JPH061999B2 - 可変速水車発電システムの制御装置 - Google Patents
可変速水車発電システムの制御装置Info
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- JPH061999B2 JPH061999B2 JP62009289A JP928987A JPH061999B2 JP H061999 B2 JPH061999 B2 JP H061999B2 JP 62009289 A JP62009289 A JP 62009289A JP 928987 A JP928987 A JP 928987A JP H061999 B2 JPH061999 B2 JP H061999B2
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- guide vane
- speed
- generator
- turbine
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- 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)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はガイドベーンを備えた水車またはポンプ水車
と、この水車またはポンプ水車に直結された発電機また
は発電電動機と、この発電機または発電電動機に励磁電
力を印加する可変周波数電源とから構成される可変速水
車発電システムの速度と出力を、ガイドベーンの開度
と、発電機または発電電動機の励磁電力とにより制御す
る制御装置の改良に関するものである。
と、この水車またはポンプ水車に直結された発電機また
は発電電動機と、この発電機または発電電動機に励磁電
力を印加する可変周波数電源とから構成される可変速水
車発電システムの速度と出力を、ガイドベーンの開度
と、発電機または発電電動機の励磁電力とにより制御す
る制御装置の改良に関するものである。
（従来の技術） 水車の効率ηは、単位速度ｎ（但し、単位速度は速度Ｎ
を落差で規準化された速度で、ｎ＝Ｎ／√Ｈである）
と、ガイドベーン開度ａとにより変化し、一般的に第４
図のように示される。すなわち、第４図から明らかなよ
うに従来の水車ではＮが一定で運転されるので、落差変
動の大きい発電所とか、運用される出力幅が大きくガイ
ドベーン開度変化幅が大きい発電所においては、効率の
悪い運転を行なうことが余儀無くされている。このこと
から、落差、出力によらず高効率運転を行なうために、
落差、出力に応じて水車の速度を変化させるようにした
可変速水車発電システムが検討され始めてきている（例
えば“特開昭５７−１１３９７１号”）。
を落差で規準化された速度で、ｎ＝Ｎ／√Ｈである）
と、ガイドベーン開度ａとにより変化し、一般的に第４
図のように示される。すなわち、第４図から明らかなよ
うに従来の水車ではＮが一定で運転されるので、落差変
動の大きい発電所とか、運用される出力幅が大きくガイ
ドベーン開度変化幅が大きい発電所においては、効率の
悪い運転を行なうことが余儀無くされている。このこと
から、落差、出力によらず高効率運転を行なうために、
落差、出力に応じて水車の速度を変化させるようにした
可変速水車発電システムが検討され始めてきている（例
えば“特開昭５７−１１３９７１号”）。
第５図は、この種の可変速水車発電システムの一例を示
したものである。第５図において、ガイドベーン１Ａを
備えた水車１に直結された誘導発電機２の二次巻線に、
可変周波数電源３の出力を励磁電力として印加すること
により、誘導発電機２の一次巻線に系統と同期した電力
を発生させる構成としている。一方制御装置は、出力要
求Ｐ０から可変周波数電源３の出力指令ＥＲを発生する
出力制御部５と、上記出力要求Ｐ０と静落差ＨＳＴとか
