JPH0737791B2 - ポンプの逆流検出装置及び揚水設備のポンプ運転制御装置並びに可変速揚水発電電動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポンプの運転制御に係り、特に、揚水発電所
などにおける可変速ポンプ水車に好適なポンプの逆流検
出装置及び揚水設備のポンプ運転制御装置並びに可変速
揚水発電電動装置に関する。

〔従来の技術〕

揚水発電所などでは、従来から、発電用の水車をポンプ
とし、発電機を電動機として運転することにより揚水を
行なうようにするのが一般的であるが、このとき、ポン
プは、一般に高揚程側で、第３図に、破線で囲ってある
範囲ａで示すような逆流特性（部分的に、dH/dQが正の
値を示す特性）を表わす場合があることが知られてい
る。

しかしながら、従来は、このようなポンプの逆流特性に
ついては、そのような逆流特性の存在を前提として、そ
のような運転領域には近づかないように、特に当該機の
許容可能最高揚程が実際の全揚程に対して充分に余裕を
もつように対応がされていた。

これは、逆流を自動てきに検出する的確な方法が知られ
ていなかったからであり、当然、本発明のような簡便な
逆流検出方法は知られていなかった。

なお、逆流特性落ち込みが起こる揚程を充分余裕のある
ものにすべく、ポンプ性能を強調すると、ポンプ水車の
場合には、水車性能が低下してしまうという問題がある
ことも、従来技術の問題点として存在していることも併
せ留意すべきことであった。

また、当然のことながら、ポンプ／ポンプ水車が逆流特
性領域に入ったことを検出して、この検出結果に基づい
て、このような領域に入ってしまったときに、この領域
から自動的に脱出させるような制御についても、従来技
術としては何も存在していなかった。

以上が、本願の特許請求の範囲の第１項〜第９項、及び
第13項に関連する従来技術である。

次に、本願の特許請求の範囲の第10項〜第12項に関連す
る従来技術について、以下に説明する。

まず、特願昭61−26694号（特開昭62−186069号公報参
照）の出願に係る発明では、可変速ポンプの負荷を増加
させるときには、その運転領域が、過度的にも上記した
逆流特性を示す領域に落ちこまないようにするため、ま
ず、駆動入力を増加させ、回転速度を上げてから、そこ
で案内羽根開度を増加させる装置について開示し、加え
て、負荷を減少させる場合には、案内羽根開度と回転速
度の減少操作とは同時に行なうものの、案内羽根開度の
減少操作の方を回転速度の減少操作終了よりも速くする
装置について提案している。

しかし、複数台のポンプ／ポンプ水車が上流側管路を共
有する場合には、たとえ他号機の回転速度や案内羽根開
度の制御が完全であったとしても、他号機からの水撃干
渉によって逆流特性に落ち込む可能性がある。特に可変
速ポンプ／ポンプ水車の場合には、入力調整範囲をでき
るだけ広くしたいので、対逆流特性を充分に確保でき
ず、落ち込みの可能性が少なくない。

従って、上記従来技術では、管路を共有する他号機から
の水撃干渉による逆流特性落ち込みには全く無防備であ
る。

さらに、特願昭59−271612号（特開昭61−149583号公報
参照）の出願に係る発明では、ポンプの起動時、すなわ
ちポンプを締切状態から所望の負荷のもとでの本格的可
変速揚水運転へと移行させようとする場合、次第に増加
させられてゆく案内羽根開度に見合って階段状に回転速
度を上げてゆき、最終的に該所望負荷での適正回転速度
と適正案内羽根開度を達成するポンプの起動装置につい
て開示している。

しかし、この発明では、本格的に可変速運転に入ってか
らの制御方法については、特に何も開示しておらず、管
路を共有する他号機からの水撃干渉による逆流特性落ち
込みの回避には全く無関係である。

このような、揚水設備の運転制御については、さらに特
願昭60−14918号（特開昭61−175271号公報参照）の出
願に係る発明にも開示があり、ここではポンプの上貯水
池の水位と下貯水池の水位との水位差が所望値を超過し
たら、この超過分に応じてポンプの回転速度を上げ、補
正を行なうという技術について開示しているが、これも
又、管路を共有する他号機からの水撃干渉による逆流特
性落ち込みの回避には全く無関係である。

なお、この種の技術として関連するものとしては、他に
も特開昭53−147145号公報を挙げることができるが、こ
の技術は、単独のポンプ又はポンプ水車の起動に関する
ものであり、従って、これも又、管路を共有する他号機
からの水撃干渉による逆流特性落ち込みの回避には全く
無関係である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ここで、このようなポンプの逆流特性について説明する
と、上記した第３図は、ポンプの案内羽根開度を一定に
保ったときの特性曲線で、横軸は揚水量Ｑを、そして縦
軸は全揚程Ｈを表わしたもので、この図から明らかなよ
うに、ポンプの揚水運転時での、特性曲線上での運転状
態の推移は、揚程ＨがＨαのとき、Ａα点、Ｈβのと
き、Ａβとなるが、この後、HxでAx₁点に到ったところ
で、ここからは、僅かでもＨが上昇すると、いきなりAx
₂点に移り、揚水量Ｑが急減し、その後、さらにＨが上
昇してＨγになるとＱは再び増加してＡγ点になるので
ある。

この逆流特性の凹み（ハンプ）の程度は、第４図に示す
ように、案内羽根開度によって変化するが、明確に凹み
が現れなくても、このような領域の近傍では、ポンプの
ランナーでの水流が不安定になっていることから、大な
り小なり同様な問題が発生していると考えてよい。

なお、この第４図は、第３図と同様に、全揚程Ｈに対す
る揚水量Ｑの関係を表わしたものであるが、特に、この
第４図では、案内羽根開度Ｙをパラメータとして描いた
ものであり、ここで、Y₁＞Y₂＞Y₃＞Y₄となっている。

次に、このような逆流特性が現れる原因について説明す
ると、第５図、第６図に示すように、ポンプの揚程が高
くなると、ポンプランナー内での水流に、その半径方向
での偏りが現れ、逆方向の水流104、105が発生してしま
うからである。

なお、これら第５図、第６図において、101はポンプラ
ンナー、102はランナーのバンド部、103は同じくクラウ
ン部、107はランナーの羽根部であり、107A、107Bは羽
根の面を表わす。

従って、逆方向の水流104はランナー101内で水流の出口
部に発生したものを、そして逆方向の水流105は、入口
部に発生したものを、それぞれ表わす。

そして、このような状態では、水流は羽根の面107A、10
7Bから剥離し、いわゆる失速状態になることも、考えら
れる。

しかして、上記した従来技術では、このような逆流特性
について特に配慮がされておらず、ポンプの運転状態
が、この逆流運転領域に入ってしまったことの確実な検
出や、このような領域に入り込まないようにする制御装
置については、何も開示していないという問題があっ
た。

