JPH0634629B2 - 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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- JPH0634629B2 JPH0634629B2 JP62009290A JP929087A JPH0634629B2 JP H0634629 B2 JPH0634629 B2 JP H0634629B2 JP 62009290 A JP62009290 A JP 62009290A JP 929087 A JP929087 A JP 929087A JP H0634629 B2 JPH0634629 B2 JP H0634629B2
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- Japan
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- output
- speed
- guide vane
- generator
- turbine
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- 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)
- 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ー
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ー
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＋ΔＮ，
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＋ΔＮ，
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Ｐ０
をＰ１からΔＰ増やすと、速度指令ＮRもＮ１からΔＮ
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との関数は、周知の如く次式のような伝
達関数で表わされる。
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Ｐ０
をＰ１からΔＰ増やすと、速度指令ＮRもＮ１からΔＮ
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との関数は、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、出力要求と静落差とに基づいて，速度基準およびガ
イドベーン開度基準を出力する関数発生部と、発電機ま
たは発電電動機の検出出力と出力要求との出力偏差を検
出し、検出した出力偏差を比例積分して、関数発生部か
らのガイドベーン開度基準に比例積分値を加算した値を
ガイドベーン開度指令として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、上記関数発生部からの速度基準に基づいて
速度指令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、出力要求と静落差とに基づいて，速度基準およびガ
イドベーン開度基準を出力する関数発生部と、発電機ま
たは発電電動機の検出出力と出力要求との出力偏差を検
出し、検出した出力偏差を比例積分して、関数発生部か
らのガイドベーン開度基準に比例積分値を加算した値を
ガイドベーン開度指令として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、上記関数発生部からの速度基準に基づいて
速度指令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と静落差ＨSTとに基づいて，速度
基準ＮR１およびガイドベーン開度基準ＡR１を出力する
関数発生部９と、この関数発生部９からのガイドベーン
開度基準ＡR１と上記出力要求Ｐ０とに基づいてガイド
ベーン開度指令ＡR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、上記関数発生部９からの速度基準Ｎ
R１に基づいて速度指令ＮRを出力する出力応答補償部８
と、この出力応答補償部８からの速度指令ＮRに応じた
速度Ｎとな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と静落差ＨSTとに基づいて，速度
基準ＮR１およびガイドベーン開度基準ＡR１を出力する
関数発生部９と、この関数発生部９からのガイドベーン
開度基準ＡR１と上記出力要求Ｐ０とに基づいてガイド
ベーン開度指令ＡR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、上記関数発生部９からの速度基準Ｎ
R１に基づいて速度指令ＮRを出力する出力応答補償部８
と、この出力応答補償部８からの速度指令ＮRに応じた
速度Ｎとな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、この比例積
分制御器５２からの出力と，上記関数発生部９からのガ
イドベーン開度基準ＡR１とを加算する加減機５３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
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は出力要求Ｐ０に対し，
静落差が与えられた場合の効率が最大になる速度とガイ
ドベーン開度と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，出力要求Ｐ０が変化した時に一時的に速度指令ＮR
を速度基準ＮR１からずらせるもので、その特性の決め
方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、この比例積
分制御器５２からの出力と，上記関数発生部９からのガ
イドベーン開度基準ＡR１とを加算する加減機５３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
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は出力要求Ｐ０に対し，
静落差が与えられた場合の効率が最大になる速度とガイ
ドベーン開度と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，出力要求Ｐ０が変化した時に一時的に速度指令ＮR
を速度基準ＮR１からずらせるもので、その特性の決め
方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図を用いて述べる。なお第
２図は、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図を用いて述べる。なお第
２図は、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Ｋｐ，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。
積分制御器５２の特性であり、比例ゲインをＫｐ，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、その特性は次のように決められる。すなわ
ち、いま出力要求Ｐ０に対する出力Ｐの望ましい応答を
Ｐ＝Ｇｘ（Ｓ）Ｐ０とし、Ｇｃ（Ｓ）のうち応答改善項
をＧｃ′（Ｓ）としてまずＧｃ′（Ｓ）を求めると、 であり、ＫN≫１であることから、 となる。従って、 望ましい応答として出力Ｐが出力要求Ｐ０に追従するも
のとし、Ｇｘ（Ｓ）＝１とすると、 とる。ところで、水車１の高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