ら、最大効率となる速度指令ＮＲを出力する関数発生部
７と、この関数発生部７からの速度指令ＮＲに基づいて
ガイドベーン開度指令ＡＲを出力する速度制御部６と、
この速度制御部６からのガイドベーン開度指令ＡＲに応
じた開度となるようにガイドベーン開度Ａを制御するガ
イドベーン制御装置４とから構成されている。
したものである。第５図において、ガイドベーン１Ａを
備えた水車１に直結された誘導発電機２の二次巻線に、
可変周波数電源３の出力を励磁電力として印加すること
により、誘導発電機２の一次巻線に系統と同期した電力
を発生させる構成としている。一方制御装置は、出力要
求Ｐ０から可変周波数電源３の出力指令ＥＲを発生する
出力制御部５と、上記出力要求Ｐ０と静落差ＨＳＴとか
ら、最大効率となる速度指令ＮＲを出力する関数発生部
７と、この関数発生部７からの速度指令ＮＲに基づいて
ガイドベーン開度指令ＡＲを出力する速度制御部６と、
この速度制御部６からのガイドベーン開度指令ＡＲに応
じた開度となるようにガイドベーン開度Ａを制御するガ
イドベーン制御装置４とから構成されている。
以上の構成によると、ガイドベーン開度Ａは出力要求Ｐ
０と静落差ＨＳＴとにより決まる速度指令ＮＲを実現す
るガイドベーン開度指令ＡＲに制御され、また誘導発電
機２の励磁電力Ｅは出力要求Ｐ０を実現する可変周波数
電源３の出力指令ＥＲに制御され、効率の良い運転を行
なうことが可能となる。
０と静落差ＨＳＴとにより決まる速度指令ＮＲを実現す
るガイドベーン開度指令ＡＲに制御され、また誘導発電
機２の励磁電力Ｅは出力要求Ｐ０を実現する可変周波数
電源３の出力指令ＥＲに制御され、効率の良い運転を行
なうことが可能となる。
しかしながら、上述したような可変速水車発電システム
の制御装置においては過渡特性が悪いという不都合があ
る。一例として、静落差ＨＳＴ、出力Ｐ１、速度Ｎ１、
ガイドベーン開度Ａ１、励磁電力Ｅ１である第１の運転
点から、静落差ＨＳＴ、出力Ｐ１＋ΔＰ、速度Ｎ１＋Δ
Ｎ、ガイドベーン開度Ａ１＋ΔＡ、励磁電力Ｅ１＋ΔＥ
である第２の運転点へ変化させる場合の過渡特性につい
て説明する。なお説明を簡単にするため静落差は変化し
ないものとしている。
の制御装置においては過渡特性が悪いという不都合があ
る。一例として、静落差ＨＳＴ、出力Ｐ１、速度Ｎ１、
ガイドベーン開度Ａ１、励磁電力Ｅ１である第１の運転
点から、静落差ＨＳＴ、出力Ｐ１＋ΔＰ、速度Ｎ１＋Δ
Ｎ、ガイドベーン開度Ａ１＋ΔＡ、励磁電力Ｅ１＋ΔＥ
である第２の運転点へ変化させる場合の過渡特性につい
て説明する。なお説明を簡単にするため静落差は変化し
ないものとしている。
すなわち静落差ＨＳＴが一定の時には、関数発生部７の
入出力特性は大略ＮＲ＝Ｋ１Ｐ０である。ここで、Ｋ１
は静落差により決まる正の定数である。従って、第１の
運転点から第２の運転点へ変化させるために出力要求Ｐ
０をＰ１からΔＰ増やすと、速度指令ＮＲもＮ１からΔ
Ｎ増え、出力指令ＥＲもＥ１からΔＥ増える。この結
果、ガイドベーン開度Ａ、発電機励磁電力Ｅともに増え
始める。また、ガイドベーン開度Ａの変化ｄＡと、水車
出力ＰＭの変化ｄＰＭとの関係は、周知の如く次式のよ
うな伝達関数で表わされる。
入出力特性は大略ＮＲ＝Ｋ１Ｐ０である。ここで、Ｋ１
は静落差により決まる正の定数である。従って、第１の
運転点から第２の運転点へ変化させるために出力要求Ｐ
０をＰ１からΔＰ増やすと、速度指令ＮＲもＮ１からΔ
Ｎ増え、出力指令ＥＲもＥ１からΔＥ増える。この結
果、ガイドベーン開度Ａ、発電機励磁電力Ｅともに増え
始める。また、ガイドベーン開度Ａの変化ｄＡと、水車
出力ＰＭの変化ｄＰＭとの関係は、周知の如く次式のよ
うな伝達関数で表わされる。
但し、ＴＷは水路断面積、水路長で決まる水路定数で、
通常0.6〜2.0秒程度である。一方、発電機励磁電力Ｅの
変化から発電機出力Ｐの遅れは数ミリ秒程度であるの
で、水車出力ＰＭの増加に比べて出力要求Ｐ１の増加が
速く、速度Ｎは逆に下がってしまう。また、ガイドベー
ン開度Ａの変化ｄＡから水車出力ＰＭの変化ｄＰＭまで
の遅れのため、速度制御部６の特性は安定性が悪く応答
性も悪いものとなる。このため、第６図に示すように速
度Ｎの整定が遅く、第２の運転点への到達には時間がか
かることになる。
通常0.6〜2.0秒程度である。一方、発電機励磁電力Ｅの
変化から発電機出力Ｐの遅れは数ミリ秒程度であるの
で、水車出力ＰＭの増加に比べて出力要求Ｐ１の増加が
速く、速度Ｎは逆に下がってしまう。また、ガイドベー
ン開度Ａの変化ｄＡから水車出力ＰＭの変化ｄＰＭまで
の遅れのため、速度制御部６の特性は安定性が悪く応答
性も悪いものとなる。このため、第６図に示すように速
度Ｎの整定が遅く、第２の運転点への到達には時間がか
かることになる。
（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、従来の可変速水車発電システムの制御装
置においては、可変速水車発電システムの速度と出力
を、出力要求に追従して制御する場合の安定性、応答性
が悪く、システムの運転を効率良く行なうことができな
いという問題があった。
置においては、可変速水車発電システムの速度と出力
を、出力要求に追従して制御する場合の安定性、応答性
が悪く、システムの運転を効率良く行なうことができな
いという問題があった。
そこで本発明では、可変速水車発電システムの速度と出
力を出力要求に追従して安定にかつ迅速に制御し、常に
効率の良い運転を行なうことが可能な信頼性の高い可変
速水車発電システムの制御装置を提供することを目的と
するものである。
力を出力要求に追従して安定にかつ迅速に制御し、常に
効率の良い運転を行なうことが可能な信頼性の高い可変
速水車発電システムの制御装置を提供することを目的と
するものである。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明では、ガイドベーン
を備えた水車またはポンプ水車と、この水車またはポン
プ水車に直結された発電機または発電電動機と、この発
電機または発電電動機に励磁電力を印加する可変周波数
電源とから構成される可変速水車発電システムの速度と
出力を、上記ガイドベーンの開度と、上記発電機または
発電電動機の励磁電力とにより制御する制御装置におい
て、出力要求に応じたガイドベーン開度指令を出力する
出力制御部と、この出力制御部からのガイドベーン開度
指令に応じた開度となるようにガイドベーン開度を制御
するガイドベーン制御装置と、上記出力制御部からのガ
イドベーン開度指令、またはガイドベーン開度のいずれ
かに基づいてガイドベーン開度基準を出力する出力応答
補償部と、この出力応答補償部からのガイドベーン開度
基準と、静落差とに基づいて速度指令を出力する関数発
生部と、この関数発生部からの速度指令に応じた速度と
なるように上記可変周波数電源へ出力指令を出力する速
度制御部とを備えて構成するようにしたことを特徴とす
る。
を備えた水車またはポンプ水車と、この水車またはポン
プ水車に直結された発電機または発電電動機と、この発
電機または発電電動機に励磁電力を印加する可変周波数
電源とから構成される可変速水車発電システムの速度と
出力を、上記ガイドベーンの開度と、上記発電機または
発電電動機の励磁電力とにより制御する制御装置におい
て、出力要求に応じたガイドベーン開度指令を出力する
出力制御部と、この出力制御部からのガイドベーン開度
指令に応じた開度となるようにガイドベーン開度を制御
するガイドベーン制御装置と、上記出力制御部からのガ
イドベーン開度指令、またはガイドベーン開度のいずれ
かに基づいてガイドベーン開度基準を出力する出力応答
補償部と、この出力応答補償部からのガイドベーン開度
基準と、静落差とに基づいて速度指令を出力する関数発
生部と、この関数発生部からの速度指令に応じた速度と