本発明の目的は、揚水発電所などの揚水設備におけるポ
ンプやポンプ水車の揚水運転時での逆流特性の確実な検
出を可能にしたり、どのような揚水設備でどのような運
転制御を行なっても、常に確実に、ポンプの運転状態が
逆流運転領域に落ち込まないようにしたり、さらには、
このように、ポンプの運転状態が逆流運転領域に落ち込
んでしまったときでも、正常な運転領域への移行を可能
にする検出装置や制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的のあるものは、ポンプ吐出側水圧変動を検出
し、この検出信号に含まれている所定のスペクトル分布
を監視することにより達成される（特許請求の範囲第１
項〜第４項）。

次に、別の目的は、周波数変換を行なう電力変換器を有
する電動機又は発電電動機と、揚水ポンプとを備えた可
変速揚水設備において、上記電動機又は発電電動機に対
して外部から与えられる電力指令信号と、該電力指令信
号又は相当する信号に応じて上記揚水ポンプの適正回転
速度指令を発生する関数発生器と、上記適正回転速度指
令と実回転速度との突合せによる偏差がゼロになるよう
に上記電動機又は発電電動機を制御する補正信号を発生
する補正信号回路と、上記電力指令信号と上記補正信号
の合成信号を作り、この合成信号に上記電動機又は発電
電動機の実電力入力を合わせるように制御する電動機制
御装置とを設け、定常運転状態になっても上記補正信号
が負側にずれたままになっていることを検出して上記揚
水ポンプが逆流領域に入り込だことを検出するようにし
て達成される（特許請求の範囲第５項）。

また、他の目的は、ポンプが逆流運転領域に突入したこ
とを判別する検出手段を設け、ポンプの回転速度を一時
的に増加させたり、案内羽根開度を一時的に絞り込む、
一種のバイアス制御を適用することにより達成される
（特許請求の範囲第６項〜第９項）。

更に別の目的は、管路を共有する複数のポンプを有する
場合、他のポンプの運転変化をも考慮し、他のポンプの
運転変化に先立って、または、同時に、当該ポンプの案
内羽根開度を制御することにより達成される（特許請求
の範囲第10項〜第12項）。

更にその他の目的は、電力系統に接続された一次巻線
と、励磁用の二次巻線とを有する発電電動機と、該発電
電動機の二次膜線を交流励磁する交流励磁装置と、前記
発電電動機の回転軸に結合された揚水ポンプとを備えた
可変速揚水発電電動機装置において、前記発電電動機の
回転状態が逆流状態に入る虞れが有ることを検出する逆
流状態判断手段と、該逆流状態判断手段からの指令に応
じて前記発電電動機の回転数を変化させる回転速度変化
手段とを備え、前記発電電動機が逆流状態外となるよう
に制御することにより達成される（特許請求の範囲第13
項）。

〔作用〕

ポンプ吐出側水圧変動に含まれている所定のスペクトル
分布は、ポンプが逆流運転領域に入ったときだけ現れる
から、これを、ポンプの吐出側水圧変動を検出する検出
手段と、この検出手段の出力信号に含まれる振動成分を
対象とする信号解析手段により検出することにより、確
実に、しかも容易に逆流を検出することができる（特許
請求の範囲第１項〜第４項）。

次に、電動機又は発電電動機に対して外部から与えられ
る電力指令信号と、該電力指令信号又は相当する信号に
応じて揚水ポンプの適正回転速度指令を発生する関数発
生器と、上記適正回転速度指令と実回転速度との突合せ
による偏差がゼロになるように上記電動機又は発電電動
機を制御する補正信号を発生する補正信号回路と、上記
電力指定信号と上記補正信号の合成信号を作り、この合
成信号に上記電動機又は発電電動機の実電力入力を合せ
るように制御する電動機制御装置とを設けることによ
り、上記揚水ポンプが逆流領域に入り込んだときには、
定常運転状態になっても上記補正信号が負側にずれたま
まになる。

そこで、この補正信号が、定常運転状態においても負側
にずれていることを検出することにより、確実に、しか
も容易に逆流を検出することができる（特許請求の範囲
第５項）。

また、ポンプの運転状態を運転指定値から所定値だけ強
制的に変化させるバイアス運転制御手段とを設け、ポン
プの運転状態が逆流運転領域に入ったことを検出する逆
流検出手段により逆流が検出されたときに該バイアス運
転制御手段を作動させることにより、逆流運転領域にあ
るポンプの運転状態を定常運転領域に復帰させることが
できる。

従って、ポンプが逆流運転領域に落ち込んでしまった時
でも、バイアス制御により自動的に定常運転領域に復帰
できる（特許請求の範囲第６項〜第９項）。

さらに、圧力水路の一部を共用する少なくとも２台のポ
ンプを備えた揚水設備において、複数のポンプのそれぞ
れに対する運転指令を監視する監視手段と、複数のポン
プのそれぞれの案内羽根開度を一時的に所定値まで絞り
込む補正制御手段を設け、複数のポンプの少なくとも１
台の運転状態が所定の変化速度以上の割合で変化するで
あろうことを検出した時、又は予め予想が立っている時
には、残りの少なくとも１台のポンプに対する上記補正
制御手段による補正制御を作動させるようにしてやるこ
とにより、複数の管路を共有する場合でも、他のポンプ
の運転状態を考慮した制御をタイムリーに実行すること
によって、逆流運転領域落ち込みを自動に回避すること
ができる（特許請求の範囲第10項〜第12項）。

また、電力系統に接続された一次巻線と、励磁用の二次
巻線とを有する発電電動機と、該発電電動機の二次巻線
を交流励磁する交流励磁装置と、前記発電電動機の回転
軸に結合された揚水ポンプとを備えた可変速揚水発電電
動機装置において、前記発電電動機の回転状態が揚水状
態に入る虞れが有ることを検出する逆流状態判断手段
と、該逆流状態判断手段からの指令に応じて前記発電電
動機の回転数を変化させる回転速度変化手段とを備え、
前記発電電動機が逆流状態外となるように制御すること
により、発電電動機の回転状態が逆流状態に入る虞れを
確実に回避することができる（特許請求の範囲第13
項）。

〔実施例〕

以下、本発明によるポンプの逆流検出装置及び揚水設備
のポンプ運転制御装置並びに可変速揚水発電電動装置に
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。

まず、本発明の第１の実施例を第１図に示す。

この第１図において、50はポンプの吐出側水圧検出器
で、第５図に示したように、ポンプランナーの上カバー
に設けられている。

51は周波数分析器で、吐出側水圧検出器50からの出力信
号e_Vを入力して周波数分析する働きをし、周波数分析部
51Aとスペクトル出力部51Bとで構成されている。

52は逆流判定部で、比較手段52Aと逆流判定手段52B、そ
れに正常運転判定手段52Cで構成されている。

53はアラーム動作を行なわせるための保護警報装置であ
る。

次に、この実施例の動作について説明する。

ポンプが運転中は、そのケーシング内での水圧も常に脈
動しており、これが吐出側水圧検出器50により検出さ
れ、所定の周波数成分を含む出力信号e_Vが発生されてい
る。

ところで、この吐出側水圧変動に含まれる周波数成分
は、通常の運転状態では、一般に、そのスペクトル分布
が、第７図（ａ）に示すように、５〜10Hzの、比較的高
い周波数範囲にある。

しかるに、逆流運転領域では、第５図、第６図で説明し
たように、ポンプケーシング内での水流に逆方向の水流
104、105が現れるため、一転して、第７図（ｂ）に示す
ように、約1Hz程度の比較的低い周波数で、しかもかな
りレベルの大きい周波数成分を含むようになる。すなわ
ち、このような逆方向の水流104、105は、第５図、第６
図から明らかなように、回転しているポンプランナー内
で発生しているものであるから、その生成状態はかなり
不安定なもので、周期的に消滅を繰り返し、上記したよ
うに、例えば1Hz程度の低い周波数で、しかしながら、
かなりのレベルで発生することになると考えられるもの
である。

そこで、周波数分析器51内のスペクトル出力部51Bで、
このような約1Hz近傍のスペクトル成分を重点的に抽出
するようにしてやれば、ポンプの運転状態が逆流運転領
域に入ったときには、それまでの正常な運転時ではf_H2
周波数以上の成分が支配的であったスペクトル分布が、
逆流運転領域では、周波数f_H1〜f_H2の範囲の成分がかな
りのレベルを持って現れるようになるので、これを判定
手段52Aに入力し、その周波数f_Hが所定の範囲f_H1〜f_H2
にあることと、そのレベルＺが所定の設備値Z₁以上ある
こととの判定を行なってやれば、通常は正常運転判定手
段52Cに信号が与えられているが、逆流運転状態に入る
と逆流判定手段52Bに信号が入力され、逆流検出を確実
に得ることができるのである。

なお、この逆流り検出は保護警報装置53を動作させ、ア
ラームが実行されることになる。

従って、この実施例によれば、ポンプ運転中での逆流の
発生を常時自動的に監視し、確実に逆流の発生を検出す
ることができる。

ところで、上記したようにして、ポンプの吐出側水圧変
動が発生すると、その結果として、ポンプに機械的な振
動が生じたり、ポンプが騒音を発生したりする。

従って、上記した吐出側水圧検出器50に代えて、ポンプ
の機械的振動を検出する検出器や、ポンプの騒音を検出
する検出器を用いても、吐出側水圧検出器50を用いたと
きと同様に、確実に逆流の発生を検出することができ
る。

なお、以上の実施例は、特許請求の範囲の第１項〜第３
項の記載に対応するものであり、これらを技術概念図と
して示すと、それぞれ第28図、第29図、それに第30図に
示すようになる。

次に、本発明の他の一実施例を第２図に示す。

この実施例は、逆流発生によるスペクトル分布の変化
を、周波数分析処理による代りに、共振回路を用いて強
調し、抽出するようにしたもので、図において、54は共
振回路、52D、52Eは判定手段であり、その他は第１図の
実施例と同じである。

共振回路54はコイルなどによるインダクタンスと、コン
デンサなどによるキャパシタの組合わせからなり、吐出
側水圧検出器50からの信号e_Vを取り込み、特定の周波数
範囲f_H1〜f_H2内にある信号成分だけを強調して出力信号
e_Zを発生する働きをする。

判定手段52Dは、信号e_Zを入力し、そのレベル|e_Z|が所
定値e_Z1以上あるか否かを判断する働きをする。

同じく、判定手段52Eは、レベル|e_Z|が所定値e_Z1以上あ
ったことを条件とし、さらにこのとき、この信号が所定
時間t_Z以上の継続時間を有するか否かを判断する働きを
する。

従って、この実施例によっても、ポンプの運転状態が逆
流運転領域に入ったことを確実に検出することができ
る。

なお、この第２図の実施例は、特許請求の範囲の第４項
に記載に対応するもので、技術概念図としては第31図に
示すようになる。

ところで、これらの実施例における、逆流現象発生時で
のスペクトル周波数範囲f_H1〜f_H2の設定については、適
用すべきポンプについて、適当に定める必要があるのは
いうまでもない。

次に、第８図は本発明による揚水設備のポンプ運転制御
装置が適用された可変速揚水発電プラントを示したもの
で、図において、１は交流電力系統、２は発電電動機、
３は電力変換器、４はポンプ水車、５は回転速度検出
器、６は電力検出器、７は電力制御器である。なお、電
力制御のための交流励磁回路については、この実施例の
説明では特に必要としないので、ここでは省略する。

第９図は、この実施例における制御ブロック図で、以
下、これら第８図と第９図を併用して、動作の説明を行
なう。

これらの図において、P₀は外部から与えられる電力指
令、12は回転速度関数発生器で、この電力指令P₀と、そ
の時点でのポンプ水車４の上下貯水池の単純な水位差、
すなわち総落差H_Gとを回転速度関数発生器12に入力し
て、このときの適正回転速度Naを演算する。

この回転速度関数発生器12からの適正回転速度Naと、回
転速度検出器５からの実回転速度Ｎとを加算器18で比較
し、その差を電力制御補正信号発生器16に入力し、補正
信号εを発生するようになっている。

従って、この回転速度関数発生器12、加算器18と、電力
制御補正信号発生器16、電力制御器７、電力変換器３、
発電電動機２、それに慣性モーメントGD²により回転速
度制御用の負帰還ループ制御系が形成されることにな
る。

なお、ここで、慣性モーメントGD²は、発電電動機２と
ポンプ水車４を含む回転部分全体の慣性モーメントを代
表させるために記載したブロックで、このような機器が
存在する訳ではない。

また、ここで、電力制御補正信号発生器16には積分要素
が設けられている。

電力制御補正信号発生器16から発生される補正信号εは
加算器19により電力指令P₀と加算され、合成信号P₀＋ε
となり、さらにこの合成信号Ｐ＋εは、加算器20により
発電電動機２の実出力P_Mと比較され、この結果、電力制
御器７、電力変換器３、発電電動機２、それに実出力P_M
からなる電力制御用の負帰還ループ制御系が形成される
ことになり、このため、電力制御器７には、合成信号P₀
＋εと実出力P_Mの偏差を、定常時にはゼロに収斂するた
めに必要な積分要素が含まれている。

