JPS6322133B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無負荷状態にある発電所の初負荷操作
方法に係り、特に発電所発生電力を全量直流送電
系統のみで系統側の負荷に送電するように構成し
た系統で、直流送電系統を起動して発電所に系統
初負荷をとらせる発電所の初負荷操作方法に関す
る。

第１図は、交直連系系統の構成例を示すもので
ある。第１図に於いて、PSは発電所、Ｔはター
ビン、Ｇはタービン発電機、Trは昇圧用変圧器、
CB，CB_L1，CB_L2は交流しや断器、Ａ，Ｂは連系
交流系統、ACLine１，ACLine２は連系交流送
電線、Bus１〜Bus３は交流母線を示す。また、
直流送電系統側において、Ｃ・Trは変換器用変
圧器、Ｖは交直変換器、DCLは直流リアクトル、
DCLineは直流送電線を示し、P_Gはタービン発電
機出力、P_dは直流送電系統運転電力を夫々示す。

従来、発電所出力を直流送電系統で送電するよ
うな系統でも、第１図に示すように発電所PSの
交流母線又は直流送電系統の変換装置交流側母線
Bus１には、連系交流送電線ACLine１が接続さ
れており交流系統でも発電所発生電力を送電でき
るよう構成されている。そして、発電所PSのタ
ービン発電機Ｇは、まず交流系統に同期併入され
て系統側初負荷をかけ、その後、負荷を立上げて
から直流送電系統を起動して、しかる後、交流系
統負荷を除々に直流送電系統に移行させていくよ
うな方法がとられており、発電所のタービンＴお
よびタービン発電機Ｇの初負荷操作は従来の交流
連系系統発電所と特に変らない。

しかるに、第１図に示すような系統において、
直流送電系統送電端側の交流母線Bus１に接続さ
れる交流送電線ACLine１のしや断器、CB_L1また
はしや断器CB_L2がOFFとなつている状態に於い
て、あるいは、交流送電線ACLine１が存在しな
い系統構成に於いては、発電所PSのタービン発
電機Ｇは直流送電線DCLineを含む直流送電系統
を介して、負荷となる交流系統Ａまたは交流系統
Ｂに連系されており、無負荷運転状態にある発電
所PSのタービンＴ，タービン発電機Ｇに系統初
負荷をとらせるには直流送電系統を起動させてタ
ービンＴおよびタービン発電機Ｇの系統初負荷相
当の負荷で運転しなければならない。

ところで、一般に直流送電系統の交直変換器Ｖ
は所定値以上の直流電流を流して直流電圧はほぼ
零とする運転、即ち有効電力をとらない零力率運
転を行なうことが可能であるが、長時間零力率運
転能力を有する交直変換器（以後、“変換器”と
称する）は高価となる。また、長時間零方率運転
能力を有さない変換器を適用した場合には、起動
後直ちに、直流電流を所定の値以上流すとともに
短時間の内に直流電圧を立上げる必要があるの
で、電源となる交流系統からは、直流電圧の立上
げに応じた負荷をとることになる。

一方、発電所のタービン，タービン発電機等
は、初負荷をとらせる操作を行なつても、蒸気流
量制御弁類の操作遅れ，タービンおよびタービン
発電機の特性等の影響により、数秒以上の時間遅
れをもつて出力する。したがつて、発電所のター
ビンおよびタービン発電機が起動後定格速度に達
した後、タービンおよびタービン発電機に初負荷
操作を行なうときには、適切な、タイミングと負
荷の立上げを考慮して直流送電系統を起動するこ
とが要望される。

第２図は、初負荷操作と同時に直流送電系統を
起動して直流電流I_dc，E_dcを共に立上げて直流送
電系統負荷P_dcを立上げた場合のタイムチヤート
図を示すものである。図において、直流送電系統
負荷P_dcはタービン出力P_Tに先立つて立上がるた
め、タービンの出力が追いつかず、回転エネルギ
ーが不足分ΔE_TGをおぎないタービン発電機の周
波数が低下する為、定格周波数に対する周波数偏
差ΔFはΔF＜０で大きく変動することを示してお
り、場合によつてはタービン発電機がドリツプす
ることも考えられる。

