JPH026319B2 - - Google Patents

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JPH026319B2
JPH026319B2 JP54114520A JP11452079A JPH026319B2 JP H026319 B2 JPH026319 B2 JP H026319B2 JP 54114520 A JP54114520 A JP 54114520A JP 11452079 A JP11452079 A JP 11452079A JP H026319 B2 JPH026319 B2 JP H026319B2
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JP
Japan
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output
water turbine
generator
value
guide vane
Prior art date
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Application number
JP54114520A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5638998A (en
Inventor
Kenji Hiranuma
Susumu Sumikura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP11452079A priority Critical patent/JPS5638998A/en
Publication of JPS5638998A publication Critical patent/JPS5638998A/en
Publication of JPH026319B2 publication Critical patent/JPH026319B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00Controlling
    • F03B15/02Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/04Controlling by varying liquid flow of turbines
    • F03B15/06Regulating, i.e. acting automatically
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水力発電所における水車制御装置の改
良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in water turbine control devices in hydroelectric power plants.

第1図は水力発電プラントにおける水路系の一
般的な構成を示すものである。図において、発電
所上流の水は図示しない導水路を通して上池1へ
流れ込み、これより水圧管路2を通して発電機5
へ駆動する水車3へガイドベーン4を介して導入
され、更にこれより放水路6を通して下池7へ導
かれる。また、図においてQAは水車流量、H1
上池1の水位、H2は下池7の水位、HSTは上池1
と下池7の水位の差(静落差)であり、つまり
HST=H1−H2で表わされる。このような構成の
水力発電プラントにおいては、水車の流量を調整
するに当たつては以下のような水車制御装置が用
いられいる。
FIG. 1 shows the general configuration of a waterway system in a hydroelectric power plant. In the figure, water upstream of the power plant flows into the upper pond 1 through a water conduit (not shown), and from this flows through the penstock 2 to the generator 5.
The water is introduced into the water turbine 3 which is driven by the water turbine 3 via the guide vane 4, and further guided from there to the lower pond 7 through the discharge channel 6. In addition, in the figure, Q A is the water turbine flow rate, H 1 is the water level of the upper pond 1, H 2 is the water level of the lower pond 7, and H ST is the water level of the upper pond 1.
and the water level of lower pond 7 (static head difference), that is,
It is expressed as H ST = H 1H 2 . In a hydroelectric power plant having such a configuration, the following water turbine control device is used to adjust the flow rate of the water turbine.

第2図はこのような従来の水車制御装置の構成
をブロツク的に示したものである。図において、
A1は上池1の水位H1と下池7の水位H2との差
(H1−H2)、つまり上記水車3に加わる静落差
HSTを算出する加算器、F1はこの加算器A1の
出力HSTと水車流量指令値QRとを基に、上記水車
3のガイドベーン開度指令値GRを算出する関数
発生器である。F2は加算器A1の出力HSTと発
電機5の許容する上限出力とを基に、ガイドベー
ン開度上限値GMAXを算出する関数発生器、L1
は各関数発生器F1,F2の出力GR,GMAXを入
力とし、その出力がガイドベーン開度上限値
GMAX以上とならないようにガイドベーン開度指
令値GRを制限するリミツタで、その出力を最
終ガイドベーン開度指令値として送出する。A2
はリミツタL1の出力である最終ガイドベーン開
度指令値と、本装置で最終的に得られる実ガイ
ドベーン開度値GAとの偏差(−GA)を算出す
る加算器で、その出力Geをガイドベーン駆動回
路Tへ与え、更にその出力GeXに基づいてガイド
ベーン駆動機構を動作せしめて、水車3のガイド
ベーン4の開度を制御して、水車流量QAを制御
するようにしている。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of such a conventional water turbine control device. In the figure,
A1 is the difference (H 1H 2 ) between the water level H 1 of the upper pond 1 and the water level H 2 of the lower pond 7, that is, the static head applied to the water turbine 3.
The adder F1 that calculates H ST is a function generator that calculates the guide vane opening command value G R of the water turbine 3 based on the output H ST of this adder A1 and the water turbine flow rate command value Q R. . F2 is a function generator L1 that calculates the guide vane opening upper limit value G MAX based on the output H ST of the adder A1 and the upper limit output allowed by the generator 5.
inputs the outputs G R and G MAX of each function generator F1 and F2, and the output is the upper limit value of the guide vane opening.
This is a limiter that limits the guide vane opening command value G R so that it does not exceed G MAX , and its output is sent as the final guide vane opening command value. A2
is an adder that calculates the deviation (-G A ) between the final guide vane opening command value, which is the output of limiter L1, and the actual guide vane opening value G A finally obtained by this device. e to the guide vane drive circuit T, and further operates the guide vane drive mechanism based on the output G eX to control the opening degree of the guide vane 4 of the water turbine 3, thereby controlling the water turbine flow rate Q A. ing.

かかる構成において、上池1と下池7の各水位
H1,H2より静落差HSTが加算器A1で算出され、
関数発生器F1に加えられる。すると、この関数
発生器F1においてはこの時の静落差HSTと、水
車流量指令値QRとを基に、ガイドベーン開度指
令値GRが算出されてリミツタL1に加えられる。
また、加算器A1の出力HSTは他の関数発生器F
2に加えられ、ここで発電機5の許容する上限出
力とに基づいてガイドベーン開度上限値GMAX
算出して、それが上記リミツタL1に加えられ
る。これにより、リミツタL1においてはその出
力がガイドベーン開度上限値GMAX以上になら
ないように、ガイドベーン開度指令GRを制限し、
これが加算器A2へ最終ガイドベーン開度指令値
Gとして加えられる。
In this configuration, each water level of upper pond 1 and lower pond 7
The static head difference H ST is calculated from H 1 and H 2 by adder A1,
is added to function generator F1. Then, in this function generator F1, a guide vane opening degree command value G R is calculated based on the static head difference H ST at this time and the water turbine flow rate command value Q R , and is applied to the limiter L1.
Also, the output H ST of adder A1 is output from another function generator F
Based on the upper limit output allowed by the generator 5, the guide vane opening upper limit value G MAX is calculated and added to the limiter L1. As a result, the limiter L1 limits the guide vane opening command G R so that its output does not exceed the guide vane opening upper limit value G MAX ,
This is added to adder A2 as the final guide vane opening command value G.

一方、加算器A2には現在のガイドベーン開度
値、つまり実ガイドベーン開度値GAが加えられ
ており、これによつて上記最終ガイドベーン指令
値との偏差Ge(=−GA)が算出される。そし
て、最終的にこの加算器A2の出力Geがガイド
ベーン駆動回路Tに加えられ、その出力Gexに基
づいてガイドベーン駆動機構を動作せしめること
により、ガイドベーン4の開度を制御して水車流
量QAがその指令値QRに応じて制御される。すな
わち、具体的に述べると例えば、水車流量指令値
QRが一定として静落差HSTが大きくなると、関数
発生器F1の特性に基づいてガイドベーン開度指
令値GRを小さくすると共に、関数発生器F2の
特性に基づいてガイドベーン開度上限値GMAX
も小さくする。これによつて、最終ガイドベーン
開度指令値が小さくなり、ガイドベーン4を絞
るように制御される。
On the other hand, the current guide vane opening value, that is, the actual guide vane opening value G A is added to the adder A2, and thereby the deviation Ge (=-G A ) from the final guide vane command value is calculated. is calculated. Finally, the output Ge of this adder A2 is added to the guide vane drive circuit T, and by operating the guide vane drive mechanism based on the output Gex, the opening degree of the guide vane 4 is controlled to control the water turbine flow rate. Q A is controlled according to its command value Q R. Specifically, for example, the water turbine flow rate command value
When the static head H ST increases with Q R constant, the guide vane opening command value G R is decreased based on the characteristics of the function generator F1, and the guide vane opening upper limit value is decreased based on the characteristics of the function generator F2. Also reduce G MAX . As a result, the final guide vane opening command value becomes smaller, and the guide vane 4 is controlled to be narrowed.

ところで、このような水車制御装置において、
上記各関数発生器F1,F2の特性は、水車3、
発電機5の特性に基づいて事前に決定されている
ものである。そして、まず関数発生器F1の誤差
は、目的の流量指令値QRと実際の水車流量QA
が合致しないという制御性だけの問題ですむもの
である。しかしながら、関数発生器F2の誤差は
制御性における問題のみならず、水車3及び発電
機5の出力が許容する上限値以上となつてしまう
恐れがある。すなわち、関数発生器F2の特性の
設定ミス、或いは水車3の経年変化等の要因によ
つて、発電機5の出力が上限値を超えてしまい、
その結果発電機のみならず変圧器等の他の所内電
気機器をも破損せしめて安定したプラントの運転
を行なうことができない恐れが出てくるという欠
点がある。
By the way, in such a water turbine control device,
The characteristics of each of the function generators F1 and F2 are as follows:
This is determined in advance based on the characteristics of the generator 5. First of all, the error of the function generator F1 is only a controllability problem in which the target flow rate command value Q R and the actual water turbine flow rate Q A do not match. However, the error of the function generator F2 not only causes problems in controllability, but also has the risk of causing the outputs of the water turbine 3 and the generator 5 to exceed the allowable upper limit values. In other words, the output of the generator 5 may exceed the upper limit due to factors such as an error in setting the characteristics of the function generator F2 or aging of the water turbine 3.
As a result, there is a drawback that not only the generator but also other electrical equipment in the plant such as the transformer may be damaged, making it impossible to operate the plant stably.