なるように上記可変周波数電源へ出力指令を出力する速
度制御部とを備えて構成するようにしたことを特徴とす
る。
（作用） 上述の可変速水車発電システムの制御装置においては、
ガイドベーン開度制御による出力制御と、可変周波数電
源からの励磁電力制御による速度制御が同時に行なわ
れ、出力要求に応じて水車の効率の高い速度で発電機出
力を得る制御が実現される。さらに、ガイドベーン開度
制御で追従しきれない速い変化をする出力要求に対して
は、速度基準を一時的に変化させることにより発電機出
力を追従できるようにすることができる。
ガイドベーン開度制御による出力制御と、可変周波数電
源からの励磁電力制御による速度制御が同時に行なわ
れ、出力要求に応じて水車の効率の高い速度で発電機出
力を得る制御が実現される。さらに、ガイドベーン開度
制御で追従しきれない速い変化をする出力要求に対して
は、速度基準を一時的に変化させることにより発電機出
力を追従できるようにすることができる。
（実施例） 以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して説明す
る。
る。
第１図は、本発明による制御装置を適用した可変速水車
発電システムの構成例を示すもので、第５図と同一要素
名には同一符号を付して示している。第１図において、
ガイドベーン１Ａを備えた水車１と、この水車１に直結
された誘導発電機２と、この誘導発電機２の二次巻線に
励磁電力を印加する可変周波数電源３とから構成される
可変速水車発電システムに対して、その速度と出力を制
御するための制御装置は次のものから構成している。す
なわち、出力要求Ｐ０に応じたガイドベーン開度指令Ａ
Ｒを出力する出力制御部５と、この出力制御部５からの
ガイドベーン開度指令ＡＲに応じた開度となるようにガ
イドベーン開度Ａを制御するガイドベーン制御装置４
と、上記出力制御部５からのガイドベーン開度指令ＡＲ
に基づいて、最適速度を求める時の基準となるガイドベ
ーン開度基準ＡＲ１を出力する出力応答補償部８と、こ
の出力応答補償部８からのガイドベーン開度基準ＡＲ１
と、静落差ＨＳＴとに基づいて速度指令ＮＲを出力する
関数発生部９と、この関数発生部９からの速度指令ＮＲ
に応じた速度となるように上記可変周波数電源３へ出力
指令ＥＲを出力する速度制御部６とを備えて構成するよ
うにしている。
発電システムの構成例を示すもので、第５図と同一要素
名には同一符号を付して示している。第１図において、
ガイドベーン１Ａを備えた水車１と、この水車１に直結
された誘導発電機２と、この誘導発電機２の二次巻線に
励磁電力を印加する可変周波数電源３とから構成される
可変速水車発電システムに対して、その速度と出力を制
御するための制御装置は次のものから構成している。す
なわち、出力要求Ｐ０に応じたガイドベーン開度指令Ａ
Ｒを出力する出力制御部５と、この出力制御部５からの
ガイドベーン開度指令ＡＲに応じた開度となるようにガ
イドベーン開度Ａを制御するガイドベーン制御装置４
と、上記出力制御部５からのガイドベーン開度指令ＡＲ
に基づいて、最適速度を求める時の基準となるガイドベ
ーン開度基準ＡＲ１を出力する出力応答補償部８と、こ
の出力応答補償部８からのガイドベーン開度基準ＡＲ１
と、静落差ＨＳＴとに基づいて速度指令ＮＲを出力する
関数発生部９と、この関数発生部９からの速度指令ＮＲ
に応じた速度となるように上記可変周波数電源３へ出力
指令ＥＲを出力する速度制御部６とを備えて構成するよ
うにしている。
ここで、出力制御部５は図示しない出力検出器により検
出された発電機出力Ｐと、出力要求Ｐ０との偏差を検出
する加減器５１と、比例積分制御器５２とから構成し、
また速度制御部６は図示しない速度検出器により検出さ
れた速度Ｎと、上述の速度指令ＮＲとの偏差ΔＮを検出
する加減器６１と、比例制御器６２とから構成してい
る。さらに、関数発生部９はガイドベーン開度と静落差
