의 계통 정보가, 터빈 제어 장치(7) 및/또는 발전 플랜트(10) 내의 데이터 베이스에 축적되어 있는 경우에는, 터빈 제어 장치(7) 및/또는 발전 플랜트(10) 내의 데이터 베이스로부터 직접 계통 정보를 취득해도 된다. 또한, 이 경우, 터빈 제어 장치(7)의 구성을, 터빈 제어 장치(7) 및/또는 발전 플랜트(10) 내의 데이터 베이스로부터 현재 상태에 적합한 계통 정보를 오퍼레이터에 의해 적절하게 선택할 수 있는 구성으로 해도 된다.In the above-described various embodiments, an example has been described in which the system information is acquired from the outside via a network, but the present invention is not limited to this. For example, in the case where grid information such as a demand forecast curve of the system is accumulated in the database in the
(3) 제3 변형예(3) Third Modification
상기 각종 실시예에서는, 계통 정보로서, 수요 예측 데이터(수요 예측 커브)를 사용하는 예를 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 발전 플랜트(10)가 접속되어 있는 계통의 운전 상황에 관한 정보이면, 임의의 정보를 계통 정보로서 사용할 수 있다.In the above-described various embodiments, the demand prediction data (demand forecast curve) is used as the system information, but the present invention is not limited to this. Any information can be used as the system information if it is information on the operation status of the system to which the
예를 들어, 발전 플랜트(10)가 속하는 계통에 태양광 등의 자연 에너지를 이용한 발전 시스템이 연결되어 있는 경우에는, 기상 정보(기상 예측 정보도 포함함)도 계통 정보로서 사용할 수 있다. 이 경우, 기상 정보를, 상술한 수요 예측 데이터와는 별개의 계통 정보(제2 계통 정보)로서 사용해도 되고, 수요 예측 데이터 대신에 사용해도 된다.For example, when a power generation system using natural energy such as sunlight is connected to a system to which the
전자의 경우에는, 서로 종류가 다른 복수의 계통 정보가, 증기 터빈(2)의 조속 부하 제어에 사용된다. 그로 인해, 이 경우에는, 기상 정보 등의 제2 계통 정보에 대응하는 조정률의 변동 성분값(제3 기여값)이 별도 형성되고, 제2 계통 정보와 그것에 대응하는 제3 기여값과의 대응 관계를 나타내는 데이터를 사용하여, 제3 기여값이 구해진다.In the case of the former, a plurality of kinds of system information having different kinds are used for the smooth load control of the
(4) 제4 변형예(4) Fourth Modification
상기 각종 실시예에서는, 터빈 제어 장치(7)의 조속 부하 제어 처리를 소프트웨어로 실현하는 예를 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 5에 나타내는 조속 부하 제어의 제어 알고리즘을 구성하는 각종 블록 중, 가변 조정률 산출 블록(32) 이외의 블록의 모두 또는 일부를 하드웨어로 구성해도 된다.In the above-described various embodiments, the example in which the rapid load control processing of the
(5) 제5 변형예(5) Modification 5
상기 각종 실시예에서는, 상시, 본 발명의 조속 부하 제어 처리를 실행하는 예를 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 계통 주파수 f가 미소 변동하는 기간은 상술한 조속 부하 제어 처리를 실행하지 않는 구성(불감대를 형성하는 구성)으로 해도 된다.In the above-described various embodiments, an example in which the constant speed load control processing of the present invention is always performed has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the period during which the system frequency f is slightly fluctuated may be a configuration that does not perform the above-described rapid load control processing (a configuration that forms a dead band).
(6) 제6 변형예(6)
상기 각종 실시예에서는, 터빈 제어 프로그램(조속 부하 제어 프로그램)이, 미리, 터빈 제어 장치(7)의 제1 기억부(12)에 실장(기억)되어 있는 예를 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 외부로부터 별도, 터빈 제어 장치(7)에 터빈 제어 프로그램을 실장하여 상기 조속 부하 제어 처리를 실행하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 터빈 제어 프로그램을, 광 디스크나 반도체 메모리 등의 매체로부터 배포하는 구성으로 해도 되고, 인터넷 등의 통신망을 개재하여 다운로드하는 구성으로 해도 된다.In the above-described various embodiments, an example has been described in which the turbine control program (the rapid load control program) is previously mounted (stored) in the
(7) 제7 변형예(7) Seventh Modification
상기 각종 실시예에서는, 상술한 터빈 제어 장치에 있어서의 조속 부하 제어 방법을 화력 발전 플랜트에 적용하는 예를 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 유체의 유량을 조정하여, 터빈의 회전 속도를 안정 제어할 필요가 있는 발전 플랜트이면, 임의의 발전 플랜트에 적용 가능하다. 예를 들어, 증기 터빈뿐만 아니라 가스 터빈을 사용한 발전 플랜트에도 상술한 본 발명의 조속 부하 제어 방법을 적용할 수 있다.In the above-described various embodiments, the example of applying the rapid-load control method in the above-described turbine control apparatus to the thermal power generation plant is described, but the present invention is not limited to this. The present invention is applicable to any power generation plant as long as the power plant needs to adjust the flow rate of the fluid and stably control the rotational speed of the turbine. For example, the above-described rapid load control method of the present invention can be applied to a power plant using a gas turbine as well as a steam turbine.