本発明は上記のような欠点を解決するもので、
水車の流量特性、水車出力特性が変化しても、発
電機出力をその上限値以下に抑え発電機及び他の
所内電気機器に損傷を与えることなく、円滑な運
転を行なうことができる信頼性の高い水車制御装
置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned drawbacks,
Even if the flow rate characteristics and output characteristics of the water turbine change, the generator output can be kept below the upper limit value, ensuring smooth operation without damaging the generator or other electrical equipment in the station. The purpose is to provide a high-quality water turbine control device.

上記の目的を達成するために本発明では、水力
発電プラントに備えられた水車発電機の水車への
流量の調整を行なう水車制御装置を、水車発電機
の目標水車流量値を実水車流量値との偏差を算出
して出力する流量偏差算出手段と、水車発電機の
実出力値と予め定められた水車発電機の上限出力
設定値との偏差を算出して出力する出力偏差演算
手段と、水車発電機の実出力値が上限出力設定値
よりも小なる場合には流量偏差演算手段の偏差出
力を、また水車発電機の実出力値が上限出力設定
値よりも大なる場合には出力偏差演算手段の偏差
出力を、水車流量の制御出力としてそれぞれ選択
出力する制御出力選択手段とを備えて構成してい
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a water turbine control device that adjusts the flow rate of a water turbine generator installed in a hydroelectric power plant to the water turbine. a flow rate deviation calculation means for calculating and outputting a deviation between the hydraulic turbine generator and the hydraulic turbine generator; When the actual output value of the generator is smaller than the upper limit output setting value, the deviation output of the flow deviation calculation means is calculated, and when the actual output value of the water turbine generator is larger than the upper limit output setting value, the output deviation calculation is performed. The control output selection means selectively outputs the deviation output of the means as a control output of the water turbine flow rate.

以下、図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。第3図は水車制御装置の構成をブロ
ツク的に示したものである。図において、A3は
前述した上池1の水位H1と下池7の水位H2との
差(H1−H2)、つまり水車3に加わる静落差HST
を算出する加算器、F3はこの加算器A3の出力
HSTと水車流量指令値QRとに基に、上記水車3の
最終ガイドベーン加算器指令値′を算出する関
数発生器である。A4は関数発生器F3の出力で
ある最終ガイドベーン開度指令値′と、本装置
で最終的に得られる実ガイドベーン開度値G′A
の偏差(′−GA′)を算出する加算器で、その
出力Ge′を係数(ゲイン)k1を有する係数器K1
介し、GeHなる信号として低値優先回路LVGへ
与える。A5は上記実ガイドベーン開度値GA
を、水車特性要素α及び発電機特性要素βを介し
て得られる発電機実出力値WA(以下、発電機実出
力と等価な値を発電機実出力値WAとして述べる)
と、予め整定された発電機出力上限設定値WMAX
との偏差(WMAX−WA)を算出する加算器で、そ
の出力Weを係数(ゲイン)k2を有する係数器K2
を介し、WeHなる信号として、上記低値優先回
路LVGへその比較要素として加える。この低値
優先回路LVGは、上記各出力信号GeH、WeHを
極性も含めて比較し、その小さな方を選択しEな
る信号として送出するもので、その出力Eをガイ
ドベーン駆動回路T′へ与え、更にその出力
Gex′によりガイドベーン駆動機構Z′を動作せし
めて、水車3のガイドベーン4の開度の制御して
水車流量QAを、制御するようにしている。なお、
上記において水車特性要素αは、水車特性に基づ
いて実ガイドベーン開度GA′を実水車流量QR′に
変換する要素、また発電機特性要素βは発電機特
性に基づいて、水車流量QA′を発電機実出力WA
に変換する要素である。ここで、加算器A3,A
4と、関数発生器F3と、係数器K1とにより流
量偏差算出手段を、また加算器A5と、係数器K
2とにより出力偏差算出手段を、さらに低値優先
回路LVGにより制御出力選択手段をそれぞれ構
成している。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 shows a block diagram of the configuration of the water turbine control device. In the figure, A3 is the difference (H 1 - H 2 ) between the water level H 1 of the upper reservoir 1 and the water level H 2 of the lower reservoir 7, that is, the static head H ST applied to the water turbine 3.
F3 is the output of this adder A3.
This is a function generator that calculates the final guide vane adder command value' for the water turbine 3 based on HST and the water turbine flow rate command value QR . A4 calculates the deviation ('-G A ') between the final guide vane opening command value ', which is the output of the function generator F3, and the actual guide vane opening value G' A finally obtained by this device. The output Ge' of the adder is applied to the low value priority circuit LVG as a signal GeH via a coefficient multiplier K1 having a coefficient (gain) k1 . A5 is the actual guide vane opening value G A
is the generator actual output value W A obtained through the water turbine characteristic element α and the generator characteristic element β (Hereinafter, a value equivalent to the generator actual output will be described as the generator actual output value W A )
and the preset generator output upper limit set value W MAX
An adder that calculates the deviation (W MAX − W A ) from
is added as a signal WeH to the low value priority circuit LVG as a comparison element. This low value priority circuit LVG compares the above output signals GeH and WeH including the polarity, selects the smaller one, and sends it out as a signal E. The output E is given to the guide vane drive circuit T'. , and further its output
The guide vane drive mechanism Z' is operated by Gex' to control the opening degree of the guide vane 4 of the water turbine 3, thereby controlling the water turbine flow rate Q A. In addition,
In the above, the turbine characteristic element α is an element that converts the actual guide vane opening G A ′ to the actual turbine flow rate Q R ′ based on the turbine characteristics, and the generator characteristic element β is an element that converts the actual turbine flow rate Q R ′ based on the generator characteristics. A ′ is the actual generator output W A
This is an element that converts to . Here, adders A3, A
4, a function generator F3, and a coefficient unit K1, and an adder A5 and a coefficient unit K1.
2 constitutes an output deviation calculation means, and the low value priority circuit LVG constitutes a control output selection means, respectively.

次に、かかる構成の水車制御装置の作用を、第
4図を参照して述べる。上池1の水位信号H1
下池7の水位信号H2より静落差HSTが加算器A3
にて算出され、関数発生器F3に加えられる。す
ると、この関数発生器F3においては、この時の
静落差HSTと、水車流量指令値QRとを基に、最終
ガイドベーン開度指令値′が算出されて加算器
A4に加えられる。また、加算器A4には現在の
ガイドベーン開度値、つまり実ガイドベーン開度
値GA′が加えられ、これにより上記最終ガイドベ
ーン開度指令値′との偏差(′−GA′)が算出
され、更にその出力Ge′が係数器K1を通してk1
され、GeHなる信号として低値優先回路LVGに
加えられる。一方、加算器A5においては上記実
ガイドベーン開度値GA′と、発電機5の出力上限
設定値WMAXとの偏差(WMAX−WA)が算出され、
その出力Weが係数器K2を通してk2倍され、
WeHなる信号として上記低値優先回路LVGに加
えられる。これにより、低値優先回路LVGにお
いて上記各信号GeH、WeHが、極性も含めて比
較されその小さな方を選択し、Eなる出力信号つ
まりガイドベーン開度指令値信号としてガイドベ
ーン駆動回路T′に加えられる。そして、最終的
にこのガイドベーン駆動回路T′の出力GeX′に基
づいてガイドベーン駆動機構Z′を動作せしめるこ
とによつて、ガイドベーン4の開度を制御して水
車流量QR′及び発電機実出力WAが制御される。
Next, the operation of the water turbine control device having such a configuration will be described with reference to FIG. 4. The static head difference H ST is calculated from the water level signal H 1 of the upper pond 1 and the water level signal H 2 of the lower pond 7 by the adder A3.
is calculated and added to the function generator F3. Then, in this function generator F3, a final guide vane opening degree command value' is calculated based on the static head difference HST at this time and the water turbine flow rate command value QR , and is added to the adder A4. Further, the current guide vane opening value, that is, the actual guide vane opening value G A ′ is added to the adder A4, and thereby the deviation from the final guide vane opening command value ′ (′−G A ′) is calculated, and its output Ge' is multiplied by k1 through a coefficient multiplier K1 , and is applied to the low value priority circuit LVG as a signal GeH. On the other hand, the adder A5 calculates the deviation (W MAX - W A ) between the actual guide vane opening value G A ' and the output upper limit setting value W MAX of the generator 5,
The output We is multiplied by k 2 through a coefficient multiplier K 2 ,
It is added to the low value priority circuit LVG as a signal WeH. As a result, the low value priority circuit LVG compares the above signals GeH and WeH, including their polarities, selects the smaller one, and sends it to the guide vane drive circuit T' as an output signal E, that is, a guide vane opening command value signal. Added. Finally, by operating the guide vane drive mechanism Z' based on the output GeX' of the guide vane drive circuit T', the opening degree of the guide vane 4 is controlled and the water turbine flow rate Q R ' and power generation are controlled. The actual output W A is controlled.

