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特許7110130発電プラントの蒸気加減弁の制御装置および発電プラントの蒸気加減弁の制御方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-22
(45)【発行日】2022-08-01
(54)【発明の名称】発電プラントの蒸気加減弁の制御装置および発電プラントの蒸気加減弁の制御方法
(51)【国際特許分類】
F01D 21/00 20060101AFI20220725BHJP
【ＦＩ】
F01D21/00 J
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2019011230
(22)【出願日】2019-01-25
(65)【公開番号】P2019143626
(43)【公開日】2019-08-29
【審査請求日】2021-03-08
(31)【優先権主張番号】P 2018028945
(32)【優先日】2018-02-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001380
【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】三宅 亮太
(72)【発明者】
【氏名】高戸 直之
(72)【発明者】
【氏名】青木 俊夫
【審査官】高吉 統久
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－２５２４１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭５０－０３４７２７（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２００６－１１２４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１６５９０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５２－０７４９０１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０４－０８１５０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２５７８０１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｄ ２１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力系統過渡事象の発生を検出する過渡事象検出部と、蒸気タービンに流入される蒸気の量を調整する蒸気加減弁の開度を前記電力系統過渡事象の発生中に前記電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍に維持する開度補正部と、
を備え、
前記開度補正部は、閉鎖速度が開放速度よりも速い前記蒸気加減弁の前記閉鎖速度を前記電力系統過渡事象の発生中に前記開放速度に近づける補正を行う、
発電プラントの蒸気加減弁の制御装置。
【請求項2】
電力系統過渡事象の発生を検出する過渡事象検出部と、
蒸気タービンに流入される蒸気の量を調整する蒸気加減弁の開度を前記電力系統過渡事象の発生中に前記電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍に維持する開度補正部と、
を備え、
前記蒸気加減弁が前記蒸気タービンの回転速度に基づく速度制御値と蒸気発生部の圧力に基づく圧力制御値とのうちのいずれか低い方の値に基づいて制御されており、
前記開度補正部は、前記電力系統過渡事象の発生中に前記速度制御値を高くするバイアス回路を備える、
発電プラントの蒸気加減弁の制御装置。
【請求項3】
前記蒸気タービンに流入される前の蒸気を復水器にバイパスするときに開放されるバイパス弁を制御する信号を前記電力系統過渡事象の発生中に無効にするバイパス弁全閉制御回路を備える、請求項１または請求項２に記載の発電プラントの蒸気加減弁の制御装置。
【請求項4】
前記蒸気タービンに流入される前の蒸気を復水器にバイパスするときに開放されるバイパス弁が閉鎖された状態が前記電力系統過渡事象の発生中に維持され、前記開度補正部は、前記バイパス弁の閉鎖が維持された状態で、蒸気発生部の圧力に基づいて前記蒸気加減弁を制御する制御値を調整する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発電プラントの蒸気加減弁の制御装置。
【請求項5】
前記電力系統過渡事象の復旧および前記蒸気タービンの回転速度の整定の両方が満たされた場合に前記開度補正部による前記蒸気加減弁の開度の維持を終了する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発電プラントの蒸気加減弁の制御装置。
【請求項6】
前記発電プラントの運転員が操作可能な操作部を備え、前記操作部が操作されることに基づいて、前記蒸気加減弁の開度を前記電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍に維持する制御のオンまたはオフの切り替えが行われる、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発電プラントの蒸気加減弁の制御装置。
【請求項7】
前記開度補正部により前記蒸気加減弁の開度が前記電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍に維持されているときに、その旨を前記発電プラントの運転員に知らせる表示部を備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発電プラントの蒸気加減弁の制御装置。
【請求項8】
前記発電プラントは、前記蒸気を発生させる蒸気発生部と、
前記蒸気発生部で発生した蒸気が流入される前記蒸気タービンとしての高圧タービンと、
前記蒸気発生部から前記高圧タービンに流入される蒸気の量を調整する前記蒸気加減弁と、
前記高圧タービンから排気され、前記高圧タービンに流入される蒸気よりも低圧な蒸気が流入される低圧タービンと、
前記高圧タービンと前記低圧タービンの回転力により発電を行う発電機と、
前記低圧タービンから排気される蒸気を復水する復水器と、
前記高圧タービンに流入される前の蒸気を前記復水器にバイパスするときに開放されるバイパス弁と、
少なくとも前記蒸気加減弁を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
通常運転時に前記蒸気加減弁を制御する通常制御回路と、
前記開度補正部が設けられ、発生から復旧までの期間が１秒以下である前記電力系統過渡事象の発生中に前記蒸気加減弁を制御する高速バルブ制御回路と、
を備える、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発電プラントの蒸気加減弁の制御装置。
【請求項9】
電力系統過渡事象の発生を検出するステップと、蒸気タービンに流入される蒸気の量を調整する蒸気加減弁の開度を前記電力系統過渡事象の発生中に前記電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍に維持するステップと、
を含み、
閉鎖速度が開放速度よりも速い前記蒸気加減弁の前記閉鎖速度を前記電力系統過渡事象の発生中に前記開放速度に近づける補正を行う、
発電プラントの蒸気加減弁の制御方法。
【請求項10】
電力系統過渡事象の発生を検出するステップと、
蒸気タービンに流入される蒸気の量を調整する蒸気加減弁の開度を前記電力系統過渡事象の発生中に前記電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍に維持するステップと、
を含み、
前記蒸気加減弁が前記蒸気タービンの回転速度に基づく速度制御値と蒸気発生部の圧力に基づく圧力制御値とのうちのいずれか低い方の値に基づいて制御されており、
前記電力系統過渡事象の発生中に前記速度制御値を高くする、
発電プラントの蒸気加減弁の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、発電プラントの蒸気加減弁の制御装置および発電プラントの蒸気加減弁の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電力系統過渡事象の発生による発電機の脱調防止の技術、または電力系統過渡事象の発生によりタービンの回転速度が上昇した場合のバルブ制御の技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開昭６２－２１０２０４号公報
