JPH04236199A - 可変速揚水発電システムの制御装置 - Google Patents
可変速揚水発電システムの制御装置Info
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- JPH04236199A JPH04236199A JP3003648A JP364891A JPH04236199A JP H04236199 A JPH04236199 A JP H04236199A JP 3003648 A JP3003648 A JP 3003648A JP 364891 A JP364891 A JP 364891A JP H04236199 A JPH04236199 A JP H04236199A
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Links
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- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 9
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
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- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (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
【0001】[発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、一次巻線と二次巻線と
を有する誘導機である発電電動機の一次巻線を電力系統
に接続し、二次巻線に回転子速度と電力系統の周波数と
で決まる交流励磁を与えて可変速度運転する複数の交流
可変速発電電動機から成る可変速揚水発電システムの制
御装置に関するものである。
を有する誘導機である発電電動機の一次巻線を電力系統
に接続し、二次巻線に回転子速度と電力系統の周波数と
で決まる交流励磁を与えて可変速度運転する複数の交流
可変速発電電動機から成る可変速揚水発電システムの制
御装置に関するものである。
【0003】
【従来の技術】従来の揚水発電システムは一般に同期機
を使用しており、従ってその回転数は電力系統の周波数
で決まる一定値であり、このため揚水時に負荷の調整が
できなかったり、発電運転時に系統から要求される出力
の変化によってシステムの効率が変化すると言う不都合
があった。このような不都合を解決する方法として、誘
導機を用いた発電電動機を可変速運転して揚水時の負荷
調整を可能にし、また発電運転時のシステムの高効率化
を図るシステムの開発が行われており、その一般的な系
統構成を図6に示す。
を使用しており、従ってその回転数は電力系統の周波数
で決まる一定値であり、このため揚水時に負荷の調整が
できなかったり、発電運転時に系統から要求される出力
の変化によってシステムの効率が変化すると言う不都合
があった。このような不都合を解決する方法として、誘
導機を用いた発電電動機を可変速運転して揚水時の負荷
調整を可能にし、また発電運転時のシステムの高効率化
を図るシステムの開発が行われており、その一般的な系
統構成を図6に示す。
【0004】図6において、1は一次巻線と二次巻線と
を有する誘導機から成る発電電動機であり、U,V,W
が一次巻線の端子、u,v,wが二次巻線の端子である
。2は電力系統、3は発電電動機1の二次巻線に三相交
流励磁を与えるサイクロコンバータであり、3AU,3
AV,3AWがそれぞれU相,V相,W相のサイクロコ
ンバータを示している。
を有する誘導機から成る発電電動機であり、U,V,W
が一次巻線の端子、u,v,wが二次巻線の端子である
。2は電力系統、3は発電電動機1の二次巻線に三相交
流励磁を与えるサイクロコンバータであり、3AU,3
AV,3AWがそれぞれU相,V相,W相のサイクロコ
ンバータを示している。
【0005】また4はサイクロコンバータに電源を供給
する変圧器、5はサイクロコンバータを制御するための
制御装置、6は発電電動機の一次巻線の端子電圧を検出
して制御装置5に入力する計器用電圧変成器、7は一次
巻線の電流を検出して制御装置5に入力する計器用電流
変成器、8はサイクロコンバータ3の出力電流すなわち
発電電動機1の二次巻線電流を検出して制御装置5に入
力する二次電流検出器である。二次電流検出器8には直
流を含む低周波数電流が流れるので、このような電流に
応答のできる例えばホールCTなどが用いられる。
する変圧器、5はサイクロコンバータを制御するための
制御装置、6は発電電動機の一次巻線の端子電圧を検出
して制御装置5に入力する計器用電圧変成器、7は一次
巻線の電流を検出して制御装置5に入力する計器用電流
変成器、8はサイクロコンバータ3の出力電流すなわち
発電電動機1の二次巻線電流を検出して制御装置5に入
力する二次電流検出器である。二次電流検出器8には直
流を含む低周波数電流が流れるので、このような電流に
応答のできる例えばホールCTなどが用いられる。
【0006】また9は発電電動機の回転子の位置を検出
する回転子位置検出器、10は揚水時には発電電動機1
で駆動されてポンプとして作動し、発電時には発電電動
機1を駆動する水車として作動するポンプ水車、11は
ポンプ水車10を通過する水の量を調節する案内羽根、
12は案内羽根11の開閉量を制御する案内羽根操作装
置である。
する回転子位置検出器、10は揚水時には発電電動機1
で駆動されてポンプとして作動し、発電時には発電電動
機1を駆動する水車として作動するポンプ水車、11は
ポンプ水車10を通過する水の量を調節する案内羽根、
12は案内羽根11の開閉量を制御する案内羽根操作装
置である。
【0007】図6において、電力系統の周波数をf1
、回転子の回転速度に対応する発電電動機の周波数をf