が与えられた場合の効率が最大になる速度を水車特性か
ら求めるものである。さらにまた、出力応答補償部８は
出力の応答が良くなるように上記関数発生部９へ入力す
るガイドベーン開度基準を求めるもので、その詳細な演
算法については後述する。
出された発電機出力Ｐと、出力要求Ｐ０との偏差を検出
する加減器５１と、比例積分制御器５２とから構成し、
また速度制御部６は図示しない速度検出器により検出さ
れた速度Ｎと、上述の速度指令ＮＲとの偏差ΔＮを検出
する加減器６１と、比例制御器６２とから構成してい
る。さらに、関数発生部９はガイドベーン開度と静落差
が与えられた場合の効率が最大になる速度を水車特性か
ら求めるものである。さらにまた、出力応答補償部８は
出力の応答が良くなるように上記関数発生部９へ入力す
るガイドベーン開度基準を求めるもので、その詳細な演
算法については後述する。
次に、かかる如く構成した可変速水車発電システムの制
御装置の作用について、第２図（ａ）を用いて述べる。
なお第２図（ａ）は、第１図における制御系全体の動作
特性をブロック的に示したものである。
御装置の作用について、第２図（ａ）を用いて述べる。
なお第２図（ａ）は、第１図における制御系全体の動作
特性をブロック的に示したものである。
いま第２図（ａ）において、Ｇｐ（Ｓ）は出力制御部５
の比例積分制御器５２の特性であり、比例ゲインをＫ
ｐ、積分時定数をＴｐとすると、 となる。また、ＧＴ（Ｓ）はガイドベーン開度指令ＡＲ
に対する水車出力ＰＭの応答を示すもので、ガイドベー
ン制御装置４の遅れ時定数をＴＶ、水路時定数をＴＷと
すると、通常ＴＶ≪ＴＷであるので、 となる。さらに、Ｋ１は関数発生部９のガイドベーン開
度対速度特性を運転点近傍で線形近似した値である。Ｔ
は水車１、誘導発電機２の慣性時定数、ＫＮは速度制御
部６の比例制御器６２の比例ゲインを示し、ＫＮ≫１で
ある。
の比例積分制御器５２の特性であり、比例ゲインをＫ
ｐ、積分時定数をＴｐとすると、 となる。また、ＧＴ（Ｓ）はガイドベーン開度指令ＡＲ
に対する水車出力ＰＭの応答を示すもので、ガイドベー
ン制御装置４の遅れ時定数をＴＶ、水路時定数をＴＷと
すると、通常ＴＶ≪ＴＷであるので、 となる。さらに、Ｋ１は関数発生部９のガイドベーン開
度対速度特性を運転点近傍で線形近似した値である。Ｔ
は水車１、誘導発電機２の慣性時定数、ＫＮは速度制御
部６の比例制御器６２の比例ゲインを示し、ＫＮ≫１で
ある。
一方、Ｇｃ（Ｓ）は出力応答補償部８の特性を示すもの
であるが、Ｇｃ（Ｓ）が出力制御に果たす役割を明確に
するためブロック上の等価変換を行なうと第２図（ｂ）
のようになる。この第２図（ｂ）から明らかなように、
ガイドベーン開度指令ＡＲに対する出力Ｐの応答を改善
することができることがわかる。なお、Ｇｃ（Ｓ）＝０
の場合が従来の定速水車発電システムの出力制御系とな
ることは言うまでもない。
であるが、Ｇｃ（Ｓ）が出力制御に果たす役割を明確に
するためブロック上の等価変換を行なうと第２図（ｂ）
のようになる。この第２図（ｂ）から明らかなように、
ガイドベーン開度指令ＡＲに対する出力Ｐの応答を改善
することができることがわかる。なお、Ｇｃ（Ｓ）＝０
の場合が従来の定速水車発電システムの出力制御系とな
ることは言うまでもない。
次に、かかるＧｃ（Ｓ）の決め方について説明する。
いま、ガイドベーン開度指令ＡＲに対する出力Ｐの望ま
しい応答をＰ＝Ｇｘ（Ｓ）ＡＲとし、Ｇｃ（Ｓ）のうち
応答改善分をＧｃ（Ｓ）としてＧｃ（Ｓ）を求めると、 となる。一例としてＧｘ（Ｓ）＝１とすると、 となる。ところで、水車１の効率運転を行なうためには
Ｇｃ（Ｓ）は１であることが望ましい訳であるので、ガ
イドベーン開度指令ＡＲの出力制御系応答より速い成分
に対してはＧｃ（Ｓ）≒Ｇｃ′（Ｓ）とし、ガイドベー
ン開度指令ＡＲの出力制御系応答より遅い成分に対して
はＧｃ（Ｓ）＝１となるようにＧｃ（Ｓ）を決めると、