本発明は上記のような要望に鑑みて成されたも
ので、その目的は長時間零力率運転能力を有さな
い直流送電用交直変換器を適用した直流送電系統
を起動して発電所のタービン発電機に安全かつ安
定に系統初負荷をかけることができる発電所の初
負荷操作方法を提供することにある。

まず、本発明の考え方について述べる。第３図
は、火力発電所または原子力発電所の蒸気系を主
としたタービンおよびタービン発電機系統の概念
を示す構成図である。第３図において、Ｂはボイ
ラーまたは原子炉蒸気発生部、Ｃは複水器、Ｔは
タービン、Ｇはタービン発電機、V_Sは主蒸気止
め弁、V_SPは主蒸気隔離弁、V_Cは蒸気加減弁、V_B
は蒸気バイパス弁を夫々示す。図において、ター
ビンＴは主蒸気止め弁V_S，主蒸気隔離弁V_SP，蒸
気バイパス弁V_Bを開き、蒸気加減弁V_Cを調節し
て定格速度に加速される。そして、発電所に負荷
となる交流系統が連系されていれば、定格速度に
なつたタービン発電機Ｇは交流系統に同期併入
し、その後蒸気加減弁V_Cおよび蒸気バイパス弁
V_Bの開度を調節して初負荷をとることになる。
しかし、この初負荷操作は蒸気加減弁V_C，蒸気
バイパス弁V_Bの操作および動作遅れ時間，ター
ビンＴおよびタービン発電機Ｇの入出力応答特性
などにより、初負荷操作指令後実際にタービン発
電機出力として初負荷がかかるまでには数秒オー
ダーの時間遅れを生ずる。この遅れ時間が存在す
る為、直流送電系統を介してのみ、発電所が負荷
をとるような系統構成である場合、直流送電系統
の起動タイミングを適性に確保する必要がある。
また、直流送電系統の変換器は起動すると直ちに
直流電流を所定の値とし、かつ長時間零力率運転
能力を有さない場合には短時間の内に直流電圧を
立上げる必要があるので、負荷をとることにな
る。その為直流電圧の立上げも適切に行なうこと
が必要である。

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。第４図は、本発明による直流送電系
統を起動して発電所のタービン発電機に系統初負
荷をとらせるための回路構成をブロツク的に示し
たものである。図において、１は初負荷操作のた
め指令により発電機用タービンの蒸気加減弁V_C，
蒸気バイパス弁V_B等各種蒸気制御弁類を操作制
御する如き操作信号を発生する操作制御装置で、
該操作信号を発したことを示す信号を信号伝送手
段２を介して送出する。３はこの信号伝送手段２
を介して伝送される（操作）信号を入力とする遅
延回路で、その出力信号を上記信号伝送手段２か
らの信号と共にアンドゲート回路４に加え、さら
にそのアンド出力を直流送電系統（交直変換器）
の制御装置５へ与え、その制御出力により交直変
換器Ｖを制御するように構成する。ここで、遅延
回路３はタービンの初負荷操作からタービン発電
機出力として取出し得るまでの遅れ時間tdを整定
する回路で、上記蒸気加減弁V_C，蒸気バイパス
弁V_Bの操作遅れ時間特性と、タービンおよびタ
ービン発電機の入出力応答特性から決まる出力遅
れ時間を考慮してその時間を整定するものであ
る。また、制御装置５は起動制御回路５１と、起
動・停止時の（直流送電系統の）直流電圧を制御
するリミツター制御回路５２と、基本制御，位相
制御を含む運転制御回路５３とから成るものであ
る。

次に、本発明による発電所の系統初負荷操作方
法について述べる。第４図に於いて、第３図にて
説明した如く起動され無負荷で定格速度に達した
タービンＴおよびタービン発電機Ｇに対して初負
荷をかけるため、蒸気加減弁V_Cを所定の開度に
制御する一方、蒸気バイパス弁V_Bを閉じるよう
操作制御装置１に指令して操作信号を発するとと
もに、上記操作信号を発したことを示す信号を信
号伝送手段２を介し、遅延回路３に与えてそれを
動作させる。この遅延回路３の出力は整定された
時間td経過後にその出力を送出しアンド回路４に
与えられる。また、このアンドゲート回路４には
遅延回路３の入力側信号も入力されているため、
遅延回路３が出力を送出しかつ確実に指令が出力
されていることを条件にその出力を送出し、直流
送電系統を起動するように直流送電系統の制御装
置５の起動制御回路５１に指令を与える。