m とし、周波数f2 =f1 −fm で発電電動機
の二次巻線を励磁すると、発電電動機の一次巻線に周波
数f1 の電圧が誘起され、電力系統との同期が保たれ
る。すなわち二次巻線を周波数f2 で励磁することに
よって発電電動機は可変速の同期機として運転すること
ができる。
、回転子の回転速度に対応する発電電動機の周波数をf
m とし、周波数f2 =f1 −fm で発電電動機
の二次巻線を励磁すると、発電電動機の一次巻線に周波
数f1 の電圧が誘起され、電力系統との同期が保たれ
る。すなわち二次巻線を周波数f2 で励磁することに
よって発電電動機は可変速の同期機として運転すること
ができる。
【0008】図6の可変速揚水発電システムにおける制
御装置5の従来のブロック構成の一例を図7に示す。
御装置5の従来のブロック構成の一例を図7に示す。
【0009】図7において、5−1は、発電電動機1の
端子電圧信号v1 と発電電動機1の端子電流信号i1
とから有効電力(P)と無効電力(Q)とを信号とし
て検出する有効無効電力検出回路、5−2は、上位の制
御装置から与えられる無効電力制御基準値Qr と有効
無効電力検出回路5−1で検出された実際の有効電力信
号Pと実際の無効電力信号Qとから、座標変換による二
次電流直角成分の内の無効電流に比例するId2の制御
基準値Id2* を作成する無効電力制御回路、5−3
は、上位の制御装置から与えられる有効電力指令値Pr
とその前の指令値Pr0と間の差を検出し、あらかじ
め定められた時間を含む関数に従って有効電力制御基準
値P* を指令値Pr0から指令値Prにする有効電力
制御基準回路、5−4は、有効電力制御基準回路5−3
で作成された有効電力制御基準値P* と有効無効電力
検出回路5−1で検出された実際の有効電力Pとを入力
し、所要の回転速度を演算して回転速度補正値Nc を
発生する有効電力制御回路、5−5は、有効電力制御基
準回路5−3からの有効電力制御基準値P* と有効揚
程(または有効落差)信号Hを入力し、案内羽根開度基
準値GV* と回転速度制御値Nr とを発生する高効
率関数制御回路、5−6は、高効率関数制御回路5−5
からの回転速度制御値Nr と有効電力制御回路5−4
からの回転速度補正値Nc と回転子位置検出器9から
の信号θとを入力し、座標変換による二次電流直角成分
の内の有効電力に比例するIq2の制御基準値Iq2*
を作成する回転速度制御回路、5−7は、無効電力制
御回路5−2からの制御基準値Id2* と回転速度制
御回路5−6からの制御基準値Iq2* と回転子位置
検出器9の信号θと二次電流検出器8からの二次電流i
2 とを入力し、サイクロコンバータ3の各相サイクロ
コンバータ3AU,3AV,3AWの瞬時値に対する制
御信号CGCSを発生するI2 制御回路、5−8は、
高効率関数制御回路5−5からの案内羽根開度基準値G
V* と案内羽根11の実際の開度GVとを入力し、案
内羽根開度に対する制御信号GVCSを発生する案内羽
根制御回路である。
端子電圧信号v1 と発電電動機1の端子電流信号i1
とから有効電力(P)と無効電力(Q)とを信号とし
て検出する有効無効電力検出回路、5−2は、上位の制
御装置から与えられる無効電力制御基準値Qr と有効
無効電力検出回路5−1で検出された実際の有効電力信
号Pと実際の無効電力信号Qとから、座標変換による二
次電流直角成分の内の無効電流に比例するId2の制御
基準値Id2* を作成する無効電力制御回路、5−3
は、上位の制御装置から与えられる有効電力指令値Pr
とその前の指令値Pr0と間の差を検出し、あらかじ
め定められた時間を含む関数に従って有効電力制御基準
値P* を指令値Pr0から指令値Prにする有効電力
制御基準回路、5−4は、有効電力制御基準回路5−3
で作成された有効電力制御基準値P* と有効無効電力
検出回路5−1で検出された実際の有効電力Pとを入力
し、所要の回転速度を演算して回転速度補正値Nc を
発生する有効電力制御回路、5−5は、有効電力制御基
準回路5−3からの有効電力制御基準値P* と有効揚
程(または有効落差)信号Hを入力し、案内羽根開度基
準値GV* と回転速度制御値Nr とを発生する高効
率関数制御回路、5−6は、高効率関数制御回路5−5
からの回転速度制御値Nr と有効電力制御回路5−4
からの回転速度補正値Nc と回転子位置検出器9から
の信号θとを入力し、座標変換による二次電流直角成分
の内の有効電力に比例するIq2の制御基準値Iq2*
を作成する回転速度制御回路、5−7は、無効電力制
御回路5−2からの制御基準値Id2* と回転速度制
御回路5−6からの制御基準値Iq2* と回転子位置
検出器9の信号θと二次電流検出器8からの二次電流i
2 とを入力し、サイクロコンバータ3の各相サイクロ
コンバータ3AU,3AV,3AWの瞬時値に対する制
御信号CGCSを発生するI2 制御回路、5−8は、
高効率関数制御回路5−5からの案内羽根開度基準値G
V* と案内羽根11の実際の開度GVとを入力し、案
内羽根開度に対する制御信号GVCSを発生する案内羽
根制御回路である。
【0010】サイクロコンバータ3は信号CGCSで制
御され、発電電動機1の二次巻線を前述の周波数f2
で、かつ回転子位置と一次電圧の位相関係に従って交流
励磁し、その励磁量によって発電電動機1の皮相電流を
制御すると共に、励磁位相によって有効、無効電流の配
分を制御する。
御され、発電電動機1の二次巻線を前述の周波数f2
で、かつ回転子位置と一次電圧の位相関係に従って交流
励磁し、その励磁量によって発電電動機1の皮相電流を
制御すると共に、励磁位相によって有効、無効電流の配
分を制御する。
【0011】また、信号GVCSによって案内羽根操作
装置12が制御され、案内羽根11が所要の開度に制御
され、所要の有効電力を所定の高効率で得ることが可能
となる。
装置12が制御され、案内羽根11が所要の開度に制御
され、所要の有効電力を所定の高効率で得ることが可能
となる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなシステム
で発電電動機1を同期速度で運転すると、与えるべき励
磁の周波数f2 はゼロ、すなわち直流となり、特殊な
場合には、1つの相の電流は実効値の1.41倍、他の
2つの相はその1/2の逆向きの電流となり、これが継
続する。このような条件でも連続運転できるようにする
には、サイクロコンバータの電流容量を非常に大きなも
のにする必要がある。
で発電電動機1を同期速度で運転すると、与えるべき励
磁の周波数f2 はゼロ、すなわち直流となり、特殊な
場合には、1つの相の電流は実効値の1.41倍、他の
2つの相はその1/2の逆向きの電流となり、これが継
続する。このような条件でも連続運転できるようにする
には、サイクロコンバータの電流容量を非常に大きなも
のにする必要がある。
【0013】このような不都合を解決する方法として、
あらかじめ定めたすべり周波数f2 の範囲での運転を
急速に通過させる方法が提案(特開昭62− 8199
8号公報参照)されている。
あらかじめ定めたすべり周波数f2 の範囲での運転を
急速に通過させる方法が提案(特開昭62− 8199
8号公報参照)されている。
【0014】しかしながら、上記提案方法では、発電電
動機が揚水方向に運転されている時に、例えば有効電力
制御基準値Pr の設定値が変更されてPr1になり、
このPr1の値になるように信号CGCSを制御して同
期速度になると、あらかじめ定めたすべり範囲を急速に
通過するので、発電電動機の有効電力を設定値の有効電
力Pr1に連続して保持できないという不具合がある。
動機が揚水方向に運転されている時に、例えば有効電力
制御基準値Pr の設定値が変更されてPr1になり、
このPr1の値になるように信号CGCSを制御して同
期速度になると、あらかじめ定めたすべり範囲を急速に
通過するので、発電電動機の有効電力を設定値の有効電
力Pr1に連続して保持できないという不具合がある。
【0015】本発明は、上位の制御装置から要求される
発電所の合計有効電力を発生させながら、可変速誘導形
発電電動機の回転速度と有効電力とを1台ごとに個別に
制御し、かつサイクロコンバータを短時間の許容過電流
範囲まで制御することによってサイクロコンバータまた
はこれと等価な可変電圧可変周波数発生装置を不必要に
大容量化する必要のないようにした、複数の誘導形発電
電動機から成る可変速揚水発電システムの制御装置を提
供することを目的としている。[発明の構成]
発電所の合計有効電力を発生させながら、可変速誘導形
発電電動機の回転速度と有効電力とを1台ごとに個別に
制御し、かつサイクロコンバータを短時間の許容過電流
範囲まで制御することによってサイクロコンバータまた
はこれと等価な可変電圧可変周波数発生装置を不必要に
大容量化する必要のないようにした、複数の誘導形発電
電動機から成る可変速揚水発電システムの制御装置を提
供することを目的としている。[発明の構成]
【001
6】
6】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、複数
の誘導形発電電動機から成る可変速揚水発電システムに
おいて、揚水運転時、有効電力設定値と検出された揚程
とから、あらかじめ設定した演算によって発電電動機の
有効電力を算出し、その有効電力が揚水運転時に設定し
た揚程においてサイクロコンバータが連続通電できない
有効電力の範囲内に入ったことを判定して、複数台の発
電電動機を行先機と後先機とに分け、その各々の有効電
力あるいは回転子速度を個別に制御して発電機合計有効
電力を一定に保持すると共に、サイクロコンバータ連続
通電不可能の特定領域範囲内の滞在時間をあらかじめ定
めた許容時間以内に納まるように制御することによって
、サイクロコンバータの容量を不必要に大きくしなくて
もよいようにするものである。
の誘導形発電電動機から成る可変速揚水発電システムに
おいて、揚水運転時、有効電力設定値と検出された揚程
とから、あらかじめ設定した演算によって発電電動機の
有効電力を算出し、その有効電力が揚水運転時に設定し
た揚程においてサイクロコンバータが連続通電できない
有効電力の範囲内に入ったことを判定して、複数台の発
電電動機を行先機と後先機とに分け、その各々の有効電
力あるいは回転子速度を個別に制御して発電機合計有効
電力を一定に保持すると共に、サイクロコンバータ連続
通電不可能の特定領域範囲内の滞在時間をあらかじめ定
めた許容時間以内に納まるように制御することによって
、サイクロコンバータの容量を不必要に大きくしなくて
もよいようにするものである。
【0017】
【実施例】本発明による可変速揚水発電システムの制御
装置の一実施例を図1に示す。
装置の一実施例を図1に示す。
【0018】図1はすでに説明した図6のシステム2組
から成り、さらにそれぞれの制御装置5に個別に制御信
号を送る共通の発電所有効電力一定制御装置13が付加
されている。
から成り、さらにそれぞれの制御装置5に個別に制御信
号を送る共通の発電所有効電力一定制御装置13が付加
されている。
【0019】また、図2は図1における制御装置5の構
成を示すもので、すでに説明した従来の図7に対して発
電所有効電力一定制御装置13とのインタフェースとな
る加算回路5−9〜5−12が追加されており、加算回
路5−9は無効電力の制御規準値Qr にバイアスB1
を加えるために、加算回路5−10は有効電力制御基準
値P* にバイアスB2を加えるために、加算回路5−
11は有効電力制御基準値P* にバイアスB3を加え
るために、また加算回路5−12は回転速度制御値Nr
にバイアスB4を加えるために設けられている。
成を示すもので、すでに説明した従来の図7に対して発
電所有効電力一定制御装置13とのインタフェースとな
る加算回路5−9〜5−12が追加されており、加算回
路5−9は無効電力の制御規準値Qr にバイアスB1
を加えるために、加算回路5−10は有効電力制御基準
値P* にバイアスB2を加えるために、加算回路5−
11は有効電力制御基準値P* にバイアスB3を加え
るために、また加算回路5−12は回転速度制御値Nr