次式のようにＧｃ（Ｓ）が求められる。
しい応答をＰ＝Ｇｘ（Ｓ）ＡＲとし、Ｇｃ（Ｓ）のうち
応答改善分をＧｃ（Ｓ）としてＧｃ（Ｓ）を求めると、 となる。一例としてＧｘ（Ｓ）＝１とすると、 となる。ところで、水車１の効率運転を行なうためには
Ｇｃ（Ｓ）は１であることが望ましい訳であるので、ガ
イドベーン開度指令ＡＲの出力制御系応答より速い成分
に対してはＧｃ（Ｓ）≒Ｇｃ′（Ｓ）とし、ガイドベー
ン開度指令ＡＲの出力制御系応答より遅い成分に対して
はＧｃ（Ｓ）＝１となるようにＧｃ（Ｓ）を決めると、
次式のようにＧｃ（Ｓ）が求められる。
これにより、先に示した第１の運転点から第２の運転点
への変化は第３図のようになる。第３図から、同じ出力
要求Ｐ０に対し、前述した第６図と比べて速度Ｎの安定
度が向上し、しかも出力Ｐの初期の応答も良くなること
がわかる。
への変化は第３図のようになる。第３図から、同じ出力
要求Ｐ０に対し、前述した第６図と比べて速度Ｎの安定
度が向上し、しかも出力Ｐの初期の応答も良くなること
がわかる。
上述したように、本実施例構成の可変速水車発電システ
ムの制御装置においては、ガイドベーン開度制御による
出力制御と、可変周波数電源からの励磁電力制御による
速度制御とが同時に行なわれ、出力要求に応じて水車の
効率の高い速度で発電機出力を得る制御が実現され、さ
らにガイドベーン開度制御で追従しきれない速い変化を
する出力要求に対しては、速度基準を一時的に変化させ
ることにより発電機出力を追従することができる。これ
により、従来の定速水車発電システムの出力応答に見ら
れた水路系の影響による出力変化初期の逆応答、すなわ
ち出力を増（または減）しようとすると一時的に出力が
減（または増）する現象が無くなる。しかも、出力要求
に応じて効率の高い運転点、すなわちその時の静落差で
その出力を発電するのに最も効率の高くなる速度とガイ
ドベーン開度に速やかに到達して、極めて効率の良い発
電運転を行なうことが可能となるという効果が得られる
ものである。
ムの制御装置においては、ガイドベーン開度制御による
出力制御と、可変周波数電源からの励磁電力制御による
速度制御とが同時に行なわれ、出力要求に応じて水車の
効率の高い速度で発電機出力を得る制御が実現され、さ
らにガイドベーン開度制御で追従しきれない速い変化を
する出力要求に対しては、速度基準を一時的に変化させ
ることにより発電機出力を追従することができる。これ
により、従来の定速水車発電システムの出力応答に見ら
れた水路系の影響による出力変化初期の逆応答、すなわ
ち出力を増（または減）しようとすると一時的に出力が
減（または増）する現象が無くなる。しかも、出力要求
に応じて効率の高い運転点、すなわちその時の静落差で
その出力を発電するのに最も効率の高くなる速度とガイ
ドベーン開度に速やかに到達して、極めて効率の良い発
電運転を行なうことが可能となるという効果が得られる
ものである。
尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、次のようにしても実施することができるものであ
る。
く、次のようにしても実施することができるものであ
る。
（ａ）上記第１図の実施例では、出力応答補償部８とし
て、出力制御部５からのガイドベーン開度指令ＡＲに基
づいてガイドベーン開度基準ＡＲ１を出力する場合を述
べたが、これに限らず出力応答補償部８として、ガイド
ベーン開度Ａに基づいてガイドベーン開度基準ＡＲ１を
出力するようにしても、前述と同様の作用効果が得られ
るものである。
て、出力制御部５からのガイドベーン開度指令ＡＲに基
づいてガイドベーン開度基準ＡＲ１を出力する場合を述
べたが、これに限らず出力応答補償部８として、ガイド
ベーン開度Ａに基づいてガイドベーン開度基準ＡＲ１を
出力するようにしても、前述と同様の作用効果が得られ
るものである。
（ｂ）上記実施例では、水車およびこれに直結された誘