13は案内羽根開度関数発生器で、上記電力指令P₀と総落
差H_Gを入力して、そのときの適正案内羽根開度Yaを演算
する働きをするもので、その出力である適正案内羽根開
度Yaは加算器21で案内羽根開度補正信号ΔYaと合算さ
れ、更に案内羽根制御器９の出力である実際の案内羽根
開度Ｙと比較され、この結果、案内羽根制御用の負帰還
ループ制御系が形成されることになる。

そして、このとき、案内羽根制御器９に含まれる積分要
素により、合算値（Ya＋ΔYa）と実案内羽根開度Ｙとの
偏差がゼロに収斂するように、案内羽根の開度が制御さ
れることになる。

なお、上記した案内羽根開度補正信号ΔYaは、後述する
ように、逆流状態から脱出させようとするときだけ所定
値となり、正常な運転状態に戻るにつれてゼロになる。

このように、上記回転速度制御用の負帰還ループ制御系
により Ｎ＝Na が、そして、電力制御用の負帰還ループ制御系により P_M＝P₀＋ε がそれぞれ演算され、さらに上記案内羽根開度制御用の
負帰還ループ制御系により Ｙ＝Ya＋ΔYa が演算され、それぞれの定常時での制御値が与えられる
ことになる。

ここで、ポンプ水車４への機械的入力P_Pと、発電電動機
２へ供給されている電気的入力P_Mとの偏差は、これらの
機器の回転部分による総合的な慣性モーメントGD²に入
力されるものと考えられる。

ところで、この慣性モーメントGD²は一種の積分要素と
見倣すことができる。

また、上記した回転速度関数発生器12、加算器18と、電
力制御補正信号発生器16、電力制御器７、電力変換器
３、発電電動機２、それに慣性モーメントGD²からなる
回転速度制御用の負帰還ループ制御系は、実回転速度Ｎ
を帰還しているので、結果的には、機械的入力P_Pと電気
的入力P_Mの偏差がゼロになるように働く、すなわち、定
常時には P_M＝P₀ となる。

さらに、上記関数発生器の誤差（これは、極めて小さく
できる）を無視すれば、Ya＝P₀相当になるので、P_PはP₀
相当に、すなわちP_P＝P₀に制御される筈である。

そこで、上記を纏めると、 P₀＝P_P＝P_M＝P₀＋ε となり、電力補正信号εは最終的にゼロに収斂制御さ
れ、結局、外部からの電力指令P₀に応じて実際の入力P_M
を制御することができることになる。

なお、こられら第８図、第９図によって説明した実施例
は、特許請求の範囲の第５項に対応するものである。

次に、本発明による揚水設備のポンプ運転制御装置につ
いて説明する。

本発明が適用された可変速揚水発電プラントでは、第10
図に示すように、ポンプ水車４が複数台、例えば他のポ
ンプ水車4Eで示すように、合計２台設置されており、か
つ、これら複数台のポンプ水車が水圧管路の少なくとも
一部を共用していて、例えば図示のように、上流に共通
管路4Aと分岐管路4B、4Dを有しているものとする。な
お、4C、4Fは下流の管路である。

そうすると、いま、一方のポンプ水車、例えばポンプ水
車４が揚水運転中、他方のポンプ水車4Eが揚水モードで
運転を開始したり、或いは揚水運転中に、その揚水量を
急変させる制御操作を行なったり、さらには、水車モー
ドで運転中、その出力を急変させる制御操作を行なった
りしたとすると、このポンプ水車4Eに結合している管路
4D内の水圧が急変するが、このとき、共通管路4Aが存在
するため、この管路4D内での圧力変化が他方の管路4B内
に伝播され、この結果、第４図に示すように、揚水運転
中のポンプ水車４による全揚程Ｈを、例えばHaからHbま
で、ΔＨだけ上昇させてしまうことがある。

既に第３図で説明したように、ポンプの運転特性には逆
流運転特性があるため、上記したように、圧力変動が現
れると、ポンプ水車４の運転状態が逆流運転状態に落ち
込んでしまう虞れを生じる。

すなわち、いま、ポンプ水車４の案内羽根開度が第３図
のY₃にあったとすると、上記した、他方のポンプ水車4E
による揚度変化ΔＨにより、このポンプ水車４の運転は
たちまち逆流運転状態に落ち込んでしまうことになる。

さらに詳しく説明すると、まず第11図は、通常の制御状
態での説明で、いま、同図（ａ）に示すように、時点t₀
で発電電動機駆動出力指令（電力指令）P₀がステップ状
に立ち上げられたとすると、これに応じて、まず、同図
（ｇ）に示すように、僅かの遅れを持って電動機出力P_M
が立上る。

そして、以下、同図（ｂ）〜（ｆ）に示すように、適正
案内羽根開度指令Ya、適正回転速度指令Na、案内羽根開
度Ｙ、ポンプ入力P_P、そして回転速度Ｎが応答する。

すなわち、まず、適正案内羽根開度指令Yaに対する案内
羽根開度Ｙの応答は同図（ｄ）に示すようになる。な
お、この応答に直線部分があるのは、案内羽根の開閉速
度がサーボ系の応答速度により制限を受けるからであ
る。そして、この速度制限は、油圧サーボ系での配圧弁
のストロークなどで制限を受ける。

ポンプの回転速度Ｎは、同図（ｇ）の電動機出力P_Mと、
同図（ｅ）のポンプ入力P_Pとの差によって加速され、同
図（ｆ）に示すようにして上昇してゆき、最終的にはＮ
＝Naとなったところで定速度になる。

なお、このときでのポンプ入力P_Pは、案内羽根開度Ｙの
上昇と回転速度Ｎの上昇の双方の増加分が加算されたも
のとなるので、同図（ｅ）に示すように、これもかなり
緩やかになる。

また、同図（ｆ）から明らかなように、回転速度Ｎの変
化は緩やかに抑えられ、とにかく安定したものとなって
いるが、これは、電力制御補正信号発生器16にかなりの
ダンピング機能が付与されているからである。

なお、このためには、この電力制御補正信号発生器16を
比例要素と積分要素の並列回路で構成し、それらによる
ゲインを適切に選ぶようにすればよい。

次に、上述のように、ポンプ水車４が揚水運転中に、他
のポンプ水車4Eによる水圧変動ΔＨの影響で逆流特性の
中に落ち込んでしまったとする。すなわち、第12図に示
すように、いま、ポンプ水車４が案内羽根開度Y₃で運転
点A₀₀での運転状態から、運転点a₀₃に落ち込んでしまっ
たとする。

これは、水圧変動ΔＨにより、運転は運転羽根開度Y₃の
特性に沿って、一旦はA₀₁に移るが、この後、水圧変動
ΔＨが消滅しても元の揚程Haに戻ったとき、この運転点
A₀₁は極大点なので、運転点A₀₀と運転点A₀₂の２点のい
ずれにも移行できるが、もし、運転点A₀₂に移行したと
すると、この運転点A₀₂は不安定点なので、直ちに運転
点A₀₃に移ってしまうのである。

なお、この運転点A₀₂の近傍領域を逆流運転領域という
ことは、既に説明したとおりである。

しかして、このときでも、積分要素を含む電力制御補正
信号発生器16による制御は依然として継続されているの
で、Ｎ＝Naの運転条件も依然として保たれており、同時
にＹ＝Yaの条件も保たれている。

ただし、ポンプ入力P_Pは、この間に自動的にP₀₀からΔ
Ｐだけ減少してしまっているので、 PP＝P₀₀−ΔＰ＝P_M＝P₀−ε の関係となり、正常時にはε＝０となるべきものが、こ
のときには、ε＝ΔＰとなって現れてしまう。

そこで、本発明の一実施例では、このような逆流運転状
態に落ち込んだまま運転が継続されてしまわないように
するため、この補正信号εの大きさを監視して逆流検出
を行ない、この結果により所定の制御を実行するように
なっている。

なお、この検出は、更に一般的にいえば、実電動機出力
P_M又はこれに相当する信号と、回転速度Ｎ又はこれに相
当する信号、それに案内羽根開度又はこれに相当する信
号の組合わせから逆算して判定し検出するのである。

第13図はこの逆流判定の一実施例で、この図に示すよう
に、論理判断40Aで、所定値ε_１を用いて ε＞ε_１ or ε＜ε_１ を判断し、脱出信号ΔYaを加えるか、取り除くかを決定
するのである。

第14図は逆流判定の他の一実施例で、この場合は、まず
論理判断40Aのあと、さらに論理判断40Bを実行し、補正
信号εの異常状態が所定の時間ｔε以上継続したことを
条件として脱出信号ΔYaを加えるか、取り除くかを決定
するようにしたものである。

次に、この脱出信号ΔYaを用いた脱出制御について説明
する。この逆流検出は、第８図、第９図に示されている
逆流検出器40によって行なわれ、第13図又は第14図に示
すようにして逆流状態突入を判定する。

そして、この結果、逆流状態突入により脱出信号ΔYaが
発生されると、これが案内羽根開度補正信号ΔYaとし
て、案内羽根開度関数発生器13から発生される適正案内
羽根開度Yaから減算される（第８図、第９図）。

上記したように、このときのポンプ水車４の運転状態
は、第12図の案内羽根開度Y₃による特性上にあり、か
つ、このときは逆流発生が検出されたのであるから、ポ
ンプ水車４の運転点は、それまでのA₀₀点からA₀₃点に移
行しており、ポンプ水車の入力P_PもP₀₃点にある。

そこで、この運転状態で、上記したように、案内羽根開
度補正信号ΔYaが減算され、案内羽根開度がY₃からY₄に
減少させられると、ポンプ水車４の運転状態は、第12図
での案内羽根開度Y₃による特性上から案内羽根開度Y₄に
よる運転状態に移り、このため、その運転点もA₀₃点か
らA₀₄点に移行され、ポンプ水車の入力PPもP₀₃点からP
₀₄点に移される。

このときの変化のほとんどは、Ｈ＝Haの下で、このQH特
性曲線が３値関数をとる場合から１値関数に戻る案内羽
根開度を通過したときに生じる。

ここで、この案内羽根開度ＹのΔYaの意図的な絞り込み
を行なったときでの動作について、第15図により説明す
る。

まず、第15図の時点t₁₁で案内羽根開度Ｙの絞り込みが
開始し、続く時点t₁₂で、Ｈ＝Haの条件の下でのQH特性
曲線の３値関数から１値関数への戻りが生じ、ポンプ水
車４の入力P_Pが急増する。これは、同図（ｄ）、（ｅ）
に示されている。

このとき、当然のこととして、同図（ｇ）に示すよう
に、発電電動機２の出力P_Mもポンプ水車４の入力P_Pに追
従しようとするが、これには若干の遅れが伴うので、こ
の結果として回転速度Ｎが、図（ｆ）に示すように、一
時的に低下するが、やがて制御系の応答により、Ｎ＝Na
に復帰する。

第12図に戻り、上記した時点t₁₂で、案内羽根開度補正
信号ΔYaを取り除き、案内羽根開度をゆっくりと拡大し
て、元の開度Y₃に戻すと、これで運転点は案内羽根開度
Y₄の特性曲線上のA₀₄から案内羽根開度_３の上のA₀₀へ復
帰させられ、逆流運転状態から定常運転状態に戻すこと
ができる。

従って、この実施例によれば、ポンプ水車４が逆流運転
状態に落ち込むと、これが自動的に検出され、かつ、こ
れに伴って自動的に案内羽根開度の絞り込みと、それに
続く元の開度への復帰制御が遂行され、安定した運転継
続を保証することができる。

次に、本発明の他の一実施例について、説明する。

まず、第16図は、上述の案内羽根開度補正信号ΔYaによ
る逆流脱出方法を、一次励磁形可変速機による揚水プラ
ントに適用した場合の実施例で、図において、６は電力
検出器、10は同期電動機、11は位相検出器、17は一次回
路に設けた周波数変換器であり、その他は第８図の実施
例と同じである。

従って、この実施例は、第８図の実施例における二次励
磁による可変速発電電動機２の代わりに、一次励磁によ
り可変速運転される同期発動機10を用いた点が異なるだ
けなので、その詳しい説明は省略する。

次に、第17図は、本発明による逆流脱出方法のさら別の
一実施例で、上述の案内羽根開度補正信号ΔYaによる方
法に代えて、回転速度Ｎを変化させる方法を採用し、こ
のため、脱出信号ΔNaを回転速度補正信号としたもので
あり、まず、逆流検出器40が逆流運転状態に落ち込んだ
ことを検出したら、適正回転速度Naを所定値だけ低下さ
せるための脱出信号ΔNaを、第18図又は第19図のいずれ
かの方法により発生させる。

なお、この第18図は第13図に対応し、第19図は第14図に
対応するものなので、説明は省略する。

この結果、ポンプ水車４の回転速度Ｎが脱出信号ΔNa分
だけ上昇し、案内羽根開度Y₃におけるQH運転曲線が、第
12図に示すように、右上に移動したY₃′で示すようにな
り、Ｈ＝Haにおける運転点はA₀₃からA₁₄に、そして、ポ
ンプ水車４の入力P_PはP₀₃にそれぞれ急上昇する。

