JPH0393498A - 水車速度制御方法 - Google Patents
水車速度制御方法Info
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- JPH0393498A JPH0393498A JP1229130A JP22913089A JPH0393498A JP H0393498 A JPH0393498 A JP H0393498A JP 1229130 A JP1229130 A JP 1229130A JP 22913089 A JP22913089 A JP 22913089A JP H0393498 A JPH0393498 A JP H0393498A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 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〕
この発明は、水力発電におけるペルトン水車のデフレク
タによる水車速度制御方法に関する． 〔従来の技術〕 従来の水力発電におけるペルトン水車では、負荷の変化
に応じて水量の調節を行うニードル・サーボを作動させ
て水車の回転速度あるいは発電電力を制御している．こ
の場合、デフレクタは平常時においてニードル・サーボ
の動きと連係して動作し、負荷遮断時等の緊急時の際に
は水を短時間で遮蔽するよう動作して、水車が過速度運
転となることを防止している． また、デフレクタ放流運転においては、二一ドル・サー
ボの位置と独立にデフレクタ・サーボの位置を調節し、
水車の回転速度または発電電力の制御を行っている． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、前述した従来の制御方法では、水車出力
がニードル・サーボの位置およびデフレクタ・サーボの
位置の両者に依存し、しかも非線形特性であることを考
慮していないため、水車の出力状態によって制御性能が
大きく変化した．特に低水量時には、デフレクタ・サー
ボの開度を高めても水車出力が増大しない範囲が存在す
るため、このことを考慮しないとデフレクタの過大な動
きが生じる結果となる． そこで、本発明の目的は、二一ドル・サーボ、デフレク
タ・サーボの位置に依存した水車出力特性に基づいてデ
フレクタ・サーボの制御を行い、系統並人時間の短縮等
の速度制御性能を向上させることができる水車速度制御
方法を提供するにある． 〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る水車速度制御方法は、水力発電におけるベ
ルトン水車のデフレクタによる水車速度制御方法におい
て、 模型水車または実機水車のいずれかを実測した出力特性
データに基づいて、水車出力の最大値および／またはデ
フレクタ開度による水車出力の変化率を各ニードル・サ
ーボの開度データとデフレクタ・サーボの開度データと
から計算し、この計算結果によりデブレクタ・サーボの
開度を制御することを特徴とする． 〔作 用〕 本発明に係る水車速度制御方法によれば、現在の各ニー
ドル・サーボの開度およびデフレクタ・サーボの開度に
おける運転状態から、水車出力特性に基づいてデフレク
タ開度の変化に対する水車出力の変化率や出力の限界値
等を計算して求め、これらのデータによりデフレクタ・
サーボ開度制御の特性を変化させることによって水車の
回転速度すなわち発電出力の適切な制御を行うことがで
きる．〔実施例〕 次に、本発明に係る水車速度制御方法の実施例につき、
添付図面を参照しながら以下詳細に説明する． 第１図は、本発明の一実施例を示す水車の回転速度制御
系のブロック図である．第１図において、参照符号１０
は水位調節器を示し、この水位調節器１０はタンク流入
Ｊｌ１２および水車流量１４の変化に応じた上水タンク
特性１６から得られる現在の上水タンク水位１８と、水
位設定値２０とを入力とする．水位調節器１０は、水車
流量１４を適切な流量とするようニードル・サーボ開度
調節器２２２４に信号を送り、この信号により各ニード
ル・サーボ開度調節器２２．２４は、各ニードル・サー
ボ開度２６．２８を調節して水車・木管３０の特性によ
って水車流量１４を決定する． 一方、速度調節器３２は、デフレクタ・サーボ開度調節
器３４を介してデフレクタ・サーボ開度３６を調節する
ことにより水車出力３８を制御する．この制御は、発電
機負荷４０と水車出力３８とから発電機特性４２によっ
て決まる水車の回転速度４４が、速度設定値４６となる
ように制御する．この時、実際の水車のデフレクタ・サ
ーボ開度３６に対する水車出力３８は、第２図の例で示
すようにニードル・サーボ開度２６，２８、デフレクタ
・サーボ開度３６に対して非線形な特性で表される．尚
、この特性として、模型水車または実機水車のどちらか
を実測した出力特性データを用いても良い， ここで、本発明に係る水車速度制御方法では、各ニード
ル・サーボ開度２６，２８、デフレクタ・サーボ開度３
６および運転二一ドル本数計算部５０からの運転二一ド
ル本数指示値５２についてのそれぞれ現在の運転状態を
入力とする水車出力特性計算部４８において、水車出力
特性計算値５４を求め、この水車出力特性計算値５４を