にバイアスB4を加えるために設けられている。
【0020】また図3は図1における発電所有効電力一
定制御装置13の構成を示すもので、13−1は発電所
が揚水運転する時、上位の制御装置から与えられる発電
所揚水有効電力合計指令値Ppr、有効揚程信号H、お
よび揚水運転台数N(実施例の場合は2)を入力し、発
電電動機1台当りの有効電力(Ppr/2)が有効揚程
信号Hにおいて、あらかじめ求めておいた揚水運転時特
性からサイクロコンバータを連続通電できない特定領域
内にあるか否かを判別する特定領域判別回路であり、特
定領域内にないときは合計指令値Pprと運転台数Nと
を出力し、特定領域内にあるときは有効揚程信号Hにお
ける1台当りのサイクロコンバータ連続通電可能上限有
効電力PH 、および下限有効電力PL と、上限有効
電力PH および下限有効電力PL とに相当する回転
速度ωH およびωL とを出力する。
定制御装置13の構成を示すもので、13−1は発電所
が揚水運転する時、上位の制御装置から与えられる発電
所揚水有効電力合計指令値Ppr、有効揚程信号H、お
よび揚水運転台数N(実施例の場合は2)を入力し、発
電電動機1台当りの有効電力(Ppr/2)が有効揚程
信号Hにおいて、あらかじめ求めておいた揚水運転時特
性からサイクロコンバータを連続通電できない特定領域
内にあるか否かを判別する特定領域判別回路であり、特
定領域内にないときは合計指令値Pprと運転台数Nと
を出力し、特定領域内にあるときは有効揚程信号Hにお
ける1台当りのサイクロコンバータ連続通電可能上限有
効電力PH 、および下限有効電力PL と、上限有効
電力PH および下限有効電力PL とに相当する回転
速度ωH およびωL とを出力する。
【0021】13−2は、合計指令値Pprと運転台数
Nとから、1台当り有効電力を算出し、各可変速揚水発
電システムの制御装置5に同じ有効電力指令値Pr を
出力する有効電力指令値発生回路、13−3は揚水運転
中のどの号機の有効電力制御基準P* が、特定領域判
別回路13−1からの有効揚程信号Hにおける1台当り
のサイクロコンバータ連続通電可能上限有効電力(PH
)と下限有効電力(PL )との間にあるかを判別し
、発電所有効電力が一定制御のための先行機と後行機と
を選択する先行機選択回路、13−4は、上位の制御装
置から与えられる有効電力合計指令値Pprと、揚水運
転台数N(実施例では2)、および前記の1台当りのサ
イクロコンバータ連続通電可能上限有効電力(PH )
、下限有効電力(PL )、回転速度ωH およびωL
を入力し、発電電動機1台当り有効電力(Ppr/2
)、と(有効電力PH と有効電力PL との差の1/
2)との偏差△Pr を算出する偏差算出回路、13−
5は、偏差算出回路13−4からの偏差信号△Pr を
入力し、あらかじめ設定した運転制御方式に従って先行
機側の有効電力差分指令値dPr およびバイアス信号
B1,B2,B3,B4を出力する先行機運転制御回路
、13−6は、偏差算出回路13−4からの偏差信号△
Pr を入力し、あらかじめ設定した運転制御方式に従
って後行機側の有効電力差分指令値dPr およびバイ
アス信号B1,B2,B3,B4を出力する後行機運転
制御回路、13−7は、先行機選択回路13−3の出力
によって先行機側の制御装置5には先行機運転制御回路
13−5からの出力を出力し、後行機側の制御装置5に
は後行機運転制御回路13−6からの出力を出力する先
行機後行機切換回路、13−8は、有効電力指令値発生
回路13−2からの有効指令値Pr に先行機運転制御
回路13−5(又は後行機運転制御回路13−6)から
の有効電力指令値Pr を加える加算器である。
Nとから、1台当り有効電力を算出し、各可変速揚水発
電システムの制御装置5に同じ有効電力指令値Pr を
出力する有効電力指令値発生回路、13−3は揚水運転
中のどの号機の有効電力制御基準P* が、特定領域判
別回路13−1からの有効揚程信号Hにおける1台当り
のサイクロコンバータ連続通電可能上限有効電力(PH
)と下限有効電力(PL )との間にあるかを判別し
、発電所有効電力が一定制御のための先行機と後行機と
を選択する先行機選択回路、13−4は、上位の制御装
置から与えられる有効電力合計指令値Pprと、揚水運
転台数N(実施例では2)、および前記の1台当りのサ
イクロコンバータ連続通電可能上限有効電力(PH )
、下限有効電力(PL )、回転速度ωH およびωL
を入力し、発電電動機1台当り有効電力(Ppr/2
)、と(有効電力PH と有効電力PL との差の1/
2)との偏差△Pr を算出する偏差算出回路、13−
5は、偏差算出回路13−4からの偏差信号△Pr を
入力し、あらかじめ設定した運転制御方式に従って先行
機側の有効電力差分指令値dPr およびバイアス信号
B1,B2,B3,B4を出力する先行機運転制御回路
、13−6は、偏差算出回路13−4からの偏差信号△
Pr を入力し、あらかじめ設定した運転制御方式に従
って後行機側の有効電力差分指令値dPr およびバイ
アス信号B1,B2,B3,B4を出力する後行機運転
制御回路、13−7は、先行機選択回路13−3の出力
によって先行機側の制御装置5には先行機運転制御回路
13−5からの出力を出力し、後行機側の制御装置5に
は後行機運転制御回路13−6からの出力を出力する先
行機後行機切換回路、13−8は、有効電力指令値発生
回路13−2からの有効指令値Pr に先行機運転制御
回路13−5(又は後行機運転制御回路13−6)から
の有効電力指令値Pr を加える加算器である。
【0022】図4は、図3の特定領域判定回路13−1
にあらかじめ組込まれた揚水運転時のポンプ水車運転特
性図の一例であり、縦軸はポンプ水車の揚水運転時有効
電力、横軸はポンプ水車の揚程である。
にあらかじめ組込まれた揚水運転時のポンプ水車運転特
性図の一例であり、縦軸はポンプ水車の揚水運転時有効
電力、横軸はポンプ水車の揚程である。
【0023】図4において、 101はポンプ水車揚水
運転時の最大有効電力Pmax 、 102はポンプ水
