JPH0683594B2 - 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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- JPH0683594B2 JPH0683594B2 JP62009291A JP929187A JPH0683594B2 JP H0683594 B2 JPH0683594 B2 JP H0683594B2 JP 62009291 A JP62009291 A JP 62009291A JP 929187 A JP929187 A JP 929187A JP H0683594 B2 JPH0683594 B2 JP H0683594B2
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- speed
- generator
- guide vane
- 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
を落差で基準化された速度で、 と，ガイドベーン開度ａとにより変化し、一般的に第５
図のように示される。すなわち、第５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”）。
を落差で基準化された速度で、 と，ガイドベーン開度ａとにより変化し、一般的に第５
図のように示される。すなわち、第５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６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６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６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P0
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。
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
により定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、ガイドべーン開度A,
発電機励磁電力Ｅとともに増え始める。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。
出力特性は大略ＮＲ＝K1P0である。ここで、K1は静落差
により定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、ガイドべーン開度A,
発電機励磁電力Ｅとともに増え始める。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７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。
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７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る手段） 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
イドベーン開度指令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出力応答補償関
数を乗じて出力する出力応答補償部と、発電機また発電
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、関数発生部からの速度
基準または出力応答補償部からの出力から比例積分値を
減じた値を速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
イドベーン開度指令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出力応答補償関
数を乗じて出力する出力応答補償部と、発電機また発電
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、関数発生部からの速度
基準または出力応答補償部からの出力から比例積分値を
減じた値を速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、
制御性の良い可変周波数電源からの励磁電力制御によっ
て速度制御および出力制御を行ない、ガイドベーン開度
制御は出力要求に対応する一定開度制御として応答性を
高めた制御を実現することにより、効率の高い点で運転
が行なわれ，しかも出力要求に対する出力の追従性も良
くすることができる。
制御性の良い可変周波数電源からの励磁電力制御によっ
て速度制御および出力制御を行ない、ガイドベーン開度
制御は出力要求に対応する一定開度制御として応答性を
高めた制御を実現することにより、効率の高い点で運転
が行なわれ，しかも出力要求に対する出力の追従性も良
くすることができる。
（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６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、たの水車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指令ＡＲを出力する関数発
生部９と、この関数発生部９から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
御するガイドベヒン制御装置４と、上記関数発生部９か
らの速度基準NR1と，上記出力要求P0とに基づいて速度
指令ＮＲを出力する出力制御部５と、この出力制御部５
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への出力指令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６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、たの水車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指令ＡＲを出力する関数発
生部９と、この関数発生部９から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
御するガイドベヒン制御装置４と、上記関数発生部９か
らの速度基準NR1と，上記出力要求P0とに基づいて速度
指令ＮＲを出力する出力制御部５と、この出力制御部５
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への出力指令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検出出力Ｐと、出力要求P0との出力
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からの出力を，上記関数発生部９より
の速度基準NR1から減算する加減機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め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
場合き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。
出された発電機出力検出出力Ｐと、出力要求P0との出力
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からの出力を，上記関数発生部９より
の速度基準NR1から減算する加減機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め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
場合き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。
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。
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、出力要求P0変化に対する出力P,速度Ｎは、第２図
から明らかなように次式にて表わされる。
から明らかなように次式にて表わされる。
ＫＮ≫1,Tp≫Ｔと設定するので、 同様に Tp≫T,TwとTpを設定するので、 （１），（２）式より、出力Ｐ、速度Ｎは時定数KpTで
目標値P0K1P0に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。
目標値P0K1P0に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機シス
テムの制御装置においては、制御性の良い可変周波数電
源３からの励磁電力制御によって速度制御および出力制
御を行ない、ガイドベーン開度制御は出力要求P0に対応
する一定開度制御として応答性を高めた制御を実現する
ことができる。これにより、可変速水車発電システムに
対し，出力要求P0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。
テムの制御装置においては、制御性の良い可変周波数電
源３からの励磁電力制御によって速度制御および出力制
御を行ない、ガイドベーン開度制御は出力要求P0に対応
する一定開度制御として応答性を高めた制御を実現する
ことができる。これにより、可変速水車発電システムに
対し，出力要求P0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。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
第４図は、本発明によるその他の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１図と
