JPH0634633B2 - 水位補正付出力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ産業上の利用分野 本発明は調整池式発電所等における水車発電機の水位補
正付出力制御装置に関するものである。

Ｂ発明の概要 調整池等上水槽水位が水車発電機運転範囲の上限或は下
限に達すると電力制御運転から水位制御運転に切換える
ようにした水位補正付出力制御装置において、上限水位
制御装置と下限水位制御装置を設け、上限水位制御装置
は水位が上限設定水位をこえると、設定された水位調定
率に従つた出力を出し、該出力を電力設定器の出力に加
えて電力制御装置の入力とし、下限水位制御装置は下限
設定水位において設定された水位調定率に従つた出力を
出すと共に、その出力部に可変リミツタ回路を設けて、
該リミツク回路の上限値を前記電力制御装置の出力によ
り制御することにより、接点を介しての運転切換をする
ことなく、水車発電機の電力制御運転時に水位が上昇し
て上限設定水位をこえると水位に比例した電力制御をお
こなつて水位の上昇を押え、逆に水位が低下して下限水
位制御装置の出力が電力制御装置の出力以下となると水
位制御をおこなつて水車発電機出力を減じ水位の低下を
押えるようにしたものである。

Ｃ従来の技術 １日ないし１週間を通じての負荷の変動に対応できるだ
けの調整池容量をもつ調整池式水力発電所における水車
発電機は、電力系統運用上から定められたプログラムに
従つた出力で運転されることが多い。調整池水位と無関
係にプログラムに従つた出力で運転すると水位が上昇し
て溢水を生じたり或は水位が低下して圧力鉄管へ空気を
吸い込むことになる。前者は不経済であり後者は危険性
を伴う。

そこで、従来は上限水位を検出するスイツチを設けて、
該スイツチ動作で水位制御運転に切換え、又下限水位を
検出するスイツチを設けて、該スイツチ動作で水位調整
運転に切換えるか或は水車発電機を停止してした。

第３図は従来例を示す図で、同図において１は電力設定
器で例えば１日の負荷を時間毎に設定したプログラム設
定器等が使用されることもある。２は電力制御装置、３
は開度制御装置で例えば水車のガイドベーン開度を制御
する。４は開度検出装置、５は水車発電機、６は電力検
出装置で水車発電機の出力を検出する。７は調整池で流
入水量Ｑ_ｉと発電水量Ｑ_ｏとの差によつて水位変化△Ｈ
を生ずる。８は調整池水位を検出する水位検出装置、９
は調整池７の上限水位設定器で、１０は同上の下限水位
設定器、１１は水位制御装置である。１２は水位上限検
出スイツチの常開接点、１３は水位下限検出スイツチの
常開接点、１４は水位上限ならびに下限検出スイツチの
常開接点１２，１３と連動する常開接点であり１５は同
上常閉接点である。又１６，１７，１８，１９は夫々加
算回路である。

第４図は従来技術における調整池水位（縦軸）と水車発
電機出力（横軸）との関係の説明図で、ＰＮとＰＦは夫
々水車発電機の零出力と定格出力、ＨＨは調整池の溢水
面水位、ＨＯは水車発電機の停止水位である。水位がＨ
Ｈで出力がＰＦの状態から水位制御装置１１で設定され
た水位調定率に従つて出力を減じたときに、出力が零と
なるときの水位Ｈｈを上限水位とし、上限水位設定器９
の設定水位とすると共に水位上限検出スイツチの動作水
位とする。又、水位ＨＯに余裕を見込んで水位ＨＬを水
位制御下限水位とし、該水位ＨＬにおける水車発電機の
出力を零として前記水位調定率に従つて出力を増加し、
定格出力となつたときの水位をＨｌとする。該水位Ｈｌ
を下限水位設定器１０の設定水位とすると共に水位下限
検出スイツチの動作水位とする。

