JPH0370874A - 可変速ポンプシステム - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電力変換器および回転電気機械からなる可変
速駆動装置と、この可変速駆動装置により可変速運転さ
れるポンプ（ポンプ水車）とを含んで構成される可変速
ポンプシステムに係り、特に、外部からの指令に迅速に
応答して、電力系統の需給バランス改善に好適な可変速
ポンプシステムに関する。

［従来の技術］ 従来、揚水発電システムは、ポンプ水車の回転速度を、
発電運転、揚水運転のいずれについても。

同一の一定値に固定し、揚水運転時には、揚程の変化に
応じて、ポンプ水車の案内羽根開度を一義的に調整して
運転することが、一般的であった。

しかし、このようなシステムは、揚水運転時には、電力
系統から見ると、まったく自由度のない（調整のきかな
い）単純負荷になり、電力系統の電力需給バランスを改
善するための調整ができないという問題があった。

そこで、近年、ポンプ水車の回転速度を可変として、ポ
ンプ運転時の電力系統への対応を可能とする可変速ポン
プシステムに関する提案がなされている。

例えば、特開昭５９−２０３８８３号公報には。

ポンプ運転中に、系統からポンプ入力減少の要求があっ
た場合に、水量を調節するガイド弁の開度制御を、ポン
プ入力減少時に限って誘導発電電動機の速度制御装置の
速度制御より優先させて制御することにより、振動や騒
音を生ずることなく、ポンプの回転速度を低下させる。

運転方法が開示されている。

また、特開昭６０−１２８８８６号公報には、ポンプ運
転中に、系統からポンプ入力増加の要求があった場合に
、誘導発電電動機の速度変化を。

ポンプ入力増加時に限って、水量を調整するガイド弁開
度の速度変化より優先させて制御することにより、振動
や騒音を生ずることなく、ポンプの回転速度を増加させ
る、運転方法が開示されている。

しかし、これらの運転方法は、いずれも、ポンプの運転
の安定性を第１として、ポンプを安定に運転できる範囲
でポンプの回転速度を変化させて。

電力系統の要求に対応しようとするものであって、シス
テムの総合応答時間を必要以上に長くするため、電力系
統の変動に対して迅速に応答することができないという
問題がある。

これに対して、特開昭６３−２１２７７４号公報には、
電力系統の変動に対して迅速に応答することができる。

可変速揚水発電装置の制御技術が開示されている。同公
報に開示される技術について、第エフ図を参照して説明
する。

同図に示される可変速揚水システムは、電力変換器３お
よび電動機２からなる可変速駆動装置と、この可変速能
動装置により可変速運転されるポンプ４と、これらを制
御する制御系とを含んで構成される。

この従来のシステムの制御系は、回転速度制御回路と、
電力制御回路と、案内羽根制御回路とを備えている。

回転速度制御回路は、外部からの電力指令Ｐｏとその時
の全揚程ＨＩＩＴ（ポンプの上下貯水槽の単純な水位差
を示す）を入力としてその時の最適回転速度ＮＯＰアを
演算する最適回転速度関数発生器１２と、これからの出
力信号Ｎ。ＰＴと実際の回転速度Ｎを比較すると共に負
帰還回路を構成する加算器１８と、その偏差をゼロとす
るために少なくとも積分要素を備えた電力制御補正信号
発生器１６とを有し、補正信号εを出力する。

電力制御回路は、電力指令Ｐｏとその補正信号εを加算
して合成信号Ｐ。＋εとする加算器１９と、この合成信
号と、実際の入力ＰＭと比較すると共に、負帰還回路を
構成する加算器２０と、その偏差をゼロとするために少
なくとも積分要素を備えた電力制御器７とを有し、交流
励磁制御される電力変換器３により電動機２の入力ＰＭ
が合成信号Ｐ０＋εとなるよう制御する。

案内羽根制御回路は、外部からの負荷指令Ｐｏと全揚程
Ｈｓアを入力としてその時の最適案内羽根開度Ｙ。ｌ’
Ｔを演算する最適案内羽根開度発生器工３と、その出力
信号Ｙ。Ｐアと実際の案内羽根開度Ｙを比較すると共に
、負帰還回路を構成する加算器２１と、内部に含まれる
積分要素によりその偏差をゼロとする案内羽根制御器９
とを有する。

このように構成される従来の制御系において、前記回転
速度制御回路によりＮ　＝Ｎ　ｏ　ｐ↑、前記電力制御
回路によりＰ　Ｍ　＝　Ｐ　ｏ＋ε、前記案内羽根制御
回路によりＹ　＝Ｙ　ＯＰＴとすることができる。

ここで、ポンプが要求する入力ｐｐと実際の電動機への
入力Ｐ２は、一種の積分要素とみなせる電動機２および
ポンプ４が有する慣性モーメントＧＤ”により、その偏
差がゼロとなることから、Ｐ　Ｍ　＝　Ｐ　ｐ、また、
前記関数発生器の誤差を無視すればＹＯＰＴ＝ＰＯ相当
、Ｎｏｐｔ＝Ｐｏ相当となるので。

Ｐ　ｏ　”　Ｙ　ｏ　ｐｒ　＝　Ｙ　＝　Ｐ　ｐ　＝　
Ｐ　Ｍの関係が成り立ち、電力制御補正信号εは、ゼロ
となる。

従って、この従来の技術によれば、外部からの電力指令
Ｐｏに応じて、実際の入力Ｐ工を制御することができる
。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した従来技術は、電力系統の変動に対して。

電動機の入力をゆっくりと、特に、回転速度や案内羽根
開度が略追従可能な程度にゆっくりと応動させるタイプ
の可変速ポンプには適用できた。但し、電力系統の電力
変動に対して急速に、特に、慣性モーメントによって支
配される回転系の時定数に比し無視できる程小さい時定
数で電動機入力を制御するタイプの可変速ポンプには適
さない。

この理由は、急速に変化する電動機入力とこれに追従す
る回転速度や案内羽根開度の変化速度に差が生じ過ぎて
、過渡的に電動機入力１回転速度、案内羽根開度の３者
間でかいり状態を起してしまうからである。

他方、回転速度や案内羽根開度の応動速度を高め、かい
り状態を回避しようとすると、ポンプ回転速度と案内羽
根開度のバランスがくずれ、ポンが逆流特性領域に落ち
こむ危険がある。

すなわち、従来技術では、回転系の時定数に比し無視で
きる程の小さい時定数で電動機入力を制御しながら、か
つ、前記のかいり状態を最小限に抑えて、ポンプの逆流
特性を回避できるシステムを作るための基本原理が、明
らかになっていなかったことによる。

