JPH0467800A - 可変速発電機の制御方法およびその装置 - 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〕 本発明は可変速発電機の制御方法およびその装置に係り
、特に、二次側巻線の交流励磁によって速度が可変とな
る可変速発電機を水車発電機として運転するに好適な可
変速発電機の制御方法およびその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、水車発電機には同期機が用いられていたが、この
同期機では、一定回転速度による運転しかおこなえず、
発電量および水位により水車効率が低下したり、また電
力系統の大規模化に伴って要求される高速負荷指令の変
化に追従できなくなったりするという不具合がある。

そこで、同期機の代りに、二次巻線の交流励磁によって
速度が可変となる可変速発電機を水車発電機として用い
、前者の問題点に対しては、水車の回転速度を可変する
と共に水車の最適回転速度と水車への供給水量を調整す
るガイドベーンの開度を最適とする最適ガイドベーン開
度に従った運転を実現したシステムが提案されている。

さらに後者の問題点に対しては、水車および可変速発電
機の回転エネルギーの瞬時の変化を高速に制御するシス
テムが提案されている。

従来この種のシステムにおいては、高速な電力応答制御
を実行するために、発電機の出力電力を制御するための
制御系を、発電機の二次側励磁電流を制御するための電
気系と、水車エネルギーをガイドベーンの開度によって
制御する機械系とに分離し、水車および可変速発電機の
回転数の変化を電力エネルギーの変化として瞬時に制御
するようになっている。なお、この種の装置に関連する
ものには、例えば特開昭６１−１７３６９８号公報が挙
げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術においては、高速な電力応答に起
因して以下に述べるような問題点が生しる恐れがある。

すなわち、可変速発電機の発電量および回転速度が安定
している定常運転時にはガイドベーン開度による水車エ
ネルギーと発電量（電気エネルギー）がまったく一致し
ている。しかし、この状態において、発電量指令を急速
に増加又は減少させると、実際の発電量は電気系で制御
させるため、発電量指令に対して遅れなく追従するが、
発電量指令に対するガイドベーン開度および回転速度は
機械系で制御されるため、電気′系の追従に比べてかな
り遅く、実際の発電量と水車エネルギーの偏差が回転速
度の変化分となる。この変化分は慣性エネルギーとして
回転エネルギーに変換され、この回転エネルギーが電気
エネルギーに変換される。

このため、発電量指令の変化が大きｌ、Ｎと、水車エネ
ルギーが発電量指令に追従できず、発電機の回転速度が
可変速度運転範囲からはずれ、発電機を安定した状態で
継続運転できなくなる恐れがある。

すなわち、従来技術では、発電量指令が大きく変化した
ときに、この変化に伴う水車の回転速度の変化を抑制す
るために、必要なエネルギーを水車に供給する点につい
ては配慮されていなかった。

本発明の目的は、発電量指令が変化しても、可変速発電
機の入力エネルギーと出力エネルギーとの偏差を抑制す
ることができる可変速発電機の制御方法およびその装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、第１の方法とし
て、ガイドベーンの開度に応じて回転する水車に連結さ
れた可変速発電機の発電量と回転速度とを検出し、この
検出発電量と発電量指令との偏差を求め、この偏差を零
に抑制するための励磁電流指令を生成し、この励磁電流
指令に従って前記発電機の二次側励磁電流を調整し、さ
らに発電量指令と水位から回転速度指令とガイドベーン
開度指令を生成し、この回転速度指令と前記検出回転速
度との偏差を求め、この偏差を零に制御するための速度
補償値をガイドベーン開度に対応づけて生成し、この速
度補償値を前記ガイドベーン開度指令に加え、速度補償
値を含むガイドベーンの開度を調整するに際して、発電
量指令が定常値から変化したときに、この指令の変化分
に応じた過渡的エネルギーに相当する水量を補正量とし
て水車に供給する可変速発電機の制御方法を採用したも
のである。

第２の方法として、ガイドベーンの開度に応して回転す
る水車に連結された可変速発電機の発電量と回転速度と
を検出し、この検出発電量と発電量指令との偏差を求め
、この偏差を零に抑制するための励磁電流指令を生成し
、この励磁電流指令に従って前記発電機の二次側励磁電
流を調整し、さらに発電量指令と水位から回転速度指令
とガイドベーン開度指令を生成し、この回転速度指令と
前記検出回転速度との偏差を求め、この偏差を零に制御
するための速度補償値をガイドベーン開度に対応づけて
生成し、この速度補償値を前記ガイドベーン開度指令に
加え、速度補償値を含むガイドベーンの開度を調整する
に際して、発電量指令が定常値から変化したときに、こ
の指令の変化分に応じたガイドベーン開度補正値を生成
し、このガイドベーン開度補正値に従って、前記ガイド
ベーン開度指令のうち少なくとも一方の指令を補正する
可変速発電機の制御方法を採用したものである。

第３の方法として、ガイドベーンの開度に応じて回転す
る水車に連結された可変速発電機の発電量と回転速度と
を検出し、この検出発電量と発電量指令との偏差を求め
、この偏差を零に抑制するための励磁電流指令を生成し
、この励磁電流指令に従って前記発電機の二次側励磁電
流を調整し、さらに発電量指令と水位から回転速度指令
とガイドベーン開度指令を生成し、この回転速度指令と
前記検出回転速度との偏差を求め、この偏差を零に抑制
するための速度補償値をガイドベーン開度に対応づけて
生成し、この速度補償値を前記ガイドベーン開度指令に
加え、速度補償値を含むガイドベーンの開度を調整する
に際して、発電量指令が定常値から変化したときに、こ
の指令の変化分に応じた速度補正値を生成し、この速度
補正値に従って前記速度補償値を補正する可変速発電機
の制御方法を採用したものである。

第４の方法として、ガイドベーンの開度に応じて回転す
る水車に連結された可変速発電機の発電量と回転速度と
を検出し、この検出発電量と発電量指令との偏差を求め
、この偏差を零に抑制するための励磁電流指令を生成し
、この励磁電流指令に従って前記発電機の二次側励磁電
流を調整し、さらに発電量指令と水位から回転速度指令
とガイドベーン開度指令を生成し、この回転速度指令と
前記検出回転速度との偏差を求め、この偏差を零に抑制
するための速度補償値をガイドベーン開度に対応づけて
生成し、この速度補償値を前記ガイドベーン開度指令に
加え、速度補償値を含むガイドベーンの開度を調整する
に際して、発電量指令が定常値から変化したときにこの
指令の変化分に応じてその変化率を抑制するための発電
量補正値を生成し、この発電量補正値を前記発電量指令
に加算する可変速発電機の制御方法を採用したものであ
る。

第５の方法として、ガイドベーンの開度に応じて回転す
る水車に連結された可変速発電機の発電量と回転速度と
を検出し、この検出発電量と発電量指令との偏差を求め
、この偏差を零に抑制するための励磁電流指令を生成し
、この励磁電流指令に従って前記発電機の二次側励磁電
流を調整し、さらに発電量指令と水位から回転速度指令
とガイドベーン開度指令を生成し、この回転速度指令と
前記検出回転速度との偏差を求め、この偏差を零に制御
するための速度補償値をガイドベーン開度に対応づけて
生成し、この速度補償値を前記ガイドベーン開度指令に
加え、速度補償値を含むガイドベーンの開度を調整する
に際して、発電指令が定常値から変化したときに、この
指令の変化分に応じたガイドベーン開度補正値と速度補
正値を生成し、このガイドベーン開度補正値に従って前
記ガイドベーン開度指令を補正し、前記速度補正値に従
って前記速度補償値を補正する可変速発電機の制御方法
を採用したものである。

第６の方法として、ガイドベーンの開度に応して回転す
る水車に連結された可変速発電機の発電量と回転速度と
を検出し、この検出電流と発電量指令との偏差を求め、
この偏差を零に抑制するための励磁電流指令を生成し、
この励磁電流指令に従って前記発電機の二次側励磁電流
を調整し、さらに発電量指令と水位から回転速度指令と
ガイドベーン開度指令を生成し、この回転速度指令と前
記検出回転速度との偏差を求め、この偏差を零に抑制す
るための速度補償値をガイドベーン開度に対応づけて生
成し、この速度補償値を前記ガイドベーン開度指令に加
え、速度補償値を含むガイドベーンの開度を調整するに
際して１発電量指令が定常値から変化したときに、この
指令の変化分に応じたガイドベーン開度補正値と速度補
正値を生成すると共に、前記発電量指令の変化分に応じ
てその変化率を抑制するための発電量補正値を生成し、
前記ガイドベーン開度補正値に従って前記ガイドベーン
開度指令を補正すると共に前記速度補正値に従って前記
速度補償値を補正し、さらに前記発電量補正値を前記発
電量指令に加算する可変速発電機の制御方法を採用した
ものである。

第１２の装置として、供給水量に応して可変速発電機を
回転駆動する水車と、水車への供給水量を調整するガイ
ドベーンと、前記可変速発電機の回転速度を検出する回
転速度検出器と、前記可変速発電機の発電量を検出する
発電量検出器と、発電量検出器の検出出力と発電量指令
との偏差を零に抑制するための励磁電流指令を生成する
励磁電流指令生成器と、前記励磁電流指令に従って前記
可変速発電機の二次側励磁電流を調整する励磁電流調整
器と、発電量指令と水位から回転速度指令を生成する回
転速度指令生成器と、発電量指令と水位からガイドベー
ン開度指令を生成するガイドベーン開度指令生成器と、
前記回転速度指令と前記回転速度検出器の検出出力との
偏差を零に抑制するための速度補償値をガイドベーン開
度に対応づけて生成する速度補償値生成器と、ガイドベ
ーン開度指令生成器の出力指令に前記速度補償値を加え
て出力するガイドベーン開度指令出力器と、ガイドベー
ン開度指令出力器の出力指令によりガイドベーンの開度
を制御するガイドベーン制御器とを有するものにおいて
、発電量指令の定常値からの変化分を検出する指令変化
検出器と、指令変化検出器の検出出力に応じたガイドベ
ーン開度補正値を生成するガイドベーン開度補正値生成
器と、前記ガイドベーン開度補正値に従って、前記ガイ
ドベーン開度指令発生器とガイドベーン開度指令出力器
のうち少なくとも一方の出力指令を補正するガイドベー
ン開度補正器とを設けたことを特徴とする可変速発電機
の制御装置を構成したものである。

第２の装置として、供給水量に応して可変速発電機を回
転駆動する水車と、水車への供給水量を調整するガイド
ベーンと、前記可変速発電機の回転速度を検出する回転
速度検出器と、前記可変速発電機の発電量を検出する発
電量検出器と、発電量検出器の検出出力と発電量指令と
の偏差を零に抑制するための励磁電流指令を生成する励
磁電流指令生成器と、前記励磁電流指令に従って前記可
変速発電機の二次側励磁電流を調整する励磁電流調整器
と、発電量指令と水位から回転速度指令を生成する回転
速度指令生成器と、発電量指令と水位からガイドベーン
開度指令を生成するガイドベーン開度指令生成器と、前
記回転速度指令と前記回転速度検出器の検出出力との偏
差を零に抑制するための速度補償値をガイドベーン開度
に対応づけて生成する速度補償値生成器と、ガイドベー
ン開度指令生成器の出力指令に前記速度補償値を加えて
出力するガイドベーン開度指令出力器と、ガイドベーン
開度指令出力器の出力指令によりガイドベーンの開度を
制御するガイドベーン制御器とを有するものにおいて、
発電量指令の定常値からの変化分を検出する指令変化検
出器と、指令変化検出器の検出出力に応じたガイドベー
ン開度補正値を生成するガイドベーン開度補正値生成器
と、前記ガイドベーン開度補正値に従って、前記ガイド
ベーン開度指令発生器とガイドベーン開度指令出力器の
うち少なくとも一方の出力指令を補正するガイドベーン
開度補正器とを設けたことを特徴とする可変速発電機の
制御装置を構成したものである。