【文献】特開２０１４－１５９７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
電力系統過渡事象が発生すると、タービン回転速度の上昇または振動に基づいて、蒸気加減弁が制御されるので、この蒸気加減弁が閉まる方向に動作してしまい、蒸気タービンに流入される蒸気の圧力が急激に下がってしまう。また、電力系統過渡事象の発生中に、蒸気を復水器に流出させるバイパス弁が開放されることもある。そのため、電力系統過渡事象の復旧後に有効電力の出力を維持することができないという課題がある。
【0005】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、電力系統過渡事象の復旧後に有効電力の出力を維持することができる発電プラントの蒸気加減弁の制御技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の実施形態に係る発電プラントの蒸気加減弁の制御装置は、電力系統過渡事象の発生を検出する過渡事象検出部と、蒸気タービンに流入される蒸気の量を調整する蒸気加減弁の開度を前記電力系統過渡事象の発生中に前記電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍に維持する開度補正部と、を備え、前記開度補正部は、閉鎖速度が開放速度よりも速い前記蒸気加減弁の前記閉鎖速度を前記電力系統過渡事象の発生中に前記開放速度に近づける補正を行う。
【発明の効果】
【0007】
本発明の実施形態により、電力系統過渡事象の復旧後に有効電力の出力を維持することができる発電プラントの蒸気加減弁の制御技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態の発電プラントの全体システムを示す構成図。
【図2】第１実施形態の加圧水型原子力プラントの回路を示す構成図。
【図3】第１実施形態の電力系統過渡事象発生中のタイミングチャート。
【図4】第１実施形態の蒸気加減弁の制御方法を示すフローチャート。
【図5】第２実施形態の加圧水型原子力プラントの回路を示す構成図。
【図6】第２実施形態の電力系統過渡事象発生中のタイミングチャート。
【図7】第２実施形態の蒸気加減弁の制御方法を示すフローチャート。
【図8】第３実施形態の加圧水型原子力プラントの回路を示す構成図。
【図9】第３実施形態の蒸気加減弁の制御方法を示すフローチャート。
【図10】第４実施形態の沸騰水型原子力プラントの回路を示す構成図。
【図11】第４実施形態の電力系統過渡事象発生中のタイミングチャート。
【図12】第４実施形態の蒸気加減弁の制御方法を示すフローチャート。
【図13】比較例としての加圧水型原子力プラントの電力系統過渡事象発生中のタイミングチャート。
【図14】比較例としての沸騰水型原子力プラントの電力系統過渡事象発生中のタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【0009】
【0010】
まず、発電プラント１の一例として、加圧水型原子力プラントのタービン制御システムに関する系統構成を、図１を参照して説明する。なお、符号１６で示すのは蒸気発生部であり、加圧水型原子炉においては原子炉容器から導かれた一次冷却材との熱交換によって蒸気を発生させる蒸気発生器である。火力発電プラントでは、蒸気発生部１６の熱源をボイラまたは排熱回収ボイラに置き換えた形態となる。また、後述する沸騰水型原子力プラントでは、蒸気発生部１６は原子炉圧力容器である。その他の系統構成は同一となる。
【0011】
蒸気発生部１６で生成された蒸気は、蒸気タービンとしての高圧タービン１８に導かれる。なお、高圧タービン１８から排気された蒸気が、湿分分離加熱器１７を介して低圧タービン１９に流入される。そして、高圧タービン１８および低圧タービン１９が回転され、これらの回転力により発電機２０にて発電を行う。
【0012】
蒸気発生部１６にて生成された蒸気は、高圧タービン１８に入力される。この蒸気が有する熱エネルギーが運動エネルギーに変換され、発電機２０が駆動される。高圧タービン１８の入力側には、タービン１８に流入される蒸気の量を調整する蒸気加減弁１３が設けられる。この蒸気加減弁１３により、高圧タービン１８に入力される蒸気の流入量の制御が行われる。なお、図１では、蒸気加減弁１３を２つにより構成しているが、蒸気加減弁１３の数量は特に限定されない。
【0013】
湿分分離加熱器１７は、高圧タービン１８から排気される蒸気の湿分を除去し、かつ加熱して、低圧タービン１９に入力させる機器である。なお、湿分分離加熱器１７は、湿分を分離するだけの機器、または蒸気を加熱するだけの機器であっても良い。
【0014】
低圧タービン１９は、湿分分離加熱器１７から出力される蒸気が入力される。この蒸気が有する熱エネルギーが運動エネルギーに変換され、発電機２０が駆動される。また、低圧タービン１９は、低圧タービン排気を出力する。低圧タービン１９の入力側には、インタセプト弁１４が設けられる。インタセプト弁１４は、湿分分離加熱器１７から排気される蒸気の流量を調整するものである。インタセプト弁１４により低圧タービン１９に入力される蒸気の流入量の制御が行われる。なお、図１では、インタセプト弁１４を２つにより構成しているが、インタセプト弁１４の数量は特に限定されない。
【0015】
発電機２０は、高圧タービン１８および低圧タービン１９にて生成されるタービンの運動エネルギーを、電気エネルギーに変換する。
【0016】
低圧タービン１９から出力された低圧タービン排気は、復水器２１で復水されて、復水ポンプ２２および給水ポンプ２３を介して、蒸気発生部１６に戻される。
【0017】
また、発電プラント１は、蒸気発生部１６にて発生した蒸気量が、タービンに流入する蒸気量よりも多くなった際には、蒸気量の余剰分を復水器２１に直接流入させるためのバイパス弁１５を備える。バイパス弁１５は、蒸気発生部１６から復水器２１に入力される余剰蒸気量を制御する。なお、図１では、バイパス弁１５を１つにより構成しているが、バイパス弁１５の数量は特に限定されない。
【0018】
発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御装置１０は、通常制御回路１１と、高速バルブ制御回路１２とを備える。通常制御回路１１と高速バルブ制御回路１２の詳細については、後述するが、以下に概要を示す。
【0019】
制御装置１０は、発電プラント１の中央制御室２に設置される中央制御装置３に接続されている。この中央制御装置３は、発電プラント１の運転員が操作可能な操作部４と、発電プラント１の運転、監視、管理に関する情報を表示する表示部５とを備える。なお、図１では、理解を助けるために、中央制御装置３と制御装置１０とを別体として図示しているが、これらの装置が一体であっても良い。
【0020】
発電プラント１には、高圧タービン１８および低圧タービン１９の回転速度を検出するタービン回転速度検出器２５が設けられる。このタービン回転速度検出器２５が検出したタービンの回転速度が、通常制御回路１１に入力される。このタービン回転速度が、回転速度設定器２９（図２）にて設定された所定の値となるように蒸気加減弁１３、およびインタセプト弁１４の開度が調整される。そして、それぞれの弁に流入される蒸気量の制御が行われる。
【0021】
これにより、通常制御回路１１は、通常運転時または起動停止時におけるタービン回転速度の制御を実施している。
【0022】
一方、高速バルブ制御回路１２は、電力系統過渡事象が発生した際に、通常制御回路１１による制御に優先して、インタセプト弁１４の開閉制御を実施する。なお、電力系統過渡事象とは、例えば発電プラント１から延びる多数の送電線のうち、一部の送電線が切れて地絡するような事故のことである。ごく短い時間だけ電圧が大きく低下する事象から、比較的小さい電圧低下が長い時間にわたって起こる事象までを指すこともあるが、ここでいう電力系統過渡事象は、発生から復旧までの期間が１秒以下のものを示す。
【0023】
以下の説明において、電力系統過渡事象の発生時とは、通常事象から電力系統過渡事象に切り替わる時点を示す。また、電力系統過渡事象の発生中とは、電力系統過渡事象が生じている期間を示す。また、電力系統過渡事象の復旧時とは、電力系統過渡事象から通常事象に切り替わる時点を示す。なお、電力系統過渡事象の発生時には、電力系統過渡事象の発生直前の期間が含まれていても良い。
