JPS6285820A - 水力発電システムにおける流量監視装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は一般に水力発電システムに関し、特に水力発
電システムにおける流量監視装置に関する。

〔従来の技術〕

周知のように、水力発電システムの発電機出力は、総落
差（即ち取入口における水位と放水口における水位との
位ｙｔ水頭の差）から損失落差（取入口の損失、水路損
失、水路の溝造物による損失、水圧管損失、放水路損失
など）を差引くことｆよって求まる有効落差、使用流量
を始め、発電機を駆動する水車の水車効率、前記発電機
の発電機効率などの各種要素によって決定される。この
ような水力発准システムにおいて安定した発電機出力を
得るためには、上述した各種要素のうちシステムの設計
時において決定されろ水車効率及び発電機効率を除いた
有効落差と使用流量とを常時監視して前記有効落差と使
用流ｂｚとによって決定される水車を駆動するための水
力を適切に調整してやる必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで従来、前述した有効落差と使用流量との監視に
あたっては、前記水車に配設された該水車への水ｍを調
整する水Ａｔ調整機構であるガイドベーンの開度値が何
らかの手段によって検知されると、オペレータが該ガイ
ドベーン開度値を基に第３図にて図示するごとき予め算
出された有効落差Ｈ，，Ｈ，，Ｈ５，Ｈ，をパラメータ
としてガイドベーン開度値と流量値とが決定される曲線
データを利用して前記開度値に対応する流量値をマニュ
アルで算出していた。そして該算出した流量値に変動が
生じたか否かをチェックし、前記流量値が水路が正常状
態にあるときの流量基準値よりも下廻っていたときには
、該水路に閉塞等何らかの不具合が発生したとして例え
ば水路等を保守点検するごとぎ事後処理を行っていた。

よってシステムを適切に管理１−て常に安定した発電機
出力を得ようとするには、常時上述したごときオペレー
タによる監視を行う必要があるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、オペレータのマニュアル計算による有効落差
とガイドベーン開度値とからの流量算出による流量監視
を必要とセずにシステムを適切に管理することが可能で
、安定した発電機出力が得られる水力発電システムにお
ける流量監視装置を得る、ことを目的とする。

し問題点を解決するための手段〕 この発明に係る水力発電システムにおける流量監視装置
は、貯水箇所における水位検出値と前記貯水箇所と発電
機を駆動する水車との間の水路における流水の流量検出
値とから有効落差を有効落差演算手段で算出し、前記水
車のガイドベーン開度検出値と前記有効落差演算手段に
よって算出された有効落差値とから前記水路が正常状態
にあるときの流水の流量を流量演算手段で算出し、前記
流ｔ１演算手段によって算出された流量が前記水路にお
ける流量検出値を上廻ったときに所定の信号を比較手段
で出力し、前記比較手段から所定の信号が出力されたと
きに駆動して前記水路に異常が発生したことを通報する
警報手段とを備えたものである。

〔作　用〕

この発明における比較手段は、流量演算手段によって算
出された流量値が水路における流量検出値を上廻ったと
きに所定の信号を出力し、警報手段は、前記比較手段か
ら所定の信号が出力されたときに駆動して前記水路に異
常が発生したことを通報するものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例に従う水力発電システムに
おげろ流量監視装置のブロック図である。

第１図において、１はダム水位計、２は流量計、３はガ
イドベーン開度計、４は水位変換器、５は有効落差演算
手段即ち有効落差変換器、６は流量変換器、７は流量演
算手段即ち流量変換器、８は比較手段即ち比較器、９は
常開接点、１０は特報手段即ち警報ユニットである。前
述したダム水位計１は、ダム（図示しない）における水
位を測定して出力する。前記流量計２は、一端が前記ダ
ムと連通しているとともに他端が水車方に開口している
水路（図示しない）に配設されており、該水路における
ダム方から水車方への流水の水量を測定して出力する。