本発明の目的は、電力系統の電力増減要求に急速応動し
、その上で、前記かいりを最小限に抑え、ポンプの逆流
特性を避けて、安定な運転を確保できる可変速ポンプシ
ステムを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、流量調節手段を有
するポンプまたはポンプ水車と、電動機と、電力変換器
とを備えて電力系統に接続され。

電力系統の要求に応じて、変速運転を行う可変速ポンプ
システムであって、外部からの指令また（よこれに相当
する信号に対し、ポンプまたはポンプ水車の適正回転速
度指令を設定すると共に、該適正回転速度指令と実際の
回転速度との偏差を求めて、これをＯとすべく補正信号
を出力する回転速度制御系と、外部からの指令またはこ
れに相当する信号および前記補正信号に対し、電動機の
出力が、回転速度制御系の時定数に比べ、無視できる程
小さい時定数で追従するよう制御する電力制御系と、外
部からの指令またはこれに相当する信号に対し、ポンプ
またはポンプ水車の流量調節手段の開度調節が追従する
よう制御する流量調節制御系とを備え、かつ、流量調節
手段の無次元化開度をｙ、無次元化回転速度をｎおよび
ポンプまたはポンプ水車の無次元化入力をｐｐとして、
少なくとも、 となるように、前記流量調節制御系の応答（ａｙ／ａ　
ｔ）と、前記回転速度制御系の応答（ａｎ／ａｔ）との
関係を設定することを特徴とする。

また、本発明は、流量ＦＡ節手段の無次元化開度をｙ、
無次元化回転速度をｎおよび無次元化全揚程をｈとして
、少なくとも、 となるように、前記流量調節制御系の応答（ａｙ／ａｔ
）と、前記回転速度制御系の応答（ａｎ／ａｔ）との関
係を設定する構成としてもよい。

本発明において、前記流量調節制御系の応答（ａｙ／ａ
ｔ）と、前記回転速度制御系の応答（ａｎ／δｔ）との
関係は、好ましくは、流量調節手段の無次元化開度をｙ
、無次元化回転速度をｎ、ポンプまたはポンプ水車の無
次元化入力をｐ、および無次元化全揚程をｈとして、と
なるように設定する。

また、本発明は、周波数変換器を備え、ほぼ−定周波数
の電力系統電力を受けて、回転速度制御系により、回転
速度が運転状態に応じて可変制御されると共に、流量調
節制御系により流量が制御されて運転される、電動機畦
動の可変速ポンプシステムであって、外部より与えられ
る電力指令に対し、実際の電動機出力が、この電動機出
力変化に対する実際の回転速度の応答時定数に比して無
視できる程度に小さい応答時定数で追従するよう制御す
る電力制御系を備え、回転速度が上昇中に当該可変速ポ
ンプの機械的負荷がたとえ一時的でも減少することがな
いように、また、回転速度が下降中に当該可変速ポンプ
の機械的負荷がたとえ一時的でも増加することがないよ
うに、各々の場合に対応した伝達関数を、前記流量調節
制御系および／または回転速度制御系について設定する
ことを特徴とする可変速ポンプシステムを提供する。

本発明の可変速ポンプシステムにおいて、好ましく用い
られる回転速度関数発生器は、例えば、電力指令および
総落差に応じて最適な回転速度指令目標値を生成して出
力する関数発生部と、前記目標値に時定数を付加して回
転速度指令として出力する遅れ要素とを備え、前記遅れ
要素として、回転速度指令を上昇させる際には、大きな
応答速度を付与し、下降させる際には小さな応答速度を
付与する伝達要素を有して構成される。

また、本発明において、好ましく用いられる案内羽根開
度関数発生器は、例えば、電力指令と総落差に応じて最
も適切な案内羽根開度指令の目標値を生成して出力する
関数発生部と、前記目標値に時定数を付加して案内羽根
開度指令として出力する遅れ要素とを備え、前記遅れ要
素として、案内羽根開度指令を上昇させる際には小さな
応答速度を付与し、下降させる際には大きな応答速度を
付与する伝達要素を有して構成される。

なお、流量調節手段としては、例えば、案内羽根が好ま
しく用いられる。

［作用］ 上記のように構成することにより、電力・制御系は、電
力系統の要求に応じて急速に電動機出力を増減追従させ
ることができる。

他方、前述の条件に従って１回転速度制御系および流量
調節制御系の各応答を設定することにより、電動機入力
の急速応答を可能にし、すなわち、過渡的に生ずる電動
機入力、回転速度および案内羽根開度間のかいり状態を
最小限に抑えた上で、ポンプの逆流特性回避をすること
ができる。

（以下余白） Ｃ実施例コ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

なお、以下の実施例において、各図面に表われる構成部
分、信号等のうち、同一のものには同一符号を付すこと
とし、原則として重複した説明を省略する。

第１図は１本発明を適用した可変速ポンプシステムの一
実施例の構成について、その機能を模式的に示すブロッ
ク図である。

本実施例の可変速ポンプシステムは、発電電動機２、お
よび電力変換器３を含んでなる可変速邪動装置と、ポン
プ水車４と、これらの制御系とを備えて構成される。

ポンプ水車４は、例えば、フランシス型のポンプ水車が
用いられる。なお、このポンプ水車４は。

ポンプであってもよい。

なお、電力制御のための交流励磁回路は、本実施例の構
成には直接関係しないので、これについての詳細な説明
は省略する。

本実施例の可変速ポンプシステムは、制御系として、発
電電動機の酩動を制御する電力制御系と。

ポンプ水車の回転速度を制御する回転速度制御系と、ポ
ンプ水車の流量を調節する流量調節手段を制御する制御
系として、案内羽根の開度を制御する案内羽根制御系と
を有している。

回転速度制御系は、外部からの電力指令Ｐ。とその時の
ポンプ水車の上下貯水槽の単純な落差。

すなわち、総落差Ｈ０を入力として、その時の適正回転
速度Ｎａを演算する回転速度関数発生器５ｏと、これか
ら出力される適正回転速度Ｎａと実際の回転速度Ｎの負
の信号とを比較して偏差を求める加算器１８と、加算器
１８の加算結果に基づいて補正信号εを発生させる電力
制御補正信号発生器１６とを備えている。

電力制御補正信号発生器１６は、適正回転速度Ｎａと実
際の回転速度Ｎとの偏差をＯとするための積分要素を含
んでいる。

この回転速度制御系は、回転速度Ｎの信号を負帰還させ
て、後述する電力制御系と慣性モーメントＧＤ２とを含
めて、負帰還制御ループを構成する。ここで、回転速度
Ｎは１発電電動機２およびポンプ水車４の回転系の実際
の回転速度を図示しない回転速度センサにより検出され
るものである。

なお、慣性モーメントＧＤ”は１発電電動機２およびポ
ンプ水車４の回転系が有する慣性モーメントの作用を機
能として等価的に示したもので。

現実の装置を意味するものではない。また、発電電動機
２の発電電動機出力ＰＭおよびポンプ水車４の機械人力
ｐｐを加算する加算器Ａｄは、両者の差が、慣性モーメ
ントＧＤ２にエネルギの変化として吸収されることを等
価的に示すものであり、現実の加算器ではない。

電力制御系は、外部からの電力指令Ｐｏと補正信号Ｅを
加算する加算器１９と、これに、図示しないセンサによ
り検出した発電電動機２の実際の発電電動機出力ＰＭを
加算する加算器２０と、電力制御器７とを有して構成さ
れ、サイクロコンバータ等の電力変換器３に電力制御信
号を与える。

この電力制御系は、発電電動機出力ＰＭの検出信号を負
の信号として加算器２０に加算することにより、負帰還
ループを構成する。

電力制御器７には、加算器１９における加算結果（Ｐ＋
ｉ）と実際の発電電動機出力Ｐｏとの偏差を、定常時に
０とするための積分要素が含まれる。

案内羽根制御系は、電力指令Ｐｏと総落差Ｈａを入力と
して、その時の適正案内羽根開度Ｙａを演算する案内羽
根開度関数発生器６０と、その出力信号Ｙａと図示しな
いセンサにより検出された実際の案内羽根開度Ｙとを比
較して偏差を算出する加算器２１と、ポンプ水車４の案
内羽根サーボモータ（図示せず）をＭ御する案内羽根制
御器９とを備えている。この案内羽根制御系は、実際の
案内羽根開度Ｙの検出信号を負の信号として加算器２１
に加算することにより、負帰還ループを構成する。

案内羽根制御器９は、案内羽根開度関数発生器６０の出
力信号Ｙａと実際の案内羽根開度Ｙとの偏差が０となる
ようにするための積分要素を含んでいる。

本実施例の可変速ポンプシステムでは、このような構成
により、前記回転速度制御系によりＮ＝Ｎａ、前記電力
制御系によりＰＭ＝（ＰＯ＋ε）、前記案内羽根制御系
によりＹ＝Ｙａと、各々定常時の値が決まる。

ポンプ水車４への機械人力Ｐｏと実際の発電電動機２の
電動機出力ＰＭとの偏差は１発ｇ電動機２およびポンプ
水車４の総合した慣性モーメント（ＧＤ２）に入力され
る。ところで、慣性モーメントは、一種の積分要素とみ
なせる。また、前述の通り、回転速度制御系は、負帰還
回路に構成されているので、ＰＭとｐｐの偏差がゼロに
なるように制御される。すなわち、定常時は、Ｐ　ｕ　
”　Ｐ　ｐ、また、前記関数発生器の誤差（これは極め
て小さくできる）を無視すれば、Ｙａ＝Ｐａ相当である
ので、Ｐ、は、元々ＰＯ相当に、すなわち、Ｐ　ｐ　＝
　Ｐ　。

に制御される。従って、 Ｐａ”ｐｐ＝ＰＭ＝Ｐｏ＋ε となり、電力補正信号εは、最終的にはゼロにされる。

以上に述べた本実施例の構成により、外部からの電力指
令Ｐｏに応じて、実際の入力ＰＭを制御することができ
る。

以上では１本実施例の構成の概要について説明した。以
下では、主な構成要素についてさらに詳細に説明する。

第１図に示す回転速度関数発生器５０は、例えば、第９
図、第１０図または第１１図に示すように、一種の遅れ
要素を付加して構成することができる。

第９図に示す例は、電力指令Ｐｏおよび総落差Ｈａに応
じて最適な回転速度指令目標値Ｎａ’　を生成して出力
する関数発生部５１と、−次遅れ回路とを有して構成さ
れる。

この−次遅れ回路は、回転速度指令の目標値Ｎａ’　と
最終的に出力される回転速度指令Ｎａとを比較して偏差
を検出する比較部５２と、この比較部５２の出力信号に
ついて飽和特性を付与する飽和要素部５６と、この飽和
要素部５６の出力信診について積分する積分要素部５８
とを備えて構成される。

このように構成される回転速度関数発生器５゜において
、飽和要素部５６は、適正回転速度指令Ｎａの上昇速度
を、飽和値β１１によって制限し、一方、下降速度を、
β１□より格段に小さい飽和値β１□によって制限する
、飽和特性を持たせである。従って、この飽和要素部５
６の作用により、回転速度指令Ｎａは、上昇速度は絶対
値でβ１１・Ｋ、ｌまで大きくできるのに対し、下降速
度は１β１□・ＫＮＩまでしが大きくできないように、
変化速度を非対称に制御される。

なお、前述のかいり状態回避のためには、β１１゜β１
．共にできるだけ大きくかつ両者が離れ過ぎない方がよ
い。

そして、適正回転速度指令Ｎａの変化速度と。

案内羽根開度関数発生器６０から出力される適正案内羽
根開度指令Ｙａの変化速度との間に、次のような関係を
設ける。

電力指令Ｐｏを上げる時； Ｎａの上げ速度ＭＡＸは、Ｙａの上げ速度ＭＡＸに比し
大きい。

電力指令Ｐｏを下げる時； Ｎａの下げ速度ＭＡＸは、Ｙａの下げ速度ＭＡＸに比し
小さい。

かくして、Ｐｏを上げる時、または、下げる時のいずれ
の過渡時にも１回転速度指令Ｎａは、定常時の目標値を
示すＮａ’　に高い側から接近するので、ポンプは、ハ
ンプ特性に落ち込まずに済む。

ここで、回転速度指令目標値Ｎａ’の過渡状態における
値は、刻々と変化する案内羽根開度指令Ｙａにちょうど
相当する。いわばオンカム値かそれより高くなるように
設定する。

次に、第１０図に示す回転速度関数発生器５０の例につ
いて説明する。

この回転速度関数発生器５０は、関数発生部５１と、電
力指令Ｐ。の上げ下げを判定して後述するスイッチ部５
５の切り換えを制御する電力指令判定部５９と、−次遅
れ回路とを有して構成される。

一次遅れ回路は、比較部５２と、入力信号のゲインを所
定値とするゲイン要素部５３および５４と、これらのゲ
イン要素部５３および５４の出力信号を選択するスイッ
チ部５５と、積分要素部５７とを備えて構成される。

ゲイン要素部５３と５４は、並列に接続され、前者のゲ
インＫＮＩは、後者のゲインＫＮｚより大きく設定され
る。従って、電力指令判定部５９の判定に応じて、電力
指令Ｐｏを上げる時は、スイッチ部５５によりゲイン要
素部５３を選択して、ゲインＫＨ工を用いる。一方、同
Ｐ０を下げる時は、スイッチ部５５より、ゲイン要素部
５４を選択して、ゲインに、１１を用いる構成とする。