同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。すなわち第４図
は、前述した第１図における関数発生部９からの速度規
NR1を入力とし，これよ出力応答補償関数を乗じて出力
する出力応答補償部８を付加し、この出力応答補償部８
からの出力と，前記出力要求P0とに基づいて出力制御部
５から速度指令ＮＲを出力するように構成したものであ
る。ここで、出力応答補償部８の出力応答補償関数の特
性Gc（Ｓ）は であり、出力要求P0の速い変化に対する出力Ｐの追従性
を改善するためのものである。
変速水車発電システムの構成例を示すもので、第１図と
同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。すなわち第４図
は、前述した第１図における関数発生部９からの速度規
NR1を入力とし，これよ出力応答補償関数を乗じて出力
する出力応答補償部８を付加し、この出力応答補償部８
からの出力と，前記出力要求P0とに基づいて出力制御部
５から速度指令ＮＲを出力するように構成したものであ
る。ここで、出力応答補償部８の出力応答補償関数の特
性Gc（Ｓ）は であり、出力要求P0の速い変化に対する出力Ｐの追従性
を改善するためのものである。
かかる実施例において、前述した第２図のK1の代りにK1
Gc（Ｓ）と置くことにより、その特性がわかる。従っ
て、特性は前述の（１），（２）式の代りに，次の
（１），（２）式にて表わされる。但し、出力要求P0の
速い変化に対しては と近似することができる。
Gc（Ｓ）と置くことにより、その特性がわかる。従っ
て、特性は前述の（１），（２）式の代りに，次の
（１），（２）式にて表わされる。但し、出力要求P0の
速い変化に対しては と近似することができる。
以上の（３），（４）式により、出力要求P0の速い変化
に対しては速度Ｎは僅かに（最大で3TwP0/2T）P0と逆方
向に変化するが、出力Ｐは出力要求P0に略追従すること
がわかる。なお、出力要求P0の遅い変化値対してはGc
（Ｓ）≒１となるので、勿論前述した第１図の特性と同
一の特性となる。以上から明らかなように、発電運転の
効率を一時的に犠牲にしても、電力系統の需要バランス
上出力要求P0に追従することを要求されるような場合に
は、第４図の実施例が望ましい応答を示すことになる。
に対しては速度Ｎは僅かに（最大で3TwP0/2T）P0と逆方
向に変化するが、出力Ｐは出力要求P0に略追従すること
がわかる。なお、出力要求P0の遅い変化値対してはGc
（Ｓ）≒１となるので、勿論前述した第１図の特性と同
一の特性となる。以上から明らかなように、発電運転の
効率を一時的に犠牲にしても、電力系統の需要バランス
上出力要求P0に追従することを要求されるような場合に
は、第４図の実施例が望ましい応答を示すことになる。
尚、本発明は上述した各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。
上記各実施例では、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。
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かできるものである。
変形して実施することかできるものである。
［発明の効果］ 以上説明したら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指令
を出力する関数発生部と、この関数発生部からのガイド
ベーン開度指令に応じた開度とて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出力応答補償関数を乗じて出力する
出力応答補償部と、上記関数発生部からの速度基準また
は上記出力応答補償部からの出力と，上記出力要求とる
基づいて速度指令を出力する出力制御部と、この出力制
御部からの速度指令に応じた速度となるように上記可変
周波数電源への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築地希有して安定かつ迅速に制
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。
差とに基づいて，速度基準およびガイドベーン開度指令
を出力する関数発生部と、この関数発生部からのガイド
ベーン開度指令に応じた開度とて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出力応答補償関数を乗じて出力する
出力応答補償部と、上記関数発生部からの速度基準また
は上記出力応答補償部からの出力と，上記出力要求とる
基づいて速度指令を出力する出力制御部と、この出力制
御部からの速度指令に応じた速度となるように上記可変
周波数電源への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築地希有して安定かつ迅速に制
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
同実施例にとける応答特性を示す図、第４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他の
実施例を示す構成図、第５図は水車の特性を示す図、第
６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７図は第６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、ＰＭ…水車出力、NR1…速度基準。
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
同実施例にとける応答特性を示す図、第４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他の
実施例を示す構成図、第５図は水車の特性を示す図、第
６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７図は第６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、ＰＭ…水車出力、NR1…速度基準。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 影山 隆久 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61−247299（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−173698（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【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、この関数発生
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速度基準から前記比例積
分値を減じた値を速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。 - 【請求項２】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、この関数発生
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出力応答補償関数
を乗じて出力する出力応答補償部と、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、前記出力補償
部からの出力から前記比例積分値を減じた値を速度指令
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 |
|---|---|---|---|
| JP62009291A JPH0683594B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP62009291A JPH0683594B2 (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 |
|---|---|
| JPS63178798A JPS63178798A (ja) | 1988-07-22 |
| JPH0683594B2 true JPH0683594B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=11716372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62009291A Expired - Lifetime JPH0683594B2 (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) | JPH0683594B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2731147B2 (ja) * | 1987-03-12 | 1998-03-25 | 株式会社東芝 | 水力発電設備の制御装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0634625B2 (ja) * | 1985-01-28 | 1994-05-02 | 関西電力株式会社 | 可変速水車発電装置 |
| JP2538862B2 (ja) * | 1985-04-24 | 1996-10-02 | 関西電力 株式会社 | 可変速揚水発電システムの制御装置 |
| 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 JP62009291A patent/JPH0683594B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63178798A (ja) | 1988-07-22 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |