JPH0226710B2 - - Google Patents
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- JPH0226710B2 JPH0226710B2 JP61020143A JP2014386A JPH0226710B2 JP H0226710 B2 JPH0226710 B2 JP H0226710B2 JP 61020143 A JP61020143 A JP 61020143A JP 2014386 A JP2014386 A JP 2014386A JP H0226710 B2 JPH0226710 B2 JP H0226710B2
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- Japan
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- power
- variable
- motor
- speed pump
- variable speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Control Of Multiple Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、可変速ポンプ水車発電電動機の運転
方式に係り、特に二次巻線を交流励磁することに
よる可変速制御により、電力系統の周波数一定制
御を行うことに好適な、複数台を有する可変速ポ
ンプ水車発電電動機の運転方式に関する。
方式に係り、特に二次巻線を交流励磁することに
よる可変速制御により、電力系統の周波数一定制
御を行うことに好適な、複数台を有する可変速ポ
ンプ水車発電電動機の運転方式に関する。
従来の装置は、553大容量同期動機の可変速運
転特性電学全国大会昭和59年に記載のように、大
容量の分野では、同期電動機を使用した高効率・
高信頼性、低トリクリプルのサイリスタモータが
適用されてきた。しかし、同期機を大容量の巻線
形の誘導発電電動機におきかえた高効率・高信頼
性の可変速制御を行う揚水発電システムはない。
転特性電学全国大会昭和59年に記載のように、大
容量の分野では、同期電動機を使用した高効率・
高信頼性、低トリクリプルのサイリスタモータが
適用されてきた。しかし、同期機を大容量の巻線
形の誘導発電電動機におきかえた高効率・高信頼
性の可変速制御を行う揚水発電システムはない。
巻線形の誘導発電動機を用いた可変速ポンプ水
車発電電動機の運転は、電力系統周波数1、回転
子のすべりＳにおいて、２次巻線に誘起される誘
導起電力が、すべり周波数S1なる周波数となる
ことにより、２次巻線を交流励磁する周波数もこ
れと一致したすべり周波数S1をサイクロコンバ
ータより作り、２次巻線の３相交流励磁を行う。
誘導発電電動機のすべりは、同期速度において、
すべりＳ＝０となることによりすべり周波数は、
S1＝11＝０（直流）となりサイクロコンバータ
より直料電流を２次巻線に流すことになる。した
がつて、電流がサイクロコンバータの特定相のサ
イリスタに集中して流れ、そのために、サイリス
タの平均電流が通常時に比べ増大し電流集中とな
る。この電流集中に耐えうる許容平均電流容量を
持つたサイリスタが構成されたサイクロコンバー
タを用いた可変速ポンプ水車発電電動機は同期速
度での運転が可能であるが、設備容量が膨大とな
り高価な設備となるために、サイリスタの許容平
均電流容量を小さくして、同期速度近傍での定常
運転を行わない範囲（以下禁止帯と呼ぶ）を持つ
た速度制御を行う。前記夢止帯の存在は、電力系
統の周波数一定制御に関し、電力調整の不可とな
る範囲となる問題点が生じる。
車発電電動機の運転は、電力系統周波数1、回転
子のすべりＳにおいて、２次巻線に誘起される誘
導起電力が、すべり周波数S1なる周波数となる
ことにより、２次巻線を交流励磁する周波数もこ
れと一致したすべり周波数S1をサイクロコンバ
ータより作り、２次巻線の３相交流励磁を行う。