なお、前述のかいり状態回避には、ＫＮ工、Ｋｌｆ２共
にできるだけ大きくかつ両者の大きさが離れ過ぎない方
がよい。

このように構成されることにより、比較部５２と、ゲイ
ン要素部５３または５４と、スイッチ部５５と、積分要
素部５７と、回転速度指令Ｎａの負帰還経路とを含む一
次遅れ回路の時定数は、電力指令Ｐｏを上げる時、１７
に０となり、下げる時、ｌ　／　Ｋ　）ＩＫとなって、
前者は小さくなり、後者は大きくなる。

このように、第１０図に示す回転速度関数発生器５０は
、回転速度指令目標値Ｎａ’　を発生する関数発生部５
１の後段に設けられる一種の一次遅れ要素の時定数を切
り換えることにより、過渡時の最適回転速度指令Ｎａの
目標値Ｎａ’への接近を、速度の高い側から行なうもの
である。本実施例は、時定数を切り換える点において１
回転速度指令Ｎａの変化速度に制限を設けて１回転速度
指令目標値Ｎａ’　に高い側から接近する方式である第
９図に示す例と相違する。

第１１図に示す例は、前述した第９図および第１０図に
示す例を組み合わせて、回転速度指令目標値Ｎａ’　を
発生する関数発生部５１の後段に、一種の遅れ回路とし
て、速度の変化率制限と時定数切り換えとを同時に行な
える回路を設けた例で゛ある。

すなわち、この回転速度関数発生器５０は、関数発生部
５１と、電力指令判定部５９と、−次遅れ回路とを有し
ている。

一次遅れ回路は、比較部５２と、並列接続したゲイン要
素部５３および５４と、スイッチ部５５と、飽和要素部
５６と、積分要素部５７と、回転速度指令Ｎａの負帰還
経路とを含んで構成される。

この例では、前述した第９図および第１０図に示す一次
遅れ回路の作用が組み合わされて作用する。

上述した第９図〜第１１図の例では、回転速度関数発生
器５０に応答速度を自動切換可能にした一種の遅れ回路
を付加させているが、同様に、案内羽根開度関数発生器
６０に、応答速度を自動切換可能にした一種の遅れ回路
を付加させ、回転速度関数発生器５０は、切換機能を持
たない固有の遅れ要素材は構成とすることもできる。も
ちろん、回転速度関数発生器５０と案内羽根開度関数発
生器６０の両者に、応答速度を自動切換可能にした遅れ
回路を付加してもよい。

次に、案内羽根開度関数発生器６０の実施例について、
第１２図〜第１４図を参照して説明する。

第１２図に示す案内羽根開度関数発生器６０は、比較部
６２、飽和要素部６６、積分要素６８および案内羽根開
度指令Ｙａの負帰還経路を含んで構成される一次遅れ回
路を、関数発生部６１の後段に接続して構成される。

この例では、電力指令Ｐｏと総落差Ｈ６に応じて最も適
切な案内羽根開度指令の目標値Ｙａ’　が関数発生部６
１から出力され、これが前述した一次遅れ回路に入力さ
れる構成となっている。また、飽和要素部６６は、案内
羽根開度指令Ｙａの上昇速度ＭＡＸを１β２１・ＫＴｌ
に、マタ、下降速度ＭＡＸヲβ２□・ｘｙｌに各々制御
するよう構成される。

なお、飽和値β２□はβ２□に比し、大きく設定される
。

また、前述のかいり状態回避のためには、β２．。

β２□共にできるだけ大きくかつ両者の大きさが離れ過
ぎないようにした方がよい。

このようにして、次の関係を保持する。

電力指令Ｐｏを上げる時； Ｙａの上げ速度ＭＡＸは、Ｎａの上げ速度ＭＡＸに比し
小さい。

電力指令Ｐｏを下げる時； Ｙａの下げ速度ＭＡＸは、Ｎａの下げ速度ＭＡＸに比し
大きい。

かくして、電力指令Ｐｏを上げる時、下げる時いずれの
過渡時にも、案内羽根開度指令Ｙａは。

定常時の目標値を示すＹａ　　に低い側から接近するの
で、ポンプ水車は、ハンプ特性に落ち込まずに済む。

第１３図に示す案内羽根開度関数発生器６０は、第１２
図に示すものが変化速度制限によって目標のＹａ’に低
い側から接近しようとするのに対し、Ｙａ′後段の一次
遅れ回路の時定数切り換えで同様の目的を遠戚しようと
するものである。

すなわち、第１３図に示すものは、関数発生部６１と、
電力指令Ｐ。の上げ下げを判定してスイッチ部６５を切
換制御する電力指令判定部６９と。

−次遅れ回路とを有して構成される。

−次遅れ回路としては、比較部６２と、ゲイン要素部６
３および６４と、スイッチ部６５と、積分要素部６７と
、案内羽根開度指令Ｙａの負帰還経路とを含んで構成さ
れる回路を接続しである。

この関数発生器６０の各部の動作は、定性的には、前述
した第１０図に示すものとほぼ同様である。ここで、ゲ
イン要素部は、ＫＹｌに比し、大きく設定する。

なお、前述のかいり状態回避のためには、Ｋ　ｖ　１＋
Ｋ　ｒ　ｚ共にできるだけ大きくかつ両者の大きさが離
れ過ぎない方がよい。

第１４図に示す例は、前述した第１２図および第６０図
に示す例を組み合わせて、案内羽根開度指令目標値Ｙａ
’　を発生する関数発生部６１の後段に、一種の遅れ回
路として、速度の変化率制限と時定数切り換えとを同時
に行なえる回路を設けた例である。

すなわち、この案内羽根開度関数発生器６０は、関数発
生部６１と、電力指令判定部６９と、−次遅れ回路とを
有して構成される。

一次遅れ回路は、比較部６２と、並列接続したゲイン要
素部６３および６４と、スイッチ部６５と、飽和要素部
６６と、積分要素部６７と、案内羽根開度指令Ｙａの負
帰還回路とを含んで構成される。

この例では、前述した第１２図および第１３図に示す一
次遅れ回路の作用が組み合わされて作用する。

ところで、第１０図、第１１図、第↓３図および第１４
図に示す各側においては、いずれもがゲイン要素部の切
り換えを積分要素の前段で行なう構成としている。これ
は、ゲインの切り換えによって、最終出力の回転速度指
令Ｎａや案内羽根開度指令Ｙａが急激にとばないように
するためである２ 前述した第９〜１４図に示す関数発生器５０゜６０にお
いて、時定数の設定は、回転速度Ｎの時間変化および案
内羽根開度Ｙの時間変化が、後述する判別式（１）、　
（２）を満たすように設定する。