導発電機で構成される可変速水車発電システムに本発明
を適用した場合を述べたが、これに限らずポンプ水車お
よびこれに直結された発電電動機で構成される可変速水
車発電システムについても、同様に本発明を適用するこ
とができるものである。
導発電機で構成される可変速水車発電システムに本発明
を適用した場合を述べたが、これに限らずポンプ水車お
よびこれに直結された発電電動機で構成される可変速水
車発電システムについても、同様に本発明を適用するこ
とができるものである。
その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。
変形して実施することができるものである。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、出力要求に応じた
ガイドベーン開度指令を出力する出力制御部と、この出
力制御部からのガイドベーン開度指令に応じた開度とな
るようにガイドベーン開度を制御するガイドベーン制御
装置と、上記出力制御部からのガイドベーン開度指令、
またはガイドベーン開度のいずれかに基づいてガイドベ
ーン開度基準を出力する出力応答補償部と、この出力応
答補償部からのガイドベーン開度基準と、静落差とに基
づいて速度指令を出力する関数発生部と、この関数発生
部からの速度指令に応じた速度となるように上記可変周
波数電源へ出力指令を出力する速度制御部とを備えて構
成するようにしたので、可変速水車発電システムの速度
と出力を出力要求に追従して安定にかつ迅速に制御し、
常に効率の良い運転を行なうことが可能な極めて信頼性
の高い可変速水車発電システムの制御装置が提供でき
る。
ガイドベーン開度指令を出力する出力制御部と、この出
力制御部からのガイドベーン開度指令に応じた開度とな
るようにガイドベーン開度を制御するガイドベーン制御
装置と、上記出力制御部からのガイドベーン開度指令、
またはガイドベーン開度のいずれかに基づいてガイドベ
ーン開度基準を出力する出力応答補償部と、この出力応
答補償部からのガイドベーン開度基準と、静落差とに基
づいて速度指令を出力する関数発生部と、この関数発生
部からの速度指令に応じた速度となるように上記可変周
波数電源へ出力指令を出力する速度制御部とを備えて構
成するようにしたので、可変速水車発電システムの速度
と出力を出力要求に追従して安定にかつ迅速に制御し、
常に効率の良い運転を行なうことが可能な極めて信頼性
の高い可変速水車発電システムの制御装置が提供でき
る。
第１図は本発明による制御装置を適用した可変速水車発
電システムの一実施例を示す構成図、第２図（ａ）は同
実施例における制御系全体の特性を示すブロック図、第
２図（ｂ）は第２図（ａ）における応答特性の等価ブロ
ック図、第３図は同実施例における応答特性を示す図、
第４図は水車の特性を示す図、第５図は従来の可変速水
車発電システムの一例を示す構成図、第６図は第５図に
おける応答特性を示す図である。 １…水車、１Ａ…ガイドベーン、２…誘導発電機、３…
可変周波数電源、４…ガイドベーン制御装置、５…出力
制御部、５１…加減器、５２…比例積分制御器、６…速
度制御部、６１……加減器、６２…比例制御器、７…関
数発生部、８…出力応答補償部、９…関数発生部、Ｐ０
…出力要求、Ｐ…出力、ＡＲ…ガイドベーン開度指令、
Ａ…ガイドベーン開度、ＨＳＴ…静落差、ＮＲ…速度指
令、Ｎ…速度、ＥＲ…可変周波数電源出力指令、Ｅ…誘
導発電機２の励磁電力、ＰＭ…水車出力。
電システムの一実施例を示す構成図、第２図（ａ）は同
実施例における制御系全体の特性を示すブロック図、第
２図（ｂ）は第２図（ａ）における応答特性の等価ブロ
ック図、第３図は同実施例における応答特性を示す図、
第４図は水車の特性を示す図、第５図は従来の可変速水
車発電システムの一例を示す構成図、第６図は第５図に
おける応答特性を示す図である。 １…水車、１Ａ…ガイドベーン、２…誘導発電機、３…
可変周波数電源、４…ガイドベーン制御装置、５…出力
制御部、５１…加減器、５２…比例積分制御器、６…速
度制御部、６１……加減器、６２…比例制御器、７…関
数発生部、８…出力応答補償部、９…関数発生部、Ｐ０
…出力要求、Ｐ…出力、ＡＲ…ガイドベーン開度指令、
Ａ…ガイドベーン開度、ＨＳＴ…静落差、ＮＲ…速度指
令、Ｎ…速度、ＥＲ…可変周波数電源出力指令、Ｅ…誘
導発電機２の励磁電力、ＰＭ…水車出力。
Claims (1)
- 【請求項１】ガイドベーンを備えた水車またはポンプ水
車と、この水車またはポンプ水車に直結された発電機ま
たは発電電動機と、この発電機または発電電動機に励磁
電力を印加する可変周波数電源とから構成される可変速
水車発電システムの速度と出力を、前記ガイドベーンの
開度と、前記発電機または発電電動機の励磁電力とによ
り制御する制御装置において、出力要求に応じたガイド
ベーン開度指令を出力する出力制御部と、この出力制御
部からのガイドベーン開度指令に応じた開度となるよう
にガイドベーン開度を制御するガイドベーン制御装置
と、前記出力制御部からのガイドベーン開度指令、また
はガイドベーン開度のいずれかに基づいてガイドベーン
開度基準を出力する出力応答補償部と、この出力応答補
償部からのガイドベーン開度基準と、静落差とに基づい
て速度指令を出力する関数発生部と、この関数発生部か
らの速度指令に応じた速度となるように前記可変周波数
電源へ出力指令を出力する速度制御部とを備えて構成す
るようにしたことを特徴とする可変速水車発電システム
の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62009289A JPH061999B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 可変速水車発電システムの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62009289A JPH061999B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 可変速水車発電システムの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63178796A JPS63178796A (ja) | 1988-07-22 |
| JPH061999B2 true JPH061999B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=11716318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62009289A Expired - Lifetime JPH061999B2 (ja) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | 可変速水車発電システムの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061999B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117469078A (zh) * | 2023-11-30 | 2024-01-30 | 贵州电网有限责任公司 | 一种变转速水电机组最优转速动态获取方法及系统 |
-
1987
- 1987-01-19 JP JP62009289A patent/JPH061999B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63178796A (ja) | 1988-07-22 |
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