JPH04314975A - ガバナレス水車の起動制御装置 - Google Patents
ガバナレス水車の起動制御装置Info
- Publication number
- JPH04314975A JPH04314975A JP3106818A JP10681891A JPH04314975A JP H04314975 A JPH04314975 A JP H04314975A JP 3106818 A JP3106818 A JP 3106818A JP 10681891 A JP10681891 A JP 10681891A JP H04314975 A JPH04314975 A JP H04314975A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water turbine
- control device
- governor
- head
- opening
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、中小水力発電所用の
ガバナレス水車の起動および並列運転を制御する起動制
御装置に関する。
ガバナレス水車の起動および並列運転を制御する起動制
御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】中小水力発電所は、河川の水を上流で堰
き止め、取水口から比較的長い水路によって発電所に導
き、その間で落差を得る方式の水路式発電所であり、貯
水池または調整池を持たず、河川流量に応じて発電する
流れ込み式発電所が多い。また、中小水力発電所ではガ
バナを用いないガバナレスのものが多い。従来のガバナ
レス水車の起動は、ガイドベーンに起動開度を任意に定
め、外部条件に関係なくサーボモータにより起動開度ま
でガイドベーンを開いて水車を起動する。起動後は発電
機の周波数の設定値と検出値との偏差に対応する比例制
御を行っていた。
き止め、取水口から比較的長い水路によって発電所に導
き、その間で落差を得る方式の水路式発電所であり、貯
水池または調整池を持たず、河川流量に応じて発電する
流れ込み式発電所が多い。また、中小水力発電所ではガ
バナを用いないガバナレスのものが多い。従来のガバナ
レス水車の起動は、ガイドベーンに起動開度を任意に定
め、外部条件に関係なくサーボモータにより起動開度ま
でガイドベーンを開いて水車を起動する。起動後は発電
機の周波数の設定値と検出値との偏差に対応する比例制
御を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のガバナレス水車
は、落差に関係なく起動開度までサーボモータにより自
動的にガイドベーンを開くため、上水槽の水位が高く落
差が大きいときには水圧が高いので起動時にはランナの
回転速度が急激に上昇し、定格回転速度を越してオーバ
シュートしてしまうことがあった。また上水槽の水位が
低く落差が少ないときは、水圧が低いため、ステイベー
ンにごみが詰まった場合サーボモータにより起動開度ま
でガイドベーンを開いても水車が定格回転速度まで上が
らないことがあった。さらに、起動した後も落差に関係
なく制御装置により一定の応答速度でガイドベーンを操
作するため、落差，水流などの外的条件が変わると同期
投入が困難であった。
は、落差に関係なく起動開度までサーボモータにより自
動的にガイドベーンを開くため、上水槽の水位が高く落
差が大きいときには水圧が高いので起動時にはランナの
回転速度が急激に上昇し、定格回転速度を越してオーバ
シュートしてしまうことがあった。また上水槽の水位が
低く落差が少ないときは、水圧が低いため、ステイベー
ンにごみが詰まった場合サーボモータにより起動開度ま
でガイドベーンを開いても水車が定格回転速度まで上が
らないことがあった。さらに、起動した後も落差に関係
なく制御装置により一定の応答速度でガイドベーンを操
作するため、落差，水流などの外的条件が変わると同期
投入が困難であった。
【０００４】この発明は、ガバナレス水車を落差の高低
に合わせて、円滑に起動および並列運転させるような起
動制御装置を提供することを目的とする。
に合わせて、円滑に起動および並列運転させるような起
動制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】中小水力発電所用のガバ
ナレス水車の起動および並列運転を制御する起動制御装
置において、落差の高低に合わせて、ガイドベーンの開
閉時間を調整するように、サーボモータを制御するファ
ジイ制御装置を設けたことによって、上記目的を達成す
る。
ナレス水車の起動および並列運転を制御する起動制御装
置において、落差の高低に合わせて、ガイドベーンの開
閉時間を調整するように、サーボモータを制御するファ