次に、上記の作用を具体的例に基づいて述べ
る。第4図において、まず水車流量指令値QR
QR1である時刻t0以前においては、水車流量QR′=
QR1、実ガイドベーン開度値GA′=GA1、発電機実
出力WA=WA1であるとする。このような状態に
おいては、第3図における加算器A4の出力
Ge′は零、従つて係数器K1の出力GeHも零であ
る。また、係数器K2の出力WeHは、WeH=
We・k2=(WMAX−WA1)・k2となつている。そし
て、このWeH=(WMAX−WA1)・k2なる式からも
明らかなようにWeH>0、つまり“正”の値と
なつている。従つて、低値優先回路LVGにおい
てはその小なる方、つまり信号GeHが選択され
てこれが、その出力Eとしてガイドベーン駆動回
路T′に加えられ、その出力Gex′によつてガイド
ベーン4が制御されている。すなわち、この場合
にはガイドベーン開度偏差出力Ge′に基づいて制
御が行なわれている状態にある。
Next, the above operation will be described based on a specific example. In Figure 4, first, the turbine flow rate command value Q R is
Before time t 0 , which is Q R1 , the turbine flow rate Q R ′=
Assume that Q R1 , actual guide vane opening value G A ′=G A1 , and actual generator output W A =W A1 . In such a state, the output of adder A4 in FIG.
Ge' is zero, so the output GeH of the coefficient multiplier K1 is also zero. Also, the output WeH of the coefficient unit K 2 is WeH=
We・k 2 = (W MAX − W A1 )・k 2 . As is clear from the equation WeH=(W MAX −W A1 )·k 2 , WeH>0, that is, a “positive” value. Therefore, the lower value priority circuit LVG selects the smaller one, that is, the signal GeH, and applies it to the guide vane drive circuit T' as its output E, and the guide vane 4 is controlled by its output Gex'. has been done. That is, in this case, control is being performed based on the guide vane opening deviation output Ge'.

次に、このような状態にある時今時刻t0におい
て、第4図に示すように水車流量指令値QRの大
きさが、ΔQR分だけステツプ状に増加してQR2
なつたとする。すると、関数発生器F3の出力つ
まり最終ガイドベーン開度指令値′は、この時
の静落差HSTをパラメータとする関数発生器F3
の特性に基づいて、図のようにΔG′分だけ増加す
る。これにより、この変化分Δ′に応じてガイ
ドベーン4が、前述同様の過程を経て制御され、
その結果実ガイドベーン開度値GA′が除々に増加
し、時刻t1において実ガイドベーン開度値GA′が、
GA′=GA1+Δ′なる値に落ち着く。一方、水車
流量QAも時刻t1より徐々に増加すると共に、発電
機実出力WAも水車特性要素α及び発電機特性要
素βに従つて変化し、やはり徐々に増加する。そ
して、やがて時刻t2において発電機実出力WAが、
予め決められた発電機出力上限設定値WMAXに達
すると、加算器A5における偏差We(WMAX
WA)が負の値となり、これにより係数器K2の出
力WeHもこのWeをk2倍した負の値となる。ま
た、この時の係数器K1の出力GeHは、上記制御
によりGeH=k1・Ge′=k1・(′−GA′)=k1・0
=0である。このため、低値優先回路LVGにお
いてはその小なる方、つまり今度は信号GeHに
代えて信号WeHが選択され、これがその出力E
としてガイドベーン駆動回路T′に加えられる。
この場合、ガイドベーン駆動回路T′に加えられ
るガイドベーン開度指令信号Eは、上述したよう
に発電機出力偏差出力Weに基づいた負の極性を
有する信号WeHであるため、これよりガイドベ
ーン駆動機構Z′には、ガイドベーンを“閉”する
指令信号Gex′が与えられ、これに基づいてガイ
ドベーン4が“閉”制御される。そして、その後
は発電機実出力WA=WMAX発電機出力偏差We=
0、WeH=0、GeH>0なる値で安定する。
Next, suppose that in this state, at current time t 0 , the magnitude of the turbine flow rate command value Q R increases stepwise by ΔQ R and reaches Q R2 , as shown in Figure 4. . Then, the output of the function generator F3, that is, the final guide vane opening command value', is determined by the output of the function generator F3, which uses the static head HST at this time as a parameter.
Based on the characteristics of , it increases by ΔG′ as shown in the figure. As a result, the guide vane 4 is controlled according to this variation Δ' through the same process as described above,
As a result, the actual guide vane opening value G A ′ gradually increases, and at time t 1 , the actual guide vane opening value G A ′ becomes
It settles on the value G A ′=G A1 +Δ′. On the other hand, the water turbine flow rate Q A gradually increases from time t 1 , and the generator actual output W A also changes according to the water turbine characteristic element α and the generator characteristic element β, and also gradually increases. Then, at time t2 , the generator actual output W A becomes
When the predetermined generator output upper limit set value W MAX is reached, the deviation We(W MAX
W A ) becomes a negative value, and as a result, the output WeH of the coefficient unit K 2 also becomes a negative value obtained by multiplying this We by k 2 . Furthermore, the output GeH of the coefficient unit K 1 at this time is determined by the above control as GeH=k 1・Ge′=k 1・(′−G A ′)=k 1・0
=0. Therefore, in the low value priority circuit LVG, the smaller one, that is, the signal WeH is selected instead of the signal GeH, and this is the output E.
It is added to the guide vane drive circuit T' as a guide vane drive circuit T'.
In this case, the guide vane opening command signal E applied to the guide vane drive circuit T' is a signal WeH having a negative polarity based on the generator output deviation output We, as described above. A command signal Gex' for "closing" the guide vane is given to the mechanism Z', and the guide vane 4 is controlled to "close" based on this. After that, the actual generator output W A = W MAX generator output deviation We =
0, WeH=0, and GeH>0.

このように、水車発電機を備えた水力発電所に
おいて、上池1と下池7の各水位H1,H2の静落
差HST及びその時の水車流量指令値QRとを基に決
定された最終ガイドベーン開度指令値′と、実
ガイドベーン開度値GA′との偏差(′−GA′)を
加算器A4で算出し、一方予め定められた発電機
出力上限設定値WMAXと、実ガイドベーン開度値
GA′を水車特性要素α及び発電機特性要素βを通
して得た発電機実出力WAとの偏差(WMAX−WA
を加算器A5で算出し、更に各加算器A4,1E
の出力Ge′、Weを係数k1,k2を有する係数器K1
K2を通して夫々GeH、WeHなるガイドベーン開
度指令値信号を得、低値優先回路LVGにてその
信号GeH、WeHの小なる方を選択し、その選択
された信号に基づいて水車3のガイドベーン4の
開度を制御し、水車流量QAを制御するように構
成したものである。
In this way, in a hydroelectric power plant equipped with a water turbine generator, the static head difference H ST between the water levels H 1 and H 2 of the upper reservoir 1 and lower reservoir 7 is determined based on the water turbine flow rate command value Q R at that time. Adder A4 calculates the deviation ('-G A ') between the final guide vane opening command value' and the actual guide vane opening value G A ', and on the other hand, a predetermined generator output upper limit set value W MAX is calculated. and actual guide vane opening value
Deviation between G A ′ and the actual generator output W A obtained through the turbine characteristic element α and the generator characteristic element β (W MAX − W A )
is calculated by adder A5, and each adder A4, 1E
The outputs Ge , We of
Guide vane opening command value signals GeH and WeH are obtained through K 2 , the smaller of the signals GeH and WeH is selected by the low value priority circuit LVG, and the water turbine 3 is guided based on the selected signal. It is configured to control the opening degree of the vane 4 and control the water turbine flow rate Q A.

従つて、水車発電機5の実出力GA′が予め設定
された発電機出力上限設定値WMAX以内である場
合には、ガイドベーン開度値偏差出力Ge′(GeH)
に基づいて制御を行ない、一方上記発電機実出力
GA′が上限設定値WMAXを超えた場合には、発電
機出力値偏差出力We(WeH)を優先させこれに
基づいて制御を行なうことができる為、水車3の
経年変化等によつてその流量特性、出力特性が変
化しても発電機出力を上限値以下に抑えて運転を
行なうことができ、上記原因により発電機及びそ
の他の所内電気機器に損傷を与えることを確実に
防止することができる。また、上記理由により水
車の流量を制御しながら、発電機出力が上限値に
達すれば発電機の保護のために、水車流量を自動
的に減少させることができ、その信頼性の極めて
高いものである。
Therefore, when the actual output G A ′ of the water turbine generator 5 is within the preset generator output upper limit setting value W MAX , the guide vane opening degree deviation output Ge ′ (GeH)
Control is performed based on the above generator actual output.
When G A ' exceeds the upper limit set value W MAX , priority is given to the generator output value deviation output We (WeH) and control can be performed based on this. Even if the flow characteristics and output characteristics change, the generator output can be suppressed to below the upper limit value and the generator can be operated, and damage to the generator and other in-house electrical equipment due to the above causes can be reliably prevented. Can be done. In addition, for the above reasons, while controlling the flow rate of the water turbine, if the generator output reaches the upper limit, the flow rate of the water turbine can be automatically reduced to protect the generator, which is extremely reliable. be.