この関数発生器５０．６０は、他の加算器１８゜１９．
２０．２１と、電力制御補正信号発生器１６とを少なく
とも含めて、コンピュータにより構成することができる
。もちろん、これらの一部のみをコンピユータ化しても
よい。

具体的には１例えば、外部からの信号の入力を行なう入
力インタフェースと、外部へ信号を出力する出力インタ
フェースと、データの演算等を実行するＣＰＵと、ＣＰ
Ｕに各部の機能を実現させるための演算アルゴリズムを
含むプログラムやデータを格納する記憶装置と、データ
等の表示を行なう表示装置、プリンタ等を備えて構成さ
れる。

なお、前述した各関数発生器５０．６０において１時定
数を設定する手段として、−次遅れ回路を用いたが、も
ちろん、これに限定されるものではない。

また、前記実施例では、関数発生部と時定数設定部とを
機能的に分離しているが、これらを一つの機能として演
算する構成としてもよい。

次に、案内羽根開度関数発生器６０、特に、それに含ま
れる関数発生部６１の作用について、第４図および第５
図を参照して説明する。

第４図の縦軸Ｈはポンプの全揚程（総落差Ｈ’ａと管路
損失水頭の和）、横軸はポンプの流量Ｑを示す。

なお、案内羽根開度は、Ｙ　ｏ　＜　Ｙ　ｚ　＜　Ｙ　
ｔ、ポンプ入力は、Ｐ　ｐｘ＜　Ｐ　Ｐｉ＜　Ｐ　ｐａ
の関係になっている。

回転速度Ｎ一定の下でＨがＨ１→Ｈ０に上昇した場合を
考えると、関数発生部６１は、ポンプ効率をその時、そ
の時のＨの下でポンプ効率ηが最高に（または適正に）
なるように、案内羽根開度ＹもＹ工→Ｙ、に絞り込むよ
うに、開度指令目標値を出力する。これに伴ってポンプ
入力は、Ｐ、□→ＰＰＯと低下する。もっと広い範囲で
Ｈが変化した時は、第５図の点線の包絡線に沿って制御
する。

なお、前記の説明では、回転速度Ｎ一定と仮定したが、
実際には、第１図のように、総落差Ｈａに応じて、同様
に適正回転速度へと自動設定されるのが普通である。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、前述した本実施例の各部が、入力に対してどのよ
うに応答するかについて、第２図を参照して説明する。

同図ａに示すように、時刻ｔｏで、外部からの電力指令
Ｐｏがステップ状に増加した場合の各部の応答は、５〜
ｇに示すようになる。

まず、電動機出力Ｐ９は、僅かの遅れをもってグラフｇ
の如く立ち上がる。

案内羽根開度関数発生器６ｏの出力Ｙａや回転速度関数
発生器５０の出力Ｎａは、各関数発生器が固有に持って
いる時定数や、特別に与えた追加時定数によって各々グ
ラフｂ、ｃの如く応答する。

グラフｂのＹａに対する実際の案内羽根開度Ｙの応答は
、ｄのようになる。なお、その応答に直線部分があるの
は、案内羽根が案内羽根サーボモータの開速度制限（こ
れは案内羽根用配圧弁のストローク制限等で与える）に
よって制限を受けている場合を示す。

ポンプ水車４の回転速度Ｎは、グラフｇの電動機出力Ｐ
ｗとグラフｅのポンプ入力（または機械的負荷）ＰＰの
差によって加速され、グラフｆのように上昇し、最終的
にＮ＝Ｎａに達した時点で上昇が止む。

なお、ポンプ人力ＰＰは、案内羽根開度Ｙの増大と回転
速度Ｎの上昇の両方による増分が加算されてグラフｅの
如く増大する。

グラフｆでは、回転速度Ｎの動きは、安定であるが、こ
れは電力補正信号発信器↓６に充分なダンピング作用を
与えたためである。これは、例えば、電力補正信号発信
器１６を比例要素と積分要素の並列回路で構成し、それ
らのゲインを適切に選ぶことにより達成できる。

（以下余白） 次に、本実施例の可変速ポンプシステムの作用について
、このプラントの揚水モードにおける運転状態の解析と
共に詳細に説明する。なお、以下の説明では、変数は、
すべて定格値で無次元化してあり、前記した大文字の単
位付変数と区別するために、小文字表示としである。

第３図は第１図に示すシステムの揚水モード運転を解析
するためのシステム解析ブロック線図である。なお、第
３図は、本実施例の動作を解析するため、回転速度ｎに
対するシステム応答態様を信号のフローに注目して模式
的に示すもので、システムにおける実際の信号フローと
は必ずしも一致しない。

第３図において、ブロックＡ３０１．Ａ３０２゜Ａ３０
４〜Ａ３１４のブロック群は、第１図に示すポンプ水車
４、ポンプ入力ｐｐ、慣性モーメントＧＤ２および回転
速度Ｎのループからなる、ポンプ水車における固有の信
号伝達要素を示す。

また、ブロックＡ３０３．Ａ３１５は、これらの部分を
除いた制御系、すなわち、前述した電力制御系、回転速
度制御系および案内羽根制御系を意味する。

ブロックＡ３０１は、ポンプ固有特性の−っで、回転速
度ｎの変化に対するポンプ人力ｐ、の変化の割合を示し
、そのゲインは、（ａｐｐ／ａｎ）である。

ブロックＡ３０３は、ｎの変化に対する案内羽根開度ｙ
の変化を表わす。すなわち、ブロックＡ３０３は、（ａ
ｙ／ａｎ）を意味する。これは、（ａ　ｙ／　ａ　ｔ、
）ｃａ　ｔ　／　ａ　ｎ）に等しいことから、流量調節
手段である案内羽根開度の追従制御系の応答（ａ　ｙｌ
ａ　ｔ）と、回転速度制御系の応答Ｃａｎ／δｔ）の逆
数の積に等しい。従って、面制御系をいかに構成したと
しても、（ａｙ／ａｔ）と（ａｎ／ａｔ）の合成関数と
しての応答となる。

ブロックＡ３０４は、ｙの変化に対するｐｐの変化を表
わし、これはポンプ水車４の固有特性の一つである。そ
のゲインは（ａ　ｐｐ／ａ　ｙ）である。

ブロック３０７は、ｙの変化に対する全揚程りの変化を
表わし、ポンプの固有特性を表わす。さらに、この場合
は、管路の水撃の影響も加味している。そして、そのゲ
インはＣａｑｌａｙ）／（δｑ　／　ａ　ｈ　）または
（ａｈ／ａｙ）である。