第３の装置として、供給水量に応じて可変速発電機を回
転駆動する水車と、水車への供給水量を調整するガイド
ベーンと、前記可変速発電機の回転速度を検出する回転
速度検出器と、前記可変速発電機の発電量を検出する発
電量検出器と、発電量検出器の検出出力と発電量指令と
の偏差を零に抑制するための励磁電流指令を生成する励
磁電流指令生成器と、前記励磁電流指令に従って前記可
変速発電機の二次側励磁電流を調整する励磁電流調整器
と、発電量指令と水位から回転速度指令を生成する回転
速度指令生成器と、発電量指令と水位からガイドベーン
開度指令を生成するガイドベーン開度指令生成器と、前
記回転速度指令と前記回転速度検出器の検出出力との偏
差を零に抑制するための速度補償値をガイドベーン開度
に対応づけて生成する速度補償値生成器と、ガイドベー
ン開度指令生成器の出力指令に前記速度補償値を加えて
出力するガイドベーン開度指令出力器と、ガイドベーン
開度指令出力器の出力指令によりガイドベーンの開度を
制御するガイドベーン制御器とを有するものにおいて、
発電量指令の定常値からの変化分を検出する指令変化検
出器と、指令変化検出器の検出出力に応じてその変化率
を抑制するための発電量補正値を生成する発電量補正値
生成器と、前記発電量補正値を前記発電量指令に加算す
る発電量補正値加算器とを設けたことを特徴とする可変
速発電機の制御装置を構成したものである。

第４の装置として、供給水量に応じて可変速発電機を回
転駆動する水車と、水車への供給水量を調整するガイド
ベーンと、前記可変速発電機の回転速度を検出する回転
速度検出器と、前記可変速発電機の発電量を検出する発
電量検出器と、発電量検出器の検出出力と発電量指令と
の偏差を零に抑制するための励磁電流指令を生成する励
磁電流指令生成器と、前記励磁電流指令に従って前記可
変速発電機の二次側励磁電流を調整する励磁電流調整器
と、発電量指令と水位から回転速度指令を生成する回転
速度指令生成器と、発電量指令と水位からガイドベーン
開度指令を生成するガイドベーン開度指令生成器と、前
記回転速度指令と前記回転速度検出器の検出出力との偏
差を零に抑制するための速度補償値をガイドベーン開度
に対応づけて生成する速度補償値生成器と、ガイドベー
ン開度指令生成器の出力指令に前記速度補償値を加えて
出力するガイドベーン開度指令出力器と、ガイドベーン
開度指令出力器の出力指令によりガイドベーンの開度を
制御するガイドベーン制御器とを有するものにおいて、
発電量指令の定常値からの変化分を検出する指令変化検
出器と、指令変化検出器の検出出力に応じたガイドベー
ン開度補正値生成器と、前記ガイドベーン開度補正値に
従って、前記ガイドベーン開度指令発生器とガイドベー
ン開度指令出力器のうち少なくとも一方の出力指令を補
正するガイドベーン開度指令補正器と、指令変化検出器
の検出出力に応じた速度補正値を生成する速度補正値生
成器と、この速度補正値に従って前記速度補償値を補正
する速度補償値補正器とを設けたことを特徴とする可変
速発電機の制御装置を構成したものである。

第５の装置として、供給水量に応じて可変速発電機を回
転駆動する水車と、水車への供給水量をｔＡ整するガイ
ドベーンと、前記可変速発電機の回転速度を検出する回
転速度検出器と、前記可変速発電機の発電量を検出する
発電量検出器と、発電量検出器の検出出力と発電量指令
との偏差を零に抑制するための励磁電流指令を生成する
励磁電流指令生成器と、前記励磁電流指令に従って前記
可変速発電機の二次側励磁電流を調整する励磁電流調整
器と、発電量指令と水位から回転速度指令を生成する回
転速度指令生成器と、発電量指令と水位からガイドベー
ン開度指令を生成するガイドベーン開度指令生成器と、
前記回転速度指令と前記回転速度検出器の検出出力との
偏差を零に抑制するための速度補償値をガイドベーン開
度に対応づけて生成する速度補償値生成器と、ガイドベ
ーン開度指令生成器の出力指令に前記速度補償値を加え
て出力するガイドベーン開度指令出力器と、ガイドベー
ン開度指令出力器の出力指令によりガイドベーンの開度
を制御するガイドベーン制御器とを有するものにおいて
、発電量指令の定常値からの変化分を検出する指令変化
検出器と、指令変化検出器の検出出力に応じたガイドベ
ーン開度補正値を生成するガイドベーン開度補正値生成
器と。

前記ガイドベーン開度補正値に従って、前記ガイドベー
ン開度指令発生器とガイドベーン開度指令出力器のうち
少なくとも一方の出力指令を補正するガイドベーン開度
指令補正器と、指令変化検出器の検出出力に応じた速度
補正値を生成する速度補正値生成器と、この速度補正値
に従って前記速度補償値を補正する速度補償値補正器と
、指令変化検出器の検出出力に応じてその変化率を抑制
するための発電量補正値を生成する発電量補正値生成器
と、前記発電量補正値を前記発電量指令に加算する発電
量補正値加算器とを設けたことを特徴とする可変速発電
機の制御装置を構成したものである。

〔作用〕

発電量指令が定常値から変化したときには、この指令の
変化分に応じた過渡的エネルギーに相当する水量が補正
水量として水車に供給されるため、可変速発電機の出力
エネルギーを入力エネルギーの偏差を零に抑制すること
が可能となり、水車エネルギーの追従性が上がり、可変
速発電機の回転速度の変動を可変速範囲内に抑制するこ
とができる。従って可変速発電機を安定した状態で継続
して運転することが可能となる。発電量指令の変化に応
じたエネルギーを水車に供給するに際しては。