이상, 본 발명의 각종 실시예 및 각종 변형예에 따른 터빈 제어 장치 및 터빈 제어 방법을 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는, 특허청구범위의 기재에 기초하여 정해져야 하며, 상기 각종 실시예 및 각종 변형예로 한정되지 않는다.While the turbine control apparatus and the turbine control method according to various embodiments and various modified examples of the present invention have been described above, the technical scope of the present invention should be determined based on the description of the claims, It is not limited to the modified example.
1 : 보일러
2 : 증기 터빈
3 : 발전기
4 : 가감 밸브
5 : 배관
6 : 속도 센서
7 : 터빈 제어 장치
10 : 발전 플랜트
11 : 제어부
12 : 제1 기억부
13 : 제2 기억부
14 : 회전 속도 검출부
15 : 계통 정보 취득부
16 : 출력부
17 : 버스
20 : 계통 정보 공급원
21 : 수급 예측 정보
22 : VPN
23 : 라우터
24 : 플랜트 네트워크
31 : 감산 블록
32, 35 : 가변 조정률 산출 블록
32a : 제1 기여값의 산출 블록
32b : 제2 기여값의 산출 블록
32c : 가변 조정률의 계산 블록
33 : 게인 승산 블록
34 : 가산 블록1: Boiler
2: Steam turbine
3: generator
4: Increasing valve
5: Piping
6: Speed sensor
7: Turbine control device
10: Power generation plant
11:
12: First storage unit
13: Second storage unit
14:
15:
16: Output section
17: Bus
20: System information source
21: Supply and demand forecast information
22: VPN
23: Router
24: Plant network
31: Subtraction block
32, 35: Variable adjustment ratio calculation block
32a: calculation block of the first contribution value
32b: calculation block of the second contribution value
32c: calculation block of variable tuning rate
33: gain multiplication block
34: Addition block
Claims (5)
상기 계통 정보에 기초하여, 계통의 운전 상황의 변동에 대응하는 조정률의 제1 변동 성분값을 산출하고, 상기 발전 플랜트 내의 터빈의 회전 속도의 조정 파라미터로서, 미리 설정된 베이스 조정률과 상기 제1 변동 성분값으로부터 가변 조정률을 산출하는 조속 제어부
를 구비하고,
상기 조속 제어부는, 상기 가변 조정률을 사용하여 상기 터빈의 회전 속도를 조정하는 터빈 제어 장치.A system information acquiring section that acquires system information relating to an operation state of a power system to which a power generation plant is connected;
And a second fluctuation component value calculating step of calculating a first fluctuation component value of the adjustment ratio corresponding to the fluctuation of the operating state of the system based on the system information, And a variable speed control unit
And,
And the speed control section adjusts the rotational speed of the turbine using the variable adjustment ratio.
상기 터빈의 회전 속도의 정보를 취득하는 회전 속도 취득부를 더 구비하고,
상기 조속 제어부는, 상기 터빈의 회전 속도에 기초하여, 계통 주파수의 변동에 대응하는 조정률의 제2 변동 성분값을 산출하고, 상기 조정 파라미터로서, 상기 베이스 조정률과 상기 제1 변동 성분값과 상기 제2 변동 성분값으로부터 상기 가변 조정률을 산출하는 터빈 제어 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a rotational speed acquiring section that acquires information on a rotational speed of the turbine,
Wherein the speed control section calculates a second variation component value of the adjustment ratio corresponding to the variation of the system frequency on the basis of the rotation speed of the turbine and sets the second variation component value as the adjustment parameter, 2 < / RTI > variation component value.
상기 계통 정보에 기초하여, 계통의 운전 상황의 변동에 대응하는 조정률의 제1 변동 성분값을 산출하는 것과,
상기 발전 플랜트 내의 터빈의 회전 속도의 조정 파라미터로서, 미리 설정된 베이스 조정률과 상기 제1 변동 성분값으로부터 가변 조정률을 산출하는 것과,
상기 가변 조정률을 사용하여 상기 터빈의 회전 속도를 조정하는 것
을 포함하는 터빈 제어 방법.Acquiring system information related to an operation state of a power system to which a power generation plant is connected,
Calculating a first variation component value of the adjustment ratio corresponding to the variation of the operating state of the system based on the system information,
Calculating a variable adjustment ratio from a preset base adjustment rate and the first variation component value as adjustment parameters of the turbine rotation speed in the power plant,
Adjusting the rotational speed of the turbine using the variable tuning rate
≪ / RTI >
상기 계통 정보에 기초하여, 계통의 운전 상황의 변동에 대응하는 조정률의 제1 변동 성분값을 산출하는 처리와,
상기 발전 플랜트 내의 터빈의 회전 속도의 조정 파라미터로서, 미리 설정된 베이스 조정률과 상기 제1 변동 성분값으로부터 가변 조정률을 산출하는 처리와,
상기 가변 조정률을 사용하여 상기 터빈의 회전 속도를 조정하는 처리
를 터빈 제어 장치에 실장하여 실행시키는 터빈 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.A process of acquiring grid information on the operation status of the power system to which the power generation plant is connected,
Processing for calculating a first variation component value of the adjustment ratio corresponding to the variation of the operation state of the system based on the system information,
A process of calculating a variable adjustment ratio from a preset base adjustment rate and the first variation component value as adjustment parameters of the turbine rotation speed in the power generation plant,
A process of adjusting the rotational speed of the turbine using the variable tuning rate
To a turbine control device and executes the turbine control program.
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