【0024】
【0025】
タービン回転速度検出器２５は、タービンの回転速度を検出する。タービン回転速度検出器２５は、検出信号を偏差演算器３０に出力する。そして、偏差演算器３０は、入力された検出信号と、回転速度設定器２９に予め設定された速度信号とを減算して乗算器３１に出力する。乗算器３１は、この減算された信号に対しゲイン（速度調定率の逆数）を乗じることにより速度制御信号９９を求める。なお、乗算器３１の代わりに、タービン起動制御中のみＰＩ制御を行うようにしても良い。
【0026】
そして、加算器３３は、この速度制御信号９９と、負荷設定器３２で設定された負荷設定値とを加算して、速度負荷制御信号１００を算出する。速度負荷制御信号１００は、蒸気加減弁開度指令信号１０１としてサーボ弁３５に出力される。サーボ弁３５によって、制御油の供給量を変化させることで、蒸気加減弁１３の弁開度の調整を行う。
【0027】
また、加算器３３から算出された速度負荷制御信号１００は、乗算器３６に出力される。乗算器３６は、速度負荷制御信号１００に対しゲインを乗じることにより、インタセプト弁開度指令信号１０２を求める。インタセプト弁開度指令信号１０２は、サーボ弁３７に出力され、サーボ弁３７によって、制御油の供給量を変化させることで、インタセプト弁１４の弁開度の調整を行う。
【0028】
バイパス弁１５は、蒸気発生部１６または原子炉の圧力上昇を緩和させることを目的に設置されている。バイパス弁１５は、タービン負荷の急減少またはプラントトリップ時などの過渡事象発生時に開制御が行われる。
【0029】
通常時においては、バイパス弁１５の開閉制御誤動作による蒸気発生部１６への負荷増加の外乱を防止するため、バイパス弁開許可信号１０４によりバイパス弁１５の開制御にインターロックを設けている。
【0030】
バイパス弁開許可信号１０４の出力オフ時は、切替器４５によって、信号発生器４４のゼロ出力が優先され、バイパス弁は全閉となる。タービン負荷検出器２８にて検知されたタービン負荷の急変をタービン負荷急変検出回路４６が判定した場合は、バイパス弁開許可信号１０４が出力される。
【0031】
タービン負荷急変の検出方法としては、第一段蒸気圧力の変動または発電機電流の変動に着目する手法（例えば、対象のパラメータの単位時間あたりの変化量を用いたしきい値判定）が考えられる。バイパス弁開許可信号１０４の出力時は、切替器４５にて、プロセス検出器４１とプロセス設定器４２に設定された設定値に基づき、偏差演算器４３にて算出されたバイパス弁制御対象プロセスの偏差信号により、バイパス弁１５の開度を制御する。
【0032】
バイパス弁１５の制御の対象となるプロセス値としては、例えば、一次冷却系温度または二次側蒸気圧力などが考えられる。
【0033】
ここで、加圧水型原子力プラントの定格運転時における制御動作について、図２を用いて説明する。
【0034】
定格運転時は、速度負荷制御信号１００に基づき、蒸気加減弁１３およびインタセプト弁１４の開度調整によりタービン回転速度制御を行う。つまり、タービン１８，１９の回転速度に関連して変化される速度制御値に基づく制御を行う。
【0035】
定格運転時では、バイパス弁開許可信号１０４の出力がオフ状態となるため、バイパス弁制御回路の切替器４５は、ゼロを出力し、バイパス弁１５は全閉状態となる。一方、タービン負荷急変時には、バイパス弁開許可信号１０４が出力され、バイパス弁制御の対象のプロセス値に基づき、バイパス弁１５の開度制御が開始される。
【0036】
このようにして、通常制御回路１１は、蒸気加減弁１３、インタセプト弁１４の開度を調整して、タービン回転速度の制御を実施する。
【0037】
次に、タービン高速バルブ制御に関し、高速バルブ制御回路１２について説明する。電力系統に接続されている発電プラント１において、定常状態では、高圧タービン１８および低圧タービン１９からの機械入力と一致されるように、発電機２０から有効電力が出力されている。
【0038】
しかし、電力系統に系統電圧急減などの発電機２０が出力できる有効電力が急減する過渡事象が発生する場合がある。この過渡事象が発生しても１秒以内に復旧されるものの、過渡事象時には、電力系統に送り出せる有効電力に対し、タービン機械入力が上回ることになる。そのため、タービン回転速度が上昇され、一定限界以上になると発電機２０が脱調する可能性がある。
【0039】
これに対し、電力系統脆弱化防止ため、脱調させずに運転継続することを電力系統側から要求されている。また、電力系統過渡事象の復旧後には、電力系統から要求される系統電圧も復旧されることから、発電機２０から出力される有効電力を、電力系統の要求値まで早期回復する必要がある。
【0040】
電力系統過渡事象時における発電機２０の脱調防止と早期有効電力復元を行う方法として、タービン高速バルブ制御が知られている。高速バルブ制御回路１２において、電力系統過渡事象検出部４８が電力系統過渡事象を検出する。この検出に基づいて、電力系統過渡事象検出信号１０６が出力されると、低圧タービン１９に蒸気を流入させるインタセプト弁１４を急速に全閉にする。そして、一時的に低圧タービン１９への蒸気流入を遮断することにより、タービン回転速度の上昇を抑制する。さらに、電力系統過渡事象の復旧後には、インタセプト弁１４を急速に全開して、早期に有効電力の回復を行う。なお、インタセプト弁１４を急速に開くタイミングは過渡事象リセットとあわせなくても良い。例えば、インタセプト弁１４の開度が０％になったらすぐに開くことでも良い。
【0041】
図２に示すように、高速バルブ制御回路１２において、電力系統過渡事象検出部４８は、電力系統過渡事象を検出し、電力系統過渡事象検出信号１０６を出力する。
【0042】
電力系統過渡事象検出信号１０６の出力に応じて蒸気加減弁開度補正指令信号１０７が出力される。そして、蒸気加減弁１３の開度補正制御を開始する。この蒸気加減弁１３の開度を電力系統過渡事象の発生時の開度（所定の開度）の近傍に補正する。
【0043】
蒸気加減弁１３の開度補正制御により、従来技術の課題である、電力系統過渡事象直後のタービン速度の振動に応じた速度制御によって、蒸気加減弁１３の開度が閉傾向となる事象を防止することができる。閉傾向となる事象とは、より具体的には、電力系統過渡事象発生後に、弁を開く指令信号と閉じる指令信号の両方が交互に送信されているにも関わらず、バルブの開閉速度の差に起因して、必要以上にバルブの開度が低い状態が続くことを意味している。
【0044】
その結果、従来技術では、タービンに流入する蒸気量が低下していたのに対し、蒸気加減弁１３の所定開度における蒸気量をタービンに供給することができる。そのため、電力系統過渡事象の復旧後に要求される有効電力復帰への早急な対応が可能となる。また、蒸気加減弁１３が閉傾向となることによる蒸気圧力上昇などの蒸気発生側への悪影響を回避することができる。
【0045】
蒸気加減弁１３の開度補正制御では、例えば、以下の方法によって蒸気加減弁１３の開度を所定の開度に補正する。
【0046】
次に、第１実施形態における蒸気加減弁１３の開度補正制御の具体的な例として、蒸気加減弁開度指令信号１０１の入力を電力系統過渡事象発生時の値に保持する方法を説明する。
【0047】
図２に示すように、第１実施形態では、蒸気加減弁１３の開度補正制御中に、電力系統過渡事象の発生時の蒸気加減弁開度指令信号１０１を保持するための開度補正部１１０が設けられる。
【0048】
この開度補正部１１０は、速度負荷制御信号１００と蒸気加減弁開度指令信号１０１とを切り替え可能な切替器５１と、電力系統過渡事象発生前の通常時において、蒸気加減弁１３の開度を示す情報である蒸気加減弁開度指令信号１０１を保持する信号保持器５２とを備える。
【0049】
切替器５１は、電力系統過渡事象の発生中に蒸気加減弁１３の開度を信号保持器５２に保持された電力系統過渡事象の発生時の開度に切り替えるための部品である。信号保持器５２は、蒸気加減弁開度指令信号１０１に含まれる値を記憶するメモリである。
【0050】
このようにすれば、電力系統過渡事象の発生時の開度を示す情報が信号保持器５２に保持されるので、この信号保持器５２に保持された情報に基づいて、電力系統過渡事象の発生中に蒸気加減弁１３の開度を電力系統過渡事象の発生時の開度に維持することができる。
【0051】
切替器５１は、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７がオフ中の場合は、通常通り速度負荷制御信号１００を出力する。一方、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７がオン中の場合は、信号保持器５２により保持された電力系統過渡事象の発生時の値を蒸気加減弁開度指令信号１０１として出力する。