発電量指令と水位から定まる回転速度指令とガイドベー
ン開度指令のうちいずれか一方を発電量指令の変化分に
応じて補正したり、あるいは発電量指令の変化分に応じ
てその変化率を抑制するための発電量補正値によって発
電量指令を補正することも可能である。すなわち、電気
系の制御を機械系の制御応答に合わせて遅らせることに
よっても水車エネルギーの追従性を高めることが可能と
なる。

また発電量指令の変化に合わせて水車エネルギーを制御
するに際して、回転速度指令、ガイドベーン開度指令お
よび発電量指令のうち各補正された指令を２又は３以上
のもので組み合わせても水車エネルギーの追従性を高め
ることは可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、可変速発電機１ｏは水車１２に連結さ
れており、水車１２にはガイドベーン１４の開度に応じ
た流量の水が供給されている。

水車１２が供給水量に応じて回転すると、この回転に伴
って可変速発電機１０が回転駆動される。

この可変速発電機１０の一次側は電力系統１６に接続さ
れており、二次巻線に交流励磁電流を通流する周波数変
換器１８が接続されている。そして可変速発電機１０は
電気系の各種機器によって二次側の交流励磁電流が制御
され、交流励磁電流に従って回転速度が可変に制御され
るようになっている。一方、水車１２は機械系の各種機
器によって水車エネルギーが制御されるようになってい
る。

電気系の機器として、変流器２０、変圧器２２、発電量
検出器２４、励磁用変圧器２６、周波数変換器１８、電
力制御装置２８、加算器３ｏが設けられている。発電量
検出器２４は変流器２０と変圧器２２の出力信号から可
変速発電機１０の発電量を示す発電量信号ＰＬを生成し
、発電量信号Ｐしを加算器３０へ出力されるようになっ
ている。加算器３０は発電量信号ｐｔ、と発電量指令Ｐ
Ｏとの偏差に応じた信号を電力制御装置２８へ出力する
ようになっている。電力制御装置２８は比例・積分器を
有し、加算器３０からの偏差を零に抑制するための励磁
電流指令ｉｏを生成し、この励磁電流指令ｉｏを周波数
変換器１８へ出力するようになっている。すなわち加算
器３０と電力制御装置２８によって励磁電流指令生成器
が構成されている。周波数変換器１８は、例えばサイク
ロコンバータで構成されており、励磁用変換器２６から
の電力を取り込み、励磁電流指令ｉｏに従って可変速発
電機１０の二次側励磁電流を調整する励磁電流調整器と
して構成されている。

一方、機械系の機器として、回転速度検出器３２、最適
回転速度指令発生器３４、加算器３６、回転速度制御装
置３８、最適ガイドベーン開度指令発生器４０、加算器
４２，４４、ガイドヘーン駆動装置４６、指令変化検出
器４８、ガイドベーン開度補正値生成器５０が設けられ
ている。

最適回転速度指令発生器３４は発電量指令Ｐ。

と水位信号Ｈとから水車１２の効率が最高となる最適回
転速度指令Ｎｏを生成し、この指令Ｎｏを加算器３６へ
出力するようになっている。加算器３６には、発電機１
０の回転速度を検呂する回転速度検出器３２の検出信号
Ｎが入力されており、加算器３６は検出信号Ｎと最適回
転速度指令Ｎ。

との偏差に応じた信号を回転速度制御装置３８へ出力す
るようになっている。回転速度制御装置３８は、例えば
比例、積分又は微分演算により加算器３６の偏差を零に
抑制するための速度補償値ＹＮをガイドベーン開度に対
応づけて生成し、この速度補償値ＹＮを加算器４４へ出
力するようになっている。すなわち、加算器３６と回転
速度制御装置３８によって速度補償値生成器が構成され
ている。

最適ガ・（トベーン開度指令発生器４０は発電量指令Ｐ
Ｏと水位信号Ｈとから水車１２の効率を最高にするため
の最適ガイ゛Ｉヘベーン開度指令ＹＯを生成し、開度指
令Ｙｏを加算器４２を介し、て加算器４４へ出力するよ
うになっている。加算器４４は最適ガイドベーン開度指
令ＹＯに速度補償値ＹＮを加えて出力するガイドベーン
開度指令出力器として構成されている。この加算器４４
の出力指令はガイドヘーン能動装置４６に供給されてい
る。

ガイドベーン即動装置４６は加算器４４からの出力指令
に従ってガイドベーン１４の開度を制御するガイドベー
ン制御器として構成されている。

指令変化検出器４８は発電量指令ＰＯと水位信号Ｈとを
取り込み、次の（１）式に示されるように、発電量指令
Ｐｏの定常値からの変化分（ΔＰＯ／△ｔ）を検出し、
検出信号をガイドベーン開度補正値生成器５０へ出力す
るようになっている。

△　ｔ ガイドベーン開度補正値生成器５０は指令変化検出器４
８の検出出力に応じたガイドベーン開度補正値ΔＹｏを
生成し、この補正値Δｙｏを加算器４２へ出力するよう
になっている。加算器２２は最適ガイドベーン開度指令
Ｙｏにガイドベーン補正値ΔＹｏを加えて最適ガイドベ
ーン開度指令Ｙ　Ｏを補正するガイドベーン開度指令補
正値として構成されている。すなわち、（１）式に示さ
れるように、発電量指令Ｐａの変化分は水量の変化ΔＱ
（Ｈ）に比例し、流量の変化は水位の関数となるため、
（１）式に従ったガイドベーン開度補正値を求めること
としている。なお、（］−）式におけるｋがゲインを示
す。

以上の構成においで、第２図に示されるように、発電量
指令ＰａがＰｏ工から１〕ｏ２へと定常値から急激に増
加すると、発電量指令Ｐｏの増加に伴−って、最適同転
速度指令ＮｏがＮｏ１からＮｏ２へ変化する。

