JP3018767B2 - 水位調整装置 - Google Patents
水位調整装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、特にサージタンクを
持つ水力発電所における水位調整装置に関する。
持つ水力発電所における水位調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】サージタンクを有する水力発電所は図５
に示すように、例えば上部水槽１、サージタンク２、水
位調整装置３、水車発電機４、水路管５および水圧鉄管
６などから構成される。このような水力発電所で用いら
れる水位調整装置の従来例を図６に示す。同図におい
て、１１Ａ，１１Ｇは加算器、１２はＰＩＤ調節器、１
３は水位調定率演算器、１５はガイドベーン操作機構で
ある。これは、上部水槽水位検出値ＨH と上部水槽水位
設定値ＨHSとの水位偏差を水位調整装置に入力し、ここ
でその偏差を０とするようなガイドベーン（またはニー
ドル）開度指令値を演算し、出力するもので、その出力
に応じて図示されないガイドベーンまたはニードルがガ
イドベーン操作機構１５を介して駆動される。なお、水
位調定率演算器１３は水車発電機４の出力が水位に応じ
た値となるよう、例えば図７のような特性Ｇにするもの
である。つまり、この方式は上部水槽１の水位制御にの
み着目し、サージタンク２の水位については何ら考慮し
ていないタイプのものである。
に示すように、例えば上部水槽１、サージタンク２、水
位調整装置３、水車発電機４、水路管５および水圧鉄管
６などから構成される。このような水力発電所で用いら
れる水位調整装置の従来例を図６に示す。同図におい
て、１１Ａ，１１Ｇは加算器、１２はＰＩＤ調節器、１
３は水位調定率演算器、１５はガイドベーン操作機構で
ある。これは、上部水槽水位検出値ＨH と上部水槽水位
設定値ＨHSとの水位偏差を水位調整装置に入力し、ここ
でその偏差を０とするようなガイドベーン（またはニー
ドル）開度指令値を演算し、出力するもので、その出力
に応じて図示されないガイドベーンまたはニードルがガ
イドベーン操作機構１５を介して駆動される。なお、水
位調定率演算器１３は水車発電機４の出力が水位に応じ
た値となるよう、例えば図７のような特性Ｇにするもの
である。つまり、この方式は上部水槽１の水位制御にの
み着目し、サージタンク２の水位については何ら考慮し
ていないタイプのものである。
【０００３】これに対し、サージタンク水位を考慮した
ものとして、例えば特開昭５８−４８１０８号公報に示
すものがある。これは、サージタンク水位から得られた
信号を、図６の水位調整装置の入力に補正信号として加
算する回路、または、サージタンク水位が予め定められ
た範囲から上回るかあるいは下回った場合に水位調整装
置から出力されるガイドベーン（またはニードル）への
開（または閉）信号を阻止し、サージタンク水位のさら
なる上昇や低下を防止する回路を付加した構成となって
いる。すなわち、このような制御方式は、サージタンク
水位が過渡的に上下限水位を著しく逸脱しないようにす
るものである。つまり、サージタンクへの流入量をＱS
（ｍ3 ／Ｓ；以下同様なので省略する）、その最大値を
ＱS （ｍａｘ）、水車の使用水量をＱT 、その最大値
（＝定格流量）をＱT （ｍａｘ）とするとき、 ＱS （ｍａｘ）≧ＱT （ｍａｘ） …（１） なる関係が成立することが前提となっている。
ものとして、例えば特開昭５８−４８１０８号公報に示
すものがある。これは、サージタンク水位から得られた
信号を、図６の水位調整装置の入力に補正信号として加
算する回路、または、サージタンク水位が予め定められ
た範囲から上回るかあるいは下回った場合に水位調整装
置から出力されるガイドベーン（またはニードル）への
開（または閉）信号を阻止し、サージタンク水位のさら
なる上昇や低下を防止する回路を付加した構成となって
いる。すなわち、このような制御方式は、サージタンク
水位が過渡的に上下限水位を著しく逸脱しないようにす
るものである。つまり、サージタンクへの流入量をＱS
（ｍ3 ／Ｓ；以下同様なので省略する）、その最大値を
ＱS （ｍａｘ）、水車の使用水量をＱT 、その最大値
（＝定格流量）をＱT （ｍａｘ）とするとき、 ＱS （ｍａｘ）≧ＱT （ｍａｘ） …（１） なる関係が成立することが前提となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５で
示す如き上部水槽１とサージタンク２とを結ぶ水路管５
の形状が複雑で、安定した流量に達するまでに長時間を
要するような発電所や、冬期間の水路管５の凍結などに
より所定流量が得られない場合、すなわち、上記（１）
式ではなく次式（２）が成立するような場合には、 ＱS （ｍａｘ）＜ＱT （ｍａｘ） …（２） 以下のような問題（１），（２）が生じる。
示す如き上部水槽１とサージタンク２とを結ぶ水路管５
の形状が複雑で、安定した流量に達するまでに長時間を
要するような発電所や、冬期間の水路管５の凍結などに
より所定流量が得られない場合、すなわち、上記（１）
式ではなく次式（２）が成立するような場合には、 ＱS （ｍａｘ）＜ＱT （ｍａｘ） …（２） 以下のような問題（１），（２）が生じる。
【０００５】（１）通常の水位調整装置内には調節器は
１個しかなく、その制御定数は上部水槽の水位を最適に
するように調整されているのが普通である。したがっ
て、水位偏差の補正信号としてサージタンク水位を調節
器の入力に加算する方式では、制御定数がサージタンク
水位の特性に合っていないため、調節器の遅れや、水車
特有の慣性によりサージタンク水位がハンチングした
り、水車発電機の出力がハンチングするなど、安定した
運転を行なうことが困難である。 （２）サージタンク水位により、ガイドベーンへの開
（または閉）信号を阻止する方式では、上下限水位を越
えても積極的に開閉制御を行なわないために、サージタ
ンクへの流入量が水車の使用流量を上回るまでは、一旦
低下したサージタンク水位は回復せず、徐々に低下す
る。したがって、サージタンク水位が、サージタンクと
水車との間の水圧鉄管を保護する目的で設けられている
限界水位を下回ると、水車発電機は停止することにな
り、安定した運転ができない。したがって、この発明の
課題はサージタンク水位を制限値内に抑えつつ安定な運
転を可能とすることにある。
１個しかなく、その制御定数は上部水槽の水位を最適に
するように調整されているのが普通である。したがっ
て、水位偏差の補正信号としてサージタンク水位を調節
器の入力に加算する方式では、制御定数がサージタンク
水位の特性に合っていないため、調節器の遅れや、水車
特有の慣性によりサージタンク水位がハンチングした
り、水車発電機の出力がハンチングするなど、安定した
運転を行なうことが困難である。 （２）サージタンク水位により、ガイドベーンへの開
（または閉）信号を阻止する方式では、上下限水位を越
えても積極的に開閉制御を行なわないために、サージタ
ンクへの流入量が水車の使用流量を上回るまでは、一旦
低下したサージタンク水位は回復せず、徐々に低下す
る。したがって、サージタンク水位が、サージタンクと
水車との間の水圧鉄管を保護する目的で設けられている
限界水位を下回ると、水車発電機は停止することにな
り、安定した運転ができない。したがって、この発明の
課題はサージタンク水位を制限値内に抑えつつ安定な運
転を可能とすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、第１の発明では、上部水槽の水位検出値と水位
設定値との偏差を求め、この偏差を零とするように水車
のガイドベーン開度（またはニードル開度）を制御し、
上部水槽の水位を一定に保つ水位調整装置において、前
記上部水槽の水位検出値と水位設定値との偏差を入力と
し、この偏差を零とするようにガイドベーン（またはニ
ードル）開度指令値を演算し出力する第１の調節器と、
前記上部水槽用とは別に設けられたサージタンク水位検
出値とその設定値との偏差を入力としてこの偏差を零と
するようにガイドベーン（またはニードル）開度指令値
を演算し出力する第２の調節器と、前記第１，第２調節
器の出力を入力としてそのいずれか低い方の値を出力す
る低値出力演算器とを設けたことを特徴としている。こ
の第１の発明では、前記第１調節器の出力に所定のバイ
アス値を加算した値で前記第２調節器内の積分要素に上
限制限をかけるとともに、前記第２調節器の出力に所定
のバイアス値を加算した値で前記第１調節器内の積分要
素に上限制限をかけることにより、各調節器の各積分要
素の内部値を最大値まで飽和させないようにすることが
できる。
るため、第１の発明では、上部水槽の水位検出値と水位
設定値との偏差を求め、この偏差を零とするように水車
のガイドベーン開度（またはニードル開度）を制御し、
上部水槽の水位を一定に保つ水位調整装置において、前
記上部水槽の水位検出値と水位設定値との偏差を入力と
し、この偏差を零とするようにガイドベーン（またはニ
ードル）開度指令値を演算し出力する第１の調節器と、
前記上部水槽用とは別に設けられたサージタンク水位検
出値とその設定値との偏差を入力としてこの偏差を零と
するようにガイドベーン（またはニードル）開度指令値
を演算し出力する第２の調節器と、前記第１，第２調節
器の出力を入力としてそのいずれか低い方の値を出力す