第５図は、以上の説明をタイムチヤート図にて
示したものである。図において、ｔ＝toで第４図
の操作制御装置１からの信号により初負荷操作が
開始されるが、タービン発電機出力は蒸気加減弁
V_C，蒸気バイパス弁V_Bの操作遅れおよびタービ
ン・タービン発電機の入出力応答特性により、時
間t_Gだけ遅れてタービン発電機出力が出る。遅延
回路３の整定時限tdをtd＝t_Gとすれば、タービン
発電機出力電力が取り出せるとき直流送電系統も
起動されるため、タービン出力上昇率と直流送電
系統起動時の出力電力上昇率との差が、タービン
発電機のじよう乱エネルギーΔE_TGとなり回転数
すなわち周波数を変化させることになるので周波
数偏差ΔFが現われる。したがつて、遅延回路３
の整定時間tdと直流送電系統の起動時電力の変化
率を適当な値とすることにより、タービン発電機
出力周波数偏差ΔFつまり周波数じよう乱を極め
て小さくすることが出来、安定したタービン発電
機の初負荷操作が行なわれる。

このように、タービンＴおよびタービン発電機
Ｇを備えた発電所PSの発生電力を直流送電系統
のみにて送電するようにした系統で、無負荷運転
状態またはそれに近い運転状態にある発電所PS
のタービン発電機Ｇに直流送電系統を起動して系
統初負荷をとらせる場合において、初負荷操作の
ため蒸気制御弁類の操作装置１に指令して発電機
タービンＴの蒸気加減弁V_Sおよび蒸気バイパス
弁V_Bを操作すると共に、該指令信号または操作
信号を上記蒸気加減弁V_Sと蒸気バイパス弁V_Bの
操作遅れ時間特性およびタービンＴ，タービン発
電機Ｇの入出力応答特性から決まる出力遅れ時間
から決まる遅延時間td（＝t_G）が整定された遅延
回路３を通し上記直流送電系統の制御装置５に与
えて直流送電系統を起動し、上記タービン発電機
Ｇの許容初負荷レベルまで該直流送電系統の負荷
を直流電圧の立上りを制御することにより適当な
変化率で立上げるようにして行なうようにしたも
のである。

第６図は、本発明による他の実施例構成を示す
ものであり、第４図と同一部分には同一符号を付
して示す。第６図において、蒸気弁類の操作制御
装置１よりの初負荷操作の為の指令信号または操
作信号を得、信号伝送手段２を通して、直流送電
系統の制御装置５内の起動制御回路５１に与え
て、直流送電系統を運転制御回路５３で定められ
た直流電流レベルに零力率運転状態で起動すると
ともに、タービン初負荷操作後、タービン発電機
出力として取出せるまでの適当な遅れ時間tdを整
定した遅延回路３を駆動する。そして所定の時間
td経過後、該遅延回路３の出力を、直流送電系統
の制御装置５のリミツター制御回路５２に与え、
直流系統電圧を適当な変化率で立上げることによ
り、タービン発電機の初負荷出力特性にマツチし
た直流送電系統負荷をとるように交直変換器Ｖを
制御するものである。

以上の動作による発電機および直流送電系統の
負荷状態を示すと、第７図のタイムチヤート図の
ようになる。第７図において、P_dcは直流送電系
統の負荷を、I_dcは直流電流、E_dcは直流電圧、P_T
はタービン出力、ΔFはタービン発電機の定格周
波数に対する実際の周波数との偏差を示し、
ΔE_TGは直流送電系統負荷とタービン出力、即ち
発電機から出力してよい負荷との偏差を示すもの
で、これが大きいと周波数じよう乱が大きくな
る。

第７図において時刻ｔ＝toにて、タービン発電
機に対して初負荷操作がなされるとともに、直流
送電系統を直流電圧E_dc０，直流電流I_dc＝I_dnio
で起動、すなわち零力率運転起動し、遅延回路３
の整定時間tdを経過した後に直流電圧を立上げる
ことにより適当な変化率で負荷を立上げることを
示している。