前記ガイドベーン開度計３は、前記水車（図示しない）
の外周に配設され前述した水路を介して水車に供給され
る流水量を調整するためのガイドベーン（図示しない）
の開度を検出して出力するものである。前記水位変換器
４は、前記ダム水位計１から出力された測定信号を該水
位変換器４の制御規定範囲内に換算された直流電圧信号
に変換して出力するようになっている。前述した流量変
換器６は、前記流量計２から出力された測定信号を該流
量変換器６０制御規定節囲内に換算された直流電圧信号
ＱａＫ変換して出力する。前記有効落差変換器５は、例
えばＣＰＵのごとき演算制御部とＲＯＭ　、ＲＡＭ等の
記憶部を有しており、前記記憶部には、ダムの水位測定
値と水路における流水の流量測定値とから有効落差値を
算出するためのプログラム（Ｈｅ＝ｆ（Ｈｓ、Ｑｓ）。

Ｈｅ：有効落差、Ｈｓ：ダムの水位、Ｑｓ：水路におけ
る流水量）が記憶されている。前記有効落差変換器５は
、前述した有効落差値を算出するためのプログラム（１
１ｅ＝　ｆ（Ｉ（ｓ、Ｑｓ））に基づいて、前記水位変
換器４から出力された直流電圧信号−と前記流量変換器
６から出力された直流電圧信号とから、これら２種の直
流電圧信号が入力された時点での有効落差を算出して出
力するように構成されている。前述した流量変換器７は
、前記有効落差変換器５と略同様に、例えばＣＰＵのご
とき演算制御部とＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有してお
り、前記記憶部には、有効落差変換器５から出力された
有効落差値と該有効落差値が入力された時点におけるカ
イトベーン開度値とから前配水路が正常状態にあるとき
の前記時点での流水の流量値を算出するためのプログラ
ム（Ｑ＝　ｆ　（Ｈ，Ｏｒ　）　、　Ｑ　：水路が正常
状態にあるときの特定の時点における流水の流量値、Ｈ
：有効落差変換器５から出力された前記特定の時点にお
ける有効落差値、Ｏｒ＝ガイドベーン開度計３から出力
された前記特定の時点におけるガイドベーン開度値）が
記憶されている。

前記流量変換５７は、前述した流量値を算出するための
プログラム（Ｑ＝　ｆ　（Ｈ，Ｏｒ　）　）に基づいて
、前記有効落差変換器５から出力された有効落差値とｉ
Ｊ記がイドベーン開度計３から出力されたカイトベーン
開度値とから、これら２種の値が入力された時点での前
記水路が正常状態にあるときの流水の流量値を算出して
出力するように構成されている。前記比較器８は、前記
流量変換器７から出力された特定の時点での流鼠値Ｑ丁
　と前記流ｍｌ変換′ａ６から出力された前記特定の時
点での直流電圧信号Ｑａとを比較演算し、ＱＴ　＞　Ｑ
ａと認識したとぎにＱＴとＱａとの偏差の大きさに応じ
た所定のアナログ電圧レベル信号を出力するようになっ
ている。前記警報ユニット１０は、前記比較器８から出
力されるアナログ電圧レベル信号の値が一定値以上に達
したとき（即ちＱＴとＱａとの偏差が大きくなって該偏
差が一定値以上になったとき）Ｋ外部へ所定の信号を出
力する。前記警報ユニツ１−１０は、前記比較器８から
出力されるアナログ電圧レベル信号のレベルに応じて夫
々異なった種類の警報を出力するように多段設定するこ
とができるよう釦なっている。前記警報ユニット１０の
内部には、前記水車に供給される流水の流量を設定する
流量設定器（図示しない）からガイドベーン駆動系に流
量設定信号が出力された時点よりガイドベーンが実際に
駆動する時点までの応答遅れを考慮して、該応答遅れに
対応すべくタイマ機能が具備されている。前述した常開
接点９は、発電機負荷（図示しない）運転後に前記日報
ユニット１０を駆動するように設定して前記発電機負荷
と前記警報ユニット１０とを並列条件の下に夫々駆動さ
せるような場合に閉成されるものである。

次に上述した構成の水力発電システムにおけろ流量監視
装置の動作について説明する。

ダム水位計１から出力された水位測定信号は、水位変換
器４で直流電圧信号に変換された後、有効落差変換器５
に与えられる。前記ダム水位計１からの前記水位測定信
号の出力時点と同時点において流量計２から出力された
流量測定信号は、流量変換器６で直流電圧信号Ｑａに変
換された後、前記有効落差変換器５及び比較器８に与え
られる。