速度調節器３２に加えることによって、デフレクタ・サ
ーボ開度調節器３４によるデフレクタ・サーボ開度３６
の調節の特性を変化させる制御を行っている． 例えば、第３図に示すように、水車出力特性計算部４８
で求めた水車出力特性計算値５４を速度調節器３２のリ
ミッタ３２２に対して加えることによって、デフレクタ
・サーボ開度３６の限界値を現在の運転状態を反映した
限界値にすることが可能となる．第２図の特性より、ニ
一ドル・サーボ開度２６．２８が、例えば５０％であれ
ば、水車出力３８は５８％であり、その水車出力３８に
対応するデフレクタ・サーボ開度３６を４７％以上に大
きくしても、水車出力３８はもはや増加しない．従って
、この場合のデフレクタ・サーボ開度３６の限界値を現
在の運転状態を反映した限界値５０％にしておくことで
、その後の水車出力３８を減少させる際に、従来のよう
にニードル・サーボ開度２６．２８、デフレクタ・サー
ボ開度３６の位置に依存した水車出力３８の特性を考慮
せずに、単にニ一ドル・サーボ開度２６．２８の動きに
連係してデフレクタ・サーボ開度３６を動作させた場合
と比較し、短時間で水車出力３８を減少することができ
る． 尚、第１図における運転二一ドル本数指示値５２は、必
要な．運転二一ドル本数となるようスイッチ５６に対す
る開閉指示ともなっている． 第４図は、別の実施例を示す図であり、水車出力特性計
算部４８で求めた水車出力特性計算値５４を速度調節器
３２のＰＩＤ計算部３２１に加えるよう構成したもので
ある．これにより、第２図に示されるように、水車出力
３８がニードル・サーボ開度２６．２８をパラメータと
してデフレクタ・サーボ開度３６に対する曲線の傾き、
すなわち、水車出力３８の変化率が変化する部分に対応
して、速度調節器３２内のＰＩＤ計算部３２１のＰＩＤ
定数を変化させることができ、運転状態によらない良好
な制御特性を得ることができる． 〔発明の効果〕 前述した実施例から明らかなように、本発明の水車速度
制御方法によれば、各ニードル・サーボ開度およびデフ
レクタ・サーボ開度データから、模型水車等の水車特性
データを使用して水車出力の最大値、デフレクタ・サー
ボ開度に対する水車出力の変化率等を計算して、この計
算結果を速度調節器に加え、その特性を変えることによ
って水車の回転速度、又は発電出力をより短時間に安定
化することができる． 以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である．
タによる水車速度制御方法に関する． 〔従来の技術〕 従来の水力発電におけるペルトン水車では、負荷の変化
に応じて水量の調節を行うニードル・サーボを作動させ
て水車の回転速度あるいは発電電力を制御している．こ
の場合、デフレクタは平常時においてニードル・サーボ
の動きと連係して動作し、負荷遮断時等の緊急時の際に
は水を短時間で遮蔽するよう動作して、水車が過速度運
転となることを防止している． また、デフレクタ放流運転においては、二一ドル・サー
ボの位置と独立にデフレクタ・サーボの位置を調節し、
水車の回転速度または発電電力の制御を行っている． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、前述した従来の制御方法では、水車出力
がニードル・サーボの位置およびデフレクタ・サーボの
位置の両者に依存し、しかも非線形特性であることを考
慮していないため、水車の出力状態によって制御性能が
大きく変化した．特に低水量時には、デフレクタ・サー
ボの開度を高めても水車出力が増大しない範囲が存在す
るため、このことを考慮しないとデフレクタの過大な動
きが生じる結果となる． そこで、本発明の目的は、二一ドル・サーボ、デフレク
タ・サーボの位置に依存した水車出力特性に基づいてデ
フレクタ・サーボの制御を行い、系統並人時間の短縮等
の速度制御性能を向上させることができる水車速度制御
方法を提供するにある． 〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る水車速度制御方法は、水力発電におけるベ
ルトン水車のデフレクタによる水車速度制御方法におい
て、 模型水車または実機水車のいずれかを実測した出力特性
データに基づいて、水車出力の最大値および／またはデ
フレクタ開度による水車出力の変化率を各ニードル・サ
ーボの開度データとデフレクタ・サーボの開度データと
から計算し、この計算結果によりデブレクタ・サーボの
開度を制御することを特徴とする． 〔作 用〕 本発明に係る水車速度制御方法によれば、現在の各ニー
ドル・サーボの開度およびデフレクタ・サーボの開度に
おける運転状態から、水車出力特性に基づいてデフレク
タ開度の変化に対する水車出力の変化率や出力の限界値
等を計算して求め、これらのデータによりデフレクタ・
サーボ開度制御の特性を変化させることによって水車の
回転速度すなわち発電出力の適切な制御を行うことがで
きる．〔実施例〕 次に、本発明に係る水車速度制御方法の実施例につき、
添付図面を参照しながら以下詳細に説明する． 第１図は、本発明の一実施例を示す水車の回転速度制御
系のブロック図である．第１図において、参照符号１０
は水位調節器を示し、この水位調節器１０はタンク流入