このように、タービンＴおよびタービン発電機
Ｇを備えた発電所PSの発生電力を直流送電系統
のみにて送電するようにした系統で、無負荷運転
状態またはそれに近い運転状態にある発電所PS
のタービン発電機Ｇに直流送電系統を起動して系
統初負荷をとらせる場合において、初負荷操作の
ため蒸気制御弁類の操作装置１に指令して発電機
タービンＴの蒸気加減弁V_Sおよび蒸気バイパス
弁V_Bを操作すると共に、該指令信号または操作
信号を上記蒸気加減弁V_Sと蒸気バイパス弁V_Bの
操作遅れ時間特性およびタービンＴ，タービン発
電機Ｇの入出力応答特性から決まる出力遅れ時間
から決まる遅延時間td（＝t_G）が整定された遅延
回路３に与えてそれを駆動させると共に上記直流
送電系統を零力率運転状態で所定の直流電流を流
すように起動し、上記直流送電系統の制御装置５
に指令して直流送電系統直流電圧を定格値まで立
上げるよう制御することにより負荷を適当な変化
率で上記タービン発電機Ｇの許容初負荷レベルま
で立上げるようにして行なうようにしたものであ
る。

尚、上記において遅延回路３の機能は、操作制
御装置１側に設けても直流送電系統の制御装置５
側に設けるようにしても、同様の効果が得られる
ことはもちろんのことである。

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲
で、種々に変形して実施することができる。

以上説明したように本発明によれば、長時間零
力率運転能力を有さない直流送電用交直変換器を
適用した直流送電系統を起動して、発電所のター
ビン発電機の周波数動揺を抑えて安全かつ安定に
系統初負荷をかけることができる極めて信頼性の
高い発電所の初負荷操作方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な交直連系系統を示す概要図、
第２図は従来技術による欠点を説明するためのタ
イムチヤート図、第３図は本発明の考え方を示す
概念図、第４図は本発明の一実施例を示すブロツ
ク図、第５図は本発明の作用を説明するためのタ
イムチヤート図、第６図は本発明の他の実施例を
示すブロツク図、第７図は第６図における作用を
説明するためのタイムチヤート図である。 １……操作制御装置、２……信号伝送手段、３
……遅延回路、４……アンドゲート回路、５……
直流送電系統の制御装置、５１……起動制御回
路、５２……リミツター制御回路、５３……運転
制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービン発電機を備えた発電所の発生電力を
   直流送電系統のみにて送電するようにした系統
   で、無負荷運転状態またはそれに近い運転状態に
   ある発電所のタービン発電機に直流送電系統を起
   動して系統初負荷をとらせる場合において、初負
   荷操作のため蒸気制御弁類の操作装置に指令して
   発電機タービンの蒸気加減弁および蒸気バイパス
   弁を操作すると共に、該指令信号または操作信号
   を前記蒸気加減弁と蒸気バイパス弁の操作遅れ時
   間特性およびタービン，タービン発電機の入出力
   応答特性から決まる出力遅れ時間から決まる遅延
   時間が整定された遅延回路を通し前記直流送電系
   統の制御装置に与えて直流送電系統を起動し、前
   記タービン発電機の許容初負荷レベルまで該直流
   送電系統の負荷を直流電圧の立上りを制御するこ
   とにより適当な変化率で立げるようにして行なう
   ことを特徴とする発電所の初負荷操作方法。 ２ タービン発電機を備えた発電所の発生電力を
   直流送電系統のみにて送電するようにした系統
   で、無負荷運転状態またはそれに近い運転状態に
   ある発電所のタービン発電機に直流送電系統を起
   動して系統初負荷をとらせる場合において、初負
   荷操作のため蒸気制御弁類の操作装置に指令して
   発電機タービンの蒸気加減弁および蒸気バイパス
   弁を操作すると共に、該指令信号または操作信号
   を前記蒸気加減弁と蒸気バイパス弁の操作遅れ時
   間特性およびタービン，タービン発電機の入出力
   応答特性から決まる出力遅れ時間から決まる遅延
   時間が整定された遅延回路に与えてそれを駆動さ
   せると共に前記直流送電系統を零力率運転状態で
   所定の直流電流を流すように起動し、前記直流送
   電系統の制御装置に指令して直流送電系統直流電
   圧を定格値まで立上げるよう制御することにより
   負荷を適当な変化率で前記タービン発電機の許容
   初負荷レベルまで立上げるようにして行なうこと
   を特徴とする発電所の初負荷操作方法。