る低値出力演算器とを設けたことを特徴としている。こ
の第１の発明では、前記第１調節器の出力に所定のバイ
アス値を加算した値で前記第２調節器内の積分要素に上
限制限をかけるとともに、前記第２調節器の出力に所定
のバイアス値を加算した値で前記第１調節器内の積分要
素に上限制限をかけることにより、各調節器の各積分要
素の内部値を最大値まで飽和させないようにすることが
できる。
【０００７】また、第２の発明では、上部水槽の水位検
出値と水位設定値との偏差を求め、この偏差を零とする
ように水車のガイドベーン開度（またはニードル開度）
を制御し、上部水槽の水位を一定に保つ水位調整装置に
おいて、前記上部水槽の水位検出値と水位設定値との偏
差を入力とし、この偏差を零とするようにガイドベーン
（またはニードル）開閉指令を演算し出力する積分器な
しの第１の調節器と、前記上部水槽用とは別に設けら
れ、サージタンク水位検出値とその設定値との偏差を入
力とし、この偏差を零とするようにガイドベーン（また
はニードル）開度指令値を演算し出力する第２の調節器
と、この第２調節器の出力と実際のガイドベーン（また
はニードル）開度とを比較し、実際の開度が前記第２調
節器の出力を上回った場合に、前記ガイドベーン（また
はニードル）に対して閉指令を出力するとともに、この
閉指令と競合しないように前記第１調節器の開指令を阻
止する開度制限演算回路とを設けたことを特徴としてい
る。この第２の発明では、前記ガイドベーン（またはニ
ードル）開度に所定のバイアス値を加算した値で前記第
２調節器内の積分要素に上限制限をかけることにより、
その調節器内積分要素の内部値を最大値まで飽和させな
いようにすることができる。
出値と水位設定値との偏差を求め、この偏差を零とする
ように水車のガイドベーン開度（またはニードル開度）
を制御し、上部水槽の水位を一定に保つ水位調整装置に
おいて、前記上部水槽の水位検出値と水位設定値との偏
差を入力とし、この偏差を零とするようにガイドベーン
（またはニードル）開閉指令を演算し出力する積分器な
しの第１の調節器と、前記上部水槽用とは別に設けら
れ、サージタンク水位検出値とその設定値との偏差を入
力とし、この偏差を零とするようにガイドベーン（また
はニードル）開度指令値を演算し出力する第２の調節器
と、この第２調節器の出力と実際のガイドベーン（また
はニードル）開度とを比較し、実際の開度が前記第２調
節器の出力を上回った場合に、前記ガイドベーン（また
はニードル）に対して閉指令を出力するとともに、この
閉指令と競合しないように前記第１調節器の開指令を阻
止する開度制限演算回路とを設けたことを特徴としてい
る。この第２の発明では、前記ガイドベーン（またはニ
ードル）開度に所定のバイアス値を加算した値で前記第
２調節器内の積分要素に上限制限をかけることにより、
その調節器内積分要素の内部値を最大値まで飽和させな
いようにすることができる。
【０００８】
【作用】上部水槽水位制御用の第１調節器は、上部水槽
水位をその設定値に対して一定となるように、ガイドベ
ーン（すなわち、水車の使用水量）を制御して最適開度
としており、その結果、水路管を通してサージタンクへ
流入する流入量が水車使用水量に追従しているときは、
ガイドベーン開度の急変などの過渡時を除いて、サージ
タンク水位は或る範囲で安定している。サージタンクの
運転限界水位は、このときの水位よりも充分下方にあ
り、ガイドベーン開度の急変などの過渡時にもこの限界
水位を下回ることはない。このため、サージタンクの水
位設定値を運転限界水位に若干余裕をもたせた値に設定
しておくことにより、通常運転時のサージタンク水位偏
差をプラスの値とすることができ、第２調節器の出力は
第１調節器の出力よりも大きくなっている。したがっ
て、通常運転時は低値選択出力により第１調節器の出力
でガイドベーンは制御され、第２調節器の出力がガイド
ベーンに影響を与えることはない。
水位をその設定値に対して一定となるように、ガイドベ
ーン（すなわち、水車の使用水量）を制御して最適開度
としており、その結果、水路管を通してサージタンクへ
流入する流入量が水車使用水量に追従しているときは、
ガイドベーン開度の急変などの過渡時を除いて、サージ
タンク水位は或る範囲で安定している。サージタンクの
運転限界水位は、このときの水位よりも充分下方にあ
り、ガイドベーン開度の急変などの過渡時にもこの限界
水位を下回ることはない。このため、サージタンクの水
位設定値を運転限界水位に若干余裕をもたせた値に設定
しておくことにより、通常運転時のサージタンク水位偏
差をプラスの値とすることができ、第２調節器の出力は
第１調節器の出力よりも大きくなっている。したがっ
て、通常運転時は低値選択出力により第１調節器の出力
でガイドベーンは制御され、第２調節器の出力がガイド
ベーンに影響を与えることはない。
【０００９】また、水路管の凍結や流木などにより、サ
ージタンクへの流入量が制限を受けると、第１調節器の
出力で制御されるガイドベーン開度では、水車使用水量
がサージタンクへの流入量を上回るため、サージタンク
水位は徐々に低下する。サージタンク水位が低下し水位
設定値を下回ると、第２調節器の入力水位偏差はマイナ
スとなるため、ガイドベーン開度指令値を低減させて水
位低下を抑えるように動作する。その結果、通常運転時
とは逆に第２調節器の出力が第１調節器の出力を下回る
ため、第２調節器の出力でガイドベーンは制御され、サ
ージタンク水位はその設定値に対して一定に制御され
る。
ージタンクへの流入量が制限を受けると、第１調節器の
出力で制御されるガイドベーン開度では、水車使用水量
がサージタンクへの流入量を上回るため、サージタンク
水位は徐々に低下する。サージタンク水位が低下し水位
設定値を下回ると、第２調節器の入力水位偏差はマイナ
スとなるため、ガイドベーン開度指令値を低減させて水
位低下を抑えるように動作する。その結果、通常運転時
とは逆に第２調節器の出力が第１調節器の出力を下回る
ため、第２調節器の出力でガイドベーンは制御され、サ
ージタンク水位はその設定値に対して一定に制御され
る。
【００１０】サージタンク水位が高いときの第２調節器
の積分要素は、第１調節器の出力に近い値に制限されて
いるので、サージタンク水位が設定値を下回った場合で
も、制御遅れとなることなく第２調節器の出力による制
御が可能となる。その後、サージタンクへの流入量の制
限が解消された場合は、サージタンク水位も徐々に回復
するので、第２調節器の出力も増加し再度第１調節器の
出力を上回ることになる。その結果、ガイドベーンも第
１調節器の出力で制御されるようになり、通常の状態に
復帰する。このとき、すなわち第２調節器でガイドベー
ンが制御されているときも、同様に第１調節器の積分要
素は第２調節器の出力に近い値に制御されているので、
制御遅れとなることなく通常の状態に復帰できる。
の積分要素は、第１調節器の出力に近い値に制限されて
いるので、サージタンク水位が設定値を下回った場合で
も、制御遅れとなることなく第２調節器の出力による制
御が可能となる。その後、サージタンクへの流入量の制
限が解消された場合は、サージタンク水位も徐々に回復
するので、第２調節器の出力も増加し再度第１調節器の
出力を上回ることになる。その結果、ガイドベーンも第
１調節器の出力で制御されるようになり、通常の状態に
復帰する。このとき、すなわち第２調節器でガイドベー
ンが制御されているときも、同様に第１調節器の積分要
素は第２調節器の出力に近い値に制御されているので、
制御遅れとなることなく通常の状態に復帰できる。
【００１１】第１調節器が積分要素を持たない場合も同
様に、サージタンク水位が高い場合は、第２調節器の出
力は実際のガイドベーン開度より大きい値になっている
ために、第１調節器の開指令を阻止することはない。逆
に、サージタンク水位が低いときは、第２調節器の出力
はサージタンク水位の低下を抑えるように、実際のガイ
ドベーン開度より小さくなるので第１調節器からの開指
令を阻止し、ガイドベーンに対して閉指令を出力し、第
２調節器の出力を上回らない値に制御される。サージタ
ンク水位が回復してくると、第２調節器の出力も徐々に
大きくなり、実際のガイドベーン開度を上回るので、第
１調節器に対する阻止信号も解除され、第１調節器によ
ってガイドベーンは制御される。このときも上記と同様
に、第２調節器の積分要素はガイドベーンの実際の開度
に近い値に制限されているので、第２調節器の制御遅れ
を防止することができる。
様に、サージタンク水位が高い場合は、第２調節器の出
力は実際のガイドベーン開度より大きい値になっている
ために、第１調節器の開指令を阻止することはない。逆
に、サージタンク水位が低いときは、第２調節器の出力
はサージタンク水位の低下を抑えるように、実際のガイ
ドベーン開度より小さくなるので第１調節器からの開指
令を阻止し、ガイドベーンに対して閉指令を出力し、第
２調節器の出力を上回らない値に制御される。サージタ
ンク水位が回復してくると、第２調節器の出力も徐々に
大きくなり、実際のガイドベーン開度を上回るので、第
１調節器に対する阻止信号も解除され、第１調節器によ
ってガイドベーンは制御される。このときも上記と同様
に、第２調節器の積分要素はガイドベーンの実際の開度
に近い値に制限されているので、第２調節器の制御遅れ
を防止することができる。
【００１２】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示すブロック図で