車揚水運転時の最低揚程HL 、 103はポンプ水車
揚水運転時の最高揚程HH 、 104はサイクロコン
バータ3、変圧器4、および制御装置5から制限をうけ
るポンプ水車揚水運転時の下限速度(ωLL)から決ま
るポンプ水車の揚程と有効電力との下限速度、 105
はサイクロコンバータ3、変圧器4、および制御装置5
から制限を受けるポンプ水車揚水運転時の上限速度(ω
HL)から決まるポンプ水車の揚程と有効電力との上限
制限、 106はポンプ水車の揚水運転時の逆転ポンプ
領域から決まるポンプ水車の揚程と有効電力との逆転ポ
ンプ制限、 107は発電電動機1の同期速度から決ま
るポンプ水車の揚程と有効電力との関係を示す同期速度
特性、 108はあらかじめ発電電動機1の無効電力と
有効電力との関係を一定の関係にした場合にサイクロコ
ンバータを連続通電できる同期速度よりも高い回転速度
領域におけるポンプ水車の揚程と有効電力との関係を示
す特定高速側制限を示しており、サイクロコンバータは
最大有効電力 101,最低揚程 102,特定高速側
制限 108,最高揚程 103,上限制限 105の
範囲内で連続通電できる。
運転時の最大有効電力Pmax 、 102はポンプ水
車揚水運転時の最低揚程HL 、 103はポンプ水車
揚水運転時の最高揚程HH 、 104はサイクロコン
バータ3、変圧器4、および制御装置5から制限をうけ
るポンプ水車揚水運転時の下限速度(ωLL)から決ま
るポンプ水車の揚程と有効電力との下限速度、 105
はサイクロコンバータ3、変圧器4、および制御装置5
から制限を受けるポンプ水車揚水運転時の上限速度(ω
HL)から決まるポンプ水車の揚程と有効電力との上限
制限、 106はポンプ水車の揚水運転時の逆転ポンプ
領域から決まるポンプ水車の揚程と有効電力との逆転ポ
ンプ制限、 107は発電電動機1の同期速度から決ま
るポンプ水車の揚程と有効電力との関係を示す同期速度
特性、 108はあらかじめ発電電動機1の無効電力と
有効電力との関係を一定の関係にした場合にサイクロコ
ンバータを連続通電できる同期速度よりも高い回転速度
領域におけるポンプ水車の揚程と有効電力との関係を示
す特定高速側制限を示しており、サイクロコンバータは
最大有効電力 101,最低揚程 102,特定高速側
制限 108,最高揚程 103,上限制限 105の
範囲内で連続通電できる。
【0024】また、 109は、発電電動機の無効電力
と有効電力との比を一定としたときのサイクロコンバー
タを連続通電できる同期速度よりも低い回転速度領域に
おけるポンプ水車の揚程と有効電力との関係を示す特定
低速側制限を示しており、サイクロコンバータは最低揚
程 102,下限制限 104,逆転ポンプ制限 10
6,最高揚程 103,特定低速側制限 109の範囲
内で連続通電できる。
と有効電力との比を一定としたときのサイクロコンバー
タを連続通電できる同期速度よりも低い回転速度領域に
おけるポンプ水車の揚程と有効電力との関係を示す特定
低速側制限を示しており、サイクロコンバータは最低揚
程 102,下限制限 104,逆転ポンプ制限 10
6,最高揚程 103,特定低速側制限 109の範囲
内で連続通電できる。
【0025】また 110は、最低揚程HL と最高揚
程HHとの間にある任意の揚程Hにおけるポンプ水車揚
水運転時における有効電力、 111は、任意揚程時有
効電力 110において特定高速側制限 108の制限
によって定まる任意揚程時上限有効電力PH 、 11
2は、任意揚程時有効電力 110において特定低速側
制限 109の制限によって決まる任意揚程時下限有効
電力PL を示し、任意揚程時上限有効電力PH と任
意揚程時下限有効電力PL におけるポンプ水車10の
回転速度はそれぞれωH とωLである。
程HHとの間にある任意の揚程Hにおけるポンプ水車揚
水運転時における有効電力、 111は、任意揚程時有
効電力 110において特定高速側制限 108の制限
によって定まる任意揚程時上限有効電力PH 、 11
2は、任意揚程時有効電力 110において特定低速側
制限 109の制限によって決まる任意揚程時下限有効
電力PL を示し、任意揚程時上限有効電力PH と任
意揚程時下限有効電力PL におけるポンプ水車10の
回転速度はそれぞれωH とωLである。
【0026】また、 113は、任意揚程Hにおいて揚
水運転中の発電所に、上位の制御装置から与えられた発
電所揚水有効電力合計指令値Pprと運転台数とから算
定された任意揚程時有効電力 110における1台当り
指令有効電力、 114は発電所揚水有効電力合計指令
値Pprが出される直前の任意揚程Hにおける指令前運
転有効電力PNOを示しており、図では1台当り指令有
効電力 113よりも上になっているが、下であっても
よい。
水運転中の発電所に、上位の制御装置から与えられた発
電所揚水有効電力合計指令値Pprと運転台数とから算
定された任意揚程時有効電力 110における1台当り
指令有効電力、 114は発電所揚水有効電力合計指令
値Pprが出される直前の任意揚程Hにおける指令前運
転有効電力PNOを示しており、図では1台当り指令有
効電力 113よりも上になっているが、下であっても
よい。
【0027】また、図5は揚水運転時ポンプ水車運転変
化の一例を示すもので、図3の特定領域判別回路13−
1に上位の制御装置から与えられる発電所揚水有効電力
合計指令値Pprから任意の有効揚程Hと運転台数N(
この例では2台)とに対応して与えられる1台当り指示
有効電力 110が特定高速側制限 108と特定低速
側制限 109との間に入った場合に、偏差算出回路1
3−4,先行機運転制御回路13−5,後行機運転制御
回路13−6によって、2台の制御装置5に個別に信号
を与えるときサイクロコンバータ3の電流を増加させず
に発電所合計有効電力を一定に保つように制御する状態
を示している。
化の一例を示すもので、図3の特定領域判別回路13−
1に上位の制御装置から与えられる発電所揚水有効電力
合計指令値Pprから任意の有効揚程Hと運転台数N(
