コンバインドサイクル発電制御装置およびコンバインドサイクル発電制御方法

【課題】一軸型コンバインドサイクル発電プラントの調速制御を精度よく効率的に行う。
【解決手段】ガスタービン制御部３０は、全回転速度領域の回転速度信号を取り込んで第１のディジタル回転速度信号に変換する第１のＦ／Ｄ変換器５３と、狭域回転速度領域で回転速度信号を取り込んで第２のディジタル回転速度信号に変換する第２のＦ／Ｄ変換器５４と、第１および第２のディジタル回転速度信号を第１および第２のアナログ回転速度信号に変換する第１および第２のＤ／Ａ変換器５５、５６とを有する。蒸気タービン制御部３１は、第１および第２のアナログ専用回線３２、３３を介して第１および第２のアナログ回転速度信号を受信する第１および第２のアナログ受信部６１、６２と、第１および第２のアナログ回転速度信号を切り替える切り替えスイッチ回路６５と、を備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンと蒸気タービンの各軸が互いに結合された一軸型コンバインドサイクル発電プラントの制御装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一軸型コンバインドサイクルはガスタービンと蒸気タービンと発電機が同軸に結合される発電プラントであり（特許文献１参照）、ガスタービンと蒸気タービンの制御装置は両タービンを統括・制御するガスタービン・蒸気タービン制御装置が設置されてきた。しかしガスタービンと蒸気タービンの製造者が異なる場合では、このような統括的な制御装置を計画することは製造者間での詳細な情報交換や輻輳するエンジニアリングが発生するという欠点がある。
【０００３】
そこで昨今では、ガスタービン製造者はガスタービン制御装置を用意し、蒸気タービン製造者は蒸気タービン制御装置を用意し、これら両制御装置間はいわゆるディジタル通信伝送（データリンク）で接続して相互に必要とする制御信号を交換する方式が採用されている。ディジタル通信伝送は多量の制御信号を経済的かつ後述するような信号誤差を伴うことなく交換できる特長を有する。このディジタル通信伝送方式が可能になる技術的背景のひとつとして、相互に交換する制御信号は数ミリ秒以下を争うような高速応答を必要とするものではなく、比較的低速度の信号インターフェース（交換）でも問題が生じないということがある。
【０００４】
しかしながら、ガスタービン制御と蒸気タービン制御にはオーバースピード（過速度）やアンダースピード（速度低下）に備えた調速制御が採用されている。
【０００５】
以下の説明では、３０００ｍｉｎ^−１を定格回転速度とする一軸型コンバインドサイクルを例として説明する。
【０００６】
従来の一軸型コンバインドサイクル発電装置における蒸気タービンの調速制御で、何らかの原因で蒸気タービンがオーバースピードやアンダースピードになった場合、ガバナー弁である加減弁やインターセプト弁の開度を増減して回転速度を適正な状態に保持する制御が行われる。
【０００７】
ガスタービン制御装置と蒸気タービン制御装置には、通信ネットワークを介して接続するディジタル通信伝送部が備えられている。
【０００８】
一軸型コンバインドサイクルはガスタービンと蒸気タービンが同軸に結合されているので、両タービンの回転速度は等しい。したがって、回転速度検出器は経済性の観点からガスタービン側のみに取り付けられる。そして、その検出器からの信号は、ガスタービン制御装置に入力され、同装置内はそれをＦ／Ｄ（周波数／ディジタル）変換器で変換処理して、タービンの運転が想定される全ての回転速度領域である０ｍｉｎ^−１〜４０００ｍｉｎ^−１のレンジを有するタービン回転速度信号として生成する。
【０００９】
一方、蒸気タービン制御装置で実現される制御のなかで特に調速制御は高速演算が要求される。したがってタービン回転速度信号は高速度の送受信が必要であり、上述のディジタル通信伝送部ではなく、ハードウェアのアナログ入出力インターフェース装置が使用される。
【００１０】
すなわち、ガスタービン制御装置はタービン回転速度信号（０ｍｉｎ^−１〜４０００ｍｉｎ^−１）を電流信号（４ｍＡ〜２０ｍＡ）に変換した上でこれをアナログ出力（ＡＯ：Analog Output）ボードより送信し、蒸気タービン制御装置はこの電流信号をアナログ入力（ＡＩ：Analog Input）ボードにより受信するものである。なおこの電流信号の替わりに電圧信号が使用される場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−２８４６１５号公報
【特許文献２】特開平９−６８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このハードウェアの入出力インターフェース装置は、ディジタル通信伝送とは異なり、ハードウェアのアナログ出力ボードやアナログ入力ボードにはＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器やＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器での変換に伴う誤差が生じるという問題がある。たとえばガスタービン制御装置のアナログ出力ボードからと蒸気タービン制御装置のアナログ入力ボードのトータルで有する誤差が０．５％であった場合、タービン回転速度として２０ｍｉｎ^−１の信号誤差（４０００ｍｉｎ^−１×０．５％）が発生する。