ブロックＡ３０６は、ｎの変化に対するｈの変化を表わ
し、ポンプの固有特性と水撃の影響が加味されたもので
ある。

ブロックＡ３１１は、流量ｑの変化に対する全揚程りの
変化を表わし、そのゲインは（δｈ／ａｑ）である。

ブロックＡ３１０は、全揚程りが流量ｑに変化する部分
で、剛性理論によると積分になり、そのゲインは（ａｑ
／ａｈ）である。

ブロックＡ３１２は、全揚程りの上昇（下降）によって
、ポンプ人力ｐｐが減少（増加）する部分の模擬で、そ
のゲインは（ａｐｐ／ａｈ）である。

ブロックＡ３０２は、前述したブロックＡ３０１の出力
とＡ３０４の出力を加算する。すなわち、ｎの変化に対
するＰ、の直接的な変化と、ｙの変化によるｐ、の変化
とが加算される。

ブロックＡ３０５は、前記ブロックＡ３０２の加算結果
とＡ３１２の出力とを加算する。すなわち、前述したｎ
の変化に対するｐｐの直接的変化と、ｙの変化によるｐ
、の変化と、全揚程の変化によるｐｐの変化とを加算し
て、ポンプ水車４におけるポンプ入力が得られる。

このようなポンプ人力ｐ、は、加算部Ａ３１３で発電電
動機２の駆動出力ＰＭと比較され、その差がブロックＡ
３１４を経て、回転速度ｎになる。

ブロックＡ３１４は、慣性効果（ＧＤ”）による積分演
算作用を示す。

なお、Ａ３０２．Ａ３０５．Ａ３０８およびＡ３０９は
、単なる加算部を示す。

さて、この第３図において、ブロックＡ３１５に含まれ
る制御システムをいかに適正化したとしても、肝心の制
御対象であるポンプが逆流特性等の影響を受けて、過渡
的に好ましくない特性を示した場合には、制御系全体の
安定性が損なわれる。

まして、本発明が対象としている出力調整指令に対する
能動出力の応答時定数に比し、ポンプの実際の入力の応
答時定数が格段に大きい場合には、該指令が与えられた
直後回転速度ｎが急速に変化することを意味し、このよ
うな場合には、過渡的に全揚程りも大きく振られるので
、ポンプが逆流特性等に入り易い。この理由は、後述す
る。

なお、ポンプが逆流特性に落ち込むと、前述の第３図の
ブロック線図において、いくつかのポンプ固有特性が逆
転し、安定な制御は望めないばかりか、制御が効かず、
大きな振動を伴って、機械の安全性さえ損なわれる。

そこで、本発明では、制御システムＡ３１５に、悪影響
を及ぼさないポンプ制御、特に、案内羽根ｙの制御をｐ
、とｎとの関係において、どのように規定するかを与え
る。もちろん、これは、ｙに限らず、ｎについての規定
でもある。

すなわち、ｐ２およびｎとの関係において、ｎが上昇（
下降）した時には、必ずポンプ人力ｐｐを一様に増加（
減少）させるべく、ｙを、下記判別式（１）を満足する
ように設定する。

このためには、少なくとも加算部Ａ３０２におけるｐ、
の−様な増加（減少）がｎの上昇（下降）によって確保
されるべく、ｙを、下記判別式（２）を満足するよう設
定する。

また、これと共に、または、これとは別に、加算部Ａ３
０８においても、同様に、下記判別式（３）を満足する
よう、ｙを設定する。

ここで、（１）〜（３）式は、最終的には（１）式を満
足すればよいが、その前提として、（２）式および（３
）式を満足すればよい。さらに（２）式と（３）式のう
ち、少なくとも一方を満足するように、ｙを設定するだ
けでも、本発明の目的を達成することが１・ｆ能である
。

この理由は、（２）式および（３）式は、共に（ａｙ／
δｎ）の係数を含んでおり、システムの動作上密接に関
連していることによると考えられる。この点について１
本発明者は、実揚水発電所の立地条件等を用いて、これ
らに本実施例の可変速ポンプシステムを適用することを
仮想して試算したところ、（２）式または（３）式のい
ずれが一方を満足していれば、（１）式が満足されるこ
とを見い出した。

従って、前記（２）式または（３）式のうち少なくとも
一方、好ましくは（１）式そのものを満足するように、
制御すればよい。

なお、これらの判別式は、前述した第３図に示す解析フ
ローにおいて、システムが安定に動作し得る限界条件よ
り求まる。

これらの３式のうち少なくとも（２）または（３）式、
好ましくは、（１）式を満足するようにｙおよび／また
はｎを規定して制御すれば、いかにポンプ特有の逆流特
性があっても、安定な運転が確保できる。

すなわち、案内羽根開度制御系の応答Ｃａｙ／δｔ）と
回転速度制御系の応答（ａｎ／δｔ）とを、前記判別式
を満足するように設定することにより、達成される。

第６図では、全揚程Ｈｏの下で（簡単のため管路損失は
無視する）電動機の廂動出カをＰＰＯ→Ｐ０に上げる場
合を示している。

運転点はＡ０→Ａ３に移るが、このとき、ＲＢのような
経路で移行すると、ポンプ入力が一時的にＰＰＯより減
少しており、この場合は、上記判別式（１）を満足せず
システムの安定性を、ポンプの逆流特性により、大きく
損なう危険性が高い。

これに比べて、ＲＡのような経路で運転移行すれば安全
である。

なお、ＰＰＯ→Ｐ０は、当然ながらｎ上昇にょって達成
するが、これに伴って、案内羽根開度Ｙは、Ｙ０→Ｙ２
に上げ、適正化制御を図っている。

ここで、第８図によって、上述した動作の説明を補足す
る。

グラフＧ８０は、ポンプ人力ＰＰＱ相当の回転速度Ｎ０
．案内羽根開度Ｙ。の下でのＨ対Ｑの関係グラフを示し
、Ｇａ４は回転速度Ｎ０．案内羽根Ｙ３（回転速度Ｎ０
の時の適正開度Ｙ。より開き過ぎ）の下でのＨ対Ｑの関
係グラフを示す。グラフＧ８１では、全揚程Ｈ＝ＨＯの
時に、Ｙを通関したため、ポンプが逆流特性に入り（ピ
ーク値を回り込んで）流量Ｑ０→Ｑ　ａ　’へと大幅に
低下している。

グラフＧ８３は１回転速度Ｎ＝Ｎ、（但しＮ３＞Ｎｏ）
　、　Ｙ　”　Ｙ□の時のＨ対Ｑのグラフ、グラフＧ８
２はＮ　”　Ｎ　３　、　Ｙ　＝　Ｙ　ｏの時のＨ対Ｑ
のグラフを示す。両者の比較から明らかなように、Ｎ２
Ｈ，においては、適正案内羽根開度はＹ３である。

ここで、再び第６図に戻って説明する。

移行経路ＲＢの場合は、移行中に案内羽根を通関したこ
とを示し、逆流特性に落ち易くなっていることか判る。

なお、経路ＲＡにしても、ＲＢにしても、移行中のＨ＞
ＨＯとなっているが、これは管路中の水の水撃により過
渡的なＨの上昇があることを示す。

第７図の場合は、反対に運転点Ａ３→Ａ０に戻る場合の
運転点の移動を示す。

経路Ｒｃの場合は、オーバーシュートがないが。

経路Ｒ９の場合は、回転速度の低下に比し案内羽根開度
の絞り込みが遅れて、図のように経路上オーバーシュー
ト状になっている。この場合も、当然ながら運転点が逆
流特性に近づく（または落ち込む）危険性が高く、好ま
しくない。

このポンプ入力下げの場合は、流量が低下するので当然
ながら水撃はＨを下げるように作用する。

ところで、本実施例では、電動機出力を電力系統の電力
需給に極めて高速に応答制御させるタイプの可変速ポン
プを対象としている。この場合は、電動機出力を、ポン
プの実際の運転状態（ＮやＹ）には無関係に、高速制御
する必要がある。このために、第１図に示すように、実
際の電動機出力ＰＭを検出し、電動機出力指令（ｐ、＋
ε）（但しεは、回転速度関数発生器５０内の比較的長
い時定数のため、変化直後はほとんどゼロ）に直接追従
させる必要がある。また、この電動機出力制御系の応答
時定数を、他のＮやＹ制御系の応答時定数とは格段に小
さくしておく必要がある。

ところで、この種のＰＭ制御最優先タイプでは、Ｎの適
正化指令やＹの適正化指令は、出力指令Ｐｏか実際の出
力Ｐかまたはこれらの相当信号を入力とする関数発生器
によって演算する。

これは、前述の如く、ＰＭを上げるときは、Ｙの上げ応
答よりＮの上げ応答速度を高くする必要性があり、また
、ＰＭを下げるときは、Ｎの下げ応答よりＹの下げ応答
速度を高くする必要性があるため、−律にＹ制御をＮ制
御に追従させたり、Ｎ制御をＹ制御に追従させるような
システム構成は適当でないという事情による。

ところで、ＰＭ制御最優先はよいとしても、出力指令Ｐ
ｏが急速に上げ下げを繰り返すようなケースを考えると
、ＮやＹの応答も、前述した従来技術のようにゆっくり
させておくわかにはいかない。さもないと、運転点が適
正点から次第に逸脱していくような結果になる。特に、
Ｙの上げ下げ応答速度に差をつけ過ぎたとき、その危険
が大きい。

そこで１本発明は、回転速度Ｎと案内羽根開度Ｙの制御
について、危険状態に陥ることのないように限界を設定
している。これが、前述した実施例にあっては、第９図
〜第１４図に示す関数発生器５０．６０により設定され
る。

すなわち、前述したように、本発明によれば、理論的に
ポンプ逆流特性回避方法が解明されているので、ポンプ
入力を上げる時の案内羽根開度開放速度や、ポンプ入力
を下げる時の回転速度下げ速度を、限界まで高めること
ができる。

そして、かいり現象を回避し、電力系統に最大限に貢献
できる可変速揚水運転を達成できる。

次に、本発明の可変速ポンプシステムを揚水発電プラン
トに適用した場合の例について説明する。

第１５図は上記第１図に示す制御システムにより巻線形
誘導機２ａを発電電動機として用いた場合の装置構成を
示す一例である。図中、同一符号は前述した実施例のも
のと同一のものを示す。

巻線形誘導機２ａの一次側が電力系統１に接続されて、
２次側が電力変換器３に接続され誘導機２ａの入力は、
この電力変換器３により交流励磁電流の位相指令に応じ
て増減される。実際の入力Ｐｗは、電力検出器６により
検出され加算器２０へ、また、実際の回転速度Ｎは、回
転速度検出器５により検出され、加算器１８へ各々入力
される。

第１６図は、第１図の制御システムによる別の実施例を
示す装置構成図である。

発電電動機として同期機１０を用い、系統１と同期機１
０との間に電力変換器１７を用いた場合である。この電
力変換器１７への位相指令との突合せのため位相検出器
１１を設けている。

以上に説明した実施例は、−例に過ぎず、本発明はこれ
に限定されるものではない。

例えば、前記実施例では、回転速度関数発生器と案内羽
根開度関数発生器の両者において、過渡時の適正化応答
制御を行なっているが、いずれが一方のみとしてもよい
。また、両者の入力として電力指令Ｐｏと総落差Ｈ６を
用いているが、必ずしもこれらに限定されるものではな
い。これらに相当する他の信号を用いてもよい。例えば
、電動機の実際の出力信号を用いることが考えられる。

また、前述の実施例では、過渡時の適正化応答制御を、
回転速度関数発生器と案内羽根開度関数発生器の内部に
おいて行なっているが、本発明は、これに限定されない
。回転速度制御系の適所、また、案内羽根制御系の適所
において、各々行なう構成とすることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ポンプの逆流特
性を避けて、安定な運転を確保しつつ、電力系統からの
要求に迅速に対応することができ、電力需給バランスの
改善に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変速ポンプシステムの一実施例の構
成を示すブロック図、第２図は前記実施例における信号
の応答を示す波形図、第３図は本発明の可変速ポンプシ
ステムの動作解析を示すブロック図、第４図はポンプの
全揚程対流量の関係を示すグラフ、第５図は回転速度一
定の下での案内羽根適正化制御を示すグラフ、第６図お
よび第７図はポンプ入力増加および減少時の運転点の移
動を示すグラフ、第８図はポンプの全揚程対流量の他の
特性を示すグラフ、第９図、第１０図および第１１図は
各々回転速度関数発生器の実施例を示すブロック図、第
１２図、第１３図および第１４図は案内羽根開度関数発
生器の実施例を示すブロック図、第１５図は本発明の可
変速ポンプシステムを揚水発電プラントに適用した場合
の一例を示すブロック図、第１６図は本発明の可変速ポ
ンプシステムを揚水発電プラントに適用した場合の他の
例を示すブロック図、第エフ図は従来の可変速ポンプシ
ステムの構成を示すブロック図である。 工・・・電力系統、２・・・発電電動機、３・・・電力
変換器、４・・・ポンプ水車、７・・・電力制御器、９
・・・案内羽根制御器、１６・・・電力ｆｌｉｌＪ御補
正信号発生器、１８．１９，２０，２１・・・加算器、
５ｏ・・・回転速度関数発生器、６０・・・案内羽根開
度関数発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流量調節手段を有するポンプまたはポンプ水車と、
   電動機と、電力変換器とを備えて電力系統に接続され、
   電力系統の要求に応じて、変速運転を行う可変速ポンプ
   システムであって、外部からの指令またはこれに相当す
   る信号に対し、ポンプまたはポンプ水車の適正回転速度
   指令を設定すると共に、該適正回転速度指令と実際の回
   転速度との偏差を求めて、これを０とすべく補正信号を
   出力する回転速度制御系と、外部からの指令またはこれ
   に相当する信号および前記補正信号に対し、電動機の出
   力が追従するよう制御する電力制御系と、外部からの指
   令またはこれに相当する信号に対し、ポンプまたはポン
   プ水車の流量調節手段の開度調節が追従するよう制御す
   る流量調節制御系とを備え、前記電力制御系の時定数を
   、前記回転速度制御系の時定数に比し無視できる程小さ
   く設定し、かつ、 流量調節手段の無次元化開度をｙ、無次元化回転速度を
   ｎおよびポンプまたはポンプ水車の無次元化入力をｐ＿
   ｐとして、少なくとも、▲数式、化学式、表等がありま
   す▼ となるように、前記流量調節制御系の応答 （∂ｙ／∂ｔ）と、前記回転速度制御系の応答（∂ｎ／
   ∂ｔ）との関係を設定することを特徴とする可変速ポン
   プシステム。 ２、流量調節手段を有するポンプまたはポンプ水車と、
   電動機と、電力変換器とを備えて電力系統に接続され、
   電力系統の要求に応じて、変速運転を行う可変速ポンプ
   システムであって、外部からの指令またはこれに相当す
   る信号に対し、ポンプまたはポンプ水車の適正回転速度
   指令を設定すると共に、該適正回転速度指令と実際の回
   転速度との偏差を求めて、これを０とすべく補正信号を
   出力する回転速度制御系と、外部からの指令またはこれ
   に相当する信号および前記補正信号に対し、電動機の出
   力が追従するよう制御する電力制御系と、外部からの指
   令またはこれに相当する信号に対し、ポンプまたはポン
   プ水車の流量調節手段の開度調節が追従するよう制御す
   る流量調節制御系とを備え、前記電力制御系の時定数を
   、前記回転速度制御系の時定数に比し無視できる程小さ
   く設定し、かつ、 流量調節手段の無次元化開度をｙ、無次元化回転速度を
   ｎおよび無次元化全揚程をｈとして、少なくとも、 ▲数式、化学式、表等があります▼ となるように、前記流量調節制御系の応答 （∂ｙ／∂ｔ）と、前記回転速度制御系の応答（∂ｎ／
   ∂ｔ）との関係を設定することを特徴とする可変速ポン
   プシステム。 ３、流量調節手段を有するポンプまたはポンプ水車と、
   電動機と、電力変換器とを備えて電力系統に接続され、
   電力系統の要求に応じて、変速運転を行う可変速ポンプ
   システムであって、外部からの指令またはこれに相当す
   る信号に対し、ポンプまたはポンプ水車の適正回転速度
   指令を設定すると共に、該適正回転速度指令と実際の回
   転速度との偏差を求めて、これを０とすべく補正信号を
   出力する回転速度制御系と、外部からの指令またはこれ
   に相当する信号および前記補正信号に対し、電動機の出
   力が追従するよう制御する電力制御系と、外部からの指
   令またはこれに相当する信号に対し、ポンプまたはポン
   プ水車の流量調節手段の開度調節が追従するよう制御す
   る流量調節制御系とを備え、前記電力制御系の時定数を
   、前記回転速度制御系の時定数に比し無視できる程小さ
   く設定し、かつ、 流量調節手段の無次元化開度をｙ、無次元化回転速度を
   ｎ、ポンプまたはポンプ水車の無次元化入力をｐ＿ｐお
   よび無次元化全揚程をｈとして、 ▲数式、化学式、表等があります▼ となるように、前記流量調節制御系の応答 （∂ｙ／∂ｔ）と、前記回転速度制御系の応答（∂ｎ／
   ∂ｔ）との関係を設定することを特徴とする可変速ポン
   プシステム。 ４、周波数変換器を備え、ほぼ一定周波数の電力系統電
   力を受けて、回転速度制御系により、回転速度が運転状
   態に応じて可変制御されると共に、流量調節制御系によ
   り流量が制御されて運転される、電動機駆動の可変速ポ
   ンプシステムにおいて、 外部より与えられる電力指令に対し、実際の電動機出力
   が、この電動機出力変化に対する実際の回転速度の応答
   時定数に比して無視できる程度に小さい応答時定数で追
   従するよう制御する電力制御系を備え、 回転速度が上昇中に当該可変速ポンプの機械的負荷がた
   とえ一時的でも減少することがないように、また、回転
   速度が下降中に当該可変速ポンプの機械的負荷がたとえ
   一時的でも増加することがないように、各々の場合に対
   応した伝達関数を、前記流量調節制御系および／または
   回転速度制御系について設定することを特徴とする可変
   速ポンプシステム。 ５、電力指令および総落差に応じて最適な回転速度指令
   目標値を生成して出力する関数発生部と、前記目標値に
   時定数を付加して回転速度指令として出力する遅れ要素
   とを備え、 前記遅れ要素は、回転速度指令を上昇させる際には、大
   きな応答速度を付与し、下降させる際には小さな応答速
   度を付与する伝達要素を有して構成されることを特徴と
   する回転速度関数発生器。 ６、電力指令と総落差に応じて最も適切な案内羽根開度
   指令の目標値を生成して出力する関数発生部と、前記目
   標値に時定数を付加して案内羽根開度指令として出力す
   る遅れ要素とを備え、前記遅れ要素は、案内羽根開度指
   令を上昇させる際には小さな応答速度を付与し、下降さ
   せる際には大きな応答速度を付与する伝達要素を有して
   構成されることを特徴とする案内羽根開度関数発生器。 ７、周波数変換器を備え、ほぼ一定周波数の電力系統電
   力を受けて、回転速度制御系により、回転速度が運転状
   態に応じて可変制御されると共に、流量調節制御系によ
   り流量が制御されて運転される、電動機駆動の可変速ポ
   ンプの運転方法において、 外部からの電力指令によって、電動機出力を上げるとき
   、流量調節制御系における流量増大指令の上げ速度の最
   大値を、回転速度制御系における回転速度上昇指令の上
   げ速度の最大値に比して小さくし、 外部からの電力指令によって電動機出力を下げるとき、
   回転速度制御系における回転速度下降指令の下げ速度の
   最大値を、流量調節制御系における流量減少指令の下げ
   速度の最大値に比して小さくして、 電力指令の上げ下げに電動機を追従させて運転するモー
   ドを有することを特徴とする可変速ポンプの運転方法。 ８、請求項１、２、３または４記載の可変速ポンプシス
   テムを備えた揚水発電プラント。