【0052】
また、蒸気加減弁開度補正制御リセット回路６０で蒸気加減弁開度補正制御のリセットを判定した場合は、蒸気加減弁開度補正制御リセット回路６０から蒸気加減弁開度補正指令リセット信号１０８を出力し、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７の出力をオフにする。
【0053】
蒸気加減弁開度補正制御のリセットは、図２に示すように、蒸気加減弁開度補正制御リセット回路６０にて行う。蒸気加減弁開度補正制御をタービン回転速度の振動が整定するまで継続する場合には、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７のリセット条件の一例として、電力系統過渡事象検出信号１０６がオフとなり、タービン速度の整定を判定して蒸気加減弁開度補正指令リセット信号１０８を出力する方法が考えられる。タービン速度整定の検出方法としては、例えばタービン速度の過渡事象による減衰振動のピーク値をしきい値判定する、ピーク値が観測されなくなったかを判定する、単位時間あたりの振動の絶対値の偏差をしきい値判定する、等が考えられる。
【0054】
タービン回転速度の振動中に蒸気加減弁開度補正制御から通常制御に切り替わると、蒸気加減弁１３が閉傾向となる可能性がある。しかし、タービン回転速度の振動整定後に蒸気加減弁開度補正制御をリセットすることで、蒸気加減弁１３が閉傾向となる事象を回避し、有効電力復帰時に利用可能な蒸気量の減少を回避できる。
【0055】
つまり、電力系統過渡事象の復旧および蒸気タービン１８，１９の回転速度の整定の両方が満たされた場合に、開度補正部１１０による蒸気加減弁１３の開度の維持を終了する。このようにすれば、電力系統過渡事象の復旧および蒸気タービン１８，１９の回転速度の整定の両方が満たされた場合に、通常の制御に戻すことができる。
【0056】
また、第１実施形態の効果を図３に示すタイミングチャートを用いて説明する。図３（Ａ）は、電力系統過渡事象検出信号１０６を示すタイミングチャートである。図３（Ｂ）は、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７を示すタイミングチャートである。図３（Ｃ）は、タービン回転速度を示すタイミングチャートである。図３（Ｄ）は、速度負荷制御信号１００を示すタイミングチャートである。図３（Ｅ）は、蒸気加減弁開度指令信号１０１を示すタイミングチャートである。図３（Ｆ）は、蒸気加減弁１３の開度を示すタイミングチャートである。図３（Ｇ）は、インタセプト弁１４の開度を示すタイミングチャートである。図３（Ｈ）は、バイパス弁開許可信号１０４を示すタイミングチャートである。図３（Ｉ）は、バイパス弁１５の開度を示すタイミングチャートである。図３（Ｊ）は、蒸気発生部１６の圧力を示すタイミングチャートである。なお、図３において、Ｔ１は、電力系統過渡事象の発生時を示す。Ｔ２は、電力系統過渡事象の復旧時を示す。Ｔ３は、蒸気加減弁開度補正指令のリセット時を示す。
【0057】
電力系統過渡事象が発生した際に、インタセプト弁１４は、急閉される（図３（Ｇ））。電力系統過渡事象の発生によりタービン回転速度は一旦上昇するが、インタセプト弁１４の急閉により低圧タービンへ蒸気が供給されないために下降に転じる。そして、インタセプト弁１４は閉じられるが、電力系統過渡事象が復帰して負荷が戻っているため、定格出力に収束するように振動する（図３（Ｃ））。なお、インタセプト弁１４の閉鎖によって湿分分離加熱器１７の圧力が一時的に上昇する。
【0058】
一方、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７が出力されることにより、電力系統過渡事象の発生時に蒸気加減弁１３が閉傾向となる原因であるタービン回転速度の振動（図３（Ｃ））に応じた速度負荷制御信号１００（図３（Ｄ））が、蒸気加減弁開度指令信号１０１の入力から除外される。そのため、蒸気加減弁開度指令信号１０１では、電力系統過渡事象の発生時の値が維持される（図３（Ｅ））。
【0059】
これにより、蒸気加減弁１３の開度も電力系統過渡事象の発生時の開度（所定の開度）が維持される（図３（Ｆ））。
【0060】
第１実施形態では、電力系統過渡事象の発生中において、タービン回転速度の振動に影響されることなく、蒸気加減弁開度が電力系統過渡事象の発生時の値を維持される。そのため、電力系統過渡事象の復帰時の蒸気量の減少を回避することができる。
【0061】
また、蒸気発生部１６の圧力も電力系統過渡事象の発生時の値に維持される（図３（Ｊ））。そのため、蒸気圧力の変動による系統への外乱も最大限に抑制することができる。また、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７のリセットされることに伴って、蒸気加減弁開度指令信号１０１は、速度負荷制御信号１００による通常制御を再開する。
【0062】
なお、図３で示す例では、蒸気加減弁開度補正指令のリセット後もタービン回転速度の振動が続いているので、速度負荷制御信号１００による通常制御に移行した後に蒸気加減弁１３が多少の開閉動作を繰り返す。
【0063】
次に、比較例として、開度補正制御を行わずに電力系統過渡事象中に蒸気加減弁１３の開度調整およびバイパス弁１５を動作させる場合ついて図１３に示すタイミングチャートを用いて説明する。図１３は、比較例としての加圧水型原子力プラント１Ａにおいて、電力系統過渡事象が発生した場合の蒸気加減弁１３とバイパス弁１５とインタセプト弁１４の開度動作を示すタイミングチャートを示している。
【0064】
図１３（Ａ）は、電力系統過渡事象検出信号１０６を示すタイミングチャートである。図１３（Ｂ）は、タービン回転速度を示すタイミングチャートである。図１３（Ｃ）は、速度負荷制御信号１００および蒸気加減弁開度指令信号１０１を示すタイミングチャートである。図１３（Ｄ）は、蒸気加減弁１３の開度を示すタイミングチャートである。図１３（Ｅ）は、インタセプト弁１４の開度を示すタイミングチャートである。図１３（Ｆ）は、バイパス弁開許可信号１０４を示すタイミングチャートである。図１３（Ｇ）は、バイパス弁１５の開度を示すタイミングチャートである。図１３（Ｈ）は、蒸気発生部１６の圧力を示すタイミングチャートである。なお、図１３において、Ｔ１は、電力系統過渡事象の発生時を示す。Ｔ２は、電力系統過渡事象の復旧時を示す。
【0065】
電力系統過渡事象の発生時（Ｔ１）には、高速バルブ制御回路１２が動作し、インタセプト弁１４を急閉させる（図１３（Ｅ））。このとき、一時的に低圧タービン１９へ流入される蒸気の量が大幅に低減される。
【0066】
一方、蒸気加減弁１３は、一般に、通常制御と同様の蒸気加減弁開度指令信号１０１に基づく開度制御が継続される。タービン高速バルブ制御直後は、タービン回転速度の振動（図１３（Ｂ））により、タービン回転速度と、回転速度設定器２９におけるタービン速度設定値に偏差が発生する。そのため、タービン回転速度に応じた速度負荷制御信号１００および蒸気加減弁開度指令信号１０１（図１３（Ｃ））に基づき、蒸気加減弁１３の開度制御が行われる。
【0067】
しかしながら、蒸気加減弁１３を保護動作として急閉させるための機械設計上、弁の閉動作速度が開動作速度より速くなっている。つまり、蒸気加減弁１３は、その閉鎖速度が開放速度よりも速くなっている。そのため、蒸気加減弁１３の開度は、閉傾向となる（図１３（Ｄ））。
【0068】
さらに、電力系統過渡事象発生により、タービン負荷が急変することから、バイパス弁開許可信号１０４が出力され、バイパス弁１５が開動作され（図１３（Ｆ）および図１３（Ｇ））、高圧タービン１８に流入される前の蒸気が復水器２１に流出する。ここで、安全設計上、バイパス弁１５は急速に開動作されるようになっており、蒸気流量への影響は、蒸気加減弁１３閉動作による流量低下よりもバイパス弁１５の開動作による流量増加の方が大きい。このため、蒸気発生部１６からの蒸気流出量は増加し、蒸気発生部１６の圧力が低下する（図１３（Ｈ））。これにより過渡事象の復旧時（Ｔ２）において、高圧タービン１８に流入する蒸気の量が減少されている。そのため、電力系統過渡事象の復旧後に有効電力の出力を維持することができない。
【0069】
これに対して、本実施形態によれば、図３（Ｊ）に示すように蒸気発生部１６の圧力が維持されているため、電力系統過渡事象の復旧直後も有効電力の出力を維持できる。
【0070】
本実施形態の制御装置は、プロセッサおよびメモリなどのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御方法は、プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。
【0071】
次に、制御装置１０が実行する処理について図４のフローチャートを用いて説明する。この処理は、一定時間毎に繰り返される処理である。この処理が繰り返されることで、制御装置１０で発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御方法が実行される。なお、制御装置１０が他のメイン処理を実行中に、この処理を割り込ませて実行しても良い。
【0072】
まず、ステップＳ１１において、制御装置１０は、開度補正部１１０が、蒸気加減弁１３の開度を電力系統過渡事象の発生時の開度に維持中であるか否かを判定する。ここで、開度補正部１１０が、蒸気加減弁１３の開度を電力系統過渡事象の発生時の開度に維持中である場合（ステップＳ１１がＹＥＳ）は、後述のステップＳ１５に進む。一方、開度補正部１１０が、蒸気加減弁１３の開度を電力系統過渡事象の発生時の開度に維持中でない場合（ステップＳ１１がＮＯ）は、ステップＳ１２に進む。
【0073】
ステップＳ１２において、制御装置１０は、電力系統過渡事象検出部４８により電力系統過渡事象が検出されたか否かを判定する。ここで、電力系統過渡事象が検出された場合（ステップＳ１２がＹＥＳ）は、後述のステップＳ１６に進む。一方、電力系統過渡事象が検出されない場合（ステップＳ１２がＮＯ）は、ステップＳ１３に進む。
【0074】
ステップＳ１３において、制御装置１０は、蒸気加減弁開度指令信号１０１により蒸気加減弁１３の開度を調整する。
【0075】
次のステップＳ１４において、信号保持器５２は、蒸気加減弁開度指令信号１０１を保持する。そして、処理を終了する。
【0076】
ステップＳ１５において、制御装置１０は、リセット条件が成立したか否かを判定する。なお、リセット条件は、電力過渡事象が復旧されるとともに、タービン速度が整定されることである。ここで、リセット条件が成立した場合（ステップＳ１５がＹＥＳ）は、後述のステップＳ１７に進む。一方、リセット条件が成立しない場合（ステップＳ１５がＮＯ）は、ステップＳ１６に進む。
【0077】
ステップＳ１６において、制御装置１０は、開度補正部１１０により、蒸気加減弁１３の開度を電力系統過渡事象の発生時の開度に維持させる。そして、処理を終了する。
【0078】
ステップＳ１７において、制御装置１０は、蒸気加減弁開度指令信号１０１により蒸気加減弁１３の開度を調整する。そして、処理を終了する。
【0079】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御装置１０について図５から図７を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
次に、第２実施形態の発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御装置１０について図５から図７を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0080】
図６（Ａ）は、電力系統過渡事象検出信号１０６を示すタイミングチャートである。図６（Ｂ）は、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７を示すタイミングチャートである。図６（Ｃ）は、タービン回転速度を示すタイミングチャートである。図６（Ｄ）は、速度負荷制御信号１００および蒸気加減弁開度指令信号１０１を示すタイミングチャートである。図６（Ｅ）は、蒸気加減弁１３の開度を示すタイミングチャートである。図６（Ｆ）は、インタセプト弁１４の開度を示すタイミングチャートである。図６（Ｇ）は、バイパス弁開許可信号１０４を示すタイミングチャートである。図６（Ｈ）は、バイパス弁１５の開度を示すタイミングチャートである。図６（Ｉ）は、蒸気発生部１６の圧力を示すタイミングチャートである。なお、図６において、Ｔ１は、電力系統過渡事象の発生時を示す。Ｔ２は、電力系統過渡事象の復旧時を示す。Ｔ３は、蒸気加減弁開度補正指令のリセット時を示す。
【0081】
第２実施形態では、蒸気加減弁開度補正制御中に蒸気加減弁１３の開閉速度を一致させる。このようにすることで、蒸気加減弁１３が閉傾向となる原因である開閉速度の差を是正するものである。
【0082】
蒸気加減弁１３は、通常時において、その閉鎖速度が開放速度よりも速くなっている。この蒸気加減弁１３の開閉速度を一致させる方法として、開度補正部１１１を用いて、蒸気加減弁開度指令信号１０１に対してゲインを乗算する方法、または、蒸気加減弁１３を駆動するサーボ弁３５の出力を補正する方法が考えられる。
【0083】
第２実施形態の開度補正部１１１は、閉鎖速度が開放速度よりも速い蒸気加減弁１３の閉鎖速度を電力系統過渡事象の発生中に開放速度に近づける補正を行う。つまり、蒸気加減弁１３の閉鎖速度を遅くする補正を行う。このようにすれば、電力系統過渡事象の発生中に閉まる方向に動作する蒸気加減弁１３の開度を電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍に維持することができる。
【0084】
このとき、蒸気加減弁１３は、タービン回転速度の振動（図６（Ｃ））に応じた蒸気加減弁開度指令信号１０１（図６（Ｄ））に基づき、速度制御が実施される。しかし、前述の開度補正部１１１を用いて、蒸気加減弁１３の開閉速度を同じすることで、蒸気加減弁１３は、所定の開度付近で制御が行われる（図６（Ｅ））。従って、速度制御を維持した状態で、蒸気加減弁１３の開度を、所定の開度近傍に補正することが可能となる。
【0085】
第２実施形態では、タービン回転速度の振動に対する速度制御を行うため、蒸気加減弁１３の開度は、所定の開度近傍の制御となる。そのため、従来技術より有効電力復帰時に用いる蒸気量の減少を回避可能である。
【0086】
次に、制御装置１０が実行する処理について図７のフローチャートを用いて説明する。この処理は、一定時間毎に繰り返される処理である。この処理が繰り返されることで、制御装置１０で発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御方法が実行される。なお、制御装置１０が他のメイン処理を実行中に、この処理を割り込ませて実行しても良い。
【0087】
まず、ステップＳ２１において、制御装置１０は、開度補正部１１１が、蒸気加減弁１３の閉鎖速度の補正中であるか否かを判定する。ここで、開度補正部１１１が、蒸気加減弁１３の閉鎖速度の補正中である場合（ステップＳ２１がＹＥＳ）は、後述のステップＳ２４に進む。一方、開度補正部１１１が、蒸気加減弁１３の閉鎖速度の補正中でない場合（ステップＳ２１がＮＯ）は、ステップＳ２２に進む。
【0088】
ステップＳ２２において、制御装置１０は、電力系統過渡事象検出部４８により電力系統過渡事象が検出されたか否かを判定する。ここで、電力系統過渡事象が検出された場合（ステップＳ２２がＹＥＳ）は、後述のステップＳ２５に進む。一方、電力系統過渡事象が検出されない場合（ステップＳ２２がＮＯ）は、ステップＳ２３に進む。
【0089】
ステップＳ２３において、制御装置１０は、蒸気加減弁開度指令信号１０１により蒸気加減弁１３の開度を調整する。そして、処理を終了する。
【0090】
ステップＳ２４において、制御装置１０は、リセット条件が成立したか否かを判定する。なお、リセット条件は、電力過渡事象が復旧されるとともに、タービン速度が整定されることである。ここで、リセット条件が成立した場合（ステップＳ２４がＹＥＳ）は、前述のステップＳ２３に進む。一方、リセット条件が成立しない場合（ステップＳ２４がＮＯ）は、ステップＳ２５に進む。
【0091】
ステップＳ２５において、制御装置１０は、開度補正部１１１により蒸気加減弁１３の閉鎖速度の補正を行う。そして、前述のステップＳ２３に進む。
【0092】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御装置１０について図８から図９を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。適宜、前述の図３を参照する。
次に、第３実施形態の発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御装置１０について図８から図９を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。適宜、前述の図３を参照する。
【0093】
図２および図５に示した構成では、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７の出力中にバイパス弁１５が開く可能性がある。これに対して、図８に示す構成では、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７の出力中には、バイパス弁開許可信号１０４を強制的にオフ制御する。つまり、バイパス弁開許可信号１０４を無効化する。
【0094】
第３実施形態では、タービン１８，１９に流入される前の蒸気を復水器２１にバイパスするときに開放されるバイパス弁１５を制御する信号を電力系統過渡事象の発生中に無効にするバイパス弁全閉制御回路１１３が設けられている。
【0095】
このようにすることで、電力系統過渡事象の発生時においても、バイパス弁１５は、全閉状態が維持される（図３（Ｈ）および図３（Ｉ））。そのため、復水器２１への蒸気流出が防がれるようになる。そして、蒸気発生部１６の圧力は、電力系統過渡事象の発生時の値に維持される（図３（Ｊ））。つまり、電力系統過渡事象の発生中にバイパス弁の閉鎖状態を維持することができるので、タービン１８，１９に流入される蒸気の量が低下されないようにできる。このことから、電力系統過渡事象の復旧後の有効電力回復時に利用可能な蒸気量の減少を回避することができる。
【0096】
さらに、図８に示すように、バイパス弁開許可信号１０４を強制的にオフすることにより、復水器２１への蒸気流出を防止することができる。また、蒸気発生部１６の圧力上昇などの悪影響を回避する必要がある場合は、バイパス弁１５を全閉状態のまま、蒸気加減弁１３の開度制御により、蒸気発生部１６の圧力制御を行うこともできる。
【0097】
蒸気発生部１６の圧力制御方法の一例として、蒸気加減弁開度指令信号１０１に、圧力制御用設定器５３に設定した所定の値を加算器５４によって加算することにより、蒸気加減弁１３に開バイアスを設ける方法が考えられる。第３実施形態における圧力制御は、圧力制御用設定器５３と加算器５４とにより制御調整回路が構成される。この制御調整回路が、第３実施形態における開度補正部の一部となっている。なお、所定の値は、圧力検出器２４にて検出した圧力信号であっても良いし、バイパス弁開相当の一定開度に基づく値であっても良い。
【0098】
これにより、電力系統過渡事象の復旧後の有効電力復帰時に用いる蒸気量の減少を回避しつつ、蒸気を発生する機器側の過度な圧力上昇など、系統に悪影響を及ぼす外乱を抑制することが可能となる。
【0099】
第３実施形態では、高圧タービン１８に流入される前の蒸気を復水器２１にバイパスするときに開放されるバイパス弁１５が閉鎖された状態が電力系統過渡事象の発生中に維持され、このバイパス弁１５の閉鎖が維持された状態で、蒸気発生部１６の圧力に基づいて蒸気加減弁１３を制御する制御値を調整する制御調整回路が設けられる。このようにすれば、電力系統過渡事象の発生中に高圧タービン１８よりも、蒸気発生部１６を優先して健全性を保つようにすることができる。
【0100】
蒸気加減弁開度補正制御のリセットは、図８に示すように、蒸気加減弁開度補正制御リセット回路６０にて行う。蒸気加減弁開度補正制御をタービン回転速度の振動が整定するまで継続する場合には、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７のリセット条件の一例として、電力系統過渡事象検出信号１０６がオフとなり、タービン速度整定検出器５５にて、タービン速度の整定が判定されたときに蒸気加減弁開度補正指令リセット信号１０８を出力する方法が考えられる。タービン速度整定検出器５５による整定の検出方法としては、例えばタービン速度の過渡事象による減衰振動のピーク値をしきい値判定する、ピーク値が観測されなくなったかを判定する、単位時間あたりの振動の絶対値の偏差をしきい値判定する、等が考えられる。
【0101】
タービン回転速度の振動中に蒸気加減弁開度補正制御から通常制御に切り替わると、蒸気加減弁１３が閉傾向となる可能性がある。しかし、タービン回転速度の振動整定後に蒸気加減弁開度補正制御をリセットすることで、蒸気加減弁１３が閉傾向となる事象を回避し、有効電力復帰時に利用可能な蒸気量の減少を回避できる。
【0102】
また、蒸気加減弁開度補正制御およびバイパス弁開許可信号１０４の強制オフは、運転員による手動操作スイッチ５６の操作によって、手動でオンまたはオフの切替えを行うこともできる。これにより、蒸気加減弁開度補正制御およびバイパス弁全閉維持制御の要否を運転員が判断した上で、プラントを運転可能となる。なお、手動操作スイッチ５６は、中央制御装置３の操作部４に設けられている。
【0103】
さらに、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７の出力中は、運転監視画面５７に、蒸気加減弁開度補正制御およびバイパス弁開許可信号１０４の強制オフ機能が有効となっていることを表示することもできる。これにより、蒸気加減弁開度補正制御およびバイパス弁全閉維持制御が動作した場合に運転員への迅速な周知が可能となり、運転監視性の向上に寄与できる。なお、運転監視画面５７は、中央制御装置３の表示部５に設けられている。
【0104】
この表示部５は、蒸気加減弁１３の開度が電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍に維持されているときに、その旨を発電プラント１の運転員に知らせるものである。このようにすれば、発電プラント１の運転員が、蒸気加減弁１３の開度が維持されていることを知ることができる。
【0105】
次に、本実施形態において制御装置１０がバイパス弁開許可信号１０４信号に関連して実行する処理について図９のフローチャートを用いて説明する。この処理は、一定時間毎に繰り返される処理である。この処理が繰り返されることで、制御装置１０で発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御方法が実行される。なお、制御装置１０が他のメイン処理を実行中に、この処理を割り込ませて実行しても良い。
【0106】
まず、ステップＳ３１において、制御装置１０は、バイパス弁全閉制御回路１１３によりバイパス弁開許可信号１０４が無効とされているか否かを判定する。ここで、バイパス弁開許可信号１０４が無効とされている場合(ステップＳ３１がＹＥＳ)は、後述のステップＳ３４に進む。一方、バイパス弁開許可信号１０４が無効とされていない場合（ステップＳ３１がＮＯ）は、ステップＳ３２に進む。
【0107】
ステップＳ３２において、制御装置１０は、電力系統過渡事象検出部４８により電力系統過渡事象が検出されたか否かを判定する。ここで、電力系統過渡事象が検出された場合（ステップＳ３２がＹＥＳ）は、後述のステップＳ３５に進む。一方、電力系統過渡事象が検出されない場合（ステップＳ３２がＮＯ）は、ステップＳ３３に進む。
【0108】
ステップＳ３３において、制御装置１０は、バイパス弁開許可信号１０４を有効にする。そして、処理を終了する。
【0109】
ステップＳ３４において、制御装置１０は、リセット条件が成立したか否かを判定する。なお、リセット条件は、電力過渡事象が復旧されるとともに、タービン速度が整定されることである。ここで、リセット条件が成立した場合（ステップＳ３４がＹＥＳ）は、処理を終了する。一方、リセット条件が成立しない場合（ステップＳ３４がＮＯ）は、ステップＳ３５に進む。
【0110】
ステップＳ３５において、制御装置１０は、バイパス弁全閉制御回路１１３によりバイパス弁開許可信号１０４を無効にする。そして、処理を終了する。
【0111】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御装置１０について図１０から図１２を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。第４実施形態では、沸騰水型原子力プラント１Ｂにおける実施形態を以下に説明する。
次に、第４実施形態の発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御装置１０について図１０から図１２を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。第４実施形態では、沸騰水型原子力プラント１Ｂにおける実施形態を以下に説明する。
【0112】
図１０は、沸騰水型原子力プラント１Ｂにおける通常制御回路１１の具体的な構成を示している。なお、図１および図２と同様の構成については同一の符号を付しており、後述の事項を除き機能に代わりは無いものとする。
【0113】
沸騰水型原子力プラント１Ｂにおける定格運転の際は、通常制御回路１１として、タービン回転速度制御に優先して、原子炉圧力一定制御を行う。タービン回転速度が定格速度近傍の場合は、原子炉圧力制御によって原子炉圧力が一定となるように蒸気加減弁１３の開度制御を行う。つまり、原子炉の圧力に関連して変化される圧力制御値に基づく制御を行う。
【0114】
タービン回転速度が回転速度設定器２９より大幅に大きくなった場合は、蒸気加減弁１３の制御方式を原子炉圧力制御からタービン回転速度制御に切替え、弁開度を閉方向に制御する。このとき、バイパス弁１５の開度を開方向に制御することで、高圧タービン１８および復水器２１に流入する蒸気量を調整し、原子炉圧力を一定値に制御する。具体的な動作は以下の通りとなる。
【0115】
圧力検出器２４は、蒸気発生部１６内の圧力を検出して、検出信号を偏差演算器２７に出力する。そして、偏差演算器２７は、入力された検出信号と圧力設定器２６に予め設定された圧力設定値とを減算し、圧力偏差信号を乗算器３８に出力する。乗算器３８では、圧力偏差信号にゲイン（圧力調定率の逆数）を乗算することにより、全蒸気流量指令信号１０５を算出する。
【0116】
この全蒸気流量指令信号１０５は、蒸気発生部１６の圧力を一定に保つために必要な、原子炉から出力される蒸気流量を示す。低値選択器３４は、全蒸気流量指令信号１０５と、速度負荷制御信号１００が表す速度によってタービンが回転制御されたときの蒸気量から最も低値の信号を選択し、蒸気加減弁開度指令信号１０１として出力する。つまり、蒸気加減弁１３が高圧タービン１８の回転速度に基づく速度制御値と蒸気発生部１６の圧力に基づく圧力制御値とのうちのいずれか低い方の値に基づいて制御されている。
【0117】
また、偏差演算器３９にて全蒸気流量指令信号１０５と蒸気加減弁開度指令信号１０１の偏差に基づいて、バイパス弁流量指令信号１０３が算出される。バイパス弁流量指令信号１０３は、サーボ弁４０に出力される。このサーボ弁４０によって、制御油の供給量を変化させることで、バイパス弁１５の弁開度の調整が行われる。
【0118】
次に、沸騰水型原子力プラント１Ｂにおける定格運転時の制御動作を説明する。定格運転時は、一般的に圧力制御が優先されるよう、負荷設定器３２の値が実際の負荷よりも大きい所定値に設定される。そして、低値選択器３４において、全蒸気流量指令信号１０５が選択されるようにして、蒸気加減弁１３の開度調整により原子炉圧力制御を行う。
【0119】
このとき、全蒸気流量指令信号１０５と蒸気加減弁開度指令信号１０１が一致することにより、偏差演算器３９の出力であるバイパス弁流量指令信号１０３がゼロになる。そのため、バイパス弁１５が全閉状態となる。しかし、タービン回転速度が過度に上昇されて、低値選択器３４において、加算器３３から出力される速度負荷制御信号１００が選択されると、蒸気加減弁１３の開度が絞られて、タービン回転速度制御に移行する。つまり、速度制御値に基づく制御を行う。
【0120】
このとき、蒸気加減弁１３にて絞られた分は、全蒸気流量指令信号１０５と蒸気加減弁開度指令信号１０１の差分として偏差演算器３９から出力される。そして、バイパス弁１５が開方向に制御される。つまり、蒸気加減弁１３を絞った分の余剰蒸気は、原子炉圧力を一定に保つため、バイパス弁１５を介して復水器２１に流入される。このようにして、バイパス弁１５により原子炉圧力制御が行われる。つまり、圧力制御値に基づく制御が行われる。
【0121】
第４実施形態では、前述の実施形態と同様に、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７の出力に応じて、蒸気加減弁開度補正制御を実施する。
【0122】
第４実施形態では、電力系統過渡事象の発生中にタービン回転速度が大幅に上昇した場合の蒸気加減弁１３の制御方法として、タービン回転速度制御への切替えを行わず、原子炉圧力制御による制御を継続する。そして、蒸気加減弁１３の開度を電力系統過渡事象の発生時の開度（所定の開度）近傍に補正する。
【0123】
このようにすることで、電力系統過渡事象の発生時におけるタービン回転速度上昇に伴う、蒸気加減弁１３の閉制御と、バイパス弁１５の開制御を回避することができる。そして、前述の実施形態と同じの効果を得るものであり、後述の事項を除き、機能に変わりは無いものとする。
【0124】
第４実施形態では、タービン回転速度が大幅に上昇した場合においても、蒸気加減弁開度指令信号１０１として選択していた入力値を補正するための開度補正部１１２が設けられる。この開度補正部１１２は、切替器５８と、信号設定器５９とを備える。第４実施形態では、信号設定器５９が、電力系統過渡事象の発生中に速度制御値を高くするバイアス回路となっている。
【0125】
切替器５８は、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７のオフ中は、負荷設定器３２で設定された値を加算器３３に出力する。蒸気加減弁開度補正指令信号１０７のオン中は、信号設定器５９で設定された所定の設定値を加算器３３に出力する。
【0126】
信号設定器５９に設定する設定値の一例として、発生しうる回転速度の最大値とする方法が挙げられる。
【0127】
図１１（Ａ）は、電力系統過渡事象検出信号１０６を示すタイミングチャートである。図１１（Ｂ）は、蒸気加減弁開度補正指令信号１０７を示すタイミングチャートである。図１１（Ｃ）は、タービン回転速度を示すタイミングチャートである。図１１（Ｄ）は、負荷設定の切替器５８の出力を示すタイミングチャートである。図１１（Ｅ）は、速度負荷制御信号１００を示すタイミングチャートである。図１１（Ｆ）は、全蒸気流量指令信号１０５を示すタイミングチャートである。図１１（Ｇ）は、蒸気加減弁開度指令信号１０１を示すタイミングチャートである。図１１（Ｈ）は、蒸気加減弁１３の開度を示すタイミングチャートである。図１１（Ｉ）は、インタセプト弁１４の開度を示すタイミングチャートである。図１１（Ｊ）は、バイパス弁１５の開度を示すタイミングチャートである。図１１（Ｋ）は、蒸気発生部１６の圧力を示すタイミングチャートである。なお、図１１において、Ｔ１は、電力系統過渡事象の発生時を示す。Ｔ２は、電力系統過渡事象の復旧時を示す。Ｔ３は、蒸気加減弁開度補正指令のリセット時を示す。
【0128】
【0129】
蒸気加減弁開度指令信号１０１は、速度負荷制御信号１００と全蒸気流量指令信号１０５のうちの低い方の値を示す信号である。そのため、電力系統過渡事象の発生時においても、通常制御時と同様に、全蒸気流量指令信号１０５が選択される（図１１（Ｇ））。そして、原子炉圧力制御が継続される。従って、電力系統過渡事象の発生時においても蒸気加減弁１３の開度が所定の開度近傍が維持される（図１１（Ｈ））。
【0130】
また、蒸気加減弁開度補正制御中の蒸気加減弁開度指令信号１０１として、全蒸気流量指令信号１０５が選択されることにより、バイパス弁流量指令信号１０３はゼロとなる。このことから、電力系統過渡事象の発生時においても、バイパス弁１５は、全閉状態が維持される（図１１（Ｊ））。そして、復水器２１への蒸気流出が防がれるため、原子炉圧力は、電力系統過渡事象の発生時の値を維持可能となる（図１１（Ｋ））。
【0131】
次に、比較例として、開度補正制御を行わずに電力系統過渡事象中に蒸気加減弁１３の開度調整およびバイパス弁１５を動作させる場合ついて図１４に示すタイミングチャートを用いて説明する。図１４は、比較例としての沸騰水型原子力プラント１Ｂにおいて、電力系統過渡事象が発生した場合のタイミングチャートを示している。
【0132】
図１４（Ａ）は、電力系統過渡事象検出信号１０６を示すタイミングチャートである。図１４（Ｂ）は、タービン回転速度を示すタイミングチャートである。図１４（Ｃ）は、速度負荷制御信号１００を示すタイミングチャートである。図１４（Ｄ）は、全蒸気流量指令信号１０５を示すタイミングチャートである。図１４（Ｅ）は、蒸気加減弁開度指令信号１０１を示すタイミングチャートである。図１４（Ｆ）は、蒸気加減弁１３の開度を示すタイミングチャートである。図１４（Ｇ）は、インタセプト弁１４の開度を示すタイミングチャートである。図１４（Ｈ）は、バイパス弁１５の開度を示すタイミングチャートである。図１４（Ｉ）は、蒸気発生部１６の圧力を示すタイミングチャートである。なお、図１４において、Ｔ１は、電力系統過渡事象の発生時を示す。Ｔ２は、電力系統過渡事象の復旧時を示す。
【0133】
【0134】
【0135】