誘導発電電動機のすべりは、同期速度において、
すべりＳ＝０となることによりすべり周波数は、
S1＝11＝０（直流）となりサイクロコンバータ
より直料電流を２次巻線に流すことになる。した
がつて、電流がサイクロコンバータの特定相のサ
イリスタに集中して流れ、そのために、サイリス
タの平均電流が通常時に比べ増大し電流集中とな
る。この電流集中に耐えうる許容平均電流容量を
持つたサイリスタが構成されたサイクロコンバー
タを用いた可変速ポンプ水車発電電動機は同期速
度での運転が可能であるが、設備容量が膨大とな
り高価な設備となるために、サイリスタの許容平
均電流容量を小さくして、同期速度近傍での定常
運転を行わない範囲（以下禁止帯と呼ぶ）を持つ
た速度制御を行う。前記夢止帯の存在は、電力系
統の周波数一定制御に関し、電力調整の不可とな
る範囲となる問題点が生じる。
本発明の目的は、上記欠点を補うために、複数
台の可変速ポンプ水車発電電動機で構成された揚
水発電システムのにおいて、系統の周波数一定制
御性を向上させる運転方式を提供することにあ
る。
台の可変速ポンプ水車発電電動機で構成された揚
水発電システムのにおいて、系統の周波数一定制
御性を向上させる運転方式を提供することにあ
る。
従来の揚水発電所は、一般に複数台の同期発電
電動機で構成されるが、発電運転においては、電
力系統の周波数一定制御を行えるが、揚水運転時
には揚程より一義的に決まる電力からの入力電力
のみの運転で周波数一定制御が行えない。同期発
電電動機を１台の可変速ポンプ水車発電電動機で
置き換えた場合、前記したように、サイクロコン
バータの設備容量から決まる夢止帯が可変速ポン
プに存在する場合、システム全体としての周波数
一定制御が行えない範囲が存在する。そこで、複
数台の可変速ポンプ水車発電電動機で置き換える
ことにより、広範囲な周波数一定制御が行える。
電動機で構成されるが、発電運転においては、電
力系統の周波数一定制御を行えるが、揚水運転時
には揚程より一義的に決まる電力からの入力電力
のみの運転で周波数一定制御が行えない。同期発
電電動機を１台の可変速ポンプ水車発電電動機で
置き換えた場合、前記したように、サイクロコン
バータの設備容量から決まる夢止帯が可変速ポン
プに存在する場合、システム全体としての周波数
一定制御が行えない範囲が存在する。そこで、複
数台の可変速ポンプ水車発電電動機で置き換える
ことにより、広範囲な周波数一定制御が行える。
以下、本発電の実施例を第１図により２台の可
変速ポンプ水車発電電動機がIM１，IM２が、定
格周波数1なる電力系統９へ接続されている例に
より、可変速ポンプ運転をもとに説明する。電力
系統９へは、固定子１により３相交流が印加さ
れ、それに伴い回転子２は、回転速度がすべりＳ
を持つて回転している場合にS1なるすべり周波
数を持つた誘導起電力を発生する。回転子２は、
ポンプ７、速度検出器６と位置検出器１１と直結
されており、速度検出器６は、回転速度Ｎを検出
し、位置検出器１１により回転子２の誘導電圧を
正規化しすべり周波数S1を持つた２次励磁基準
信号PSを検出する。回転子２をすべり周波数で
３相交流励磁するサイクロコンバータ３のゲート
トリガパルスは、自動位相移相器４より送られる
が、その制御位相器αは、制御演算部５におい
て、系統の電力を電力変換器１２より検出した電
力検出値Pd1，Pd2と、指令演算部１０の電力指
PM1又はPM2との偏差を検出し、電力一定制御
を行い、位置検出器１１で検出した基準信号に位
相振幅を持たせることにより制御角αを演算す
る。指令演算部１０においては、電力系統の周波
数が一定となるよう各可変速ポンプ電動機へ入力
電力を指令する。第２図に可変速ポンプ電動機１
台にあたりの揚程Ｈに対する系統よりの入力電力
Ｐの関係を示す。斜線内がポンプ運転において、
周波数一定制御を行うために調整できる電力の範
囲を示す。第２図において、同期速度Noの近傍
Ｎ＋Ｓ〜No〜Ｎ−Ｓの間は、サイクロコンバー
タの設備容量から決まる定常運転が不可なる禁止
帯である。禁止帯の電力値の上限PU及び下限PL
は、揚程Ｈにより決まる。今、第２次に示すよう