いま、水車発電機５は電力設定器１の設定電力Ｐ１で電
力制御運転をしておりその時の調整池水位をＨ１と仮定
する。調整池７への流入水量Ｑ_ｉが発電水量Ｑ_ｏを上ま
わり Ｑ_ｉ−Ｑ_ｏ＞０ となると調整池水位は上昇す
る。水位が上昇して上限水位Ｈｈとなると水位上限検出
スイツチが動作して常開接点１２を閉成すると同時に、
該接点１２と連動している常開接点１４を閉成し、常閉
接点１５を開放するから電力制御装置２から水位制御装
置１１に切換り水車発電機５は水位制御運転となる。更
に水位が上昇すると水位調定率に従つて水車発電機５の
出力が増加し、水位Ｈ２にて定格出力ＰＦとなることは
第４図に太い実線で示す通りである。即ち上限水位設定
器９の設定水位である上限水位Ｈｈより調整池水位が上
昇すると、水位検出装置８の出力が増加し、その偏差信
号即ち水位設定値と水位検出値との差信号は、水位調整
装置１１を介して前記偏差信号に比例した開度信号が加
算回路１７に開度指令信号として加えられる。開度制御
装置３は例えば水車のガイドベーン開度を、開度検出装
置４の出力信号が前記開度指令信号と等しくなるまで開
き、水車への流入水量即ち発電水量Ｑ_ｏを増して水車発
電機５の出力を増加させる。そして調整池への流入水量
Ｑ_ｉと発電水量Ｑ_ｏとが平衡した状態を保つて運転を継
続するが、流入水量Ｑ_ｉが増加し、調整池水位が上昇し
てＨ２となると水車発電機５の出力は定格出力ＰＦとな
り、更に水位が上昇してＨＨを超えると溢流することゝ
なる。

調整池７への流入水量Ｑ_ｉが発電水量Ｑ_ｏを下まわり
Ｑ_ｉ−Ｑ_ｏ＜０ となると調整池水位は下降し、水位検
出装置８の出力が減少するから水車発電機５の出力も減
少し、調整池水位が下降して上限水位Ｈｈとなると水位
上限検出スイツチが復帰して接点１２，１４を開放する
と同時に接点１５を閉成するから電力制御装置２に切換
り水車発電機５は電力設定器１の設定電力Ｐ１で電力制
御運転される。調整池水位が下降し続けて下限水位Ｈｌ
となると、水位下限検出スイツチが動作して常開接点１
３を閉成すると同時に、該接点１３と連動している常開
接点１４を閉成し、常閉接点１５を開放するから電力制
御装置２から水位制御装置１１に切換り水車発電機５は
水位制御運転となる。更に水位が下降すると水車発電機
５は水位調定率に従つて出力を減じ、水位がＨ３となる
と出力は零となる。此の状態から水位が上昇すると水車
発電機５は水位調定率に従つて出力を増加し、水位がＨ
ｌに達すると水位下限検出スイツチが復帰して接点１
３，１４を開放すると同時に接点１５を閉成して水位制
御装置１１から電力制御装置２に切換り、水車発電機５
は電力設定器１の設定電力Ｐ１で電力制御運転される。
第４図中の太い破線は以上の状態を示している。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 前項の従来技術に述べたように、電力制御装置２から水
位制御装置１１への切換、又は水位制御装置１１から電
力制御装置２への切換は水位の上限或は下限に設けた検
出スイツチの動作或は復帰によりシーケンシヤルに行な
つているから、調整池水位が検出スイツチの動作水位を
上下して動揺すると、水位下限各検出スイツチから制御
装置の切換接点までの間に介在する継電器すべてが、動
作復帰を繰り返すために各継電器の接点寿命が短くな
る。

又、水位上下限検出スイツチが動作してから切換接点１
４，１５が動作し終るまでの間に水位が変化すると、制
御装置が切換つた瞬間水車発電機５の出力は、その水位
変化に見合つた出力を急変することになる。先に記した
切換時に動作する継電器等の動作復帰の繰り返しを防止
するために水位上下限検出スイツチの後に時限継電器を
挿入して、水位上下限検出スイツチ動作から切換接点１
４，１５動作までの間に時限を持たせたりなどすると上
記制御装置切換え時の水車発電機出力の急変を助長する
ことになる。同様の目的で例えば水位が上昇してＨｈと
なつたときには水位上限検出スイツチにより電力制御装
置から水位制御装置に切換え、水位が下降して水位制御
装置から電力制御装置に切換える際には設定水位Ｈｈよ
り更に水位が下がつた位置に第２の水位上限検出スイツ
チを設け、該スイツチの復帰にによつて切換えるように
しても、切換の瞬間水車発電機出力は水位調定率に従つ
て第２の水位上限検出スイツチの復帰水位に対応した出
力となつているから急激に設定電力Ｐ１まで出力を増加
することになる。このように切換継電器等の動作復帰の
繰り返しを防止するために、設定水位以上に水位が上昇
してから或は設定水位以下に水位が下降してから制御装
置の切換を行なつても同様に水車発電機出力の急変を伴
うことゝなる。水車発電機出力が急変するということ
は、先に記した発電水量Ｑ_ｏが急変することであり、水
圧鉄管内の水圧が急変し又、、調整池水面面積が小さい
場合には水位の動揺を生ずる等水車発電機の運転上好ま
しくない状態を呈する。

Ｅ問題点を解決するための手段 前項の従来の技術で述べた水位制御装置を下限水位制御
装置とし、あらたに上限水位制御装置を設け、該上限水
位制御装置の出力を電力設定器の出力に重畳すると共
に、前記下限水位制御装置の出力側に可変リミツタ回路
を設けて、該可変リミツタ回路の上限値を電力制御装置
の出力によつて制御する。

Ｆ作 用 通常水車発電機は電力設定器で設定された電力で電力制
御運転をしているが、水位が下降すると自動的に下限水
位調定率に従つた水位制御運転となり、逆に水位が上昇
して上限水位設定器の設定水位をこえると自動的に水位
調定率に従つた水位制御運転となる。又、水位制御運転
から電力制御運転への切換も切換接点を介することなく
自動的に行なわれる。

Ｇ実施例 第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図で、先に述
べた第３図と同一部分には同一符号を付して重ねての説
明は省略する。

第１図において２０は上限水位制御装置で、上限水位設
定器９の出力と水位検出装置８の出力が入力され、上限
水位設定器９の設定水位より水位検出装置８が検出した
調整池水位の方が低い場合は出力が出ず、逆に設定水位
より調整池水位の方が高い場合には入力に比例し、且つ
設定した水位調定率に相当する出力を出すようにしてあ
る。２１は水位制御装置１１に付加された可変リミツタ
回路で、電力制御装置２の出力により上限値を制御す
る。２２〜２５は夫々加算回路である。

第２図は本発明にかかる水位補正付出力制御装置の動作
説明図で下限水位設定器１０の設定水位を、水車発電機
の停止水位Ｈ０に余裕を見込んだ水位ＨＬとしてある以
外は先に述べた従来の技術における第４図と同一符号は
同一内容であるので説明を省略する。

以下第１図，第２図に基づいて本発明の動作を説明す
る。いま水車発電機５は、電力設定器１の設定電力Ｐ１
で電力制御運転をしており、そのときの調整池水位をＨ
１と仮定する。水位が上昇して上限水位設定器９の設定
水位Ｈｈをこえると、上限水位制御装置２０の出力が加
算回路２３において電力設定器１の出力に加算される。
更に調整池水位が上昇し続けると水車発電機５は第２図
に太い実線で示すように水位調定率に従つて出力を増
し、水位がＨ２に達すると定格出力となる。此の状態か
ら調整池水位が下降し続ける場合について記すと、先ず
水位が下降して上限水位設定器９の設定水位Ｈｈ以下に
なると、上限水位制御装置２０の出力は無くなり、電力
設定器１の設定電力Ｐ１での電力制御運転となる。更に
水位が下降すると、上限で飽和していた水位制御装置１
１の出力は水位に比例して減少し、リミツタ回路２１に
よる制限値以下となると開度制御装置３の開度を減じ、
水車発電機５の出力を減ずる。即ち電力制御運転から水
位制御運転に切換接点を介することなく自動的に切換わ
る。

Ｈ発明の効果 水車発発電機の定出力運転から水位制御運転へ、或は水
位制御運転から定出力運転への移行に際し、水位検出ス
イツチにより水位の上限或は下限を検出後継電器により
シーケンシヤルに切換える従来の技術と異なり接点類を
介さずに自動的に切換え、運転の移行が行なわれるから
動作復帰の繰り返し等による接点寿命の減少や、上限或
は下限水位を検出後運転切換完了までの間の時間遅れ等
が全く無いために水車発電機出力の急激な変化等は生ぜ
ず安定な運転をする水位補正付出力制御装置とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかゝる水位補正付出力制御装置の一実
施例を示すブロツク図、第２図は同動作説明図である。
第３図は従来の技術を示すブロツク図で、第４図は同動
作説明図である。 １……電力設定器、２……電力制御装置、３……開度制
御装置、４……開度検出装置、５……水車発電機、６…
…電力検出装置、７……調整池又は上水槽、８……水位
検出装置、９……上限水位設定器、１０……下限水位設
定器、１１……下限水位制御装置、２０……上限水位制
御装置、２１……可変リミツタ回路、18，22，23，24，
25……加算回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力制御装置により出力を制御する水車発
   電機の出力制御装置において、上限水位制御装置と下限
   水位制御装置とを設け、前記上限水位制御装置を調整池
   等上水槽水位が上限水位をこえると水位に比例した出力
   を出すようにして、その出力を前記電力制御装置の出力
   を規制する電力設定器の出力に加え、且つ前記下限水位
   制御装置を下限設定水位において水位に比例した出力を
   出すようにしてその出力部に可変リミツタ回路を設け、
   該可変リミツタ回路の上限値を前記電力制御装置の出力
   で制御するようにしたことを特徴とする水車発電機の水
   位補正付出力制御装置。