ジイ制御装置を設けたことによって、上記目的を達成す
る。
【０００６】なお、請求項１記載のガバナレス水車の起
動制御装置において、ファジイ制御装置は、落差の高低
または水車の回転速度と定格回転速度との差を前件部と
し、ガバナの開閉速度を後件部とする制御規則を備えれ
ば、ガバナレス水車を落差の高低に合わせて円滑に起動
するとともに定格回転速度付近に近づける上に好適であ
る。
動制御装置において、ファジイ制御装置は、落差の高低
または水車の回転速度と定格回転速度との差を前件部と
し、ガバナの開閉速度を後件部とする制御規則を備えれ
ば、ガバナレス水車を落差の高低に合わせて円滑に起動
するとともに定格回転速度付近に近づける上に好適であ
る。
【０００７】さらに、請求項１記載のガバナレス水車の
起動制御装置において、ファジイ制御装置は、水車の回
転速度が定格回転速度付近に達したとき、この水車に結
合された発電機と系統との位相差または前記発電機と系
統との周波数差を前件部とし、ガバナの開閉速度を後件
部とする制御規則を備えれば、ガバナレス水車を円滑に
並列運転させる上に好適である。
起動制御装置において、ファジイ制御装置は、水車の回
転速度が定格回転速度付近に達したとき、この水車に結
合された発電機と系統との位相差または前記発電機と系
統との周波数差を前件部とし、ガバナの開閉速度を後件
部とする制御規則を備えれば、ガバナレス水車を円滑に
並列運転させる上に好適である。
【０００８】
【作用】この発明は、ガバナレス水車の起動制御装置と
して、落差の高低に合わせて、ガイドベーンの開閉時間
を調整するように、サーボモータを制御するファジイ制
御装置を設け、落差が高いときはガイドベーンをゆっく
り開き、落差が低いときは、ガイドベーンを速く開いて
水車を円滑に起動させることができる。
して、落差の高低に合わせて、ガイドベーンの開閉時間
を調整するように、サーボモータを制御するファジイ制
御装置を設け、落差が高いときはガイドベーンをゆっく
り開き、落差が低いときは、ガイドベーンを速く開いて
水車を円滑に起動させることができる。
【０００９】なお、起動後は水車の回転速度が定格回転
速度付近に近づいたとき、ファジイ制御装置によってガ
イドベーン開度を少しずつ操作するので、水車を円滑に
定格回転速度まで到達させることができる。
速度付近に近づいたとき、ファジイ制御装置によってガ
イドベーン開度を少しずつ操作するので、水車を円滑に
定格回転速度まで到達させることができる。
【００１０】さらに、水車の回転速度が定格回転速度付
近に達したとき、水車に結合された発電機と系統との位
相差または発電機と系統との周波数差を前件部とする制
御規則により、ガイドベーンを開閉制御するので、発電
機の周波数および位相を系統に速やかに合わせ発電機を
円滑に同期投入させて並列運転させることができる。
近に達したとき、水車に結合された発電機と系統との位
相差または発電機と系統との周波数差を前件部とする制
御規則により、ガイドベーンを開閉制御するので、発電
機の周波数および位相を系統に速やかに合わせ発電機を
円滑に同期投入させて並列運転させることができる。
【００１１】
【実施例】ファジイ制御は、プロセスの状況判断を条件
命題として、その命題が確かなときの操作を結論とする
ＩＦ−ＴＨＥＮ形式（もし〜ならば〜を〜せよ）で表現
しやすい。この表現方法が制御規則であり、ＩＦ部を前
件部、ＴＨＥＮ部を後件部と呼ぶ。ファジイ制御装置は
、複数個のファジイ制御規則の集合とファジイ推論部か
ら構成される。制御規則の前件部変数ｘ１ ，ｘ２ は
ファジイ制御装置の入力、後件部変数ｙは出力と呼んで
いる。ファジイ推論は、ファジイ論理に基づくものだが
、ファジイ制御ではファジイ関係概念を用いない簡単な
計算法が用いられている。これは、ファジイ論理におけ
る一般的ファジイ推論と異なって、ファジイ制御におけ
る推論では推論の前提であるフアジイ制御装置への入力
がファジイ値ではなく、普通の数値であることを考慮し
たものである。推論結果もファジイ値ではなく数値で与
えられる。
命題として、その命題が確かなときの操作を結論とする
ＩＦ−ＴＨＥＮ形式（もし〜ならば〜を〜せよ）で表現
しやすい。この表現方法が制御規則であり、ＩＦ部を前
件部、ＴＨＥＮ部を後件部と呼ぶ。ファジイ制御装置は
、複数個のファジイ制御規則の集合とファジイ推論部か
ら構成される。制御規則の前件部変数ｘ１ ，ｘ２ は
ファジイ制御装置の入力、後件部変数ｙは出力と呼んで
いる。ファジイ推論は、ファジイ論理に基づくものだが
、ファジイ制御ではファジイ関係概念を用いない簡単な
計算法が用いられている。これは、ファジイ論理におけ
る一般的ファジイ推論と異なって、ファジイ制御におけ
る推論では推論の前提であるフアジイ制御装置への入力
がファジイ値ではなく、普通の数値であることを考慮し
たものである。推論結果もファジイ値ではなく数値で与
えられる。
【００１２】ファジイ制御装置の設計に当たっては、前
件部と後件部を定めなければならない。そのとき、前件
部については、下記が必要である。 １）制御のための情報すなわちファジイ制御規則の前件
部変数ｘ１ ，ｘ２ などの選択。 ２）条件の設定すなわち前件部変数空間のフアジイ分割
の決定。 ３）ファジイ変数のパラメータの決定。 後件部の後件部変数は、一般にプラントに加える操作量
であることが多いので、おのずから定まる。
件部と後件部を定めなければならない。そのとき、前件
部については、下記が必要である。 １）制御のための情報すなわちファジイ制御規則の前件
部変数ｘ１ ，ｘ２ などの選択。 ２）条件の設定すなわち前件部変数空間のフアジイ分割
の決定。 ３）ファジイ変数のパラメータの決定。 後件部の後件部変数は、一般にプラントに加える操作量
であることが多いので、おのずから定まる。
【００１３】この発明の実施例によるガバナレス水車の
起動制御装置は、ガイドベーンを開閉操作するサーボモ
ータをファジイ制御装置によって制御する。このファジ
イ制御装置は、プログラマブルコントローラを用いて、
制御規則として、「上水槽の水位が高ければ、ガイドベ
ーンをゆっくり開け」、「回転速度が定格回転速度に近
付けば、ガイドベーン開度を少しずつ操作しろ」と定め
、落差の高低に合わせて水車を円滑に起動する。
起動制御装置は、ガイドベーンを開閉操作するサーボモ
ータをファジイ制御装置によって制御する。このファジ
イ制御装置は、プログラマブルコントローラを用いて、
制御規則として、「上水槽の水位が高ければ、ガイドベ
ーンをゆっくり開け」、「回転速度が定格回転速度に近
付けば、ガイドベーン開度を少しずつ操作しろ」と定め
、落差の高低に合わせて水車を円滑に起動する。
【００１４】この発明によるファジイ制御装置は、制御
規則として、水車が定格回転速度付近に達したとき、「
発電機と系統との位相差が小さくなればガイドベーンを
さらにゆっくり操作しろ」、「発電機の周波数と系統の
周波数との差が小さくなれば、ガイドベーンをさらにゆ
っくり開閉操作しろ」と定め、この制御規則によって、
水車に結合された発電機を円滑に同期投入させ、並列運
転させる。
規則として、水車が定格回転速度付近に達したとき、「
発電機と系統との位相差が小さくなればガイドベーンを
さらにゆっくり操作しろ」、「発電機の周波数と系統の
周波数との差が小さくなれば、ガイドベーンをさらにゆ
っくり開閉操作しろ」と定め、この制御規則によって、
水車に結合された発電機を円滑に同期投入させ、並列運
転させる。
【００１５】図１はこの発明の実施例による起動制御装
置を備えたガバナレス水車の起動時における時間と回転
速度との関係を示す線図である。図１において、参考の
ために直線Ａは従来の６５Ｆ（周波数）設定値を示し、
直線Ｂは従来の７７Ｅ（ガイドベーン開度）選定値を示
す。水車のガイドベーン開度Ｇはファジイ制御装置によ
って図示のごとく制御され、先ずガバナを起動開度まで
開いて水車を起動させ、その後上水槽の水位が高ければ
ガイドベーンをゆっくり開き、水車は起動して定格回転
速度に近づいたとき、ガイドベーンをゆっくり開くとと
もに、回転速度が定格回転速度に近づけば、ガイドベー
ン開度を少しずつ操作して、回転速度Ｓは図示のごとく
円滑に定格回転速度に到達する。さらに、発電機の周波
数と系統周波数との差が小さければガイドベーンをさら
にゆっくり開き、発電機と系統との位相差が小さければ
ガイドベーンをさらにゆっくり開いて、周波数および位
相を合わせて同期投入して並列運転させる。因みに、図
１における水車の回転速度Ｓおよびガイドベーン開度Ｇ
は、従来のガバナ付水車の起動時の回転速度およびガイ
ドベーン開度とほぼ同様である。
置を備えたガバナレス水車の起動時における時間と回転
速度との関係を示す線図である。図１において、参考の
ために直線Ａは従来の６５Ｆ（周波数）設定値を示し、
直線Ｂは従来の７７Ｅ（ガイドベーン開度）選定値を示
す。水車のガイドベーン開度Ｇはファジイ制御装置によ
って図示のごとく制御され、先ずガバナを起動開度まで
開いて水車を起動させ、その後上水槽の水位が高ければ
ガイドベーンをゆっくり開き、水車は起動して定格回転
速度に近づいたとき、ガイドベーンをゆっくり開くとと
もに、回転速度が定格回転速度に近づけば、ガイドベー
ン開度を少しずつ操作して、回転速度Ｓは図示のごとく
円滑に定格回転速度に到達する。さらに、発電機の周波
数と系統周波数との差が小さければガイドベーンをさら
にゆっくり開き、発電機と系統との位相差が小さければ
ガイドベーンをさらにゆっくり開いて、周波数および位
相を合わせて同期投入して並列運転させる。因みに、図
１における水車の回転速度Ｓおよびガイドベーン開度Ｇ
は、従来のガバナ付水車の起動時の回転速度およびガイ
ドベーン開度とほぼ同様である。
【００１６】
【発明の効果】この発明によれは、ガバナレス水車の起
動制御装置として、フアジイ制御装置を備えることによ
って、落差の高低に合わせて水車を円滑に起動し、定格
回転速度に近づいたとき、ガイドベーン開度を少しずつ
操作し、かつ系統と発電機との位相差および周波数差が
小さいとき、ガイドベーン開度をさらにゆっくり操作し
て、円滑に同期投入させて並列運転させることができる
。この発明によれば、従来のごとく高価なガバナを不要
とし、コストダウンを図ることができる。
動制御装置として、フアジイ制御装置を備えることによ
って、落差の高低に合わせて水車を円滑に起動し、定格
回転速度に近づいたとき、ガイドベーン開度を少しずつ
操作し、かつ系統と発電機との位相差および周波数差が
小さいとき、ガイドベーン開度をさらにゆっくり操作し
て、円滑に同期投入させて並列運転させることができる
。この発明によれば、従来のごとく高価なガバナを不要
とし、コストダウンを図ることができる。
【図１】この発明の実施例の起動制御装置を備えたガバ
ナレス水車の起動時における時間と回転速度との関係を
示す線図である。
ナレス水車の起動時における時間と回転速度との関係を
示す線図である。
Ｇ ガイドベーン開度
Ｓ 回転速度
Claims (3)
- 【請求項１】中小水力発電所用のガバナレス水車の起動
および並列運転を制御する起動制御装置において、落差
の高低に合わせて、ガイドベーンの開閉時間を調整する
ように、サーボモータを制御するファジイ制御装置を設
けたことを特徴とするガバナレス水車の起動制御装置。 - 【請求項２】請求項１記載のガバナレス水車の起動制御
装置において、ファジイ制御装置は、落差の高低または
水車の回転速度と定格回転速度との差を前件部とし、ガ
バナの開閉速度を後件部とする制御規則を備えることを
特徴とするガバナレス水車の起動制御装置。 - 【請求項３】請求項１記載のガバナレス水車の起動制御
装置において、ファジイ制御装置は、水車の回転速度が
定格回転速度付近に達したとき、この水車に結合された
発電機と系統との位相差または前記発電機と系統との周
波数差を前件部とし、ガバナの開閉速度を後件部とする
制御規則を備えることを特徴とするガバナレス水車の起
動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3106818A JPH04314975A (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | ガバナレス水車の起動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3106818A JPH04314975A (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | ガバナレス水車の起動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04314975A true JPH04314975A (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=14443395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3106818A Pending JPH04314975A (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | ガバナレス水車の起動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04314975A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113623126A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-11-09 | 湖南大学 | 一种基于模糊控制的直驱永磁水力发电系统控制方法、系统、终端及可读存储介质 |
-
1991
- 1991-04-11 JP JP3106818A patent/JPH04314975A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113623126A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-11-09 | 湖南大学 | 一种基于模糊控制的直驱永磁水力发电系统控制方法、系统、终端及可读存储介质 |
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