この例では2台)とに対応して与えられる1台当り指示
有効電力 110が特定高速側制限 108と特定低速
側制限 109との間に入った場合に、偏差算出回路1
3−4,先行機運転制御回路13−5,後行機運転制御
回路13−6によって、2台の制御装置5に個別に信号
を与えるときサイクロコンバータ3の電流を増加させず
に発電所合計有効電力を一定に保つように制御する状態
を示している。
【0028】すなわち、 201は特定領域判別回路1
3−1に入力される上位制御装置からの発電所合計有効
電力指令値であり、Ppro からPprに減少したと
ころを示しており、 202は発電所有効電力一定制御
装置13によって2台の制御装置5が個別に制御された
結果の両者の合計有効電力を横軸を時間軸とした合計有
効電力がPpro からPprへ制御されていることを
示しており、 203および 204はそれぞれ先行機
と後行機の制御装置5の制御が発電所有効電力一定制御
装置13によって個別に制御された結果の各有効電力を
横軸を時間軸にして示したものであり、先行機有効電力
203と後行機有効電力 204との主軸スケールは
見やすいように拡大して示している。
3−1に入力される上位制御装置からの発電所合計有効
電力指令値であり、Ppro からPprに減少したと
ころを示しており、 202は発電所有効電力一定制御
装置13によって2台の制御装置5が個別に制御された
結果の両者の合計有効電力を横軸を時間軸とした合計有
効電力がPpro からPprへ制御されていることを
示しており、 203および 204はそれぞれ先行機
と後行機の制御装置5の制御が発電所有効電力一定制御
装置13によって個別に制御された結果の各有効電力を
横軸を時間軸にして示したものであり、先行機有効電力
203と後行機有効電力 204との主軸スケールは
見やすいように拡大して示している。
【0029】図5において、時点t0 に発電所合計有
効電力指令値201がPpro からPprに低下する
と、特定領域判別回路13−1によって1台当り指令有
効電力(Ppr/2) 113が任意揚程時上限有効電
力(PH ) 111と任意揚程時下限有効電力(PL
) 112の間に入っていることが判明され、有効電
力指令値発生回路13−2によって1台当り指令有効電
力(Ppr/2) 113の指示が加算器13−8を経
由して指令値Pr として各制御装置5に入力される。
効電力指令値201がPpro からPprに低下する
と、特定領域判別回路13−1によって1台当り指令有
効電力(Ppr/2) 113が任意揚程時上限有効電
力(PH ) 111と任意揚程時下限有効電力(PL
) 112の間に入っていることが判明され、有効電
力指令値発生回路13−2によって1台当り指令有効電
力(Ppr/2) 113の指示が加算器13−8を経
由して指令値Pr として各制御装置5に入力される。
【0030】時点t1 に、1号機側の有効電力制御基
準値P*が2号機側よりも早く任意揚程時上限有効電力
PH に達すると、先行機選択回路13−3によって1
号機側が先行機として選択されると共に2号機側が後行
機として選択され、先行機後行機切換回路によってそれ
ぞれの号機の制御装置5に先行機運転制御回路13−5
と後行機運転制御回路13−6とが接続され、時点t1
以降は有効電力指令値発生回路13−2からの1台指
令有効電力(Ppr/2) 113が制御装置5に入力
される。
準値P*が2号機側よりも早く任意揚程時上限有効電力
PH に達すると、先行機選択回路13−3によって1
号機側が先行機として選択されると共に2号機側が後行
機として選択され、先行機後行機切換回路によってそれ
ぞれの号機の制御装置5に先行機運転制御回路13−5
と後行機運転制御回路13−6とが接続され、時点t1
以降は有効電力指令値発生回路13−2からの1台指
令有効電力(Ppr/2) 113が制御装置5に入力
される。
【0031】時点t2 には、発電所合計有効電力 2
02はその値を発電所合計有効電力指令値201に到達
し、時点t2 以降は、先行機は先行機運転制御回路1
3−5によって一定速度で有効電力を増加させ、後行機
は後行機運転制御回路13−6によって同様にて有効電
力を減少させ、その有効電力を任意揚程時下限有効電力
PL よりも低下させる。
02はその値を発電所合計有効電力指令値201に到達
し、時点t2 以降は、先行機は先行機運転制御回路1
3−5によって一定速度で有効電力を増加させ、後行機
は後行機運転制御回路13−6によって同様にて有効電
力を減少させ、その有効電力を任意揚程時下限有効電力
PL よりも低下させる。
【0032】すなわち時点t2 からt3 までは、先
行機および後行機の制御装置5は、発電所合計有効電力
202が一定になるように、偏差算出回路13−4か
らの出力信号 ((Ppr/2)−(PH −PL )/2)を先行機
運転制御回路13−5および後行機運転制御回路13−
6に入力し、その出力信号を時間関数をもって制御装置
5に出力する。この場合、時点t1 から時点t2 ま
での有効電力時間変化率と、時点t2 から時点t3
までの有効電力時間変化率とは異なっても良い。引続い
て時点t3 以後発電所有効電力一定制御装置13で制
御装置5は制御される。時点t3 から時点t4 まで
は、先行機は特定領域範囲内で運転を継続し、後行機は
特定領域範囲外で運転を継続する。
行機および後行機の制御装置5は、発電所合計有効電力
202が一定になるように、偏差算出回路13−4か
らの出力信号 ((Ppr/2)−(PH −PL )/2)を先行機
運転制御回路13−5および後行機運転制御回路13−
6に入力し、その出力信号を時間関数をもって制御装置
5に出力する。この場合、時点t1 から時点t2 ま
での有効電力時間変化率と、時点t2 から時点t3
までの有効電力時間変化率とは異なっても良い。引続い
て時点t3 以後発電所有効電力一定制御装置13で制
御装置5は制御される。時点t3 から時点t4 まで
は、先行機は特定領域範囲内で運転を継続し、後行機は
特定領域範囲外で運転を継続する。
【0033】時点t4 からは先行機は有効電力を減少
させ、後行機は有効電力を増加させ、先行機は任意揚程
時下限有効電力PL よりも低下させて時点t5 に達
する。 時点t5 から時点t6 までは、逆に後行機が特定領
域範囲内で運転を継続し、先行機は特定領域範囲外にて
運転を継続し、時点t6 から時点t7 まではさらに
逆に先行機と後行機を時点t4 から時点t5 までと
同様に制御する。
させ、後行機は有効電力を増加させ、先行機は任意揚程
時下限有効電力PL よりも低下させて時点t5 に達
する。 時点t5 から時点t6 までは、逆に後行機が特定領
域範囲内で運転を継続し、先行機は特定領域範囲外にて
運転を継続し、時点t6 から時点t7 まではさらに
逆に先行機と後行機を時点t4 から時点t5 までと
同様に制御する。
【0034】上記の一連の制御における先行機,後行機
の特定領域範囲内の滞在時間T1 (時点t1 から時
点t5 まで)および滞在時間T2 (時点t4 から
時点t7 まで)は、あらかじめ算出しておいたサイク
ロコンバータが過電流となる特定領域滞在許容時間Tm
ax を超えないようにする。
の特定領域範囲内の滞在時間T1 (時点t1 から時
点t5 まで)および滞在時間T2 (時点t4 から
時点t7 まで)は、あらかじめ算出しておいたサイク
ロコンバータが過電流となる特定領域滞在許容時間Tm
ax を超えないようにする。
【0035】加算器13−8には、有効電力指令値発生
回路13−2から1台当り指令有効電力113が入力さ
れ、こゝに偏差算出回路13−4で算出された偏差分有
効電力((Ppr/2)−(PH −PL )/2)が
先行機運転制御回路13−5または後行機運転制御回路
13−6によって時間変化を与えられた有効電力差分指
令値dPr が(増)または(減)の信号で加算される
ので、先行機および後行機の制御装置5への有効電力指
令値Pr の合計は常に有効電力指令値Pprに等しく
なり、また万一先行機運転制御回路13−5または後行
機運転制御回路13−6からの有効電力差分指令値dP
r に急減な変化があっても、有効電力指令値発生回路
13−2からの1台当り指令有効電力 113が入力さ
れているので支障は生じない。
回路13−2から1台当り指令有効電力113が入力さ
れ、こゝに偏差算出回路13−4で算出された偏差分有
効電力((Ppr/2)−(PH −PL )/2)が
先行機運転制御回路13−5または後行機運転制御回路
13−6によって時間変化を与えられた有効電力差分指
令値dPr が(増)または(減)の信号で加算される
ので、先行機および後行機の制御装置5への有効電力指
令値Pr の合計は常に有効電力指令値Pprに等しく
なり、また万一先行機運転制御回路13−5または後行
機運転制御回路13−6からの有効電力差分指令値dP
r に急減な変化があっても、有効電力指令値発生回路
13−2からの1台当り指令有効電力 113が入力さ
れているので支障は生じない。
【0036】また図2における加算回路5−10に加え
られるバイアスB1は無効電力を一定の値あるいは変化
率以内に低下させて発電電動機1の界磁電流を減少させ
る方向とし、サイクロコンバータ3の電流を減少させて
、サイクロコンバータ3が特定領域範囲内滞在時間Tm
ax で通電できるようにしている。また加算回路5−
10および5−11に加えられるバイアスB−2および
B−3は、必要に応じて有効電力制御基準回路の時間遅
れを補正できるようにする。また加算回路5−12に加
えられるバイアスB−4は必要に応じて回転速度制御回
路5−6への回転速度制御値Nr を補正できるように
するものである。
られるバイアスB1は無効電力を一定の値あるいは変化
率以内に低下させて発電電動機1の界磁電流を減少させ
る方向とし、サイクロコンバータ3の電流を減少させて
、サイクロコンバータ3が特定領域範囲内滞在時間Tm
ax で通電できるようにしている。また加算回路5−
10および5−11に加えられるバイアスB−2および
B−3は、必要に応じて有効電力制御基準回路の時間遅
れを補正できるようにする。また加算回路5−12に加
えられるバイアスB−4は必要に応じて回転速度制御回
路5−6への回転速度制御値Nr を補正できるように
するものである。
【0037】上記の説明では、発電電動機1の二次巻線
への交流励磁にサイクロコンバータ3を用いているが、
その他の可変電圧可変周波数発生装置を用いることも可
能である。
への交流励磁にサイクロコンバータ3を用いているが、
その他の可変電圧可変周波数発生装置を用いることも可
能である。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の誘導形発電電動機から成る可変速揚水発電システム
において、可変電圧可変周波数発生装置の過電流状態が
、あらかじめ設定した連続通電可能な揚水運転時の特定
高速側制限と特定低速側制限との間の特定領域範囲滞在
可能時間として算出された滞在可能時間を超えないよう
に制御されるので、不必要に可変電圧可変周波数発生装
置の電流容量を大きくすることが無くなり、経済的な可
変電圧可変周波数発生装置およびその制御装置が得られ
、また揚水運転時に、可変電圧可変周波数発生装置の連
続通電が可能な特定領域範囲内の有効出力を発生させる
場合にも、発電所有効電力一定制御を行うことによって
、発電所有効電力を一定に保つことが可能となる。
数の誘導形発電電動機から成る可変速揚水発電システム
において、可変電圧可変周波数発生装置の過電流状態が
、あらかじめ設定した連続通電可能な揚水運転時の特定
高速側制限と特定低速側制限との間の特定領域範囲滞在
可能時間として算出された滞在可能時間を超えないよう
に制御されるので、不必要に可変電圧可変周波数発生装
置の電流容量を大きくすることが無くなり、経済的な可
変電圧可変周波数発生装置およびその制御装置が得られ
、また揚水運転時に、可変電圧可変周波数発生装置の連
続通電が可能な特定領域範囲内の有効出力を発生させる
場合にも、発電所有効電力一定制御を行うことによって