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでな
く、次のようにしても同様に実施し得るものであ
る。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be similarly implemented in the following manner.

(1) 第5図に示すように、上記実施例構成に加え
て新たに比較器Cを設け、発電機実出力WA
その上限設定値WMAXよりも少し低い値で接点
Caを“オン”させて、係数器K1のゲインk1
小さくし第4図における時刻t1〜t2間のガイド
ベーン開度の行き過ぎを抑えるように構成して
も同様に実施することができるものである。そ
して、かかる構成によれば時刻t2時点での水車
流量QAの行過ぎ量、及び発電機実出力WAのオ
ーバーシユート量ΔWMAXを小さくすることが
できる。すなわち、例えばのオーバーシユート
量ΔWMAXが定格の5%程度であれば、許容さ
れるように発電機は本来設計されているし、こ
のオーバーシユートΔWMAXが生じる時間は、
上記実施例においては短時間である為、実際機
器に対して決定的なダメージを与えることはな
いが、本第5図の実施例によれば上述のよう
に、接点caによるゲインk1の調整を行なうこ
とができるので、オーバーシユート量ΔWMAX
を略零に抑えることができ、更にその信頼性を
向上させることができる。
(1) As shown in Fig. 5, in addition to the configuration of the above embodiment, a comparator C is newly installed, and the contact is made when the actual generator output W A is a little lower than its upper limit set value W MAX .
The same thing can be carried out even if the configuration is such that Ca is turned on and the gain k 1 of the coefficient unit K 1 is made small to suppress the guide vane opening from going too far between times t 1 and t 2 in FIG. 4. It is something that can be done. According to this configuration, the overshoot amount of the water turbine flow rate Q A and the overshoot amount ΔW MAX of the generator actual output WA at time t 2 can be reduced. In other words, if the amount of overshoot ΔW MAX is about 5% of the rating, the generator is originally designed so that it is allowed, and the time during which this overshoot ΔW MAX occurs is:
In the above embodiment, since it is a short time, no decisive damage is caused to the actual equipment, but according to the embodiment shown in Fig. 5, the gain k 1 is adjusted by the contact ca as described above. The overshoot amount ΔW MAX
can be suppressed to approximately zero, and its reliability can be further improved.

(2) 第46図に示すように、第3図の実施例構成
に加えて新たに、実ガイドベーン開度値信号
GA′を入力とする弾性復元回路DMPを設け、
その出力GMPと係数器K2の出力WeHとの偏
差を加算器A6にて算出し、その偏差出力
WeH1を低値優先回路LVGの比較要素として
加えるように構成しても同様に実施することで
き、かかる実施例によれば第4図におけるt
t2時間での発電機実出力WAの振動を抑え、速
やかにWA=WMAXに落着かせることができる。
(2) As shown in Fig. 46, in addition to the configuration of the embodiment shown in Fig. 3, an actual guide vane opening value signal is added.
An elastic restoring circuit DMP with G A ′ as input is provided,
The deviation between the output GMP and the output WeH of the coefficient unit K2 is calculated by the adder A6, and the deviation output
The same implementation can be achieved by configuring WeH1 to be added as a comparison element of the low value priority circuit LVG, and according to such an embodiment, t in FIG.
It is possible to suppress the vibration of the generator's actual output W A in 2 hours and quickly settle down to W A = W MAX .

(3) 第7図に示すように、上記(1)、(2)の各実施例
を組合せた構成としても同様に実施することが
でき、かかる実施例によれば発電機実出力WA
の行過ぎ、並びに振動を抑えることとができ
る。
(3) As shown in FIG. 7, the embodiments (1) and (2) above can be combined in a similar manner, and according to this embodiment, the actual generator output W A
Excessive movement and vibration can be suppressed.

その他、本発明は上記実施例に限定されるこ
となく、その要旨を変更しない範囲で種々変形
して実施することができるものである。
In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications without changing the gist thereof.

以上説明したように本発明によれば、水力発
電プラントに備えられる水車発電機の水車流量
の調整を行なう流量制御装置において、水車発
電機実出力がその上限設定値以下である時は目
標水車流量値と実水車流量との偏差に基づい
て、一方上限設定値を超えた時にはこの上限設
定値と上記発電機実出力値との偏差を上記流量
偏差に対して優先させ、この偏差に基づいて水
車流量を制御するようにしたので、水車の流量
特性、水車出力特性が変化しても、発電機実出
力を上限値以下に抑え発電機及び他の所内電気
機器に損傷を与えることなく、円滑な運転を行
なうことに寄与することができる信頼性の高い
水車制御装置が提供できる。
As explained above, according to the present invention, in a flow rate control device that adjusts the water turbine flow rate of a water turbine generator provided in a hydroelectric power plant, when the actual output of the water turbine generator is less than or equal to its upper limit setting value, the target water turbine flow rate is Based on the deviation between the value and the actual water turbine flow rate, on the other hand, when the upper limit set value is exceeded, the deviation between this upper limit set value and the above generator actual output value is given priority over the above flow rate deviation, and the water turbine is adjusted based on this deviation. Since the flow rate is controlled, even if the flow rate characteristics and output characteristics of the water turbine change, the actual output of the generator can be kept below the upper limit value and the generator and other electrical equipment within the station can be smoothly maintained without being damaged. A highly reliable water turbine control device that can contribute to operation can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は水力発電所の一般的な構成を示す図、
第2図は従来の水車制御装置を示すブロツク図、
第3図は本発明の水車制御装置の一実施例を示す
構成ブロツク図、第4図は第3図における作用を
説明するための図、第5図乃至第7図は本発明の
水車制御装置の他の実施例を示す構成ブロツク図
である。 3……水車、4……ガイドベーン、5……発電
機、T′……ガイドベーン駆動回路、Z′……ガイド
ベーン駆動機構、A3〜A6……加算器、F3…
…関数発生器、K1,K2……係数器、LVG……低
値優先回路、α……水車特性要素、β……発電機
特性要素、C……比較器、Ca……Cの接点、
DMP……弾性復元回路、X……流量制御装置、
XN……流量制御装置。
Figure 1 is a diagram showing the general configuration of a hydroelectric power plant.
Figure 2 is a block diagram showing a conventional water turbine control device.
FIG. 3 is a configuration block diagram showing one embodiment of the water turbine control device of the present invention, FIG. 4 is a diagram for explaining the operation in FIG. 3, and FIGS. 5 to 7 are the water turbine control device of the present invention. FIG. 2 is a configuration block diagram showing another embodiment of the present invention. 3... Water turbine, 4... Guide vane, 5... Generator, T'... Guide vane drive circuit, Z'... Guide vane drive mechanism, A3 to A6... Adder, F3...
...Function generator, K 1 , K 2 ... Coefficient generator, LVG ... Low value priority circuit, α ... Water turbine characteristic element, β ... Generator characteristic element, C ... Comparator, Ca ... Contact of C ,
DMP...Elastic restoring circuit, X...Flow control device,
X N ...Flow rate control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 水力発電プラントに備えられた水車発電機の
水車への流量の調整を行なう水車制御装置におい
て、 前記水車発電機の目標水車流量値と実水車流量
値との偏差を算出して出力する流量偏差演算手段
と、 前記水車発電機の実出力値と予め定められた水
車発電機の上限出力設定値との偏差を算出して出
力する出力偏差演算手段と、 前記水車発電機の実出力値が前記上限出力設定
値よりも小なる場合には前記流量偏差演算手段の
偏差出力を、また前記水車発電機の実出力値が前
記上限出力設定値よりも大なる場合には前記出力
偏差演算手段の偏差出力を、前記水車流量の制御
出力としてそれぞれ選択出力する制御出力選択手
段と、 を備えて成ることを特徴とする水車制御装置。
[Scope of Claims] 1. In a water turbine control device that adjusts the flow rate to the water turbine of a water turbine generator provided in a hydroelectric power plant, a deviation between a target water turbine flow rate value and an actual water turbine flow rate value of the water turbine generator is calculated. output deviation calculation means for calculating and outputting a deviation between the actual output value of the water turbine generator and a predetermined upper limit output setting value of the water turbine generator; When the actual output value of the water turbine generator is smaller than the upper limit output setting value, the deviation output of the flow rate deviation calculation means is set, and when the actual output value of the water turbine generator is larger than the upper limit output setting value, the A water turbine control device comprising: control output selection means for selectively outputting the deviation output of the output deviation calculation means as a control output of the water turbine flow rate.
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