JPS58200082A - 水車の調速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水車の調速装置に係り、特に水車における有効
落差の変動に伴う無負荷開度の変化を補正するに好適な
水車の調速装置に関する。

従来のこの種の水車の調速装置は、水車の目標速度を設
定する速度調整器と、該水車に流入する流量を可変する
ガイドベーンからのガイドベーン開度信号に基づいて所
定の速度垂下率特性を有する速度信号を形成する速度垂
下率調整器と、前記水車の回転運動によって発電をする
発電機からの周波数信号に応じた速度信号を形成する同
波数検出器と、前記速度垂下率調整器及び周波数検出器
からの速度信号並びに速度調整器からの目標速度指令を
それぞれ取り込み、これらに基づいて該ガイドベーンの
開閉を制御する制御手段とを備えて構成されているのが
一般的である。

このように構成され几水事の調速装置の作用を第２図を
参照しながら以下に説明する。

第２図は、上記速１ｆ＋垂下率調整器が備える速度垂下
率特性を示す特性図であり、その横軸にはガイドベーン
開度θが、その縦軸には速度信号（回転数Ｎ）がそれぞ
れ示されている。

この水車の調速装置は、まず無負荷にて水曜を起動して
発電機を定格速度（定格回転数Ｎｍ）にさせ、しかる後
に電力系統の周波数及び位相に同期をとって並列しゃ断
器を投入し、電力系統に該発電機を並入し、以降所定の
速度で水Ｉｔ運転せしめるものである。このような調速
装置によれば。

水軍を起動して発電機を定格回転Ｎｍにするためのガイ
ドベーン開［（無負荷開度→は、カイトベーン開度信号
中に含まれているので、速度調整器１）。

によってその無負荷開度分を補正する必要があった。換
ピすると、発電機が定格回転数ＮｍＫ達したことを該目
標速度指令と該周波数信号に応じた速度信号とから検出
した際には、前記速度垂下率調整器からの速度信号が零
でなければならないことを意味している。しかしながら
、速度垂下率調整器に対して上述のような、定格速度の
ときに速度信号を零とする機能を持たせることは困難で
あるので、第２図に示すように１速度調整器からの目標
速度指令に予め無負荷開度分ΔＮＩＯを上乗せしておき
、周波数信号に応じた速度信号と、速度垂下率調整器か
らの速度信号と、前記目標速度指令との全体で定格回転
Ｎ鳳に達し几ときに零となるようにしている。この速度
調整器に設定される無負荷開度分ΔＮｌ・は、通常、と
池と下池との有効落差（水位差）が最低の状態のときに
合せて設定され、固定されているのが一般的である。こ
の几め、水位差が変動して無負荷開度が変化しても、こ
れに追従しないので適正な調速制御がなされないことに
なる。

例えば、ある水位差のときに、第２図の符号Ｌ１．オｔ
ｉｔ。。、５え、オ、えおオ、よ、４　　　　　昌度謂
整器によって無負荷開度分ΔＮ　１１１が補正されてい
るためガイドベーン開度θ！で定格回転数Ｎｍとなって
いる。しかしながら、水位差が変動して水車に流入する
流量の状態が変動すると、目標速度指令と周波数信号か
らの速度信号とにより発電機が定格回転になっているこ
とを検出しても、このときのガイドベーン開度がθ鵞で
ある友め、核速ｆ垂下率調整器からは無負荷開腹のずれ
（０□−θ冨　）分に相当する回転偏差ΔＮｍｌが出力
されてしまうことＫなる。調速装置は、これを補正する
ように動作し、次いで、定格値となるように補正すると
いうように、順次これを繰ね返すので、調速制御が安定
しないという不都合があった。このような現象を防止す
るには、偏差ΔＮｌ１分を速度調整器の目標速度指令に
と乗せした無負荷開度ΔＮｚｏとし次速度垂下率特性Ｌ
２とすればよいことはいうまでもない。

しかしながら、１述し几如く速度設定器における無負荷
開度は、一般的に固定されており、水位差に応じて設定
変更するということは、水車特性あるいは水路特性にも
左右されることから甚だ困難であるという不都合があっ
た。

本発明の目的は、１記従来技術の不都合な点を解消し、
水位差に伴う無負荷開度の変化を自動的に補正し、安定
した速度特性が得られる水嚇の調速装置を提供するにあ
る。

本発明は、上記目的を達成する丸めに、水ｔＭ、を起動
し発電機からの周波数信号あるいはこれに応じた信号が
定格値に達した際のカイトベーン開腹信号より無負荷開
腹を得ておき、以後、ガイドベーン開度信号から無負荷
開度を減じた後の偏差信号をカイトベーン開腹信号とし
、これに基づいて所定の速を垂下率特性を有する速度信
号を得てガイドベーンの開閉制御に反映させるよう圧し
たものである。

以下、本発明に係る実施例會図面に基づいて説明する・ 第１図は、本発明に係る水車の調速装置の一実施例を示
すブロック図である。

第１図に示す実施例は、図示しな匹水車の目標速度指令
１０Ｇを設定する速度ＩｔｌｉｌＩＩ器１ｏと、′該水
車の回転運動に応じて発電をする発電機（図示せず）か
らＯ周ＩＨＬ数信号１０２に応じ友速匿信号１０４ｉ形
成する周波数検出器１２と、前記速駿Ａ＃装置１０から
の目標速度指令１００．（資）波数噴出器１２からの速
［ｆＮ号１０４及び該水車に供給する流量を可変するガ
イドベーン１４からのガイドベーン開＃ｔ、信号１０６
をそれぞれ取り込み、Ｃれらに基づいてガイドベーン１
４の開閉を制御する操作量１０８を形成する制御手段１
６と、周波数信号１０２あるいはこれに広し九信号１０
４を取り込み、この信号１０２あるいＦ１１０４が定格
値に達したことを検出して保持設定指令１１０を出力す
る無負荷検出器１８と、前記カイトベーン開度信号１０
６′１に取り込むと共に、無負荀慣出ｂ１８からの保持
設定指令１１ＧがないときＦｉ−差信号１１２ｔ−零と
し、保持設定指令１１Ｇがあつ几ときは、その時点のカ
イトベーン開度信号１０６から無負荷捌［１１４Ｙｒ得
てこれを保持設定し、以降、ガイドベー／−戚倍号１０
６から無負＃開Ｆｉｌ１４を減算して得た偏差信号１１
２ｔ−カイトベーン開健偵号として出力する無負荷開度
補償回路２０と、この無負荷開度補償回路２ｏがらの偏
差１６号゛１１２から第２図に示すような速度垂下率特
性を有する速度信号１１６を得る速度垂下率調整器２２
とを含んで構成されている。

上記調速装置における制御手段１６は、目標速度指令１
００、速ｆ＃、ｇｉ号１０４及び１１６を加算する加算
器１６２と、この加算器１６２がらの偏差信号１１８か
ら開度操作信号１２０を演算する演算器１６４と、この
演算器１６４からの開度操作信号１２０及びガイドベー
ン開度信号１０６を加算して偏差信号１２２を得る加算
器」６６と。

この加算篩１６６からの偏差信号１２２に応じた操作量
１０８を形成する電気−油圧変換器１６８とから構成さ
れてｉる。

また、上記無負荷開度補償回路２ｏは、保持設定指令１
１０がないときは、ガイドベーン開１ｔ＠号１０６を出
力信号１１４として出方し、該指令１１０が入力された
ときは、その時点のガイドベーン開度信号１０６を無負
荷開度として保持記憶し、そのＨ［１１４として出力す
る無負荷開度補正器２０２と、この保持設定され九開度
１１４とカイトベーン開度信号１０６とを減算して偏差
信号１１２を出力する減算器２０４とから構成されてい
る。

このように構成された本実施例の動作を以下に説明する
。

発電機からの周波数信号１０２から同波数検出器１２で
速度信号１０４を検出し、この信号１０４と速度調整器
１０から目標速度指令１００とを加、　算器１６２に供
給し偏差信号１１８を得る。この偏差信号１１８を演算
器１６４を取り込み、演算器１６４において開度操作信
号１２０を形成して出力する。この開度操作信号１２０
を加算器１６６においてガイドベーン開度信号１０６に
加算して偏差信号１２２ｔ−得て電気−油圧変換器１６
８に供給する。咳電気−油圧変換器１６８は、前記偏差
信号１２２に応じた操作量１０８を得て、ガイドベーン
１４を操作し水車に流入する流Ｉｌｌを制（財）する。

すると、水車の速ＩＫは上昇してゆき発電機からの同波
数も丘昇してゆくことになる。しかして、無負荷検出器
１８が、１ｉｌｔｌＬ数信号１０２が定格値に、すなわ
ちガイドベーン１４の開度が無負荷位置になつ友ことを
検出して保持設定信号１１０を出力するまでは、無負荷
開度設定器２０２は、ガイドベーン信号１０６に追従し
た出力信号１１４を出力するので、加算器２０４からの
偏差信号１１２は零となる− しかしながら、無負荷検出器１８が無負荷位置を、Ｔ７
８波数が定格値に達したことにより検出した　　　　′
際に、このときのガイドベーン開度信号１０６を無負荷
開度として記憶保持設定し、これ以降は、無負荷開［１
１２をもってガイドベーン開度信号１０６から差し引き
、その偏差信号１１２を新たなガイドベーン開度信号と
して速度垂下率［整置２２に供給する。そして、この調
整器２２からの速度信号１１６によってガイドベーン１
４を制御するものである。

このように水位差が変動しても、水型起動後、常に、無
負荷開腹が自動的に設定され、設定以後は、この無負荷
開度が反映されたガイドパー７１４の開閉制御がなされ
るものである。

尚、無負荷開度検出６１Ｂは、並列しゃ断器が開で、か
つ水車回転数が定格値に達した条件により保持設定信号
１１０を出力するようにしである。

以と述べたように本発明によれば、有効落差の変動に伴
う無負荷開度の変化にかかわらず運転できるので、調速
機能の精度が向Ｅするという幼果がある・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る水車の調速装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は速度垂下率特性を示す特性図であ
る。 １０・・・速度調整器、１２・・・周波数検出器、１４
・・・ガイドパー／、１６・・・制御手段、１８・・・
無負荷検出器、２０・・・無負荷開度補償回路、２２・
・・速を垂下率調整器、２０２・・・無負竺開度補正器
、２０４・・・減算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　水車の目標速度指令を設定する速＃Ｌｌｌｉｌｉ
   ｌｌＩ器と、該水車の回転運動により発電をする発ｍ機
   からの周波数信号に応じた速度信号を形成する同波数検
   出器と、骸水車に流入する流ａｔ−可変するガイドベー
   ンからのカイトベーン開度信号に基づいて所定の速度垂
   下率特性を有する速度信号を形成する速度垂下率調整器
   と、前記（資）波数検出器及び該速度垂下率調整器から
   の速度信号及び前記速度調整器からの目標速度指令を取
   り込み、これらに基づいて前記カイトベーンの開閉を制
   御する制御手段とｔ−備えてなる水車の調速装置におい
   て、前記（資）波数信号あるいはこれに応じ７を信号を
   取り込み、この信号が定格値に達し几ことを検出して保
   持設定指令を出力する無負荷検出器と、前記カイトベー
   ン開度信号を取り込むと共に、前記無負荷検出器からの
   保持設定指令があった際にガイドベーン開度信号から無
   負荷間［を得てこの無負荷間ｍｔ保持設定し、以後前記
   ガイドベーン開度信号から前記無負荷開度を減算し九偏
   差信号をガイドベーン開度信号として前記速ｆＩＬ画下
   率調整器に供給する無負荷開度補償手段とを含んで構成
   したことを特徴とする水車の調速装置。