JPH03260376A - 両掛け水車の調速制御装置 - Google Patents

両掛け水車の調速制御装置

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Publication number
JPH03260376A
JPH03260376A JP2058097A JP5809790A JPH03260376A JP H03260376 A JPH03260376 A JP H03260376A JP 2058097 A JP2058097 A JP 2058097A JP 5809790 A JP5809790 A JP 5809790A JP H03260376 A JPH03260376 A JP H03260376A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water turbine
guide vane
control signal
target value
vane opening
Prior art date
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Pending
Application number
JP2058097A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Hashiguchi
誠 橋口
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
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2058097A priority Critical patent/JPH03260376A/ja
Publication of JPH03260376A publication Critical patent/JPH03260376A/ja
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    • 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

Landscapes

  • Control Of Water Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、両掛は水車を用いた水力発電所に最適なモー
ド切換運転を行うための両掛は水車の調速制御装置に関
する。
(従来の技術) 1台の発電機を2台の水車で駆動する両掛は水車を備え
た水力発電所においては、例えば運転モードとして単輪
から両輪への運転モード切り換えがある。この場合、運
転中の水車は全開付近から閉めて行くと共に、停止中の
水車を全閉がら開方向に動作させるよう制御を行う。
第3図は、この種の調速制御装置の一例を示したもので
ある。2台の水車11A、IIBに直結された発電機1
2の速度は速度検出器13で検出され調速機14に入力
される。また、II速機14には開度検出器15からの
ガイドベーン開度も入力され、調速機14はこれらに基
づいて発電機12の速度や出力を調整する。
即ち、調速機14に与えられる設定速度と速度検出器1
3からの発電機速度信号とを比較し、その差から弁開度
指令を作成して開度検出器15から得られる弁開度信号
と比較する。その偏差信号を操作信号として電気油圧変
換器17で油圧信号に変換したのち配圧弁18Aに加え
てサーボモータ16Aを駆動し、発電機速度が設定速度
に等しくなるように、A水車11Aのガイドベーン開度
を調節する。
一方、B水車11Bが停止状態のときは、制限レバー1
9が8水車11Bのガイドベーンを合閉状態とする下限
位置に保持されている。従って、この状態にあるときに
は、サーボモータ16Aの動きは、この制限レバー19
によって阻止され、配圧弁18Bには伝わらない。そこ
で、B水車11Bを運転状態にするには、モータ23を
駆動してギヤー24を動かし、制限レバー19を下限位
置から上方に移動する。例えば、今、A水車11A単輪
で100$開度運転している状態から水車11A、 I
IBの両輪運転にする場合は、モータ23を駆動して制
限レバー19を徐々に上方に移動する。このときサーボ
モータ16Aは水車11Aを100z開度とする位置に
移動していることにより、カム20.21.シャフト2
2も対応する位置に付勢されている。このため、制限レ
バー19を上方に移動すると、その動きにつれて配圧弁
18Bも動き、サーボモータ16Bが動作を開始する。
これによって、水車11Bのガイドベーンが開き、水車
11Bが運転状態入る。このとき、出力(負荷)変動を
無くすには、サーボモータ16Aを開方向に駆動し、水
車11Aのガイドベーンを50%開度まで閉じる必要が
あり、このため、調速機14には外部からガイドベーン
閉指令を加えている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した両掛は水車の調速制御装置にす
ると、制限レバー19の動作速度が機構上i!J限され
て上らず、サーボモータ16Aの動作速度より遅れる結
果、モード切換運転時に負荷変動が増大するという問題
点があった。たとえば、単輪から両輪へのモード切換に
おいて、A水車用サーボモータ16Aの閉速度とB水車
用サーボモータ16Bの開速度の違いにより第4図に示