なお、この変化の大半の原因は、同じくＨ＝Haの下での
QH特性が２値関数から１値関数に戻る回転速度Ｎを通過
することによる。

このときの動作を第20図のタイミングチャートで説明す
ると、この図の（ｃ）に示すように、時点t₁₁で回転速
度指令Naに対する脱出信号ΔNaの足し込みにより、電力
制御補正信号発生器16は、同図（ｇ）に示すように、回
転速度Ｎを上昇させるべく電動機出力P_Mを増加させる。
こうして回転速度Ｎが、同図（ｆ）に示すように、上昇
してゆくと、この回転速度Ｎの増加に伴ってポンプ水車
４の入力P_Pも増加してゆく。

ここで、この脱出信号ΔNaの大きさは所定値としてある
ので、これを、どんな条件の下でも逆流運転状態から脱
出できるような大きさにしておく。

従って、電動機出力P_MはP₀よりも大きめとなり、補正信
号εは正の値をとる。

この後、時点t₁₃に到ったら、ここで、脱出信号ΔNaの
加算を除き、回転速度Ｎを緩やかに栄化させ、元の回転
速度Naに戻してやれば、これにより運転点はA₁₄からA₀₀
に戻り、ポンプ水車４の入力P_PもP₁₄からP₀₀へ復帰し、
定常運転状態に戻すことができる。

ところで、この第17図の実施例は、発電電動機２として
二次励磁形可変速機を用いた場合のものであるが、さら
に本発明の一実施例として、第21図に、一次励磁形可変
速発電電動機10を用いた例を示す。なお、この実施例
は、第16図の実施例と同様なので、その詳しい説明は省
略する。

ここで、以上の第８図から第21図で説明した実施例は、
特許請求の範囲の第６項〜第９項に対応するものである
が、いずれも、逆流運転状態になったことを検出した
ら、ポンプ水車の運転状態を、そのときの運転指令値か
ら所定値だけ強制的に変化させるようにしたものであ
り、この制御のことをバイアス制御と定義することにす
る。

次に、複数台のポンプがその圧力管路を少なくとも一部
を共用する揚水設備において、ポンプの運転状態を変化
させる場合に、予め複数台のポンプの制御状態を勘案す
ることにより、逆流運転状態への落ち込みを生じないよ
うにした本発明の実施例について、以下に説明する。

なお、この以下に説明する実施例が、特許請求の範囲第
10項〜第12項に相当するものである。

既に説明したように、第８図および第９図のシステムが
複数台設置され、かつ、それらのポンプ水車４と4Eが、
第10図に示すように、共通管路4Aを有していたとする
と、相互にポンプ水車の運転状態が影響し合い、例えば
一方のポンプ水車４が揚水運転中、他方のポンプ水車4E
が揚水モードで起動したり、揚水モードで運転中、その
揚水量を急変させたり、或いは水車モードで出力を急低
下させるなどの操作が行なわれたとすると、これも上記
したように、ポンプ水車４が逆流運転状態に落ち込んで
しまう虞れを生ずる。

そこで、以下の実施例では、複数台のポンプ水車の一
方、例えばポンプ水車４が、案内羽根開度Y₃の揚水モー
ドで運転中、他方のポンプ水車4Eの運転状態を変化させ
ようとするときには、それに先立って、或いは、それと
同時に、まず、一方のポンプ水車４の案内羽根開度をY₃
からY₄へ、一時的に、所定値ΔYaだけ絞り込む制御を実
行するように構成する。すなわち、第12図の特性曲線Y₃
からY₄へ、一時的に運転特性を変化させるようにするも
のである。

なお、このときの所定値ΔYaの大きさとしては、一定幅
のものとしてもよく、或いは、このときの制御の原因と
なったポンプ水車4Eの運転変化幅に応じて、それの所定
の関数で定まる可変値となるようにしてもよい。

次に、この実施例の動作について説明する。

このときの、ポンプ水車４の制御系への、所定値ΔYaの
入力方法は、第１図で説明した実施例と同じで、加算器
21を介して行なわれるが、まず、これによる通常時での
動作を第22図のタイミングチャートで説明する。

この第22図は、同図（ａ）に示すように、時点t₀で駆動
出力指令P₀がステップ状に立上げられた場合の動作応答
を対象としたもので、これに応じて、まず電動機出力P_M
が、僅かの遅れを伴って立上る（（ｇ）図）。

同様に、案内羽根開度関数発生器13からの信号Yaや、回
転速度関数発生器12からの出力信号Naも、これらにそれ
ぞれ固有の、或いは予め付与されている所定の時定数を
伴って立上がってゆく（（ｂ）、（ｃ）図）。

一方、この信号Yaに対する実際の案内羽根開度Ｙの応答
は、機械系が持つ応答特性のため、同図（ｄ）に示すよ
うになる。

なお、この図（ｄ）に示す案内羽根開度Ｙの応答に直線
部分があるのは、案内羽根開度制御用のサーボモータの
速度制限（これは、案内羽根配圧弁のストローク制限な
どにより定まる）を受けている場合を示している。

ポンプ水車４の回転速度Ｎは、同図（ｇ）に電動機出力
P_Mと、同図（ｅ）に示すポンプ入力P_Pとの差によって加
速され、同図（ｆ）に示すようにして上昇し、最終的
に、Ｎ＝Naに収斂する。

なお、このポンプ入力P_Pは、案内羽根開度Ｙの上昇と、
回転速度Ｎの上昇の両方による増分が加算され、同図
（ｅ）のようにして増大することになる。

一方、回転速度Ｎの変化は、同図（ｆ）に示されている
ように、かなり緩やかで、しかし安定したものとなって
いるが、これは、上述のように電力制御補正信号発生器
16を比例要素と積分要素の並列回路で構成し、これらの
ゲインを適切に選択したことにより、所定のダンピング
作用を与えているためである。

次に、管路を共有する他のポンプ水車、すなわち、この
ときにはポンプ水車4Eの運転状態を変化させようとする
場合での制御動作について、説明する。

ここで、まず、上述の所定値ΔYaの付与による補正制御
について、第23図のタイミングチャートにより説明す
る。

この第23図において、いま、時点t₁₁で、同図（ｂ）に
示すように、適正案内羽根開度指令Yaが所定値ΔYaだけ
一時的に補正されたとする。

そうすると、これにより、案内羽根開度が同図（ｄ）の
ように、絞り込まれ、ポンプ入力P_Pも同時（ｅ）のよう
に減少され、この結果、回転速度Ｎが同図（ｆ）のよう
に、僅かであるが、過度的に上昇する。

そこで、この回転速度上昇を抑えようとして、発電電動
機出力P_Mが一時的に減少する制御機能が得られることに
なる（同図（ｇ））。

一方、このようにして時点t₁₂で動作が安定した後、第2
3図（ｂ）の時点t₁₃に到り、ここで所定値ΔYaが取り除
かれたとすると、今度は、以上の動作とは反対の動作と
なり、復元制御動作が得られることが判る。