さらに最適ガイドベーン開度指令ＹｏはＹｏ□からＹＯ
２へ変化すると共に、この最適ガイドベーン開度指令に
ガイドベーン補正値ΔＹｏが加算される。

すなわち、従来のものは、ガイドベーン］４の開度Ｙは
特性Ｙ□に速度補償値ＹＮが加算された特性Ｙ２に従っ
て変化するが、本実施例のものは、特性Ｙ、にガイドベ
ーン補正値ΔＹＯが加算された特性Ｙ、に従ってガイド
ベーン開度Ｙが制御されることになる。このため、従来
のものでは、第２図の（ｄ）の破線で示されるように、
発電量指令ＰＯが急激に増加すると可変速運転範囲から
逸脱するが、本実施例のものは、発電量指令ＰＯの増加
に合わせて水車１２に対する供給水量が即座に増量され
るため、発電機１０の出力電力の増加に合わせて水車１
２の出力エネルギーを増加させることが可能となり、発
電機１０が可変速運転範囲から外れるのを防止すること
ができる。しがたって、発電量指令Ｐａが急激に増加し
ても、発電機１０を安定した状態で継続運転することが
可能となる。

次に、本発明の他の実施例を第３図および第４図に従っ
て説明する。

本実施例は、ガイドベーン開度指令を補正する代りに、
回転速度指令を補正するために速度指令補正回路５２を
設け１．二の補正口ｇ５２の出力を加算器３６に加える
ようにしたものであり、加算器４２と指令変化検出器４
８、ガイドベーン開度補正値生成＠５０の代りに、速度
指令補正回路５２を設けたほかは前記実施例と同様であ
るので、前記実施例と同一のものには同一の符号を付し
てそれらの説明は省略する。

速度指令補正回路５２は指令変化検出器５４と速度補正
値生成器５６から構成されており、速度補正値生成器５
６の出力が加算器３６に供給されている。指令変化検出
器５４は発電量指令Ｐｏの定常値からの変化分を検出し
、検出出力を速度補正値生成器５６へ出力するようにな
っている。速度補正値生成器５６は指令変化検出器５４
の検出出力に応じた速度補正値ΔＮｏを生成し、速度補
正値ΔＮｏを加算器３６へ加えるようになっている。そ
して、この速度補正値ΔＮｏによって速度補償値が補正
されるようになっている。すなわち、加算器３６は速度
補償値補正器としても構成されている。そして速度指令
補正回路５２が発電量指令Ｐｏに基づいて速度補正値Δ
ＮＯを生成するに際しては１発電量指令Ｐｏの変化に伴
う回転速度変化を次の（２）式から求めることとしてい
る。

（２）式から、最適回転速度指令Ｎｏに、予め水車１２
の過渡的エネルギーに相当する速度補正値ΔＮｏを加算
することにより、回転速度制御装置３８の定常制御ゲイ
ンを動特性ゲイン相当に上げ、速度補償値ＹＮを大きく
するように動作する。

なお、Ｔはトルクを、ＧＤ２は回転部のはずみ車効果を
示す。

一ヒ記実施例において、発電量指令ＰｏがＰＯ□からＰ
ｏ２へ急激に増加した場合、この変化に伴って最適回転
速度指令ＮｏがＮＯｏからＮｏｚへ変化すると共に、最
適ガイドベーン開度指令ＹｏがＹＯ□からＹＯ２へ変化
する。このとき速度指令補正回路５２の出力である速度
補正値ΔＮｏが加算器３６に加算されるため、第４図（
Ｃ）に示されるように、速度補償値ＹＮが特性Ｙ、から
特性Ｙ３となって変化する。従来のものは、特性￥２に
従って変化するが、本実施例のものは、特性Ｙ、に従っ
て変化するため、発電量指令Ｐｏが急激に変化しても、
この変化に追従してガイドベーン開度Ｙを急激に増加さ
せることができ、発電量指令Ｐｏの変化に応じたエネル
ギーを水車１２の駆動エネルギーとして水車１２に供給
することが可能となる。

従って、本実施例においても、第４図（ｄ）に示される
ように、前記実施例と同様に、発電量指令ＰＯが急激に
増加しても、発電機１０の運転範囲を可変速運転範囲内
に維持することが可能となる。

次に、発電量指令Ｐｏを補正するための実施例を第５図
および第６図に基づいて説明する。本実施例は、前記実
施例における速度指令補正回路５２の代りに、発電量指
令変化レート補正回路５８を設けたものであり、他の構
成は前記実施例と同様であるので、同一のものには同一
符号を付し７てそれらの説明は省略する。

発電量指令変化レート補正回路５８は指令変化検出器６
０と発電量補正器生成器６２および発電量補正値加算機
６４から構成されている。指令変化検出器６０は発電量
指令Ｐｏと水位信号Ｈを取り込み、発電量指令Ｐｏの定
常値からの変化分を検出し、検出出力を発電量補正値生
成器６２へ出力する。発電量補正値生成器６２は指令変
化検出器６０の検出出力に応じてその変化率を抑制する
ための発電量補正値を生成する。発電量補正値加算器６
４は発電量補正値生成器６２出力の発電量補正値を発電
量指令Ｐｏに加算し、加算した発電量指令を加算器３０
へ出力するようになっている。

すなわち、補正回路５８は、機械系の応答に合わせて電
気系の応答を遅らせるために、発電量指令ＰＯが急激に
変化した場合、発電量指令Ｐｏの変化を抑制して電気系
へ伝達するようになっている。

上記構成において、発電量指令Ｐｏが時間ｔ１からｔ２
の間にＰｏ１からＰｏ２へ変化した場合、最適回転速度
指令ＮＯと最適ガイドベーン開度指令Ｙｏはそれぞれ時
間ｔ１からｔ２の間にＮｏ。

〜Ｎｏ２、Ｙｏ工〜Ｙｏ２に変化する。しかし加算器３
０には、第６図（ａ）の実線で示されるように時間ｔ１
からｔ３の時間を要して発電量指令が人力されるように
なっている。このため、発電量指令ＰＯが急激に変化し
ても、カイドヘーン１４の開度に合わせて発電機１０の
交流励磁電流が制御されるため、発電量指令ＰＯが急激
に上昇しても、第６図の（ａ）に示されるように１発電
機１０の回転速度が可変速範囲から逸脱するのを防止す
ることができる。