すように出力(負荷)変動が大きくなると言う状態とな
る。すなわち、時点t工で単輪から両輪へのモード切換
を開始したとすると、サーボモータ16Aは時点t2で
ガイドベーン開度を50%まで閉じるが、サーボモータ
16Bは時点t、になって始めて50$のガイドベーン
開度となる。これにより負荷変動を生じていた。また、
カム20.21やシャフト22等の機械的なリンク構造
のため摩耗が生じやすく負荷変動を助長すると言う問題
もあった。そこで、本発明の目的は、モード切換運転時
に超こる負荷変動を可能なかぎり小さく抑制し、スムー
ズなモード切換運転を行うことのできる両掛は水車の調
速制御装置を提供することにある9 [発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明はガイドベーン開度がその目標値に一較するよう
に調節する調節系を2台の水車に対してそれぞれ設け、
一方の水車が単輪運転モードのときは1を、他方の水車
が単輪運転モードのときはOを、両輪運転モードのとき
は1/2を、それぞれ制御信号として出力するとともに
、運転モード切換のときは、その運転モードにおける制
御信号から目標の運転モードにおける制御信号までラン
プ状に変化する制御信号を出力する制御信号発生手段を
設け、制御信号および水力発電所のトータル出力指令に
基づいて一方の水車のガイドベーン開度目標値を算出し
一方の水車の調節系に出力する演算手段を設け、トータ
ル出力指令および一方の水車のガイドベーン開度目標値
に基づいて他方の水車のガイドベーン開度目標値を算出
し、他方の水車の調節系に出力する加算手段を設けたこ
とを特徴とする。
(作 用) 単輪運転モードから両輪運転モードへのモード切換指令
があると、制御信号発生手段からの制御信号は1から1
72までランプ状に変化する制御信号を出力する。この
制御信号と発電所のトータル出力指令とから演算手段で
一方の水車のガイドベーン開度目標値を算出し、他方の
水車のガイドベーン開度目標値は一方の水車のガイドベ
ーン開度目標値と発電所のトータル出力指令とから算出
する。
したがって、一方の水車で減した出力分だけ他方の水車
の出力が増えることになるので、適正なガイドベーン開
度目標値が算出され、負荷変動すなわち発電所の出力変
動を極力抑制することができる。
(実施例) 第1図は本発明に係る両掛は水車の調速制御装置の一実
施例を示す。なお、第1図は第2図と同一要素1こは同
一符号を付し、また1本発明の特徴である単輪と両輪と
の切換モードあるいは一方の単輪から他方の単輪への切
換モードの場合について示している。A水車11Aおよ
びB水車11Bには、それぞれガイドベーン開度GVa
、GVbがその目標値GVRa 。
GVRbに一致するように調節する調節系25A 、 
25Bがそれぞれ設けられている。
発電所のトータル出力指令は、ム水車11A、B水車1
1Bに対するガイドベーン開度指令Xとして演算手段2
6に入力される。一方、この演算手段26には制御信号
発生手段27からの制御信号aが入力される。制御信号
発生手段27は、A水車11Aが単輪運転モードのとき
はlを、B水車が単輪運転モードのときはOを、両輪運
転モードのときは1/2をそれぞれ制御信号aとして出
力するものである。なお、図では百分率で示している。
また運転モード切換のときはその運転モードにおける制
御信号から目標の運転モードにおける制御信号までラン
プ状に変化する制御信号aを出力する。たとえば、A水
車11Aの単輪運転モードから両輪運転モードに切換え
る場合は1から172まで所定の変化率(リニア特性)
で変化する制御信号aを出力する。すなわち、制御信号
aはトータル出力指令のうちA水車11Aが負担する割
合を示す信号である。
演算手段26はガイドベーン開度指令Xと制御信号aと
を乗算し、A水車11Aのガイドベーン開度目標値GV
Raを算出する。このA水車11Aのガイドベーン開度
目標値GVRaとガイドベーン開度指令Xとから加算手
段28にてB水車11Bのガイドベーン開度目標値GV
Rbを算出する。
このようにして算出されたガイドベーン開度目標値GV
Ra、GVRbは、それぞれ調節系25A、 25BL
:入力され、A水車11A、B水車11Bがそれぞれ制
御される。すなわち、A水車11Aのガイドベーン開度
目標値GVRaは加算手段29Aに入力され、ここで開
度検出器15Aからのガイドベーン開度GVaとの偏差
信号ΔGVaが算出される。この偏差信号ΔGVaは電
気/油圧変換器17Aおよび配圧弁18Aを介してサー
ボモータ16Aを駆動する。一方、B水車11Bの場合
も同様に、このB水車11Bのガイドベーン開度目標値
GVRbと開度検出器15Bにて検出されたB水車11
BのガイドベーンGVbを加算手段29Bに入力し、こ
こで得られた開度偏差信号ΔGVbに基づいて5B水車
用の電気/油圧変換器17BおよびB水車用配圧弁18
Bを介してB水車用サーボモータ16bを制御するよう
構成される。
いま、A水車11Aの単輪運転がその定格で行われてい
るとする。この場合、A水車11Aのガイドベーン開度
目標値GVRaは100%(定格)であるが、発電所の
トータル出力指令は50%である。これはA水車11A
およびB水車11Bの双方が定格運転されたときがトー
タル出力指令100%であり、いまB水車11Bが停止
しているからである。この状態から両輪運転にモード切