Ｊｌ１２および水車流量１４の変化に応じた上水タンク
特性１６から得られる現在の上水タンク水位１８と、水
位設定値２０とを入力とする．水位調節器１０は、水車
流量１４を適切な流量とするようニードル・サーボ開度
調節器２２２４に信号を送り、この信号により各ニード
ル・サーボ開度調節器２２．２４は、各ニードル・サー
ボ開度２６．２８を調節して水車・木管３０の特性によ
って水車流量１４を決定する． 一方、速度調節器３２は、デフレクタ・サーボ開度調節
器３４を介してデフレクタ・サーボ開度３６を調節する
ことにより水車出力３８を制御する．この制御は、発電
機負荷４０と水車出力３８とから発電機特性４２によっ
て決まる水車の回転速度４４が、速度設定値４６となる
ように制御する．この時、実際の水車のデフレクタ・サ
ーボ開度３６に対する水車出力３８は、第２図の例で示
すようにニードル・サーボ開度２６，２８、デフレクタ
・サーボ開度３６に対して非線形な特性で表される．尚
、この特性として、模型水車または実機水車のどちらか
を実測した出力特性データを用いても良い， ここで、本発明に係る水車速度制御方法では、各ニード
ル・サーボ開度２６，２８、デフレクタ・サーボ開度３
６および運転二一ドル本数計算部５０からの運転二一ド
ル本数指示値５２についてのそれぞれ現在の運転状態を
入力とする水車出力特性計算部４８において、水車出力
特性計算値５４を求め、この水車出力特性計算値５４を
速度調節器３２に加えることによって、デフレクタ・サ
ーボ開度調節器３４によるデフレクタ・サーボ開度３６
の調節の特性を変化させる制御を行っている． 例えば、第３図に示すように、水車出力特性計算部４８
で求めた水車出力特性計算値５４を速度調節器３２のリ
ミッタ３２２に対して加えることによって、デフレクタ
・サーボ開度３６の限界値を現在の運転状態を反映した
限界値にすることが可能となる．第２図の特性より、ニ
一ドル・サーボ開度２６．２８が、例えば５０％であれ
ば、水車出力３８は５８％であり、その水車出力３８に
対応するデフレクタ・サーボ開度３６を４７％以上に大
きくしても、水車出力３８はもはや増加しない．従って
、この場合のデフレクタ・サーボ開度３６の限界値を現
在の運転状態を反映した限界値５０％にしておくことで
、その後の水車出力３８を減少させる際に、従来のよう
にニードル・サーボ開度２６．２８、デフレクタ・サー
ボ開度３６の位置に依存した水車出力３８の特性を考慮
せずに、単にニ一ドル・サーボ開度２６．２８の動きに
連係してデフレクタ・サーボ開度３６を動作させた場合
と比較し、短時間で水車出力３８を減少することができ
る． 尚、第１図における運転二一ドル本数指示値５２は、必
要な．運転二一ドル本数となるようスイッチ５６に対す
る開閉指示ともなっている． 第４図は、別の実施例を示す図であり、水車出力特性計
算部４８で求めた水車出力特性計算値５４を速度調節器
３２のＰＩＤ計算部３２１に加えるよう構成したもので
ある．これにより、第２図に示されるように、水車出力
３８がニードル・サーボ開度２６．２８をパラメータと
してデフレクタ・サーボ開度３６に対する曲線の傾き、
すなわち、水車出力３８の変化率が変化する部分に対応
して、速度調節器３２内のＰＩＤ計算部３２１のＰＩＤ
定数を変化させることができ、運転状態によらない良好
な制御特性を得ることができる． 〔発明の効果〕 前述した実施例から明らかなように、本発明の水車速度
制御方法によれば、各ニードル・サーボ開度およびデフ
レクタ・サーボ開度データから、模型水車等の水車特性
データを使用して水車出力の最大値、デフレクタ・サー
ボ開度に対する水車出力の変化率等を計算して、この計
算結果を速度調節器に加え、その特性を変えることによ
って水車の回転速度、又は発電出力をより短時間に安定
化することができる． 以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である．
第１図は本発明゜に係る水車速度制御方法を使用したー
実施例を示す水車の回転速度制御系のブロック図、第２
図はニードル・サーボ開度をパラメータとしてデフレク
タ・サーボ開度に対する水車出力の一例を示す特性線図
、第３図は第１図の水車出力計算値を速度調節器のリミ
ッタに加える場合の速度制御系を示す要部ブロック図、
第４図は第１図の水車出力計算値を速度調節器のＰＩＤ
計算部に加える場合の速度制御系を示す要部ブロック図
である． １０・・・水位調節器 １２・・・タンク流入量 １４・・・水車流量 １Ｇ・・・上水タンク特性 １８・・・上水タンク水位 ２０・・・水位設定値 ２２．２４・・・ニ一ドル・サーボ開度調節器２６．
２８・・・ニ一ドル・サーボ開度３０・・・水車・水管 ３２・・・速度調節器 ３２１・・・ＰＩＤ計算部 ３２２・・・リミッタ ３４・・・デフレクタ・サーボ開度調節器３６・・・デ
フレクタ・サーボ開度 ３８・・・水車出力 ４０・・・発電機負荷 ４２・・・発電機特性 ４４・・・水車の回転速度 ４６・・・速度設定値 ４８・・・水車出力特性計算部 ５０・・・運転二一ドル本数計算部 ５２・・・運転二一ドル本数指示値 ５４・・・水車出力特性計算値 ＦＩＧ，２
実施例を示す水車の回転速度制御系のブロック図、第２
図はニードル・サーボ開度をパラメータとしてデフレク