前記実施例においては、発電量指令変化レート補正回路
５８と同じ機能を有するものを、予め中央給電所又は発
電所毎の負荷分配装置などの外部装置に実装しても、前
記実施例と同様な効果を得ることは可能である。

また第１図に示す実施例においては、ガイドベーン開度
補正値生成器５０の出力を加算器４２に加えるものにつ
いて述へたが、ガイドベーン開度補正値生成器５０の出
力を加算器４４へ加えるようにしても同様な効果を得る
ことができる。さらに、第１図と第３図および第５図の
ものをそれぞれ組み合わせたものでも、前記実施例と同
様な効果を得ることができる。例えば、第１図のものと
第３図のものを組み合わせたり、あるいは第１図と第３
図および第５図のものを組み合わせたりすることは可能
である。

第１図のものと第３図のものとを組み合わせたときには
、第１図のものに速度指令補正回路５２を設け、この回
路Ｓ２の出力を加算器３６に加える。この場合、最適ガ
イドベーン開度指令ＹＯが補正値ΔＹｏで補正され、最
適回転速度指令Ｎｏが速度補正値ΔＮｏによって補正さ
れるので、補正値ΔＹｏ及び速度補正値ΔＮｏは第１図
又は第３図の実施例のときとは異なる値に設定される。

なお、第１図のものと第５図のものを組み合せたり、第
３図のものと第５図のものを組み合せたときにも、各補
正値を組み合せに合わせて設定する。

又、第１図と第３図及び第５図を組み合せたときには、
第１図のものに速度指令補正回路５２と発電量指令変化
レート補正回路５８が加えられるので、加算器３０に入
力される発電量指令に合わせて補正値△Ｙｏと速度補正
値△Ｎｏの値を設定する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、発電量指令の変
化に合わせて水車への供給水量を過渡的に変化させるよ
うにしたため、発電量指令が急激に変化しても、発電機
の回転速度を運転範囲内に抑えることができ、発電機を
安定した状態で継続運転することができる。また、発電
量指令の伝達速度を機械系よりも電気系の速度を遅くす
るようにしたため、発電量指令が急激に変化しても、水
車への供給水量に合わせて発電機の交流励磁電流を制御
しているため、発電機の回転速を運転範囲内に抑制する
ことができ、発電機を安定した状態で継続運転すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第２図は第
１図に示す装置の作用を説明するための波形図、第３図
は本発明の第２実施例を示す構成図、第４図は第３図に
示す装置の作用を説明するための波形図、第５図は本発
明の第３実施例を示す構成図、第６図は第５図に示す装
置の作用を説明するための波形図である。 １０・・可変速発電機、１２・・・水車、１４・・・ガ
イドベーン、１６・・・電力系統、１８・・・周波数変
換器、２０・・変流器、２２・・・変圧器、２６・・・
励磁用変圧器、２４・・・発電量検出器、２８・・・電
力制御装置、３０・・・加算器、３２・・・回転速度検
出器、３４・・最適回転速度指令発生器、 ３６・・・加算器、３８・・・回転速度制御装置、４０
・・・最適ガイドベーン開度指令発生器、４２．４４・
・加算器、 ４６・・ガイドベーン駆動装置、 ４８・・・指令変化検出器、 ５０・・・ガイドベーン開度補正値生成器、５２・・・
速度指令補正回路、 ５４　指令変化検出器、 ５６・・・速度補正値生成器、 ５８・発電量指令変化レート補正回路、６０・・・指令
変化検出器。 ６２　・発電量補正値生成器、 ６４・・発電量補正値加算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガイドベーンの開度に応じて回転する水車に連結さ
   れた可変速発電機の発電量と回転速度とを検出し、この
   検出発電量と発電量指令との偏差を求め、この偏差を零
   に抑制するための励磁電流指令を生成し、この励磁電流
   指令に従って前記発電機の二次側励磁電流を調整し、さ
   らに発電量指令と水位から回転速度指令とガイドベーン
   開度指令を生成し、この回転速度指令と前記検出回転速
   度との偏差を求め、この偏差を零に制御するための速度
   補償値をガイドベーン開度に対応づけて生成し、この速
   度補償値を前記ガイドベーン開度指令に加え、速度補償
   値を含むガイドベーンの開度を調整するに際して、発電
   量指令が定常値から変化したときに、この指令の変化分
   に応じた過渡的エネルギーに相当する水量を補正量とし
   て水車に供給する可変速発電機の制御方法。 ２、ガイドベーンの開度に応じて回転する水車に連結さ
   れた可変速発電機の発電量と回転速度とを検出し、この
   検出発電量と発電量指令との偏差を求め、この偏差を零
   に抑制するための励磁電流指令を生成し、この励磁電流
   指令に従って前記発電機の二次側励磁電流を調整し、さ
   らに発電量指令と水位から回転速度指令とガイドベーン
   開度指令を生成し、この回転速度指令と前記検出回転速
   度との偏差を求め、この偏差を零に制御するための速度
   補償値をガイドベーン開度に対応づけて生成し、この速
   度補償値を前記ガイドベーン開度指令に加え、速度補償
   値を含むガイドベーンの開度を調整するに際して、発電
   量指令が定常値から変化したときに、この指令の変化分
   に応じたガイドベーン開度補正値を生成し、このガイド
   ベーン開度補正値に従って、前記ガイドベーン開度指令
   のうち少なくとも一方の指令を補正する可変速発電機の
   制御方法。 ３、ガイドベーンの開度に応じて回転する水車に連結さ
   れた可変速発電機の発電量と回転速度とを検出し、この
   検出発電量と発電量指令との偏差を求め、この偏差を零
   に抑制するための励磁電流指令を生成し、この励磁電流
   指令に従って前記発電機の二次側励磁電流を調整し、さ
   らに発電量指令と水位から回転速度指令とガイドベーン
   開度指令を生成し、この回転速度指令と前記検出回転速
   度との偏差を求め、この偏差を零に抑制するための速度
   補償値をガイドベーン開度に対応づけて生成し、この速
   度補償値を前記ガイドベーン開度指令に加え、速度補償
   値を含むガイドベーンの開度を調整するに際して、発電
   量指令が定常値から変化したときに、この指令の変化分
   に応じた速度補正値を生成し、この速度補正値に従って
   前記速度補償値を補正する可変速発電機の制御方法。 ４、ガイドベーンの開度に応じて回転する水車に連結さ
   れた可変速発電機の発電量と回転速度とを検出し、この
   検出発電量と発電量指令との偏差を求め、この偏差を零
   に抑制するための励磁電流指令を生成し、この励磁電流
   指令に従って前記発電機の二次側励磁電流を調整し、さ
   らに発電量指令と水位から回転速度指令とガイドベーン
   開度指令を生成し、この回転速度指令と前記検出回転速
   度との偏差を求め、この偏差を零に抑制するための速度
   補償値をガイドベーン開度に対応づけて生成し、この速
   度補償値を前記ガイドベーン開度指令に加え、速度補償
   値を含むガイドベーンの開度を調整するに際して、発電
   量指令が定常値から変化したときにこの指令の変化分に
   応じてその変化率を抑制するための発電量補正値を生成
   し、この発電量補正値を前記発電量指令に加算する可変
   速発電機の制御方法。 ５、ガイドベーンの開度に応じて回転する水車に連結さ
   れた可変速発電機の発電量と回転速度とを検出し、この
   検出発電量と発電量指令との偏差を求め、この偏差を零
   に抑制するための励磁電流指令を生成し、この励磁電流
   指令に従って前記発電機の二次側励磁電流を調整し、さ
   らに発電量指令と水位から回転速度指令とガイドベーン
   開度指令を生成し、この回転速度指令と前記検出回転速
   度との偏差を求め、この偏差を零に制御するための速度
   補償値をガイドベーン開度に対応づけて生成し、この速
   度補償値を前記ガイドベーン開度指令に加え、速度補償
   値を含むガイドベーンの開度を調整するに際して、発電
   指令が定常値から変化したときに、この指令の変化分に
   応じたガイドベーン開度補正値と速度補正値を生成し、
   このガイドベーン開度補正値に従って前記ガイドベーン
   開度指令を補正し、前記速度補正値に従って前記速度補
   償値を補正する可変速発電機の制御方法。 ６、ガイドベーンの開度に応じて回転する水車に連結さ
   れた可変速発電機の発電量と回転速度とを検出し、この
   検出電流と発電量指令との偏差を求め、この偏差を零に
   抑制するための励磁電流指令を生成し、この励磁電流指
   令に従って前記発電機の二次側励磁電流を調整し、さら
   に発電量指令と水位から回転速度指令とガイドベーン開
   度指令を生成し、この回転速度指令と前記検出回転速度
   との偏差を求め、この偏差を零に抑制するための速度補
   償値をガイドベーン開度に対応づけて生成し、この速度
   補償値を前記ガイドベーン開度指令に加え、速度補償値
   を含むガイドベーンの開度を調整するに際して、発電量
   指令が定常値から変化したときに、この指令の変化分に
   応じたガイドベーン開度補正値と速度補正値を生成する
   と共に、前記発電量指令の変化分に応じてその変化率を
   抑制するための発電量補正値を生成し、前記ガイドベー
   ン開度補正値に従って前記ガイドベーン開度指令を補正
   すると共に前記速度補正値に従って前記速度補償値を補
   正し、さらに前記発電量補正値を前記発電量指令に加算
   する可変速発電機の制御方法。 ７、供給水量に応じて可変速発電機を回転駆動する水車
   と、水車への供給水量を調整するガイドベーンと、前記
   可変速発電機の回転速度を検出する回転速度検出器と、
   前記可変速発電機の発電量を検出する発電量検出器と、
   発電量検出器の検出出力と発電量指令との偏差を零に抑
   制するための励磁電流指令を生成する励磁電流指令生成
   器と、前記励磁電流指令に従って前記可変速発電機の二
   次側励磁電流を調整する励磁電流調整器と、発電量指令
   と水位から回転速度指令を生成する回転速度指令生成器
   と、発電量指令と水位からガイドベーン開度指令を生成
   するガイドベーン開度指令生成器と、前記回転速度指令
   と前記回転速度検出器の検出出力との偏差を零に抑制す
   るための速度補償値をガイドベーン開度に対応づけて生
   成する速度補償値生成器と、ガイドベーン開度指令生成
   器の出力指令に前記速度補償値を加えて出力するガイド
   ベーン開度指令出力器と、ガイドベーン開度指令出力器
   の出力指令によりガイドベーンの開度を制御するガイド
   ベーン制御器とを有するものにおいて、発電量指令の定
   常値からの変化分を検出する指令変化検出器と、指令変
   化検出器の検出出力に応じたガイドベーン開度補正値を
   生成するガイドベーン開度補正値生成器と、前記ガイド
   ベーン開度補正値に従って、前記ガイドベーン開度指令
   発生器とガイドベーン開度指令出力器のうち少なくとも
   一方の出力指令を補正するガイドベーン開度補正器とを
   設けたことを特徴とする可変速発電機の制御装置。 ８、供給水量に応じて可変速発電機を回転駆動する水車
   と、水車への供給水量を調整するガイドベーンと、前記
   可変速発電機の回転速度を検出する回転速度検出器と、
   前記可変速発電機の発電量を検出する発電量検出器と、
   発電量検出器の検出出力と発電量指令との偏差を零に抑
   制するための励磁電流指令を生成する励磁電流指令生成
   器と、前記励磁電流指令に従って前記可変速発電機の二
   次側励磁電流を調整する励磁電流調整器と、発電量指令
   と水位から回転速度指令を生成する回転速度指令生成器
   と、発電量指令と水位からガイドベーン開度指令を生成
   するガイドベーン開度指令生成器と、前記回転速度指令
   と前記回転速度検出器の検出出力との偏差を零に抑制す
   るための速度補償値をガイドベーン開度に対応づけて生
   成する速度補償値生成器と、ガイドベーン開度指令生成
   器の出力指令に前記速度補償値を加えて出力するガイド
   ベーン開度指令出力器と、ガイドベーン開度指令出力器
   の出力指令によりガイドベーンの開度を制御するガイド
   ベーン制御器とを有するものにおいて、発電量指令の定
   常値からの変化分を検出する指令変化検出器と、指令変
   化検出器の検出出力に応じた速度補正値を生成する速度
   補正値生成器と、この速度補正値に従って前記速度補償
   値を補正する速度補償値補正器とを設けたことを特徴と
   する可変速発電機の制御装置。 ９、供給水量に応じて可変速発電機を回転駆動する水車
   と、水車への供給水量を調整するガイドベーンと、前記
   可変速発電機の回転速度を検出する回転速度検出器と、
   前記可変速発電機の発電量を検出する発電量検出器と、
   発電量検出器の検出出力と発電量指令との偏差を零に抑
   制するための励磁電流指令を生成する励磁電流指令生成
   器と、前記励磁電流指令に従って前記可変速発電機の二
   次側励磁電流を調整する励磁電流調整器と、発電量指令
   と水位から回転速度指令を生成する回転速度指令生成器
   と、発電量指令と水位からガイドベーン開度指令を生成
   するガイドベーン開度指令生成器と、前記回転速度指令
   と前記回転速度検出器の検出出力との偏差を零に抑制す
   るための速度補償値をガイドベーン開度に対応づけて生
   成する速度補償値生成器と、ガイドベーン開度指令生成
   器の出力指令に前記速度補償値を加えて出力するガイド
   ベーン開度指令出力器と、ガイドベーン開度指令出力器
   の出力指令によりガイドベーンの開度を制御するガイド
   ベーン制御器とを有するものにおいて、発電量指令の定
   常値からの変化分を検出する指令変化検出器と、指令変
   化検出器の検出出力に応じてその変化率を抑制するため
   の発電量補正値を生成する発電量補正値生成器と、前記
   発電量補正値を前記発電量指令に加算する発電量補正値
   加算器とを設けたことを特徴とする可変速発電機の制御
   装置。 １０、供給水量に応じて可変速発電機を回転駆動する水
   車と、水車への供給水量を調整するガイドベーンと、前
   記可変速発電機の回転速度を検出する回転速度検出器と
   、前記可変速発電機の発電量を検出する発電量検出器と
   、発電量検出器の検出出力と発電量指令との偏差を零に
   抑制するための励磁電流指令を生成する励磁電流指令生
   成器と、前記励磁電流指令に従って前記可変速発電機の
   二次側励磁電流を調整する励磁電流調整器と、発電量指
   令と水位から回転速度指令を生成する回転速度指令生成
   器と、発電量指令と水位からガイドベーン開度指令を生
   成するガイドベーン開度指令生成器と、前記回転速度指
   令と前記回転速度検出器の検出出力との偏差を零に抑制
   するための速度補償値をガイドベーン開度に対応づけて
   生成する速度補償値生成器と、ガイドベーン開度指令生
   成器の出力指令に前記速度補償値を加えて出力するガイ
   ドベーン開度指令出力器と、ガイドベーン開度指令出力
   器の出力指令によりガイドベーンの開度を制御するガイ
   ドベーン制御器とを有するものにおいて、発電量指令の
   定常値からの変化分を検出する指令変化検出器と、指令
   変化検出器の検出出力に応じたガイドベーン開度補正値
   生成器と、前記ガイドベーン開度補正値に従って、前記
   ガイドベーン開度指令発生器とガイドベーン開度指令出
   力器のうち少なくとも一方の出力指令を補正するガイド
   ベーン開度指令補正器と、指令変化検出器の検出出力に
   応じた速度補正値を生成する速度補正値生成器と、この
   速度補正値に従って前記速度補償値を補正する速度補償
   値補正器とを設けたことを特徴とする可変速発電機の制
   御装置。 １１、供給水量に応じて可変速発電機を回転駆動する水
   車と、水車への供給水量を調整するガイドベーンと、前
   記可変速発電機の回転速度を検出する回転速度検出器と
   、前記可変速発電機の発電量を検出する発電量検出器と
   、発電量検出器の検出出力と発電量指令との偏差を零に
   抑制するための励磁電流指令を生成する励磁電流指令生
   成器と、前記励磁電流指令に従って前記可変速発電機の
   二次側励磁電流を調整する励磁電流調整器と、発電量指
   令と水位から回転速度指令を生成する回転速度指令生成
   器と、発電量指令と水位からガイドベーン開度指令を生
   成するガイドベーン開度指令生成器と、前記回転速度指
   令と前記回転速度検出器の検出出力との偏差を零に抑制
   するための速度補償値をガイドベーン開度に対応づけて
   生成する速度補償値生成器と、ガイドベーン開度指令生
   成器の出力指令に前記速度補償値を加えて出力するガイ
   ドベーン開度指令出力器と、ガイドベーン開度指令出力
   器の出力指令によりガイドベーンの開度を制御するガイ
   ドベーン制御器とを有するものにおいて、発電量指令の
   定常値からの変化分を検出する指令変化検出器と、指令
   変化検出器の検出出力に応じたガイドベーン開度補正値
   を生成するガイドベーン開度補正値生成器と、前記ガイ
   ドベーン開度補正値に従って、前記ガイドベーン開度指
   令発生器とガイドベーン開度指令出力器のうち少なくと
   も一方の出力指令を補正するガイドベーン開度指令補正
   器と、指令変化検出器の検出出力に応じた速度補正値を
   生成する速度補正値生成器と、この速度補正値に従って
   前記速度補償値を補正する速度補償値補正器と、指令変
   化検出器の検出出力に応じてその変化率を抑制するため
   の発電量補正値を生成する発電量補正値生成器と、前記
   発電量補正値を前記発電量指令に加算する発電量補正値
   加算器とを設けたことを特徴とする可変速発電機の制御
   装置。