に、揚程H1なる点において、系統よりの入力電
力P1でもつてIM1，IM2の２台の可変速ポンプが
運転しているとき、系統の負荷が軽くなり周波数
の上昇に伴い、２台の可変速ポンプ電動機への要
求入力電力指令PrefがPoへ変化したとすると、
その時の２台の可変速ポンプ入力電力の和が第３
図のように上昇する時の禁止帯における入力電力
の分配を行う。
変速ポンプ水車発電電動機がIM１，IM２が、定
格周波数1なる電力系統９へ接続されている例に
より、可変速ポンプ運転をもとに説明する。電力
系統９へは、固定子１により３相交流が印加さ
れ、それに伴い回転子２は、回転速度がすべりＳ
を持つて回転している場合にS1なるすべり周波
数を持つた誘導起電力を発生する。回転子２は、
ポンプ７、速度検出器６と位置検出器１１と直結
されており、速度検出器６は、回転速度Ｎを検出
し、位置検出器１１により回転子２の誘導電圧を
正規化しすべり周波数S1を持つた２次励磁基準
信号PSを検出する。回転子２をすべり周波数で
３相交流励磁するサイクロコンバータ３のゲート
トリガパルスは、自動位相移相器４より送られる
が、その制御位相器αは、制御演算部５におい
て、系統の電力を電力変換器１２より検出した電
力検出値Pd1，Pd2と、指令演算部１０の電力指
PM1又はPM2との偏差を検出し、電力一定制御
を行い、位置検出器１１で検出した基準信号に位
相振幅を持たせることにより制御角αを演算す
る。指令演算部１０においては、電力系統の周波
数が一定となるよう各可変速ポンプ電動機へ入力
電力を指令する。第２図に可変速ポンプ電動機１
台にあたりの揚程Ｈに対する系統よりの入力電力
Ｐの関係を示す。斜線内がポンプ運転において、
周波数一定制御を行うために調整できる電力の範
囲を示す。第２図において、同期速度Noの近傍
Ｎ＋Ｓ〜No〜Ｎ−Ｓの間は、サイクロコンバー
タの設備容量から決まる定常運転が不可なる禁止
帯である。禁止帯の電力値の上限PU及び下限PL
は、揚程Ｈにより決まる。今、第２次に示すよう
に、揚程H1なる点において、系統よりの入力電
力P1でもつてIM1，IM2の２台の可変速ポンプが
運転しているとき、系統の負荷が軽くなり周波数
の上昇に伴い、２台の可変速ポンプ電動機への要
求入力電力指令PrefがPoへ変化したとすると、
その時の２台の可変速ポンプ入力電力の和が第３
図のように上昇する時の禁止帯における入力電力
の分配を行う。
第３図に系統から要求される電力を示すが、可
変速ポンプ電動機には上記禁止帯が存在する場
合、複数台の可変速ポンプ電動機の入力の和が系
統からの要求電力と一致するように可変速ポンプ
電動機の電力指令を分配する。可変速ポンプ
IM1，IM2ともに、禁止帯の下限値PL以上で運転
されている場合は、 PM1＝PM2 ……(1) の同一の電力指令を与える。時間t1で禁止帯の下
限PLに達し、さらに系統からの電力指令Prefが
増加すると、可変速ポンプ電動機は定常運転不可
なる禁止帯で運転することを防ぐために、１台
（IM1）を禁止帯上限値PUへすみやかに移動する
ような電力指令PM1を与える。他方IM2は、系統
の要求電力Prefへ一致するように PM2＝2Pref−PM1 ……(2) なる指令が値えられ、入力電力を減少させる。時
間t2でIM1が禁止帯上限PUに達し、時間t2，t3間
は、 PM1＝Pref＋PU−PL ……(3) PM2＝Pref−PU＋PL ……(4) にて電力が分配される。この間の運転における電
力分配が、系統要求電力Prefが可変速ポンプ電動
機の禁止帯内にある場合の運転方式である。その
後、系統要求電力Prefが増加し、時間t3にて可変
速ポンプ電動機IM２の電力指令の禁止帯の下限
値に達し、更に、系統要求電力Prefが増すと、可
変速ポンプ電動機IM２は、禁止帯内に入るため、
禁止帯の通過指令によりすみやかに下限値PLか
ら上限値PUへ指令値PM2が与えられる。その時
のIM１の指令値は、 PM1＝2Pref−PM2 ……(5) より与えられ、時間t4において、 Pref／２＝PM1＝PM2 ……(6) なる指令となる。以後、要求電力Prefの増加に対
しては、式(6)にて、同一の指令が与えられ最終目
標に達する。本実施例によれば、指令演算部１０
を設けることにより、広範囲な電力調整が行え、
系統周波数一定制御性を高める効果がある。ここ
では、２台の可変速ポンプ電動機を例に説明した
が、多数台の場合にも十分有効であり、第５図に
示す如く水圧鉄管が共通の場合は、可変速ポンプ
電動機Ａ，Ｂは同一の指令を与え、又、ＣとＤも
同一の指令を与え、Ａ，Ｂで１台、CDで１台と
みなし、上記２台の指令演算を行うことにより、
より安定な運転が行える。以上は、可変速ポンプ
電動機に関して説明してきたが、発電運転時に
は、指令値の符号を変えることにより、本制御シ
ステムの実施可能である。
変速ポンプ電動機には上記禁止帯が存在する場
合、複数台の可変速ポンプ電動機の入力の和が系
統からの要求電力と一致するように可変速ポンプ
電動機の電力指令を分配する。可変速ポンプ
IM1，IM2ともに、禁止帯の下限値PL以上で運転
されている場合は、 PM1＝PM2 ……(1) の同一の電力指令を与える。時間t1で禁止帯の下
限PLに達し、さらに系統からの電力指令Prefが
増加すると、可変速ポンプ電動機は定常運転不可
なる禁止帯で運転することを防ぐために、１台
（IM1）を禁止帯上限値PUへすみやかに移動する
ような電力指令PM1を与える。他方IM2は、系統
の要求電力Prefへ一致するように PM2＝2Pref−PM1 ……(2) なる指令が値えられ、入力電力を減少させる。時
間t2でIM1が禁止帯上限PUに達し、時間t2，t3間
は、 PM1＝Pref＋PU−PL ……(3) PM2＝Pref−PU＋PL ……(4) にて電力が分配される。この間の運転における電
力分配が、系統要求電力Prefが可変速ポンプ電動
機の禁止帯内にある場合の運転方式である。その
後、系統要求電力Prefが増加し、時間t3にて可変
速ポンプ電動機IM２の電力指令の禁止帯の下限
値に達し、更に、系統要求電力Prefが増すと、可
変速ポンプ電動機IM２は、禁止帯内に入るため、
禁止帯の通過指令によりすみやかに下限値PLか
ら上限値PUへ指令値PM2が与えられる。その時
のIM１の指令値は、 PM1＝2Pref−PM2 ……(5) より与えられ、時間t4において、 Pref／２＝PM1＝PM2 ……(6) なる指令となる。以後、要求電力Prefの増加に対
しては、式(6)にて、同一の指令が与えられ最終目
標に達する。本実施例によれば、指令演算部１０
を設けることにより、広範囲な電力調整が行え、
系統周波数一定制御性を高める効果がある。ここ
では、２台の可変速ポンプ電動機を例に説明した
が、多数台の場合にも十分有効であり、第５図に
示す如く水圧鉄管が共通の場合は、可変速ポンプ
電動機Ａ，Ｂは同一の指令を与え、又、ＣとＤも
同一の指令を与え、Ａ，Ｂで１台、CDで１台と
みなし、上記２台の指令演算を行うことにより、
より安定な運転が行える。以上は、可変速ポンプ
電動機に関して説明してきたが、発電運転時に
は、指令値の符号を変えることにより、本制御シ
ステムの実施可能である。
本発明によれば、サンクロコンバータの設備容
量で決まる定常運転不可範囲を有する可変速ポン
プ水車発電電動機においても、複数台を有するシ
ステムとし、電力指令の分配を行うことにより、
電力調整範囲が広く連結的となり、系統周波数一
定制御性が向上するので、系統の周波数の安定化
が図れる効果がある。
量で決まる定常運転不可範囲を有する可変速ポン
プ水車発電電動機においても、複数台を有するシ
ステムとし、電力指令の分配を行うことにより、
電力調整範囲が広く連結的となり、系統周波数一
定制御性が向上するので、系統の周波数の安定化
が図れる効果がある。
第１図は、可変速ポンプ水車発電電動機のシス
テム構成図、第２図は可変速ポンプ電動機運転範
囲、第３図は系統要求電力、第４図は指令演算部
出力、第５図は多数台の可変速ポンプ水車発電電
動機システムである。 １……固定子、２……回転子、３……サイクロ
コンバータ、４……自動位相移相器、５……制御
演算部、６……速度検出器、７……水車、８……
ガバナ、９……電力系統、１０……指令演算部、
１１……位置検出器、１２……電力変換器、Pref
……系統要求電力、PM１，PM２……各可変速
ポンプ水車発電電動機の電力指令、Ｈ……揚程、
No……同期速度、Nst，Ns……禁止帯速度限界、
PU……禁止帯電力上限値、PL……禁止帯電力下
限値。
テム構成図、第２図は可変速ポンプ電動機運転範
囲、第３図は系統要求電力、第４図は指令演算部
出力、第５図は多数台の可変速ポンプ水車発電電
動機システムである。 １……固定子、２……回転子、３……サイクロ
コンバータ、４……自動位相移相器、５……制御
演算部、６……速度検出器、７……水車、８……
ガバナ、９……電力系統、１０……指令演算部、
１１……位置検出器、１２……電力変換器、Pref
……系統要求電力、PM１，PM２……各可変速
ポンプ水車発電電動機の電力指令、Ｈ……揚程、
No……同期速度、Nst，Ns……禁止帯速度限界、
PU……禁止帯電力上限値、PL……禁止帯電力下
限値。
Claims (1)
- １ 巻線形誘導発電電動機の２次巻線を交流励磁
するサイクロコンバータを備えたポンプ水車から
成る可変速揚水発電システムにおいて、複数台の
可変速ポンプ水車発電電動機を運転することによ
り、サイクロコンバータの設備容量より決まる同
期速度近傍の定常運転不可範囲の存在するシステ
ムにおいて、複数台の可変速ポンプ水車発電電動
機の電力指令を分配する指令演算部を設けたこと
を特徴とする可変速ポンプ水車発電電動機の運転
方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61020143A JPS62178775A (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 可変速ポンプ水車の発電電動機の運転方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61020143A JPS62178775A (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 可変速ポンプ水車の発電電動機の運転方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62178775A JPS62178775A (ja) | 1987-08-05 |
| JPH0226710B2 true JPH0226710B2 (ja) | 1990-06-12 |
Family
ID=12018921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61020143A Granted JPS62178775A (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 可変速ポンプ水車の発電電動機の運転方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62178775A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01231699A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Hitachi Ltd | 交流励磁発電電動装置 |
| JP6039121B1 (ja) * | 2016-03-10 | 2016-12-07 | 株式会社東芝 | 揚水発電制御装置および揚水発電制御方法 |
-
1986
- 1986-02-03 JP JP61020143A patent/JPS62178775A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62178775A (ja) | 1987-08-05 |
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