、発電所有効電力を一定に保つことが可能となる。
【図1】本発明による可変速揚水発電システムの一実施
例を示す系統構成図。
例を示す系統構成図。
【図2】図1におけるサイクロコンバータの制御装置5
の内部構成を示すブロック図。
の内部構成を示すブロック図。
【図3】図2における発電所有効電力一定制御装置13
の内部構成を示すブロック図。
の内部構成を示すブロック図。
【図4】図3における特定領域判別回路13−1に設定
される揚水運転時のポンプ水車運転特性の一例を示す図
。
される揚水運転時のポンプ水車運転特性の一例を示す図
。
【図5】本発明による揚水運転時のポンプ水車運転有効
電力変化の一例を示すタイムチャート。
電力変化の一例を示すタイムチャート。
【図6】従来の揚水発電システムの制御装置の一例を示
す系統構成図。
す系統構成図。
【図7】図6におけるサイクロコンバータの制御装置5
の内部構成を示すブロック図。
の内部構成を示すブロック図。
1…発電電動機、2…電力系統、3…サイクロコンバー
タ、4…変圧器、5…制御装置、6…計器用電圧変成器
、7…計器用電流変成器、8…二次電流検出器、9…回
転位置検出器、10…ポンプ水車、11…案内羽根、1
2…案内羽根操作装置、13…発電所有効電力一定制御
装置、5−1…有効無効電力検出回路、5−2…無効電
力制御回路、5−3…有効電力制御基準回路、5−4…
有効電力制御回路、5−5…高効率関数制御回路、5−
6…回転速度制御回路、5−7…I2 制御回路、5−
8…案内羽根制御回路、5−9〜5−12…加算器、1
3−1…特定領域判別回路、13−2…有効電力指令値
発生回路、13−3…先行機選択回路、13−4…偏差
算出回路、13−5…先行機運転制御回路、13−6…
後行機運転制御回路、13−7…先行機後行機切換回路
、13−8…加算器。
タ、4…変圧器、5…制御装置、6…計器用電圧変成器
、7…計器用電流変成器、8…二次電流検出器、9…回
転位置検出器、10…ポンプ水車、11…案内羽根、1
2…案内羽根操作装置、13…発電所有効電力一定制御
装置、5−1…有効無効電力検出回路、5−2…無効電
力制御回路、5−3…有効電力制御基準回路、5−4…
有効電力制御回路、5−5…高効率関数制御回路、5−
6…回転速度制御回路、5−7…I2 制御回路、5−
8…案内羽根制御回路、5−9〜5−12…加算器、1
3−1…特定領域判別回路、13−2…有効電力指令値
発生回路、13−3…先行機選択回路、13−4…偏差
算出回路、13−5…先行機運転制御回路、13−6…
後行機運転制御回路、13−7…先行機後行機切換回路
、13−8…加算器。
Claims (1)
- 【請求項1】 それぞれポンプ水車に結合された誘導
形発電電動機と発電電動機に交流励磁を与えるサイクロ
コンバータなどの可変電圧可変周波数発生装置を備えた
、複数台の可変速発電電動機から成る可変速揚水発電シ
ステムの制御装置において、揚水運転時に上位の制御装
置から与えられる合計有効電力指令値と有効揚程信号と
運転台数とから1台当りの指令有効電力を算出し、算出
された1台当りの指令有効電力が、あらかじめ算定した
可変電圧可変周波数発生装置の連続通電不可能な特定領
域にあることを判別する手段と、特定領域にあると判別
されたとき、複数台の可変速発電電動機を先行機と後行
機とに分ける選択手段と、上記選択された先行機と後行
機とを全体の有効電力を指令値に保持しながら、それぞ
れの有効電力時間特性に従って交互に過電流領域に設定
する手段を有する、各可変速発電電動機に共通の発電所
有効電力一定制御装置を備えたことを特徴とする可変速
揚水発電システムの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3003648A JPH04236199A (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 可変速揚水発電システムの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3003648A JPH04236199A (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 可変速揚水発電システムの制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04236199A true JPH04236199A (ja) | 1992-08-25 |
Family
ID=11563300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3003648A Pending JPH04236199A (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 可変速揚水発電システムの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04236199A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6205065B1 (en) | 1999-01-26 | 2001-03-20 | Nec Corporation | Semiconductor memory device having redundancy memory circuit |
-
1991
- 1991-01-17 JP JP3003648A patent/JPH04236199A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6205065B1 (en) | 1999-01-26 | 2001-03-20 | Nec Corporation | Semiconductor memory device having redundancy memory circuit |
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