タ・サーボ開度に対する水車出力の一例を示す特性線図
、第３図は第１図の水車出力計算値を速度調節器のリミ
ッタに加える場合の速度制御系を示す要部ブロック図、
第４図は第１図の水車出力計算値を速度調節器のＰＩＤ
計算部に加える場合の速度制御系を示す要部ブロック図
である． １０・・・水位調節器 １２・・・タンク流入量 １４・・・水車流量 １Ｇ・・・上水タンク特性 １８・・・上水タンク水位 ２０・・・水位設定値 ２２．２４・・・ニ一ドル・サーボ開度調節器２６．
２８・・・ニ一ドル・サーボ開度３０・・・水車・水管 ３２・・・速度調節器 ３２１・・・ＰＩＤ計算部 ３２２・・・リミッタ ３４・・・デフレクタ・サーボ開度調節器３６・・・デ
フレクタ・サーボ開度 ３８・・・水車出力 ４０・・・発電機負荷 ４２・・・発電機特性 ４４・・・水車の回転速度 ４６・・・速度設定値 ４８・・・水車出力特性計算部 ５０・・・運転二一ドル本数計算部 ５２・・・運転二一ドル本数指示値 ５４・・・水車出力特性計算値 ＦＩＧ，２
Claims (1)
- （１）水力発電におけるペルトン水車のデフレクタによ
る水車速度制御方法において、 模型水車または実機水車のいずれかを実測 した出力特性データに基づいて、水車出力の最大値およ
び／またはデフレクタ開度による水車出力の変化率を各
ニードル・サーボの開度データとデフレクタ・サーボの
開度データとから計算し、この計算結果によりデフレク
タ・サーボの開度を制御することを特徴とする水車速度
制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1229130A JP2870039B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 水車速度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1229130A JP2870039B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 水車速度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0393498A true JPH0393498A (ja) | 1991-04-18 |
| JP2870039B2 JP2870039B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=16887224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1229130A Expired - Fee Related JP2870039B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 水車速度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2870039B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114412697A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-29 | 达州市经济发展研究院(达州市万达开统筹发展研究院) | 冲击式水轮机的喷针切换控制方法及装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63212775A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-05 | Toshiba Corp | ペルトン水車の制御装置 |
-
1989
- 1989-09-06 JP JP1229130A patent/JP2870039B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63212775A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-05 | Toshiba Corp | ペルトン水車の制御装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114412697A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-29 | 达州市经济发展研究院(达州市万达开统筹发展研究院) | 冲击式水轮机的喷针切换控制方法及装置 |
| CN114412697B (zh) * | 2021-12-14 | 2023-09-15 | 达州市经济发展研究院(达州市万达开统筹发展研究院) | 冲击式水轮机的喷针切换控制方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2870039B2 (ja) | 1999-03-10 |
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Legal Events
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