タービン回転速度が大幅に上昇した場合において、速度負荷制御信号１００（図１４（Ｃ））が全蒸気流量指令信号１０５（図１４（Ｄ））より小さい値となる。そのため、蒸気加減弁開度指令信号１０１として速度負荷制御信号１００が選択され（図１４（Ｅ））、蒸気加減弁１３が閉制御される（図１４（Ｆ））。
【0136】
この蒸気加減弁１３の閉制御に応じて、バイパス弁１５が原子炉圧力に基づく制御により開制御される（図１４（Ｈ））。そして、高圧タービン１８に流入される前の蒸気が復水器２１に流出され、蒸気発生部１６および原子炉の圧力が低下される（図１４（Ｉ））。そのため、過渡事象の復旧時（Ｔ２）において、高圧タービン１８に流入される蒸気の量が減少される。この減少した蒸気量では、電力系統過渡事象の復旧後に有効電力の出力を維持することができない。
【0137】
第４実施形態では、電力系統過渡事象の発生時におけるタービン回転速度の上昇時においても、蒸気加減弁１３にて原子炉圧力制御が継続され、蒸気加減弁１３およびバイパス弁１５の双方の開度を、電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍で制御することにより、有効電力復帰時に用いる蒸気量の減少を回避するとともに、蒸気圧力上昇などの系統への外乱も抑制することができる。さらに、原子炉圧力制御も継続できることから、原子炉圧力の安定的、かつ高精度な制御を実現可能となる。
【0138】
第４実施形態では、タービン高速バルブ制御中においても、原子炉圧力制御を優先し、蒸気加減弁１３は所定の開度を、バイパス弁１５は全閉を維持することで、復水器２１への蒸気流出を防止する。なお、原子炉圧力容器に悪影響を及ぼす場合は、バイパス弁１５を全閉状態のまま、蒸気加減弁１３の開度を調整し、原子炉圧力容器の圧力制御を行う。これにより、電力系統過渡事象の復旧後の有効電力復帰時に用いる蒸気量を確保し、蒸気発生部側の圧力変動など、系統に悪影響を及ぼす外乱の抑制が可能となる。
【0139】
このようにすれば、電力系統過渡事象の発生中にタービン回転速度が上昇した場合においても、タービン１８，１９の回転速度に基づく速度制御値よりも、蒸気発生部１６の圧力に基づく圧力制御値を優先して蒸気加減弁１３の制御に用いられるようになる。そのため、蒸気発生部１６の圧力を適切に保つことができる。なお、タービン１８に流入される前の蒸気を復水器２１にバイパスするときに開放されるバイパス弁１５の閉鎖状態を維持することができる。
【0140】
次に、制御装置１０が実行する処理について図１２のフローチャートを用いて説明する。この処理は、一定時間毎に繰り返される処理である。この処理が繰り返されることで、制御装置１０で発電プラント１の蒸気加減弁１３の制御方法が実行される。なお、制御装置１０が他のメイン処理を実行中に、この処理を割り込ませて実行しても良い。
【0141】
まず、ステップＳ４１において、制御装置１０は、開度補正部１１２により速度制御値を高くする補正が実行中であるか否かを判定する。ここで、開度補正部１１２により速度制御値を高くする補正が実行中である場合（ステップＳ４１がＹＥＳ）は、後述のステップＳ４４に進む。一方、開度補正部１１２により速度制御値を高くする補正が実行中でない場合（ステップＳ４１がＮＯ）は、ステップＳ４２に進む。
【0142】
ステップＳ４２において、制御装置１０は、電力系統過渡事象検出部４８により電力系統過渡事象が検出されたか否かを判定する。ここで、電力系統過渡事象が検出された場合（ステップＳ４２がＹＥＳ）は、後述のステップＳ４５に進む。一方、電力系統過渡事象が検出されない場合（ステップＳ４２がＮＯ）は、ステップＳ４３に進む。
【0143】
ステップＳ４３において、制御装置１０は、蒸気加減弁開度指令信号１０１により蒸気加減弁１３の開度を調整する。そして、処理を終了する。
【0144】
ステップＳ４４において、制御装置１０は、リセット条件が成立したか否かを判定する。なお、リセット条件は、電力過渡事象が復旧されるとともに、タービン速度が整定されることである。ここで、リセット条件が成立した場合（ステップＳ４４がＹＥＳ）は、前述のステップＳ４３に進む。一方、リセット条件が成立しない場合（ステップＳ４４がＮＯ）は、ステップＳ４５に進む。
【0145】
ステップＳ４５において、制御装置１０は、開度補正部１１２により速度制御値を高くする補正を行う。そして、前述のステップＳ４３に進む。
【0146】
本実施形態に係る発電プラントの蒸気加減弁の制御装置を第１実施形態から第４実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。
【0147】
例えば、第３実施形態のバイパス弁１５を制御する信号を電力系統過渡事象の発生中に無効にするバイパス弁全閉制御回路１１３の構成を、第１、第２実施形態に適用しても良い。また、第３実施形態の運転監視画面５７と手動操作スイッチ５６の構成を、第１、第２、または第４実施形態に適用しても良い。
【0148】
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。
【0149】
本実施形態の制御装置は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。この制御装置は、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
【0150】
なお、本実施形態の制御装置で実行されるプログラムは、ＲＯＭなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。
【0151】
また、この制御装置で実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、この制御装置は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
【0152】
なお、制御装置１０は、発生した電力系統過渡事象が１秒以下で復旧するか否かを判定する復旧判定部を備えても良い。そして、電力系統過渡事象が１秒以下で復旧しない場合には、開度補正部１１０，１１１，１１２による蒸気加減弁１３の開度の補正を行わないようにしても良い。また、電力系統過渡事象が１秒以下で復旧しない場合には、バイパス弁１５を開放しても良いし、発電プラント１の発電を停止しても良い。また、１秒以下か否かを判定、すなわち１秒を判定のしきい値とするものとして説明したが、１秒よりも短い所定の時間を判定のしきい値として設定しても良い。
【0153】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、電力系統過渡事象の発生中に電力系統過渡事象の発生時の開度の近傍に維持する開度補正部を備えることにより、電力系統過渡事象の復旧後に有効電力の出力を維持することができる。
【0154】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0155】
１…発電プラント、１Ａ…加圧水型原子力プラント、１Ｂ…沸騰水型原子力プラント、２…中央制御室、３…中央制御装置、４…操作部、５…表示部、１０…制御装置、１１…通常制御回路、１２…高速バルブ制御回路、１３…蒸気加減弁、１４…インタセプト弁、１５…バイパス弁、１６…蒸気発生部、１７…湿分分離加熱器、１８…高圧タービン、１９…低圧タービン、２０…発電機、２１…復水器、２２…復水ポンプ、２３…給水ポンプ、２４…圧力検出器、２５…タービン回転速度検出器、２６…圧力設定器、２７…偏差演算器、２８…タービン負荷検出器、２９…回転速度設定器、３０…偏差演算器、３１…乗算器、３２…負荷設定器、３３…加算器、３４…低値選択器、３５…サーボ弁、３６…乗算器、３７…サーボ弁、３８…乗算器、３９…偏差演算器、４０…サーボ弁、４１…プロセス検出器、４２…プロセス設定器、４３…偏差演算器、４４…信号発生器、４５…切替器、４６…タービン負荷急変検出回路、４８…電力系統過渡事象検出部、５１…切替器、５２…信号保持器、５３…圧力制御用設定器、５４…加算器、５５…タービン速度整定検出器、５６…手動操作スイッチ、５７…運転監視画面、５８…切替器、５９…信号設定器、６０…蒸気加減弁開度補正制御リセット回路、９９…速度制御信号、１００…速度負荷制御信号、１０１…蒸気加減弁開度指令信号、１０２…インタセプト弁開度指令信号、１０３…バイパス弁流量指令信号、１０４…バイパス弁開許可信号、１０５…全蒸気流量指令信号、１０６…電力系統過渡事象検出信号、１０７…蒸気加減弁開度補正指令信号、１０８…蒸気加減弁開度補正指令リセット信号、１１０，１１１，１１２…開度補正部、１１３…バイパス弁全閉制御回路。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】