イドベーン開度制御による出力制御系が追従できる出力
要求Ｐ０の遅い変化に対してはＧｃ（Ｓ）＝１とし、ガ
イドベーン開度制御による出力制御系が追従できない出
力要求Ｐ０の速い変化に対してはＧｃ（Ｓ）≒Ｇｃ′
（Ｓ）となるように、次式のようにＧｃ（Ｓ）を決め
る。但し、Ｔｐは出力制御系の積分時定数であり、出力
制御系の応答の目安として用いることができる。
であるが、その特性は次のように決められる。すなわ
ち、いま出力要求Ｐ０に対する出力Ｐの望ましい応答を
Ｐ＝Ｇｘ（Ｓ）Ｐ０とし、Ｇｃ（Ｓ）のうち応答改善項
をＧｃ′（Ｓ）としてまずＧｃ′（Ｓ）を求めると、 であり、ＫN≫１であることから、 となる。従って、 望ましい応答として出力Ｐが出力要求Ｐ０に追従するも
のとし、Ｇｘ（Ｓ）＝１とすると、 とる。ところで、水車１の高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
イドベーン開度制御による出力制御系が追従できる出力
要求Ｐ０の遅い変化に対してはＧｃ（Ｓ）＝１とし、ガ
イドベーン開度制御による出力制御系が追従できない出
力要求Ｐ０の速い変化に対してはＧｃ（Ｓ）≒Ｇｃ′
（Ｓ）となるように、次式のようにＧｃ（Ｓ）を決め
る。但し、Ｔｐは出力制御系の積分時定数であり、出力
制御系の応答の目安として用いることができる。
また、 通常Ｔｐ≫Ｔｗ／２であることから、次式とするように
してもよい。
してもよい。
以上より、通常の出力制御はＧｃ（Ｓ）＝１となり、Ｇ
T（Ｓ）≒１として （１），（２）式より、通常は出力速度が出力要求Ｐ０
に追従して制御されることがわかる。
T（Ｓ）≒１として （１），（２）式より、通常は出力速度が出力要求Ｐ０
に追従して制御されることがわかる。
一方、出力制御系が追従できない速い変化に対しては、 として、 （３），（４）式より、速い速度変化に対しては速度Ｎ
は効率上の目標速度Ｋ１Ｐ０からずれるものの、出力Ｐ
が出力要求Ｐ０に追従して制御されることがわかる。本
実施例による制御装置の応答例を示すと第３図のように
なる。第３図から、同じ出力要求Ｐ０変化に対し，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。
は効率上の目標速度Ｋ１Ｐ０からずれるものの、出力Ｐ
が出力要求Ｐ０に追従して制御されることがわかる。本
実施例による制御装置の応答例を示すと第３図のように
なる。第３図から、同じ出力要求Ｐ０変化に対し，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。
上記実施例では、水車およびこれら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。
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、出力要求と静落差
とに基づいて，速度基準およびガイドベーン開度基準を
出力する関数発生部と、この関数発生部からのガイドベ
ーン開度基準と上記出力要求とに基づいてガイドベーン
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
関数発生部からの速度基準に基づいて速度指令を出力す
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。
とに基づいて，速度基準およびガイドベーン開度基準を
出力する関数発生部と、この関数発生部からのガイドベ
ーン開度基準と上記出力要求とに基づいてガイドベーン
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
関数発生部からの速度基準に基づいて速度指令を出力す
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、５３……加減器、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、ＡR１……ガイド
ベーン開度基準、ＮR１……速度指令。
電システムの一実施例を示す構成図、第２図は同実施例
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、５３……加減器、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、ＡR１……ガイド
ベーン開度基準、ＮR１……速度指令。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋口 誠 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭62−236393（ＪＰ，Ａ)
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、 出力要求と静落差とに基づいて、速度基準およびガイド
ベーン開度基準を出力する関数発生部と、前記発電機ま
たは発電電動機の検出出力と前記出力要求との出力偏差
を検出し、検出した出力偏差を比例積分して、前記関数
発生部からのガイドベーン開度基準に前記比例積分値を
加算した値をガイドベーン開度指令として出力する出力
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、前記関数発生部からの速度基
準に基づいて速度指令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 |
|---|---|---|---|
| JP62009290A JPH0634629B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP62009290A JPH0634629B2 (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 |
|---|---|
| JPS63178797A JPS63178797A (ja) | 1988-07-22 |
| JPH0634629B2 true JPH0634629B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=11716344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62009290A Expired - Lifetime JPH0634629B2 (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) | JPH0634629B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0697878B2 (ja) * | 1987-09-11 | 1994-11-30 | 三菱電機株式会社 | 交流励磁同期機の制御方法 |
| CN116025503B (zh) * | 2022-12-20 | 2026-04-14 | 国网湖南省电力有限公司 | 基于动态目标开度和动态目标转速的可变速机组控制方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62236393A (ja) * | 1986-04-07 | 1987-10-16 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 可変速発電システムの運転制御装置 |
-
1987
- 1987-01-19 JP JP62009290A patent/JPH0634629B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63178797A (ja) | 1988-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |