JPH01240775A - 水車発電機の速度制御装置 - Google Patents
水車発電機の速度制御装置Info
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- JPH01240775A JPH01240775A JP63067329A JP6732988A JPH01240775A JP H01240775 A JPH01240775 A JP H01240775A JP 63067329 A JP63067329 A JP 63067329A JP 6732988 A JP6732988 A JP 6732988A JP H01240775 A JPH01240775 A JP H01240775A
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- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 6
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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- Control Of Water Turbines (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
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。
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〕
本発明は、水車発電機の速度制御装置に係り、特に発電
機を連結した水車のカイトベーンの開度を、水車の回転
速度が目標速度に一致するように、少なくともＰ動作要
素および■動作要素を含むディジタル型の調節器を介し
て制御する水車発電機の速度制御装置に関する。
機を連結した水車のカイトベーンの開度を、水車の回転
速度が目標速度に一致するように、少なくともＰ動作要
素および■動作要素を含むディジタル型の調節器を介し
て制御する水車発電機の速度制御装置に関する。
水車発電機の能力試験の中に負荷遮断試験がある。この
負荷遮断試験は、所定量の負荷を遮断したときの水車発
電機（すなわち、主Ｒ）の回転速度Ｎや鉄管水圧Ｐ、発
電機電圧ｖなどの上昇値がそれぞれの保証値内に納まる
かどうかを判定するために行うものである。この試験に
より、主機の能力や制御状態を判定するのに欠かすこと
のできない重要なデータを得ることができる。特に主機
回転速度Ｎの変動ΔＮ（この場合は上昇値）を所定値内
に抑えることは重要なこととされている。
負荷遮断試験は、所定量の負荷を遮断したときの水車発
電機（すなわち、主Ｒ）の回転速度Ｎや鉄管水圧Ｐ、発
電機電圧ｖなどの上昇値がそれぞれの保証値内に納まる
かどうかを判定するために行うものである。この試験に
より、主機の能力や制御状態を判定するのに欠かすこと
のできない重要なデータを得ることができる。特に主機
回転速度Ｎの変動ΔＮ（この場合は上昇値）を所定値内
に抑えることは重要なこととされている。
この速度変動ΔＮは水車ガイドベーンの閉頭特性、特に
閉鎖動作時の不動時間により大きく変わってくる。
閉鎖動作時の不動時間により大きく変わってくる。
水車発電機の回転速度を負荷のいかんにかかわらず一定
に保つために用いられるのが調速機として知られる速度
制御装置である。この調速機は、水車発電機の回転速度
が目標速度に一致するように水車のガイドベーンの開度
を制御するものであって、第３図に従来装置の構成を示
す。
に保つために用いられるのが調速機として知られる速度
制御装置である。この調速機は、水車発電機の回転速度
が目標速度に一致するように水車のガイドベーンの開度
を制御するものであって、第３図に従来装置の構成を示
す。
第３図においては水車２およびこれに連結された発電ｆ
ｉ４により水車発電機（すなわち主機）が構成されてい
る。発電機４の発生電力は遮断器６を介して図示してい
ない送電線に供給される０発電機４は交流発電機であっ
て、その出力周波数は主機の回転速度に比例する。主機
の回転速度Ｎは速度検出器１０によって検出され、周波
数設定器１１によって設定される基準周波数相当の目標
速度Ｎ′″と突き合わされる。この突き合わせによって
得られる基準速度偏差信号ΔＮｏ＝Ｎ” −Ｈに、負荷
補償のための負荷補償信号ΔＮ１を加え合わせてＰＩＤ
調節器１２に入力される速度偏差信号ΔＮが形成される
。負荷補ｒ！！＆信号ΔＮ１は、負荷設定器１３によっ
て設定される負荷相当の目標ベーン開度Ｍ＊と開度検出
器１４によって検出される水車２のベーン（図示せず）
の開度にとの間の偏差を表す信号を変化率制限回路】７
５、および負荷投入信号接点１６を通して得られる。ｐ
ｒＤｐ節器１２は周知のこと＜Ｐ（比例）動作要素、■
（積分）動作要素、およびＤ（微分）動作要素をそれぞ
れ含んで構成され、入力信号を各動作要素に通して得ら
れる信号の和に相当する信号を出力するものである。こ
こでは速度偏差信号ΔＮを入力し、それに対応する信号
を目標ベーン開度に′″を表す信号として出力する。こ
の目標ベーン開度に＊と開度検出器１４によって検出さ
れなベーン開度にとが突き合わされ、その偏差すなわち
ベーン開度偏差ΔＫ ＜−に’−Ｋ）が零となるように
サーボ機構１７を介してベーン開度が制御される。
ｉ４により水車発電機（すなわち主機）が構成されてい
る。発電機４の発生電力は遮断器６を介して図示してい
ない送電線に供給される０発電機４は交流発電機であっ
て、その出力周波数は主機の回転速度に比例する。主機
の回転速度Ｎは速度検出器１０によって検出され、周波
数設定器１１によって設定される基準周波数相当の目標
速度Ｎ′″と突き合わされる。この突き合わせによって
得られる基準速度偏差信号ΔＮｏ＝Ｎ” −Ｈに、負荷
補償のための負荷補償信号ΔＮ１を加え合わせてＰＩＤ
調節器１２に入力される速度偏差信号ΔＮが形成される
。負荷補ｒ！！＆信号ΔＮ１は、負荷設定器１３によっ
て設定される負荷相当の目標ベーン開度Ｍ＊と開度検出
器１４によって検出される水車２のベーン（図示せず）
の開度にとの間の偏差を表す信号を変化率制限回路】７
５、および負荷投入信号接点１６を通して得られる。ｐ
ｒＤｐ節器１２は周知のこと＜Ｐ（比例）動作要素、■
（積分）動作要素、およびＤ（微分）動作要素をそれぞ
れ含んで構成され、入力信号を各動作要素に通して得ら
れる信号の和に相当する信号を出力するものである。こ
こでは速度偏差信号ΔＮを入力し、それに対応する信号
を目標ベーン開度に′″を表す信号として出力する。こ
の目標ベーン開度に＊と開度検出器１４によって検出さ
れなベーン開度にとが突き合わされ、その偏差すなわち
ベーン開度偏差ΔＫ ＜−に’−Ｋ）が零となるように
サーボ機構１７を介してベーン開度が制御される。
このベーン開度制御により水車２および発電機４からな
る主機の回転速度は周波数設定器１１によって設定され
る基準周波数相当の目標速度に制御される。
る主機の回転速度は周波数設定器１１によって設定され
る基準周波数相当の目標速度に制御される。
第３図の装置において、負荷遮断試験を実施した場合を
考えてみる。負荷遮断を遮断器６の引外しによって代表
させて考えるものとする。負荷運転中の状態で遮断器６
の引外しにより負荷遮断を行うと、主機の回転速度Ｎは
無負荷速度に向って上昇し始める。このとき、速度制御
系においては、負荷投入信号接点１６は遮断器６の引外
しに連動してオフとされ、水車２のガイドベーンは、速
度設定器１０によって検出される主機の回転速度Ｎが周
波数設定器１１によって設定される目標速度Ｎ６に一致
するように、負の速度偏差信号ΔＮによりＰＩＤ調節器
１２およびサーボ機構１７を介して、閉鎖方向に制御さ
れる。
考えてみる。負荷遮断を遮断器６の引外しによって代表
させて考えるものとする。負荷運転中の状態で遮断器６
の引外しにより負荷遮断を行うと、主機の回転速度Ｎは
無負荷速度に向って上昇し始める。このとき、速度制御
系においては、負荷投入信号接点１６は遮断器６の引外
しに連動してオフとされ、水車２のガイドベーンは、速
度設定器１０によって検出される主機の回転速度Ｎが周
波数設定器１１によって設定される目標速度Ｎ６に一致
するように、負の速度偏差信号ΔＮによりＰＩＤ調節器
１２およびサーボ機構１７を介して、閉鎖方向に制御さ
れる。
この制御の過程で、いかに主機の速度上昇を抑えるかが
調速機としての性能の目安となる。ここで問題となるの
は、負荷遮断からガイドベーンが実際に閉鎖動作を開始
するまでの、いわゆる不動時間でである。この不動時間
では実質的に無制御時間であり、これをいかに短くする
かが速度上昇を抑えるためのキーポイントとなる。
調速機としての性能の目安となる。ここで問題となるの
は、負荷遮断からガイドベーンが実際に閉鎖動作を開始
するまでの、いわゆる不動時間でである。この不動時間
では実質的に無制御時間であり、これをいかに短くする
かが速度上昇を抑えるためのキーポイントとなる。
第４図は負荷遮断時の負荷遮断信号、ガイドベーン開度
Ｋ、および主機回転速度Ｎの変化の一例を示すタイムチ
ャートである。ここには、上述の不動時間での存在によ
り比較的大きな速度上昇ΔＮ２ （−Ｎ−Ｎ” ）を生
じたことが示されている。不動時間τの後は、ガイドベ
ーンが閉鎖し始め、それに応じて主機の回転速度Ｎも徐
々に目標速度Ｎ＊に近づく様子が示されている。
Ｋ、および主機回転速度Ｎの変化の一例を示すタイムチ
ャートである。ここには、上述の不動時間での存在によ
り比較的大きな速度上昇ΔＮ２ （−Ｎ−Ｎ” ）を生
じたことが示されている。不動時間τの後は、ガイドベ
ーンが閉鎖し始め、それに応じて主機の回転速度Ｎも徐
々に目標速度Ｎ＊に近づく様子が示されている。
このような不動時間τはその大部分が速度偏差信号ΔＮ
を検知する検知部分の遅れに依存している。この遅れは
、アナログ式の演算回路の場合はほとんど無視できるか
、ディジタル式の演算回路の場合は原理的にスキャン動
作という避けることのできない時間帯が存在するために
必然的に発生してしまう。ディジタル式の場合のこの問
題は高速スキャンの可能なＣＰＵを用いることにより相
当の改善を達成することができるが、これはコスト面か
ら実現困難である。
を検知する検知部分の遅れに依存している。この遅れは
、アナログ式の演算回路の場合はほとんど無視できるか
、ディジタル式の演算回路の場合は原理的にスキャン動
作という避けることのできない時間帯が存在するために
必然的に発生してしまう。ディジタル式の場合のこの問
題は高速スキャンの可能なＣＰＵを用いることにより相
当の改善を達成することができるが、これはコスト面か
ら実現困難である。
したがって本発明の課題は、ディジタル式に構成された
速度偏差検知部分を有しながらも負荷遮断に際して不動
時間による主機の速度上昇を小さな値に抑制し得る水ｉ
発電機の速度制御装置を提供することにある。
速度偏差検知部分を有しながらも負荷遮断に際して不動
時間による主機の速度上昇を小さな値に抑制し得る水ｉ
発電機の速度制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するなめに本発明は、冒頭に述べた水車
発電機の速度制御装置において、調節器に、負荷遮断信
号に応動してＩ動作要素の出力をカイトベーンの無負荷
開度に相当する値に強制的にリセットする手段を設けた
ことを特徴とするものである。
発電機の速度制御装置において、調節器に、負荷遮断信
号に応動してＩ動作要素の出力をカイトベーンの無負荷
開度に相当する値に強制的にリセットする手段を設けた
ことを特徴とするものである。
調節器におけるＩ動作要素の出力は常に現在のガイドベ
ーン開度相当の値になっている。この値は、あくまでも
入力信号（すなわち、はぼ速度面差）の積分値に対応し
ている。負荷遮断を行うことにより、従来装置において
は前述のごとく長い不動時間での存在により主機に大き
な速度上昇を来たすのであるが、負荷遮断信号に応動し
てＩ動作要素の出力をガイドベーンの無負荷開度相当の
値に強制的にリセットすることにより、不動時間τの大
きな部分を占める速度検知部の遅れの影響を事実上解消
させることができ、ガイドベーン閉鎖開始を早めて主機
の速度上昇を小幅に抑制することかできる。
ーン開度相当の値になっている。この値は、あくまでも
入力信号（すなわち、はぼ速度面差）の積分値に対応し
ている。負荷遮断を行うことにより、従来装置において
は前述のごとく長い不動時間での存在により主機に大き
な速度上昇を来たすのであるが、負荷遮断信号に応動し
てＩ動作要素の出力をガイドベーンの無負荷開度相当の
値に強制的にリセットすることにより、不動時間τの大
きな部分を占める速度検知部の遅れの影響を事実上解消
させることができ、ガイドベーン閉鎖開始を早めて主機
の速度上昇を小幅に抑制することかできる。
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に本発明の一実施例を示す。この第１図において
、第３図と重複する部分には同一の符号を附し、その詳
細な説明は省略する。
、第３図と重複する部分には同一の符号を附し、その詳
細な説明は省略する。
第１図の装置と第３図の装置との相違点は、前者のＰＩ
Ｄ調節器２０が後者のＰＩＤ調節器１２とは異なる点に
ある。ＰＩＤ調節器２０はＰ動作要素２１、■動作要素
２２、およびＤ動作要素２３を持っているが、■動作要
素２２に無負荷開度リセット手段２４を付加的に設けて
いるのが特徴である。無負荷開度リセット手段２４は、
負荷遮断信号が入力されることにより■動作要素２２の
出力を水車２のガイドベーンの無負荷開度相当の値に強
制的にリセットする。これによりＰＩＤ調節器２０から
出力される目標ベーン開度に＊を表す信号は瞬時に無負
荷開度相当に減衰され、第２図に示すように、よりわず
かな不動時間での後にガイドベーンを閉鎖させ、水車２
の回転上昇を早めに抑制し、ここに主機の速度上昇ΔＮ
を小幅に抑制することができる。
Ｄ調節器２０が後者のＰＩＤ調節器１２とは異なる点に
ある。ＰＩＤ調節器２０はＰ動作要素２１、■動作要素
２２、およびＤ動作要素２３を持っているが、■動作要
素２２に無負荷開度リセット手段２４を付加的に設けて
いるのが特徴である。無負荷開度リセット手段２４は、
負荷遮断信号が入力されることにより■動作要素２２の
出力を水車２のガイドベーンの無負荷開度相当の値に強
制的にリセットする。これによりＰＩＤ調節器２０から
出力される目標ベーン開度に＊を表す信号は瞬時に無負
荷開度相当に減衰され、第２図に示すように、よりわず
かな不動時間での後にガイドベーンを閉鎖させ、水車２
の回転上昇を早めに抑制し、ここに主機の速度上昇ΔＮ
を小幅に抑制することができる。
なお、従来ＰＩＤ調節器の定数設定を負荷時と無負荷時
とで切換える場合、設定いかんによっては負荷遮断後に
定数切換により主機回転速度に、いわゆる二次上昇を生
ずることがあり、これを無くすためにＰＩＤ定数の再調
整を行うなどの必要があったが、本発明によればそのよ
うな二次上昇も全く無くなるので、現地調整が非常に容
易になる。
とで切換える場合、設定いかんによっては負荷遮断後に
定数切換により主機回転速度に、いわゆる二次上昇を生
ずることがあり、これを無くすためにＰＩＤ定数の再調
整を行うなどの必要があったが、本発明によればそのよ
うな二次上昇も全く無くなるので、現地調整が非常に容
易になる。
又、カブラン水車でよく見られるが、負荷遮断の後、ラ
ンナのブレーキ作用による回転数のおち込みなどにおい
ても、本発明により、そのエリセットタイムの調整でお
ち込みを容易に無くす事もでき、トランスの低周波過励
磁の防止に役立つ。
ンナのブレーキ作用による回転数のおち込みなどにおい
ても、本発明により、そのエリセットタイムの調整でお
ち込みを容易に無くす事もでき、トランスの低周波過励
磁の防止に役立つ。
以上述べたように本発明によれば、負荷遮断に際して不
動時間を大幅に短縮化し、主機の速度上昇を小さな値に
抑制することができる。
動時間を大幅に短縮化し、主機の速度上昇を小さな値に
抑制することができる。
第１図は本発明による水車発電機の速度制御装置の一実
施例を示すブロック図、第２図は第１図の装置の動作例
を示すタイムチャート、第３図は従来の速度制御装置の
ブロック図、第４図は第３図の装置の動作例を示すタイ
ムチャートである。 ２・・・水車、４・・・発′ｒｊｈＲ１１０・・・速度
検出器、１１・・・周波数設定器、１３・・・負荷設定
器、１４・・・開度検出器、１５・・・変化率制限回路
、１６・・・負荷投入信号接点、１７・・・サーボ機構
、２０・・・ＰＩＤ調節器、２１・・・Ｐ動作要素、２
２・・・Ｉ動作要素、２３・・・Ｄ動作要素、２４・・
・無負荷開度リセット手段。
施例を示すブロック図、第２図は第１図の装置の動作例
を示すタイムチャート、第３図は従来の速度制御装置の
ブロック図、第４図は第３図の装置の動作例を示すタイ
ムチャートである。 ２・・・水車、４・・・発′ｒｊｈＲ１１０・・・速度
検出器、１１・・・周波数設定器、１３・・・負荷設定
器、１４・・・開度検出器、１５・・・変化率制限回路
、１６・・・負荷投入信号接点、１７・・・サーボ機構
、２０・・・ＰＩＤ調節器、２１・・・Ｐ動作要素、２
２・・・Ｉ動作要素、２３・・・Ｄ動作要素、２４・・
・無負荷開度リセット手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 発電機を連結した水車のガイドベーンの開度を、水車の
回転速度が目標速度に一致するように、少なくともＰ動
作要素およびＩ動作要素を含むディジタル型の調節器を
介して制御する水車発電機の速度制御装置において、 前記調整器に、負荷遮断信号に応動して前記Ｉ動作要素
の出力を前記ガイドベーンの無負荷開度に相当する値に
強制的にリセットする手段を設けたことを特徴とする水
車発電機の速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63067329A JP2635356B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 水車発電機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63067329A JP2635356B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 水車発電機の速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01240775A true JPH01240775A (ja) | 1989-09-26 |
| JP2635356B2 JP2635356B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=13341874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63067329A Expired - Lifetime JP2635356B2 (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 水車発電機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2635356B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06311795A (ja) * | 1993-04-23 | 1994-11-04 | Meidensha Corp | 水力発電所用ディジタル制御装置の設定値制御方式 |
| JP2010229962A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | 水車またはポンプ水車用調速制御装置 |
| CN110966137A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-07 | 国网新源控股有限公司回龙分公司 | 一种抽水蓄能机组二次停机控制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5526059A (en) * | 1978-08-16 | 1980-02-25 | Hitachi Ltd | Water wheel speed governor |
| JPS5912177A (ja) * | 1982-07-14 | 1984-01-21 | Fuji Electric Co Ltd | バルブ水車の回転速度上昇低減方法 |
| JPS5946373A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-15 | Toshiba Corp | 水車の調速制御装置 |
| JPS60164675A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | Toshiba Corp | 水車の調速制御装置 |
| JPS60209670A (ja) * | 1984-04-02 | 1985-10-22 | Mitsubishi Electric Corp | 変落差水力発電装置の制御装置 |
-
1988
- 1988-03-23 JP JP63067329A patent/JP2635356B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS60209670A (ja) * | 1984-04-02 | 1985-10-22 | Mitsubishi Electric Corp | 変落差水力発電装置の制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH06311795A (ja) * | 1993-04-23 | 1994-11-04 | Meidensha Corp | 水力発電所用ディジタル制御装置の設定値制御方式 |
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| CN110966137A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-07 | 国网新源控股有限公司回龙分公司 | 一种抽水蓄能机组二次停机控制方法 |
| CN110966137B (zh) * | 2019-12-23 | 2021-02-05 | 国网新源控股有限公司回龙分公司 | 一种抽水蓄能机组二次停机控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2635356B2 (ja) | 1997-07-30 |
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