なお、この所定値ΔYaを取り除くべき時点t₁₃について
は、第12図に示すΔＨの変動が収まった時点t₁₂以降と
なるように選ぶ必要がある。

ところで、この実施例が適用されるシステムの制御系の
構成は、第８図、第９図、それに第16図のいずれかと同
じで良いが、このときの所定値ΔYaの制御については、
種々の方法があり、以下、これらについて説明する。

まず、この所定値ΔYaの値については、上述のように、
一定値としてもよく、或いは他号機の運転制御状態、特
に、それにより当該ポンプ水車の全揚程の上昇を伴うよ
うな流量変化操作の幅や、速度に関連した可変値となる
ようにしてもよい。

なお、簡略化して、当該ポンプ水車の案配羽根開度如何
にかかわらず、他号機の運転状態変化に伴ってハンプ特
性落ち込みが懸念されるような場合には、常に一定の小
幅の開度で案内羽根を絞り込むように定めておくように
しても良い。

しかして、このような簡略化を行なったときには、場合
によっては、他号機の運転状態の変化レートの抑制につ
いて配慮が必要になることも考えられるので、注意すべ
きである。

次に、このような所定値ΔYaの付与操作について説明す
ると、この操作はオペレータが手動で行なうようにして
も良く、或いは当該ポンプ水車の案内羽根開度の一時的
な絞り込みを、他号機の運転状態変化操作に対する一種
のインターロック条件となすようにしても良い。

勿論、当該ポンプ水車の全揚程を上げる方向に他号機の
運転状態を制御しようとするときには、自動的に他号機
自体の操作に先立って、又は、それと同時に、道外ポン
プ水車に指令信号を供給し、上記した所定値ΔYaの付与
操作が実行されるようにしても良く、以下、このように
した実施例について、説明する。

第24図は、他号機の運転状態を変化させるような操作、
特に揚水モード運転時での入力P_X1を増加させる操作に
応じて、当該号機の案内羽根開度補正信号ΔYaの発生回
路を示す一実施例、図において30、31は加算器、32、33
はそれぞれ積分器（又は、同様な入力側エラー排除機能
を有する回路）である。

なお、P_X2は、実際に他号機に入力されることになる入
力変化指令を評わす。

この回路を用いることにより、第25図に示す動作が得ら
れる。すなわち、図の時点t₁₁で、或る号機に対する指
令入力P_X1がステップ状に立上った場合でも、この指令
入力P_X1の立上りとほとんど同時に、積分器33の働きに
より、所定値の信号ΔYaが図示のように立上り、他の号
機の案内羽根開度Yaを Ya−ΔYa に変化させる。

一方、このとき、積分器32の働きにより、実際の他号機
の指令入力P_X2の立上りも、一応は緩やかに抑えられる
が、やはり共通管路、例えば第10図の場合では、管路4A
の存在により圧力上昇ΔＨは免れない。

しかして、この実施例によれば、上記したように、時点
t₁₁での指令入力P_X1のステップ状の立上りによる信号Δ
Yaの立上りの方が急激に現れるように構成されているた
め、充分に逆流運転領域への落ち込みを抑えることがで
きる。

なお、この第24図の実施例で、積分器33のゲインK_X2の
設定については、入力P_X1の立上り時でけ所定値とな
り、それの立下り時には無限大（又は極めて大きな値）
を示すように構成すれば良い。

従って、ここで説明した実施例が適用された可変速揚水
発電プラントの構成は、例えば第26図と第27図に示すよ
うになる。

なお、これら第26図と第27図において、60はΔYa発生器
で、他号機が起動したり、その電力を大きく変化させる
など、運転状態を変化させる場合に、それを予測する信
号を入力し、これに応じて所定値のΔYa信号を発生する
働きをするものであり、その他の構成は、第８図、第16
図と同じである。

また、この実施例では、信号ΔYaがそのまま使用される
ようになっているが、これに代え、不感帯回路などを介
してから、例えば第１図のシステムの信号ΔYaとして使
用するようにしいもよい。

このようにした実施例によれば、有害な圧力変動を生じ
そうな場合に限ってだけ、この第24図の回路による機能
が作用するようにでき、余分な影響を排除できる。

なお、以上の実施例では、当該ポンプ水車の全揚程Ｈの
上昇に伴う他号機の操作、すなわち、揚水モードでの揚
水量を増加させる操作や、水車モードでの流量減少操作
についてだけ説明したが、制御操作の如何を問わず、と
にかくその後の水撃作用の揺り返しなどにより、当該ポ
ンプ水車の全揚程に上昇を与える虞れのある場合なら、
どのような場合でも本発明が適用可能なことは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、次のような効果を得ることができる。

（１）複雑なポンプの逆流現象を的確に、かつ容易に、
しかも確実に検出することができるから、可変速揚水発
電設備の保護装置に適用して、適切な制御を保つことが
できる（特許請求の範囲の特に第１項〜第４項）。

（２）まず、逆流特性への突入回避のために必要な、運
転制御の余裕制御範囲を切り詰めることができるから、
本来の可変速運転範囲を広くすることができる。すなわ
ち、全揚程でいえば、当該ポンプの能力一杯まで使用可
能にすることができる（特許請求の範囲の第５項〜第13
項）。

（３）それに、可変速揚水設備が逆流運転領域に落ち込
んだままで運転継続されてしまう虞れがなくなるから、
充分な保護機能を得ることができる（同じく特許請求の
範囲の特に第５項〜第13項）。

（４）圧力管路を共有する複数台のポンプ設備におい
て、他のポンプなどからの水撃作用による圧力上昇に際
しても、逆流運転領域に落ち込むのが確実に防止でき、
安定した運転が保証される（特許請求の範囲の特に第10
項〜第12項）。

（５）複数台のポンプ水車による揚水発電設備などで
は、その経済的見地から、圧力管路の共有が極めて有利
である。しかるに、本発明によれば、このような場合で
も安定した運転が保証されるため、圧力管路の共用化に
よるローコスト化を充分に得ることができる（特許請求
の範囲の特に第10項〜第12項）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるポンプの逆流検出制御の一実施例
を示す制御ブロック図、第２図は同じく他の一実施例を
示す制御ブロック図、第３図は逆流特性の説明図、第４
図はポンプの運転特性図、第５図及び第６図は逆流現象
の説明図、第７図は検出信号の波形図、第８図は本発明
による揚水設備のポンプ運転制御装置の一実施例が適用
されたシステムのブロック図、第９図は同じく制御ブロ
ック図、第10図は圧力管路の説明図、第11図は動作説明
用のタイミングチャート、第12図は制御特性図、第13図
及び第14図は検出手段の実施例を示すブロック図、第15
図は動作説明用のタイミングチャート、第16図及び第17
図はそれぞれ本発明の一実施例が適用されたシステムの
ブロック図、第18図及び第19図はそれぞれ検出手段のさ
らに別の実施例を示すブロック図、第20図は動作説明用
のタイミングチャート、第21図は本発明が適用されたシ
ステムのさらに別の例を示すブロック図、第22図及び第
23図はそれぞれ動作説明用のタイミングチャート、第24
図は補正信号の発生回路の一実施例を示すブロック図、
第25図はその動作説明用のタイミングチャート、第26図
及び第27図はそれぞれ本発明の他の一実施例が適用され
たシステムのブロック図、第28図、第29図、第30図、第
31図はそれぞれ本発明の技術概念図である。 １……交流電力系統、２……発電電動機、３……電力変
換器、４……ポンプ水車、4A……共通管路、５……回転
速度検出器、６……電力検出器、７……電力制御器、９
……案内羽根制御器、12……回転速度関数発生器、13…
…案内羽根開度関数発生器、16……電力制御補正信号発
生器、50……吐出側水圧検出器、51……周波数分析器、
52……逆流判定部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 功 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 中川 博人 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 大野 泰照 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプの吐出側水圧変動を検出する検出手
   段と、 この検出手段の出力信号に含まれる振動成分を対象とす
   る信号解析手段とを備え、 ポンプの吐出側水圧変動に伴って発生する検出信号波形
   が所定のスペクトル分布を呈したことにより、ポンプの
   運転領域が逆流運転領域に入ったことを検出するように
   構成したことを特徴とするポンプの逆流検出装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、 上記ポンプの吐出側水圧変動を検出する検出手段が、 ポンプに現れる機械的振動及びポンプが発生する騒音の
   少なくとも一方を対象とする検出手段で構成されている
   ことを特徴とするポンプの逆流検出装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、 上記信号解析手段が周波数分析機能を備え、 この周波数分析結果に基づいて上記所定のスペクトル分
   布が現れたことを検出するように構成されていることを
   特徴とするポンプの逆流検出装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、 上記信号分析手段が所定の周波数帯域では他の周波数帯
   域よりも大きく応答する共振回路を備え、 上記解析手段の出力が所定レベル以上になったことによ
   り、上記検出信号波形が上記所定のスペクトル分布を呈
   するようになったことを検出するように構成したことを
   特徴とするポンプの逆流検出装置。
5. 【請求項５】周波数変換を行なう電力変換器を有する電
   動機又は発電電動機と、 揚水ポンプとを備えた可変速揚水設備において、 上記電動機又は発電電動機に対して外部から与えられる
   電力指定信号と、該電力指令信号又は相当する信号に応
   じて上記揚水ポンプの適正回転速度指令を発生する関数
   発生器と、 上記適正回転速度指令と実回転速度との突合せによる偏
   差がゼロになるように上記電動機又は発電電動機を制御
   する補正信号を発生する補正信号回路と、 上記電力指令信号と上記補正信号の合成信号を作り、こ
   の合成信号に上記電動機又は発電電動機の実電力入力を
   合わせるように制御する電動機制御装置とを設け、 定常運転状態になっても上記補正信号が負側にずれたま
   まになっていることを検出して上記揚水ポンプが逆流領
   域に入り込んだことを検出するように構成したことを特
   徴とするポンプの逆流検出装置。
6. 【請求項６】可変速駆動されるポンプを備えた揚水設備
   において、 上記ポンプの運転状態が逆流運転領域に入ったことを検
   出する逆流検出手段と、 該ポンプの運転状態を運転指令値から所定値だけ強制的
   に変化させるバイアス運転制御手段とを設け、 逆流検出時に該バイアス運転制御手段を作動させること
   により、逆流運転領域にあるポンプの運転状態を定常運
   転領域に復帰させるように構成したことを特徴とする揚
   水設備のポンプ運転制御装置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲の第６項において、 上記バイアス運転制御手段による上記可変速ポンプの運
   転制御が、 そのときの運転指令によるポンプの回転速度を所定値だ
   け上げ、所定時間後に元の回転速度に戻す制御となるよ
   うに構成したことを特徴とする揚水設備のポンプ運転制
   御装置。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第６項において、 上記バイアス運転制御手段による上記可変速ポンプの運
   転制御が、 そのときの運転指令によるポンプの案内羽根開度を所定
   値だけ減少させ、所定時間後に元の開度に復帰させる制
   御となるように構成したことを特徴とする揚水設備のポ
   ンプ運転制御装置。
9. 【請求項９】特許請求の範囲第６項において、 上記逆流検出手段が、 上記ポンプに対する運転指令値と実運転検出値との偏差
   を検出し、この偏差が所定値を越えたことにより、ポン
   プが逆流運転領域に入ったことを検出するように構成さ
   れていることを特徴とする揚水設備のポンプ運転制御装
   置。
10. 【請求項１０】圧力水路の一部を共用する少なくとも２
    台のポンプを備えた揚水設備において、 上記複数のポンプのそれぞれに対する運転指令を監視す
    る監視手段と、 上記複数のポンプのそれぞれの案内羽根開度を一時的に
    所定値まで絞り込む補正制御手段を設け、 上記複数のポンプの少なくとも１台の運転状態が所定の
    変化速度以上の割合で変化するであろうことを検出した
    時、又は予め予想が立っている時には、残りの少なくと
    も１台のポンプに対する上記補正制御手段による補正制
    御を作動させるように構成したことを特徴とする揚水設
    備のポンプ運転制御装置。
11. 【請求項１１】特許請求の範囲第10項において、 上記補正制御手段による一時的な案内羽根開度の絞り込
    み期間が、 この補正制御手段による補正制御開始後、上記圧力水路
    内での水撃作用が収まるまでの期間となるように構成し
    たことを特徴とする揚水設備のポンプ運転制御装置。
12. 【請求項１２】特許請求の範囲第10項において、 上記運転指令が、 ポンプ起動又はポンプ入力急増のいずれかの指令となる
    ように構成したことを特徴とする揚水設備のポンプ運転
    制御装置。
13. 【請求項１３】電力系統に接続された一次巻線と、励磁
    用の二次巻線とを有する発電電動機と、 該発電電動機の二次巻線を交流励磁する交流励磁装置
    と、 前記発電電動機の回転軸に結合された揚水ポンプとを備
    えた可変速揚水発電電動装置において、 前記発電電動機の回転状態が逆流状態に入る虞れが有る
    ことを検出する逆流状態判断手段と、 該逆流状態判断手段からの指令に応じて前記発電電動機
    の回転数を変化させる回転速度変化手段とを備え、 前記発電電動機が逆流状態外となるように制御するよう
    に構成したことを特徴とする可変速揚水発電電動装置。