ある。図１において、上部水槽水位検出値ＨH と上部水
位設定値ＨHSおよび水位調定率演算器１３ａの出力との
偏差を入力し、この偏差を零とするようにガイドベーン
開度指令値を出力する、第１のＰＩＤ調節器１２ａを主
体として構成される部分は、図６で説明した従来装置と
同等のものである。サージタンクの水位検出値ＨS とサ
ージタンクの水位設定値ＨSSおよび水位調定率演算器１
３ｂの出力との偏差を入力し、この偏差を零とするよう
にガイドベーン開度指令値を出力する、第２のＰＩＤ調
節器１２ｂを主体として構成される部分と、第１のＰＩ
Ｄ調節器１２ａから与えられる開度指令値の２つの信号
を入力として、その小さい方の開度指令値を選択する低
値出力演算器１４の部分がこの発明により新たに付加さ
れた部分である。
ある。図１において、上部水槽水位検出値ＨH と上部水
位設定値ＨHSおよび水位調定率演算器１３ａの出力との
偏差を入力し、この偏差を零とするようにガイドベーン
開度指令値を出力する、第１のＰＩＤ調節器１２ａを主
体として構成される部分は、図６で説明した従来装置と
同等のものである。サージタンクの水位検出値ＨS とサ
ージタンクの水位設定値ＨSSおよび水位調定率演算器１
３ｂの出力との偏差を入力し、この偏差を零とするよう
にガイドベーン開度指令値を出力する、第２のＰＩＤ調
節器１２ｂを主体として構成される部分と、第１のＰＩ
Ｄ調節器１２ａから与えられる開度指令値の２つの信号
を入力として、その小さい方の開度指令値を選択する低
値出力演算器１４の部分がこの発明により新たに付加さ
れた部分である。
【００１３】 また、水位調定率演算器１３ａ，１３ｂ
は、水車発電機の出力が水位に応じた値となるような特
性とするもので、水位調整装置には通常取りつけられる
ことが多い。サージタンクの水位設定値ＨSSは、発電所
を安定に運転するのに必要な下限水位に設定されるの
で、第２のＰＩＤ調節器１２ｂの出力はサージタンクの
下限水位を制御するために要求されるガイドベーン開度
指令値となる。サージタンクへの流入量が確保されてい
るときはサージタンク水位も下限水位を充分上回ってい
るので、第２のＰＩＤ調節器１２ｂの比例要素Ｐ２と積
分要素Ｉ２により、この開度指令値は第１のＰＩＤ調節
器１２ａからの開度指令値よりも大きな値となる。した
がって、通常時の水位調整装置の出力は、低値出力演算
器１４により上部水槽水位に応じたガイドベーン開度指
令値である第１のＰＩＤ調節器１２ａからの出力とな
る。
は、水車発電機の出力が水位に応じた値となるような特
性とするもので、水位調整装置には通常取りつけられる
ことが多い。サージタンクの水位設定値ＨSSは、発電所
を安定に運転するのに必要な下限水位に設定されるの
で、第２のＰＩＤ調節器１２ｂの出力はサージタンクの
下限水位を制御するために要求されるガイドベーン開度
指令値となる。サージタンクへの流入量が確保されてい
るときはサージタンク水位も下限水位を充分上回ってい
るので、第２のＰＩＤ調節器１２ｂの比例要素Ｐ２と積
分要素Ｉ２により、この開度指令値は第１のＰＩＤ調節
器１２ａからの開度指令値よりも大きな値となる。した
がって、通常時の水位調整装置の出力は、低値出力演算
器１４により上部水槽水位に応じたガイドベーン開度指
令値である第１のＰＩＤ調節器１２ａからの出力とな
る。
【００１４】 さらに、冬期のように水路管が凍結しサ
ージタンクへの流入量が制限されるような場合には、第
１のＰＩＤ調節器１２ａからの出力で制御されるガイド
ベーン開度では、 ＱS＜ＱT となり、サージタンク水位は低下する。その結果、サー
ジタンク水位が下限水位を下回り、入力偏差がマイナス
（−）の値となって、第２のＰＩＤ調節器１２ｂはこの
偏差を零とするように開度指令値を減少させるため、第
１のＰＩＤ調節器１２ａからの開度指令値よりも小さな
値となる。したがって、サージタンク水位が低い領域で
は、水位調整装置の出力は、低値出力演算器１４により
サージタンク水位に応じたガイドベーン開度指令値であ
る、第２のＰＩＤ調節器１２ｂからの出力となる。水位
調整装置からの開度指令値は加算器１１Ｇに与えられ、
ここでガイドベーンはガイドベーン操作機構１５により
制御される。
ージタンクへの流入量が制限されるような場合には、第
１のＰＩＤ調節器１２ａからの出力で制御されるガイド
ベーン開度では、 ＱS＜ＱT となり、サージタンク水位は低下する。その結果、サー
ジタンク水位が下限水位を下回り、入力偏差がマイナス
（−）の値となって、第２のＰＩＤ調節器１２ｂはこの
偏差を零とするように開度指令値を減少させるため、第
１のＰＩＤ調節器１２ａからの開度指令値よりも小さな
値となる。したがって、サージタンク水位が低い領域で
は、水位調整装置の出力は、低値出力演算器１４により
サージタンク水位に応じたガイドベーン開度指令値であ
る、第２のＰＩＤ調節器１２ｂからの出力となる。水位
調整装置からの開度指令値は加算器１１Ｇに与えられ、
ここでガイドベーンはガイドベーン操作機構１５により
制御される。
【００１５】図２に第１のＰＩＤ調節器と第２のＰＩＤ
調節器の詳細を示す。すなわち、第２のＰＩＤ調節器１
２ｂから得られる開度指令値に一定のバイアス値Ｂを加
算した値で、第１のＰＩＤ調節器１２ａの積分要素Ｉ１
に上限制限を加えるとともに、同様に第１のＰＩＤ調節
器１２ａから得られる開度指令値に一定のバイアス値Ｂ
を加算した値で、第２のＰＩＤ調節器１２ｂの積分要素
Ｉ２に上限制限を加える構成としている。その結果、実
際のガイドベーンが第１のＰＩＤ調節器１２ａからの出
力で制御されているとき、第２のＰＩＤ調節器１２ｂの
積分要素Ｉ２の内部値は、プラス偏差のため最大値まで
積算して飽和しようとするが、上限が実際の開度に近い
値に抑えられるので、サージタンク水位が低下したとき
の第２のＰＩＤ調節器１２ｂの制御遅れを防止すること
ができる。逆に、実際のガイドベーンが第２のＰＩＤ調
節器１２ｂからの出力で制御されているケースでは、第
１のＰＩＤ調節器１２ａに対して同様の動作となり、制
御遅れによる過制御を防止することができる。
調節器の詳細を示す。すなわち、第２のＰＩＤ調節器１
２ｂから得られる開度指令値に一定のバイアス値Ｂを加
算した値で、第１のＰＩＤ調節器１２ａの積分要素Ｉ１
に上限制限を加えるとともに、同様に第１のＰＩＤ調節
器１２ａから得られる開度指令値に一定のバイアス値Ｂ
を加算した値で、第２のＰＩＤ調節器１２ｂの積分要素
Ｉ２に上限制限を加える構成としている。その結果、実
際のガイドベーンが第１のＰＩＤ調節器１２ａからの出
力で制御されているとき、第２のＰＩＤ調節器１２ｂの
積分要素Ｉ２の内部値は、プラス偏差のため最大値まで
積算して飽和しようとするが、上限が実際の開度に近い
値に抑えられるので、サージタンク水位が低下したとき
の第２のＰＩＤ調節器１２ｂの制御遅れを防止すること
ができる。逆に、実際のガイドベーンが第２のＰＩＤ調
節器１２ｂからの出力で制御されているケースでは、第
１のＰＩＤ調節器１２ａに対して同様の動作となり、制
御遅れによる過制御を防止することができる。
【００１６】図３はこの発明の他の実施例を示す構成図
である。同図において、１２ａは第１の調節器で主に比
例要素（Ｐ）で構成され、上記の場合と同様に水位偏差
を入力し、その偏差を零となるようにガイドベーン開閉
指令を出力する。すなわち、偏差がプラス（＋）のとき
は開側パルス出力器１６によって開指令を、また、マイ
ナス（−）のときは閉側パルス出力器１７Ａによって閉
指令を、それぞれガイドベーン操作機構１５に与える点
は従来と同様である。１２ｂは第２の調節器であり、図
１または図２と同じくＰＩＤで構成され、サージタンク
水位の偏差によりガイドベーン開度指令値を演算し、出
力する。
である。同図において、１２ａは第１の調節器で主に比
例要素（Ｐ）で構成され、上記の場合と同様に水位偏差
を入力し、その偏差を零となるようにガイドベーン開閉
指令を出力する。すなわち、偏差がプラス（＋）のとき
は開側パルス出力器１６によって開指令を、また、マイ
ナス（−）のときは閉側パルス出力器１７Ａによって閉
指令を、それぞれガイドベーン操作機構１５に与える点
は従来と同様である。１２ｂは第２の調節器であり、図
１または図２と同じくＰＩＤで構成され、サージタンク
水位の偏差によりガイドベーン開度指令値を演算し、出
力する。
【００１７】第２の調節器１２ｂの出力とガイドベーン
開度の偏差を加算器１１Ｉによって演算し、この偏差が
マイナス（−）のとき、すなわちガイドベーン開度が第
２の調節器１２ｂの出力よりも大きい場合にのみ、閉側
パルス出力器１７Ｂによって閉指令をガイドベーン操作
機構１５に与える。また、第１調節器１２ａからの偏差
による開指令と競合しないように、比較器１８および阻
止回路１９により、第２調節器による開度制限中は開側
パルス出力器１６の出力を阻止するようにしている。こ
れにより、サージタンク水位が低下したときは第２調節
器１２ｂの開度指令値に応じたガイドベーン開度に制限
することができる。
開度の偏差を加算器１１Ｉによって演算し、この偏差が
マイナス（−）のとき、すなわちガイドベーン開度が第
２の調節器１２ｂの出力よりも大きい場合にのみ、閉側
パルス出力器１７Ｂによって閉指令をガイドベーン操作
機構１５に与える。また、第１調節器１２ａからの偏差
による開指令と競合しないように、比較器１８および阻
止回路１９により、第２調節器による開度制限中は開側
パルス出力器１６の出力を阻止するようにしている。こ
れにより、サージタンク水位が低下したときは第２調節
器１２ｂの開度指令値に応じたガイドベーン開度に制限
することができる。
【００１８】図４は図３に示す第２調節器の詳細を示す
ブロック図である。速度形調整装置の場合、通常は調節
器内部に積分要素（Ｉ）を持たないので、ガイドベーン
サーボを積分要素（Ｉ）としている。このため、ガイド
ベーン開度にバイアス値（Ｂ）を加算した値で、第２調
節器１２ｂの積分要素Ｉ２に上限制限を掛けるようにし
ている。その結果、実際のガイドベーンが第１調節器１
２ａの出力によって制御されているとき、第２調節器１
２ｂの積分要素Ｉ２の内部値は、プラス偏差入力のため
最大値まで積算し飽和しようとするが、上限が実際の開
度に近い値に抑えられるので、サージタンク水位が低下
したときは第２調節器１２ｂの制御遅れを防止すること
ができる。また、開側パルス出力器１６は入力偏差がプ
ラス（＋）のときのみパルスを出力し、閉側パルス出力
器１７Ａ，１７Ｂは入力偏差がマイナス（−）のときの
みパルスを出力する。
ブロック図である。速度形調整装置の場合、通常は調節
器内部に積分要素（Ｉ）を持たないので、ガイドベーン
サーボを積分要素（Ｉ）としている。このため、ガイド
ベーン開度にバイアス値（Ｂ）を加算した値で、第２調
節器１２ｂの積分要素Ｉ２に上限制限を掛けるようにし
ている。その結果、実際のガイドベーンが第１調節器１
２ａの出力によって制御されているとき、第２調節器１
２ｂの積分要素Ｉ２の内部値は、プラス偏差入力のため
最大値まで積算し飽和しようとするが、上限が実際の開
度に近い値に抑えられるので、サージタンク水位が低下
したときは第２調節器１２ｂの制御遅れを防止すること
ができる。また、開側パルス出力器１６は入力偏差がプ
ラス（＋）のときのみパルスを出力し、閉側パルス出力
器１７Ａ，１７Ｂは入力偏差がマイナス（−）のときの
みパルスを出力する。
【００１９】
【発明の効果】この発明によれば、上部水槽水位調整用
の調節器および水位設定器と、サージタンク水位調整用
の調節器および水位設定器とを設けるようにしたので、
各調節器の制御定数をそれぞれの水位制御に最適なもの
とすることができ、その結果、サージタンクへの流入量
が制限を受ける場合でも、サージタンク水位を下限水位
に保ちながら、安定した運転を継続させることができ
る。なお、サージタンクへの流入量が制限を受けない場
合は、本来の上部水槽水位制御がサージタンク水位調整
用の調節器の影響を受けることなく、良好に行なわれる
ことは云うまでもない。
の調節器および水位設定器と、サージタンク水位調整用
の調節器および水位設定器とを設けるようにしたので、
各調節器の制御定数をそれぞれの水位制御に最適なもの
とすることができ、その結果、サージタンクへの流入量
が制限を受ける場合でも、サージタンク水位を下限水位
に保ちながら、安定した運転を継続させることができ
る。なお、サージタンクへの流入量が制限を受けない場
合は、本来の上部水槽水位制御がサージタンク水位調整
用の調節器の影響を受けることなく、良好に行なわれる
ことは云うまでもない。
【図１】この発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】図１の第１，第２調節器の詳細を示すブロック
図である。
図である。
【図３】この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】図３の第２調節器の詳細を示すブロック図であ
る。
る。
【図５】サージタンクを有する水力発電所の概要図であ
る。
る。
【図６】水位調整装置の従来例を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】図６で用いられる水位調定率演算器の特性を説
明するための特性図である。
明するための特性図である。
１…上部水槽、２…サージタンク、３…水位調整装置、
４…水車発電機、５…水路管、６…水圧鉄管、１１Ａ〜
１１Ｉ…加算器、１２，１２ａ，１２ｂ…調節器、１
３，１３ａ，１３ｂ…水位調定率演算器、１４…低値出
力演算器、１５…ガイドベーン操作機構、１６…開側パ
ルス出力器、１７Ａ，１７Ｂ…閉側パルス出力器、１８
…比較器、１９…阻止回路。
４…水車発電機、５…水路管、６…水圧鉄管、１１Ａ〜
１１Ｉ…加算器、１２，１２ａ，１２ｂ…調節器、１
３，１３ａ，１３ｂ…水位調定率演算器、１４…低値出
力演算器、１５…ガイドベーン操作機構、１６…開側パ
ルス出力器、１７Ａ，１７Ｂ…閉側パルス出力器、１８
…比較器、１９…阻止回路。
Claims (4)