【００１３】
インターセプト弁の調定率は２％という高いゲインが採用されており、たとえば２０ｍｉｎ^−１の信号誤差が生じた場合には調速制御はインターセプト弁の開度を約２５％多め（または少なめ）に操作してしまう。これは信号誤差がプラス方向に発生するかマイナス方向に発生するかにかかわらず、計画された蒸気タービン運転に対し大きく外れた運転がなされるという問題が生じる。
【００１４】
本発明は上記課題を解消するためになされたものであって、一軸型コンバインドサイクル発電プラントの調速制御を精度よく効率的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係るコンバインドサイクル発電制御装置は、ガスタービンと蒸気タービンとが同軸に結合された一軸型コンバインドサイクル発電装置を制御するコンバインドサイクル発電制御装置であって、前記ガスタービンを制御するガスタービン制御部と、前記蒸気タービンを制御する蒸気タービン制御部と、を有し、前記ガスタービン制御部は、前記ガスタービンのすべての回転速度領域で回転速度を表す回転速度信号を取り込んで第１のディジタル回転速度信号に変換する第１のＦ／Ｄ変換器と、前記第１のＦ／Ｄ変換器よりも狭い所定の第１の狭域回転速度領域で回転速度を表す回転速度信号を取り込んで第２のディジタル回転速度信号に変換する第２のＦ／Ｄ変換器と、前記第１のディジタル回転速度信号を第１のアナログ回転速度信号に変換する第１のＤ／Ａ変換器と、前記第２のディジタル回転速度信号を第２のアナログ回転速度信号に変換する第２のＤ／Ａ変換器と、第１のアナログ専用回線を介して前記第１のアナログ回転速度信号を前記蒸気タービン制御部に送信する第１のアナログ送信部と、第２のアナログ専用回線を介して前記第２のアナログ回転速度信号を前記蒸気タービン制御部に送信する第２のアナログ送信部と、を備え、前記蒸気タービン制御部は、前記第１のアナログ専用回線を介して前記第１のアナログ回転速度信号を受信する第１のアナログ受信部と、前記第２のアナログ専用回線を介して前記第２のアナログ回転速度信号を受信する第２のアナログ受信部と、前記第１のアナログ受信部で受信した前記第１のアナログ回転速度信号と前記第２のアナログ受信部で受信した前記第２のアナログ回転速度信号とを切り替える切り替えスイッチ回路と、前記切り替えスイッチ回路によって選択された前記第１のアナログ回転速度信号および第２のアナログ回転速度信号の一方を用いて前記蒸気タービンの回転速度を制御する蒸気タービン調速制御部と、を備えていること、を特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電制御方法は、ガスタービンと蒸気タービンとが同軸に結合された一軸型コンバインドサイクル発電装置を制御するコンバインドサイクル発電制御装置を用いたコンバインドサイクル発電制御方法であって、前記コンバインドサイクル発電制御装置は、前記ガスタービンを制御するガスタービン制御部と、前記蒸気タービンを制御する蒸気タービン制御部と、を有し、前記ガスタービン制御部が、前記ガスタービンのすべての回転速度領域で回転速度を表す回転速度信号を取り込んで第１のディジタル回転速度信号に変換する第１のＦ／Ｄ変換ステップと、前記第１のＦ／Ｄ変換ステップよりも狭い所定の第１の狭域回転速度領域で回転速度を表す回転速度信号を取り込んで第２のディジタル回転速度信号に変換する第２のＦ／Ｄ変換ステップと、前記第１のディジタル回転速度信号を第１のアナログ回転速度信号に変換する第１のＤ／Ａ変換ステップと、前記第２のディジタル回転速度信号を第２のアナログ回転速度信号に変換する第２のＤ／Ａ変換ステップと、第１のアナログ専用回線を介して前記第１のアナログ回転速度信号を前記蒸気タービン制御部に送信する第１のアナログ送信ステップと、第２のアナログ専用回線を介して前記第２のアナログ回転速度信号を前記蒸気タービン制御部に送信する第２のアナログ送信ステップと、を行い、前記蒸気タービン制御部が、前記第１のアナログ専用回線を介して前記第１のアナログ回転速度信号を受信する第１のアナログ受信ステップと、前記第２のアナログ専用回線を介して前記第２のアナログ回転速度信号を受信する第２のアナログ受信ステップと、前記第１のアナログ受信ステップで受信した前記第１のアナログ回転速度信号と前記第２のアナログ受信ステップで受信した前記第２のアナログ回転速度信号とを切り替える切り替えステップと、前記切り替えステップによって選択された前記第１のアナログ回転速度信号および第２のアナログ回転速度信号の一方を用いて前記蒸気タービンの回転速度を制御する蒸気タービン回転速度制御ステップと、を行うこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、一軸型コンバインドサイクル発電プラントの調速制御を精度よく効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るコンバインドサイクル発電制御装置の第１ないし第３の実施形態を示すブロック構成図。