前記２種の直流′α圧信号が有効落差変換器５に与えら
れると、前述したアルゴリズムに基づいてこれら２種の
直流電圧信号から算出された前記特定時点における有効
落差値は、流量変換器７に与えられる。一方、ガイドベ
ーン開度計３によって検出された前記特定時点における
ガイドベーン開度値も流量変換器７に与えられる。ＩＱ
Ｊ記２種の値が流−変換器７に与えられると、前述した
アルゴリズムに基づいて算出された前記特定時点におけ
る流量値ＱＴは、前記比較器８に与えられる。前記流量
値ＱＴが比較器８に与えられると、該流量値ＱＴは前記
直ＩＩｒｔ、屯圧信号Ｑａと比較演算される。

仮りに前述した水路に何ら異常が生じていなければ前記
流量変換器６からの出力Ｑａと流量変換器７からの出力
ＱＴとは略等しく、ために比較器８は前述したアナログ
電圧レベル信号を出力しない。

しかしながら、もし前記水路に何等かの異物が侵入して
該水路を閉塞するようなことがあれば、ＱＴ　＞　Ｑａ
となるので前記比較器８は前述したＱＴとＱａとの偏差
に応じたアナログ屯圧レベルイａ号を出力することとな
る。よって、この場合は前記比較器８から出力されたア
ナログ電圧レベル信号のレベルに応じて前記水路の閉塞
程度を知ることが可能となる。

なお、上述したこの発明に従う一実施例においては、ダ
ムからの流水を水車に供給するための水路が異物によっ
て閉塞されているか否かの検出方法について述べたが、
第２図にて図示するごと（新たに電力換算器１１を設け
て有効落差変換器５からの出力と流量変換器７からの出
力を該電力換算器１１に夫々接続するとともに、流量変
換器６からの出力Ｑａと流量変換器７からの出力ＱＴ。

電力換算器１１からの出力と発電機１２かもの出力とが
夫々比較器８において比較演算可能なように互いに連動
する切換えスイッチを設けて単なる流Ａ監視装置として
の機能を有するものから電力異常検出器としての機能を
有するものに適用範囲を拡大することとしても差支えな
い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、比較手段が流量演算
手段によって算出された流量値が水路における流量検出
値を上廻ったときに所定の信号を出力し、警報手段は前
記比較手段から所定の信号が出力されたときに１駆動し
て前記水路に異常が発生したことを通報するようにした
ので、オペレータのマニュアル計算による有効落差値と
ガイドベーン開度値とからの流量監視を必要とせずにシ
ステムを適切に管理することが可能で、安定した発電機
出力が得られろ水力発電システムにおける流量監視装置
が得られろ効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に従う水力発電システムに
おける流量監視装置のブロック図、第２図はこの発明に
従う水力発電システムにおける流量監視装置の電力異常
検出器への転用例を示すブロック図、第３図は有効落差
なパ″ラメータとしてガイドベーン開度値と流量値とが
決定されるデータを示した特性図である。 図において、１はダム水位計、２は流量計、３はカイト
ベーン開度計、４は水位変換器、５は有効落差変換器、
６は流量変換器、７は流量変換器、８は比較器、ｌＯは
警報ユニットである。 なお、各図中、同一符号は同−又は和尚部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 貯水箇所における水位検出値と前記貯水箇所と発電機を
   駆動する水車との間の水路における流水の流量検出値と
   から有効落差を算出する有効落差演算手段と、前記水車
   のガイドベーン開度検出値と前記有効落差演算手段によ
   つて算出された有効落差値とから前記水路が正常状態に
   あるときの流水の流量を算出する流量演算手段と、前記
   流量演算手段によつて算出された流量値が前記水路にお
   ける流量検出値を上廻つたときに所定の信号を出力する
   比較手段と、前記比較手段から所定の信号が出力された
   ときに駆動して前記水路に異常が発生したことを通報す
   る警報手段とを備えた水力発電システムにおける流量監
   視装置。