- 【請求項１】 上部水槽の水位検出値と水位設定値との
偏差を求め、この偏差を零とするように水車のガイドベ
ーン開度（またはニードル開度）を制御し、上部水槽の
水位を一定に保つ水位調整装置において、 前記上部水槽の水位検出値と水位設定値との偏差を入力
とし、この偏差を零とするようにガイドベーン（または
ニードル）開度指令値を演算し出力する第１の調節器
と、前記上部水槽用とは別に設けられたサージタンク水
位検出値とその設定値との偏差を入力としてこの偏差を
零とするようにガイドベーン（またはニードル）開度指
令値を演算し出力する第２の調節器と、前記第１，第２
調節器の出力を入力としてそのいずれか低い方の値を出
力する低値出力演算器とを備えてなることを特徴とする
水位調整装置。 - 【請求項２】 前記第１調節器の出力に所定のバイアス
値を加算した値で前記第２調節器内の積分要素に上限制
限をかけるとともに、前記第２調節器の出力に所定のバ
イアス値を加算した値で前記第１調節器内の積分要素に
上限制限をかけることにより、各調節器の各積分要素の
内部値を最大値まで飽和させないようにすることを特徴
とする請求項１に記載の水位調整装置。 - 【請求項３】 上部水槽の水位検出値と水位設定値との
偏差を求め、この偏差を零とするように水車のガイドベ
ーン開度（またはニードル開度）を制御し、上部水槽の
水位を一定に保つ水位調整装置において、 前記上部水槽の水位検出値と水位設定値との偏差を入力
とし、この偏差を零とするようにガイドベーン（または
ニードル）開閉指令を演算し出力する積分器なしの第１
の調節器と、前記上部水槽用とは別に設けられ、サージ
タンク水位検出値とその設定値との偏差を入力とし、こ
の偏差を零とするようにガイドベーン（またはニード
ル）開度指令値を演算し出力する第２の調節器と、この
第２調節器の出力と実際のガイドベーン（またはニード
ル）開度とを比較し、実際の開度が前記第２調節器の出
力を上回った場合に、前記ガイドベーン（またはニード
ル）に対して閉指令を出力するとともに、この閉指令と
競合しないように前記第１調節器の開指令を阻止する開
度制限演算回路とを備えてなることを特徴とする水位調
整装置。 - 【請求項４】 前記ガイドベーン（またはニードル）開
度に所定のバイアス値を加算した値で前記第２調節器内
の積分要素に上限制限をかけることにより、その調節器
内積分要素の内部値を最大値まで飽和させないようにす
ることを特徴とする請求項３に記載の水位調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4222350A JP3018767B2 (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 水位調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4222350A JP3018767B2 (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 水位調整装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0667734A JPH0667734A (ja) | 1994-03-11 |
| JP3018767B2 true JP3018767B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=16780967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4222350A Expired - Lifetime JP3018767B2 (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 水位調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3018767B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113495586B (zh) * | 2021-04-29 | 2023-11-14 | 江苏核电有限公司 | Pi调节器不变参数的多模式除氧器液位控制***及方法 |
-
1992
- 1992-08-21 JP JP4222350A patent/JP3018767B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0667734A (ja) | 1994-03-11 |
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