【図２】本発明に係る一軸型コンバインドサイクル発電プラントの一実施形態を示すブロック構成図。
【図３】本発明に係るコンバインドサイクル発電制御装置の第１ないし第３の実施形態における蒸気タービンの調速制御部を示すブロック構成図。
【図４】本発明に係るコンバインドサイクル発電制御装置の第４の実施形態における蒸気タービンの調速制御部を示すブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１の実施形態］
はじめに、図１ないし図３を参照しながら、本発明に係る一軸型コンバインドサイクル発電制御装置の第１の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は本発明に係るコンバインドサイクル発電制御装置の第１ないし第３の実施形態を示すブロック構成図である。図２は本発明に係る一軸型コンバインドサイクル発電プラントの一実施形態を示すブロック構成図である。図３は、本発明に係るコンバインドサイクル発電制御装置の第１ないし第３の実施形態における蒸気タービンの調速制御部を示すブロック構成図である。
【００２１】
以下説明では、便宜上、３０００ｍｉｎ^−１を定格回転速度とする一軸型コンバインドサイクルを例にとって説明する。
【００２２】
図２に示すように、この実施形態に係る一軸型コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン１０と、圧縮機１１と、高圧蒸気タービン１２と、中圧蒸気タービン１３と、低圧蒸気タービン１４と、発電機１５とが一つの軸２５に結合されている。
【００２３】
圧縮機１１で圧縮された空気は燃焼器１６に送られ、燃焼器１６で生成された燃焼ガスはガスタービン１０に送られて仕事をする。ガスタービン１０の排ガスは排熱回収ボイラ１７で蒸気生成に使用された後に大気に排出される。
【００２４】
排熱回収ボイラ１７には、蒸気発生器１８と再熱器１９が含まれている。蒸気発生器１８で発生した高圧蒸気は、加減弁２０を介して高圧蒸気タービン１２に送られ、ここで仕事をする。
【００２５】
高圧蒸気タービン１２から排出された中圧蒸気は再熱器１９で再熱され、インターセプト弁２１を介して中圧蒸気タービン１３に送られ、ここで仕事をする。中圧蒸気タービン１３から排出された低圧蒸気は低圧蒸気タービン１４に送られてここで仕事をする。
【００２６】
軸２５は、ガスタービン１０と、高圧蒸気タービン１２と、中圧蒸気タービン１３と、低圧蒸気タービン１４によって回転駆動され、それによって、圧縮機１１および発電機１５を駆動する。発電機１５が回転することによって発電が行われる。
【００２７】
低圧蒸気タービン１４から排出された蒸気は復水器８０で復水になり、ポンプ８１で昇圧されて蒸気発生器１８へ送られる。
【００２８】
この一軸型コンバインドサイクル発電プラントを制御するコンバインドサイクル発電制御装置は、図１に示すように、ガスタービン制御装置３０と、蒸気タービン制御装置３１とが独立して設けられ、これらが、第１および第２のアナログ専用回線３２、３３、および、これらとは別の通信ネットワーク３４によって接続されている。
【００２９】
軸２５の回転速度を検出する回転速度検出器３５が設けられ、回転速度検出器３５の出力は一旦、ガスタービン制御装置３０に取り込まれ、ガスタービン１０の調速制御に用いられる。回転速度検出器３５から得られた速度信号は、第１および第２のアナログ専用回線３２、３３を通じて蒸気タービン制御装置３１に送られて蒸気タービンの調速制御に用いられる。
【００３０】
蒸気タービン制御装置３１の蒸気タービン調速制御部３６の構成を、図３を参照して説明する。蒸気タービン調速制御部３６に定格回転速度設定部３７があり、定格回転速度があらかじめ入力されている。比較部３８は、蒸気タービン調速制御部３６に入力されたタービン回転速度信号と定格回転速度との偏差を計算する。この比較部３８の出力の偏差に対して、乗算部３９で、（１／（ＣＶ調定率））を掛ける乗算が行われる。ここで、「ＣＶ調定率」は加減弁２０の調定率であって、たとえば５％とする。さらに、比較部４０で、前制御指令４１との比較が行われる。これにより、加減弁指令が出される。
【００３１】
さらに、この加減弁指令に対して、乗算部４２で（（ＣＶ調定率）／（ＩＣＶ調定率））を掛ける乗算が行われる。ここで、「ＩＣＶ調定率」はインターセプト弁２１の調定率であって、たとえば２％とする。比較部４３で、乗算部４２での乗算結果と１００％バイアス値４４との比較が行われる。この偏差がインターセプト弁指令となる。
【００３２】
何らかの原因で蒸気タービンがオーバスピード（３０００ｍｉｎ^−１超）やアンダースピード（３０００ｍｉｎ^−１未満）になった場合、ガバナー弁である加減弁２０やインターセプト弁２１の開度を増減して回転速度を適正な状態に保持する制御を行う。
【００３３】
すなわち、タービン回転速度が基準定格：３０００ｍｉｎ^−１（５０Ｈｚ）に対して偏差を持ったとき、偏差に比例して加減弁２０とインターセプト弁２１の開閉操作を行う。
【００３４】
回転速度の偏差に対して開閉操作量を規定する割合は速度調定率と呼ばれ、加減弁２０の速度調定率は一般的に５％が選択される。この「５％の調定率」とは５％偏差の回転上昇（Δ１５０ｍｉｎ^−１）が発生した場合に加減弁２０を全閉させるレーティングであること意味する。「５％の調定率」の場合の作用は以下のように整理される。
【００３５】
（１）何らかの原因で蒸気タービンがオーバスピード（過速）して、回転速度が定格回転速度に対してプラス値の偏差を生じた場合、その偏差に応じて蒸気タービンの加減弁２０の開度を低減させてオーバースピードを抑制する。そして５％偏差以上（３１５０ｍｉｎ^−１以上）では加減弁２０は全閉する。
【００３６】
（２）何らかの原因で蒸気タービンがアンダースピード（速度低下）して、回転速度が定格回転速度に対してマイナス値の偏差を生じた場合、その偏差に応じて蒸気タービンの加減弁２０の開度を増加させてアンダースピードを是正する。そして−５％偏差以下（２８５０ｍｉｎ^−１以下）では加減弁２０を全開する。
【００３７】
またインターセプト弁２１については、「２％の調定率」が適用され、１００％バイアスが付加されているので次のように作用する。
【００３８】
（３）インターセプト弁２１は通常全開であるが、何らかの原因で蒸気タービンがオーバスピード（過速）して、回転速度が定格回転速度に対して５％偏差以上（３１５０ｍｉｎ^−１以上）になった場合、その偏差に応じて蒸気タービンのインターセプト弁２１は閉まり始め、そして７％偏差以上（３２１０ｍｉｎ^−１以上）ではインターセプト弁２１は全閉する。
【００３９】
調速制御において重要なのは定格回転速度から３２１０ｍｉｎ^−１までの加減弁やインターセプト弁２１を閉弁操作する回転速度域であり、この帯域のタービン回転速度信号に誤差があった場合は計画された蒸気タービン運転に対し大きく外れた運転がなされることになる。一方、回転速度が３２１０ｍｉｎ^−１以上の回転速度域では両弁は全閉状態であり、タービン回転速度信号の誤差には比較的寛容でも許される。
【００４０】
同様に、定格回転速度から２８５０ｍｉｎ^−１も重要であり、この回転速度域で調速制御は加減弁２０を開弁操作する領域である。タービン回転速度信号に誤差があった場合は問題があるが、回転速度が２８５０ｍｉｎ^−１以下の回転速度域では加減弁２０は全開状態であり、タービン回転速度信号の誤差には比較的寛容でも許される。
【００４１】
本実施形態では、従来技術で採用されたガスタービンと蒸気タービンが運転される全ての回転速度域をカバーするレンジ（０ｍｉｎ^−１〜４０００ｍｉｎ^−１）をもつ第１のタービン回転速度信号に加えて、これより狭いレンジで一部の回転速度域をカバーする第２のタービン回転速度信号を備え、この２つの回転速度信号をガスタービン制御装置と蒸気タービン制御装置の間で送受信するようにしたものである。そして第２のタービン回転速度信号のレンジとして調速制御において重要である２８５０ｍｉｎ^−１から３２１０ｍｉｎ^−１を少なくともカバーするように、これに適度のマージンを付して、たとえば２７００ｍｉｎ^−１〜３３００ｍｉｎ^−１のレンジを採用する。
【００４２】
図１に示すように、ガスタービン制御装置３０および蒸気タービン制御装置３１はそれぞれ、ディジタル通信伝送部５０、５１を有し、通信ネットワーク３４を介して、燃焼器温度など、高速伝送を必要としない種々の信号を相互に伝送できるようになっている。
【００４３】
さらに、図１に示すように、ガスタービン制御装置３０は、回転速度検出器３５のパルス信号出力を受信してディジタル信号に変換する第１のＦ／Ｄ変換器５３と第２のＦ／Ｄ変換器５４とを有する。第１のＦ／Ｄ変換器５３はタービンの軸２５で想定されるすべての回転速度領域である０ｍｉｎ^−１〜４０００ｍｉｎ^−１のレンジを有するタービン回転速度信号を生成する。
【００４４】
第２のＦ／Ｄ変換器５４は、タービンの軸２５で想定される回転速度領域よりも狭い第１の狭域回転速度領域のレンジでタービン回転速度信号を生成する。第１の狭域回転速度領域は定格回転速度（３０００ｍｉｎ^−１）を含むものとし、たとえば、２７００ｍｉｎ^−１〜３３００ｍｉｎ^−１の領域である。
【００４５】
第１および第２のＦ／Ｄ変換器５３、５４の出力は、それぞれ、第１および第２のＤ／Ａ変換器５５、５６でアナログ信号（たとえば、４ｍＡ〜２０ｍＡの電流信号）に変換される。これらのアナログ信号はそれぞれ、第１および第２のアナログ送信部（ＡＯ)５７、５８から、第１および第２のアナログ専用回線３２、３３を通じて蒸気タービン制御装置３１に伝送される。
【００４６】
第１のＦ／Ｄ変換器５３の出力はまた、ガスタービン制御装置３０内のガスタービン調速制御部５９にも送られ、ガスタービン調速制御に用いられる。
【００４７】
蒸気タービン制御装置３１は、第１および第２のアナログ専用回線３２、３３を通じて伝送されたアナログ信号をそれぞれ受信する第１および第２のアナログ受信部（ＡＩ）６１、６２を有する。蒸気タービン制御装置３１はさらに、第１および第２のアナログ受信部６１、６２で受信したアナログ信号をそれぞれのディジタル信号に変換する第１および第２のＡ／Ｄ変換器６３、６４を有する。
【００４８】
蒸気タービン制御装置３１はさらに、第１および第２のＡ／Ｄ変換器６３、６４の出力を入力してその一方を選択して出力する切り替えスイッチ回路６５と、この切り替えスイッチ回路６５の切り替え条件を設定して切り替え信号を切り替えスイッチ回路６５に送る判定部６６とを有する。
【００４９】
判定部６６は、高値選択器６７と、低値選択器６８と、論理積演算器６９とを備えている。第２のアナログ受信部６２の出力信号は高値選択器６７および低値選択器６８に入力され、高値選択器６７および低値選択器６８の出力は論理積演算器６９に入力される。高値選択器６７および低値選択器６８では、それぞれ、上限値および下限値が設定されており、第２のアナログ受信部６２の出力信号がこれら上限値および下限値で挟まれた範囲（第２の狭域回転速度領域）内にあるときにのみ論理積演算器６９の出力がオン（ＳＷ＝１）となり、その他の場合はオフ（ＳＷ＝０）となる。第２の狭域回転速度領域は、第１の狭域回転速度領域の内側の領域であって、かつ、定格回転速度を含んでいる。たとえば、第２の狭域回転速度領域は２８００ｍｉｎ^−１から３２５０ｍｉｎ^−１の範囲とする。
【００５０】
これにより、切り替えスイッチ回路６５の出力ｃは、第２のアナログ受信部６２の出力信号が第２の狭域回転速度領域内にあるときは第２のＡ／Ｄ変換器６４の出力ｂと同じになり、第２のアナログ受信部６２の出力信号が第２の狭域回転速度領域内にないときは第１のＡ／Ｄ変換器６３の出力ａと同じになる。切り替えスイッチ回路６５の出力は蒸気タービン調速制御部３６に送られる。
【００５１】
この実施形態によれば、調速制御において重要な定格回転速度から３２１０ｍｉｎ^−１までの回転速度域を含む第２の狭域回転速度領域では、第２のＦ／Ｄ変換器５４、第２のＤ／Ａ変換器５６、第２のアナログ送信部５８、第２のアナログ専用回線３３、第２のアナログ受信部６２、第２のＡ／Ｄ変換器６４を経た回転速度信号（第２の回転速度信号）が選択される。その他の回転速度領域では、第１のＦ／Ｄ変換器５３、第１のＤ／Ａ変換器５５、第１のアナログ送信部５７、第１のアナログ専用回線３２、第１のアナログ受信部６１、第１のＡ／Ｄ変換器６３を経た回転速度信号（第１の回転速度信号）が選択される。
【００５２】
これにより、ハードウェアの入出力インターフェース装置の有するトータル誤差を低く抑えることができるので、調速制御を含むその他制御に誤差の低いタービン回転速度信号を使用することができ、計画どおりの蒸気タービン運転ができる。
【００５３】
たとえば、ハードウェア（アナログ専用回線３２、３３）の入出力インターフェース装置であるアナログ送信部５７、５８およびアナログ受信部６１、６２の有するトータルの誤差を０．５％とすれば、第１のタービン回転速度信号には２０ｍｉｎ^−１の信号誤差（４０００ｍｉｎ^−１×０．５％）が発生し、インターセプト弁２１には２５％の開度誤差が生じるのに対し、第２のタービン回転速度信号には３ｍｉｎ^−１（６００ｍｉｎ^−１×０．５％）のみの信号誤差であり、インターセプト弁には５％の開度誤差が生じるに過ぎない。
【００５４】
蒸気タービン制御装置３１は、この誤差信号が少ない第２のタービン回転速度信号を受信し、たとえばそれが２８００ｍｉｎ^−１〜３２５０ｍｉｎ^−１の間にあるときは第２のタービン回転速度信号を使用して調速制御（含むその他制御）を行い、この回転速度の範囲を逸脱したとき（すなわち加減弁２０やインターセプト弁２１が全閉や全開した後）は第１のタービン回転速度信号に切り替えて、これを、調速制御を含むその他制御に使用する。これにより、ハードウェアの入出力インターフェース装置の有する誤差問題を大きく緩和させることが可能となる。
【００５５】
［第２の実施形態］
つぎに、本発明に係る一軸型コンバインドサイクル発電制御装置の第２の実施形態について説明する。図１ないし図３に示す構成は第１の実施形態と同様である。この第２の実施形態では、第２のタービン回転速度信号のレンジとして、定格回転速度から、蒸気タービンの調速制御が加減弁２０を全閉させる回転速度までをカバーするレンジを用いる。
【００５６】
たとえば、第２のＦ／Ｄ変換器５４で変換される第１の狭域回転速度領域は２９００ｍｉｎ^−１〜３２００ｍｉｎ^−１の領域とし、判定部６６で設定する第２の狭域回転速度領域は２９５０ｍｉｎ^−１〜３１８０ｍｉｎ^−１の領域とする。
【００５７】
たとえば加減弁２０の速度調定率が５％とすると、５％偏差以上（３１５０ｍｉｎ^−１以上）で加減弁２０は全閉するので、第２のタービン回転速度信号を、２９００ｍｉｎ^−１〜３２００ｍｉｎ^−１のレンジで採用した場合、ハードウェアの入出力インターフェース装置の有するトータルの誤差を０．５％とすれば、第２のタービン回転速度信号には１．５ｍｉｎ^−１（３００ｍｉｎ^−１×０．５％）のみの信号誤差となり、計画通りに加減弁２０を閉めることができる。
【００５８】
また、インターセプト弁２１の速度調定率を２％とすると、７％偏差以上（３２１０ｍｉｎ^−１以上）でインターセプト弁２１は全閉するので、第２のタービン回転速度信号を、２９００ｍｉｎ^−１〜３３００ｍｉｎ^−１のレンジで採用した場合、ハードウェアの入出力インターフェース装置の有するトータルの誤差を０．５％とすれば、第２のタービン回転速度信号には２ｍｉｎ^−１（４００ｍｉｎ^−１×０．５％）のみの信号誤差となり、計画通りにインターセプト弁を閉めることができる。
【００５９】
［第３の実施形態］
つぎに、本発明に係る一軸型コンバインドサイクル発電制御装置の第３の実施形態について説明する。図１ないし図３に示す構成は第１の実施形態と同様である。この第３の実施形態では、第２のタービン回転速度信号のレンジを定格回転速度から蒸気タービンの調速制御が加減弁２０を全開させる回転速度までをカバーするレンジを用いる。
【００６０】
たとえば、第２のＦ／Ｄ変換器５４で変換される第１の狭域回転速度領域は２８００ｍｉｎ^−１〜３１００ｍｉｎ^−１の領域とし、判定部６６で設定する第２の狭域回転速度領域は２８２０ｍｉｎ^−１〜３０５０ｍｉｎ^−１の領域とする。
【００６１】
本実施形態によれば、たとえば加減弁２０の速度調定率が５％とすると、−５％偏差以上（２８５０ｍｉｎ^−１以下）で加減弁２０は全開するので、第２のタービン回転速度信号を、２８００ｍｉｎ^−１〜３１００ｍｉｎ^−１のレンジで採用した場合、ハードウェアの入出力インターフェース装置の有するトータルの誤差を０．５％とすれば、第２のタービン回転速度信号には１．５ｍｉｎ^−１（３００ｍｉｎ^−１×０．５％）のみの信号誤差となり、計画通りに加減弁を開けることができる。
【００６２】
［第４の実施形態］
つぎに、本発明に係る一軸型コンバインドサイクル発電制御装置の第４の実施形態について説明する。
【００６３】
図４は本発明に係るコンバインドサイクル発電制御装置の第４の実施形態における蒸気タービンの調速制御部を示すブロック構成図である。
【００６４】
本実施の形態の蒸気タービン制御装置では、第１の実施形態における切り替えスイッチ回路６５（図１）に代えてバンプレス切り替え回路７０が採用されている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００６５】
本実施形態によれば、第１のタービン回転速度信号と第２のタービン回転速度信号の切り替え時にある一定の変化率にて切り替えることで、突変することなく切り替わる。これにより、調速制御（含むその他制御）に外乱を与えることなく計画通りに加減弁やインターセプト弁を開閉することができる。
【００６６】
［他の実施形態］
以上説明した各実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００６７】
たとえば、上記実施形態では、第１および第２のＤ／Ａ変換器５５、５６は、第１および第２のＦ／Ｄ変換器５３、５４の出力を電流信号としてのアナログ信号に変換するものとしたが、電圧信号に変換してもよい。
【００６８】
また、各実施形態の特徴を種々に組み合わせることもできる。たとえば、第４の実施形態はバンプレス切り替え回路以外の部分は第１の実施形態と同様としたが、バンプレス切り替え回路を採用するという特徴を第２または第３の実施形態の特徴と組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１０：ガスタービン、１１：圧縮機、１２：高圧蒸気タービン、１３：中圧蒸気タービン、１４：低圧蒸気タービン、１５：発電機、１６：燃焼器、１７：排熱回収ボイラ、１８：蒸気発生器、１９：再熱器、２０：加減弁、２１：インターセプト弁、２５：軸、３０：ガスタービン制御装置(ガスタービン制御部)、３１：蒸気タービン制御装置(蒸気タービン制御部)、３２：第１のアナログ専用回線、３３：第２のアナログ専用回線、３４：通信ネットワーク、３５：回転速度検出器、３６：蒸気タービン調速制御部、３７：定格回転速度設定部、３８：比較部、３９：乗算部、４０：比較部、４１：前制御指令、４２：乗算部、４３：比較部、４４：１００％バイアス値、５０、５１：ディジタル通信伝送部、５３：第１のＦ／Ｄ変換器、５４：第２のＦ／Ｄ変換器、５５：第１のＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器、５６：第２のＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器、５７：第１のアナログ送信部（ＡＯ)、５８：第２のアナログ送信部（ＡＯ)、５９：ガスタービン調速制御部、６１：第１のアナログ受信部（ＡＩ）、６２：第２のアナログ受信部（ＡＩ）、６３：第１のＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器、６４：第２のＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器、６５：切り替えスイッチ回路、６６：判定部、６７：高値選択器、６８：低値選択器、６９：論理積演算器、７０：バンプレス切り替え回路

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと蒸気タービンとが同軸に結合された一軸型コンバインドサイクル発電装置を制御するコンバインドサイクル発電制御装置であって、
前記ガスタービンを制御するガスタービン制御部と、
前記蒸気タービンを制御する蒸気タービン制御部と、
を有し、
前記ガスタービン制御部は、
前記ガスタービンのすべての回転速度領域で回転速度を表す回転速度信号を取り込んで第１のディジタル回転速度信号に変換する第１のＦ／Ｄ変換器と、
前記第１のＦ／Ｄ変換器よりも狭い所定の第１の狭域回転速度領域で回転速度を表す回転速度信号を取り込んで第２のディジタル回転速度信号に変換する第２のＦ／Ｄ変換器と、
前記第１のディジタル回転速度信号を第１のアナログ回転速度信号に変換する第１のＤ／Ａ変換器と、
前記第２のディジタル回転速度信号を第２のアナログ回転速度信号に変換する第２のＤ／Ａ変換器と、
第１のアナログ専用回線を介して前記第１のアナログ回転速度信号を前記蒸気タービン制御部に送信する第１のアナログ送信部と、
第２のアナログ専用回線を介して前記第２のアナログ回転速度信号を前記蒸気タービン制御部に送信する第２のアナログ送信部と、
を備え、
前記蒸気タービン制御部は、
前記第１のアナログ専用回線を介して前記第１のアナログ回転速度信号を受信する第１のアナログ受信部と、
前記第２のアナログ専用回線を介して前記第２のアナログ回転速度信号を受信する第２のアナログ受信部と、
前記第１のアナログ受信部で受信した前記第１のアナログ回転速度信号と前記第２のアナログ受信部で受信した前記第２のアナログ回転速度信号とを切り替える切り替えスイッチ回路と、
前記切り替えスイッチ回路によって選択された前記第１のアナログ回転速度信号および第２のアナログ回転速度信号の一方を用いて前記蒸気タービンの回転速度を制御する蒸気タービン調速制御部と、
を備えていること、
を特徴とするコンバインドサイクル発電制御装置。
【請求項２】
前記蒸気タービン制御部は、前記第２のアナログ受信部で受信した前記第２のアナログ回転速度信号が、前記第１の狭域回転速度領域内でさらに狭い所定の第２の狭域回転速度領域にあることを判定する判定部を有し、
前記切り替えスイッチ回路は、前記判定部の出力によって、第２の狭域回転速度領域にあるときに第２のアナログ回転速度信号に切り換え、その他のときに第１のアナログ回転速度信号に切り換えること、
を特徴とする請求項１に記載のコンバインドサイクル発電制御装置。
【請求項３】
前記蒸気タービン制御部は、
前記第１のアナログ受信部で受信した前記第１のアナログ回転速度信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、
前記第２のアナログ受信部で受信した前記第２のアナログ回転速度信号をディジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、
を備え、
前記切り替えスイッチ回路は、前記第１のＡ／Ｄ変換器および第２のＡ／Ｄ変換器の出力を入力してこれら前記第１のＡ／Ｄ変換器および第２のＡ／Ｄ変換器の一方の出力を選択して出力すること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンバインドサイクル発電制御装置。
【請求項４】
前記蒸気タービンは、
高圧の蒸気を受容する高圧蒸気タービンと、
前記高圧蒸気タービンから排出された蒸気の少なくとも一部を再熱する再熱器と、
少なくとも前記再熱器から供給された前記高圧蒸気よりも低圧の中圧蒸気を受容する中圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を受容する低圧蒸気タービンと、
前記蒸気タービン制御装置によって開度が制御されて前記高圧蒸気タービンの入り口側で前記高圧蒸気の流量を調整する加減弁と、
前記蒸気タービン制御装置によって開度が制御されて前記中圧蒸気タービンの入り口側で前記中圧蒸気の流量を調整するインターセプト弁と、
を備えるものであって、
前記切り替えスイッチ回路によって選択された前記第２のアナログ回転速度信号は、少なくとも、定格回転速度から、前記蒸気タービン制御装置が前記加減弁を全閉させるように設定された定格回転速度より高速の所定の上限速度よりも高い回転速度までの範囲をカバーすること、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のコンバインドサイクル発電制御装置。
【請求項５】
前記蒸気タービンは、
高圧の蒸気を受容する高圧蒸気タービンと、
前記高圧蒸気タービンから排出された蒸気の少なくとも一部を再熱する再熱器と、
少なくとも前記再熱器から供給された前記高圧蒸気よりも低圧の中圧蒸気を受容する中圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を受容する低圧蒸気タービンと、
前記蒸気タービン制御装置によって開度が制御されて前記高圧蒸気タービンの入り口側で前記高圧蒸気の流量を調整する加減弁と、
前記蒸気タービン制御装置によって開度が制御されて前記中圧蒸気タービンの入り口側で前記中圧蒸気の流量を調整するインターセプト弁と、
を備えるものであって、
前記切り替えスイッチ回路によって選択された前記第２のアナログ回転速度信号は、少なくとも、定格回転速度から、前記蒸気タービン制御装置が前記加減弁を全開させるように設定された定格回転速度より低速の所定の下限速度よりも低い回転速度までの範囲をカバーすること、
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のコンバインドサイクル発電制御装置。
【請求項６】
前記蒸気タービンは、
高圧の蒸気を受容する高圧蒸気タービンと、
前記高圧蒸気タービンから排出された蒸気の少なくとも一部を再熱する再熱器と、
少なくとも前記再熱器から供給された前記高圧蒸気よりも低圧の中圧蒸気を受容する中圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を受容する低圧蒸気タービンと、
前記蒸気タービン制御装置によって開度が制御されて前記高圧蒸気タービンの入り口側で前記高圧蒸気の流量を調整する加減弁と、
前記蒸気タービン制御装置によって開度が制御されて前記中圧蒸気タービンの入り口側で前記中圧蒸気の流量を調整するインターセプト弁と、
を備えるものであって、
前記切り替えスイッチ回路によって選択された前記第２のアナログ回転速度信号は、少なくとも、定格回転速度から、前記蒸気タービン制御装置が前記インターセプト弁を全閉させるように設定された定格回転速度より高速の所定の上限速度よりも高い回転速度までの範囲をカバーすること、
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コンバインドサイクル発電制御装置。
【請求項７】
前記蒸気タービンは、
高圧の蒸気を受容する高圧蒸気タービンと、
前記高圧蒸気タービンから排出された蒸気の少なくとも一部を再熱する再熱器と、
少なくとも前記再熱器から供給された前記高圧蒸気よりも低圧の中圧蒸気を受容する中圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を受容する低圧蒸気タービンと、
前記蒸気タービン制御装置によって開度が制御されて前記高圧蒸気タービンの入り口側で前記高圧蒸気の流量を調整する加減弁と、
前記蒸気タービン制御装置によって開度が制御されて前記中圧蒸気タービンの入り口側で前記中圧蒸気の流量を調整するインターセプト弁と、
を備えるものであって、
前記切り替えスイッチ回路は、前記加減弁およびインターセプト弁が全閉しているとき、または加減弁が全開しているときは前記第１のタービン回転速度信号に切り替えて、それ以外のときは第２のタービン回転速度信号に切り替えること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のコンバインドサイクル発電制御装置。
【請求項８】
前記切り替えスイッチ回路は、前記第１のアナログ受信部で受信した前記第１のアナログ回転速度信号と前記第２のアナログ受信部で受信した前記第２のアナログ回転速度信号とを切り替える際に、当該第１のアナログ回転速度信号と第２のアナログ回転速度信号の差異による突然の変化を緩和するバンプレス切り替え部を含むこと、
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のコンバインドサイクル発電制御装置。
【請求項９】
ガスタービンと蒸気タービンとが同軸に結合された一軸型コンバインドサイクル発電装置を制御するコンバインドサイクル発電制御装置を用いたコンバインドサイクル発電制御方法であって、
前記コンバインドサイクル発電制御装置は、前記ガスタービンを制御するガスタービン制御部と、前記蒸気タービンを制御する蒸気タービン制御部と、を有し、
前記ガスタービン制御部が、
前記ガスタービンのすべての回転速度領域で回転速度を表す回転速度信号を取り込んで第１のディジタル回転速度信号に変換する第１のＦ／Ｄ変換ステップと、
前記第１のＦ／Ｄ変換ステップよりも狭い所定の第１の狭域回転速度領域で回転速度を表す回転速度信号を取り込んで第２のディジタル回転速度信号に変換する第２のＦ／Ｄ変換ステップと、
前記第１のディジタル回転速度信号を第１のアナログ回転速度信号に変換する第１のＤ／Ａ変換ステップと、
前記第２のディジタル回転速度信号を第２のアナログ回転速度信号に変換する第２のＤ／Ａ変換ステップと、
第１のアナログ専用回線を介して前記第１のアナログ回転速度信号を前記蒸気タービン制御部に送信する第１のアナログ送信ステップと、
第２のアナログ専用回線を介して前記第２のアナログ回転速度信号を前記蒸気タービン制御部に送信する第２のアナログ送信ステップと、
を行い、
前記蒸気タービン制御部が、
前記第１のアナログ専用回線を介して前記第１のアナログ回転速度信号を受信する第１のアナログ受信ステップと、
前記第２のアナログ専用回線を介して前記第２のアナログ回転速度信号を受信する第２のアナログ受信ステップと、
前記第１のアナログ受信ステップで受信した前記第１のアナログ回転速度信号と前記第２のアナログ受信ステップで受信した前記第２のアナログ回転速度信号とを切り替える切り替えステップと、
前記切り替えステップによって選択された前記第１のアナログ回転速度信号および第２のアナログ回転速度信号の一方を用いて前記蒸気タービンの回転速度を制御する蒸気タービン回転速度制御ステップと、
を行うこと、
を特徴とするコンバインドサイクル発電制御方法。

【図１】