換えを行う場合は以下のようにして行う。
A水車11Aの単輪運転モートにおいては、制御信号発
生手段27は制御信号aとしてlを出力しており、発電
所のトータル出力指令は50%である。この場合のガイ
ドベーン開度指令Xは100%として出力されている。
したがって、演算手段26からのA水車1]、Aのガイ
ドベーン開度目標値GVRaは、100%である。この
状態で両輪運転モートを選択すると、制御信号発生手段
27は下記で定まる制御信号aを出力する。
0≦t≦T1のときa”1−Kt (1) t≧11のときa=1/2 ここで、Kは定数、Toは制御信号aが172になるま
での時間である。したがって制御信号aはに/T。
の変化率で1から172に変化することになる。
すなわち、トータル出力指令が50%のままであり、制
御信号aが1から1/2に変化するので、A水車11A
のガイドベーン開度目標値GVRaは100$から50
$に変化する。一方、B水車11Bのガイドベーン開度
GVRbは加算手段28にてガイドベーン開度指令Xか
らガイドベーン開度目標値GVRaを減じて得られるの
で、Olから50ガに変化する。
第2図はその特性図であり、時点t1で両輪運転モード
が選択されたとすると、A水車11Aのガイドベーン開
度GVaは実線で示すように100zから50%に所定
の変化率に/T工で変化する。この場合、B水車11B
のガイドベーン開度GVbも同一の所定の変化率に/T
iで部から50%に変化する。時点t2で双方のガイド
ベーン開度GVa、GVbが50%となると両輪運転モ
ードとなる。この状態ではトータル出力指令は50%の
ままであるから、A水車11AおよびB水車11Bとも
に25zづつの出力(負荷)を分担することになる。
そして1時点t、でトータル出力指令を50$から10
01へ増加する増指令が出されると、双方の^水車11
AおよびB水車11Bはそれぞれ25%から50%の出
力を負担すべくガイドベーン開度が開制御される。
このように、本発明においてはA水車11AおよびB水
車11Bのガイドベーン開度特性を同一の所定の変化率
で変化させるので、運転モードの切換時において負荷変
動を小さく抑えることができる。なお、図中の点線の特
性は従来の特性曲線である。
また、ガイドベーン開度に対する発電効率の変化が大き
い水車においては、制御信号発生手段の前段に発電効率
カーブ発生器を付加することで負荷変動を小さく抑える
ことができる。
[発明の効果] 以上述べたように2本発明によれば、モード切換運転に
際し、適切な各水車へのガイドベーン開度目標値を供給
することで、負荷変動が小さくなりスムーズなモード切
換運転が遠戚できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本発明の特性図、第3図は従来例のブロック図、第4図
は従来の特性図である。 11−水車、12−発電機、13−速度検出器、14−
調速機、15−開度検出器、16−サーボモータ、17
−電気/油圧変換器、18−配圧弁、19−制限レバー
、20゜21−・カム、22−シャフト、23−モータ
、24−ギヤ、25−調節系、26−演算手段、27〜
制御信号発生手段、28.29−加算手段、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  1台の発電機を2台の水車で駆動する両掛け水車の調
    速制御装置において、前記2台の水車の各ガイドベーン
    開度がその目標値に一致するように調節する調節系と、
    一方の水車が単輪運転モードのときは1を他方の水車が
    単輪運転モードのときは0を両輪運転モードのときは1
    /2をそれぞれ制御信号として出力するとともに運転モ
    ード切換のときはその運転モードにおける制御信号から
    目標の運転モードにおける制御信号までランプ状に変化
    する制御信号を出力する制御信号発生手段と、前記制御
    信号および前記水力発電所のトータル出力指令に基づい
    て前記一方の水車のガイドベーン開度目標値を算出し前
    記一方の水車の前記調節系に出力する演算手段と、前記
    トータル出力指令および前記一方の水車のガイドベーン
    開度目標値に基づいて他方の水車のガイドベーン開度目
    標値を算出し他方の水車の前記調節系に出力する加算手
    段とを備えたことを特徴とする両掛け水車の調速制御装
    置。
JP2058097A 1990-03-12 1990-03-12 両掛け水車の調速制御装置 Pending JPH03260376A (ja)

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JP (1) JPH03260376A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112360673A (zh) * 2020-12-08 2021-02-12 中国长江电力股份有限公司 水轮机调速器导叶开度监测装置及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112360673A (zh) * 2020-12-08 2021-02-12 中国长江电力股份有限公司 水轮机调速器导叶开度监测装置及方法

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