JPH04278608A - 放流弁を有する水力発電設備の制御方法 - Google Patents
放流弁を有する水力発電設備の制御方法Info
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- JPH04278608A JPH04278608A JP3040189A JP4018991A JPH04278608A JP H04278608 A JPH04278608 A JP H04278608A JP 3040189 A JP3040189 A JP 3040189A JP 4018991 A JP4018991 A JP 4018991A JP H04278608 A JPH04278608 A JP H04278608A
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
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Abstract
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Description
設備の制御方法に関する。 【0003】 【従来の技術】図4は水車および放流弁をそれぞれ1台
備えている一般的な水力発電所の概略構成図である。図
に示すように、上流河川より取水池1に取水される水は
、導水路2を経て上水槽3に集められる。上水槽3には
水圧鉄管4の頂端部が接続されており、その水圧鉄管4
の下端部は2つに分岐し、一方は水車5が接続され、他
方は発電には使用しない余水を放流する放流弁7が接続
されている。上水槽3に集められた水は、上水槽3から
水圧鉄管4を経て流下せしめられ水車5に供給される。 水車5においては図示しないガイドベーンによってその
水量が制御され、水車5のランナに作用してそのランナ
が回転駆動され、そのランナに直結した水車主軸を介し
て発電機6が回転され電気エネルギーが発生される。 【0004】ところで、このような放流弁7を設けるこ
とは、最近の流れ込み式の小規模水力発電所の傾向であ
る。すなわち、流れ込み式の水力発電所においては水車
の発電に使われる水量より上水槽3に流れ込む水量が多
い場合に備えて、余分な水を上水槽3から図示していな
い放水庭に直接放流するバイパス水路(余水路と呼ばれ
ている)が必要であったが、こうした放流弁7を備え、
これを開口することにより余分の水を放水庭に放流する
ことができるので、余水路を省略することができ、発電
所の建設コストを大幅に低減することができる。 【0005】このような水力発電所においては、水車5
の負荷が減少して水車5に供給される水量が減少する場
合、或いは水車5が停止し水車5に供給される水量が0
となるような場合には、水圧鉄管4を流下する水量は急
激に減少するか又は0となる。一方、導水路2に流入す
る水量は急激には変わらないので過渡時に上水槽3へ対
する流入量と流出量のアンバランスより上水槽3内の水
量が増加し水位が上昇する。このため、水車5の流量変
化に応じて素早く放流弁7を制御することが、この種放
流弁を有する流れ込み式発電所では重要となる。 【0006】このような放流弁を有する流れ込み式発電
所において、従来用いられてきた制御方法は、図5のブ
ロック図に示すように、上水槽3の水位変化を上水槽水
位検出装置8で検出し、これが規定値以上になったとき
、はじめて放流弁7を開口するものであった。すなわち
、上水槽3の水位が規定値以上になると、放流弁制御装
置9により放流弁7が開制御され余水が放流弁7より放
流されるので、上水槽3の水位が定められた最大水位以
上になることが防止される。また水車制御装置13は出
力指令を受けて水車5を制御して、それにより発電機の
出力は制御される。 【0007】図6は上記従来の制御方法による水車停止
時の上水槽水位、放流弁開度および水車ガイドベーン開
度の時間変化の一例を示すものである。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】このように従来の制御
方法によると、上水槽水位が所定値以上に達してはじめ
て放流弁により余水を放流するため、水車負荷遮断時お
よび水車非常停止時には、水車負荷遮断および水車非常
停止から放流弁開動作までの時間遅れが大きい。従って
、上水槽水位の変動が大きくなるため、上水槽水位の容
量を大きく設定する必要があり、その結果、上水槽設置
費用が増加するため、発電出力に対する建設コストが高
くなる等の問題があった。 【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
、その目的は放流弁を時間遅れなしに制御し上水槽水位
の変動を小さくして、上水槽水位の容量を小さくするよ
うにした放流弁を有する水力発電設備の制御方法を提供
することにある。 [発明の構成] 【0010】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の放流弁を有する水力発電設備の制御方法は
、1つの上水槽に複数台の水車と複数台の放流弁又はバ
イパス弁等のバルブが接続されている水力発電設備にお
いて、前記上水槽の水位を制御する際に、まず、それぞ
れの水車、バルブについて、その任意のガイドベーン開
度に対して等価水口開度変数を規定し、目標とする上水
槽水位と実際の上水槽水位の差に応じてその水力発電設
備全体で必要な全等価水口開度a0 を算定し、一方運
転中の全水車の等価水口開度の合計Σai を算定し、
a0 とΣai の差av を求め、この差av が正
の時は接続している全バルブの等価水口開度の合計がa
v に等しくなるように、バルブの開度を常時制御する
ように構成したことを特徴とする。 【0011】ここで、本発明に用いる等価水口開度の規
定方法及び全等価水口開度算定方法について説明する。 水車のガイドベーン開度の変動分Δag に対して流量
変動を生じさせない放流弁の開度変動Δavgを直ちに
算定しなければならないために、便宜上、相互に加算・
減算できる等価水口開度を水車及び放流弁に対して定義
する。図2(a),(b)はその一例を示す。等価水口
開度に水車有効落差又は放流弁の損失落差の1/2乗を
乗じたものが、水車または放流弁を通過する流量になる
ように定めればよい。このようにすれば、水車のガイド
ベーン開度が等価水口開度でΔa減少又は増加した時は
放流弁の開度を等価水口開度がΔav だけ増加又は減
少するように開口すればよい。これらの線図は水車の性
能特性と放流弁の損失特性から容易に算出できる。 【0012】上水槽の水位を一定に保つためには、水槽
水位を常時監視しそれが目標値よりずれた場合は、その
ずれ量に応じて発電所全体の全等価水口開度a0 を変
化させた指令を出し、全等価水口開度a0 と全水車の
等価水口開度(a1 ,a 2,…)の合計Σai と
の間に正の差が生じた時は、その等価水口開度の差に対
応した分量だけ、放流弁開度を調整すればよい。 【0013】従って、必要な放流弁開度av は、検出
された上水槽の水位と目標上水槽の水位との差により演
算される全等価水口開度a0 と要求される負荷により
決まる全水車の等価水口開度(a1 ,a2,…)の合
計Σai との差として次式により求められる。 【0014】av =a0 −Σai 【0015】 【作用】本発明によれば、水車が停止せしめられると時
間遅れ無しに放流弁が開制御され、放流弁によって余水
が放流されるので、上水槽水位の変動が非常に小さい。 このため従来よりも上水槽水位の容量を小さくすること
が可能となり、上水槽設置費用の低減化を図ることがで
きる。 【0016】 【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例のブロック構成図である。 図に示すように、上水槽3には水位検出装置8が設けら
れており、検出された上水槽水位は等価水口開度演算装
置9に入力される。この等価水口開度演算装置9は、上
水槽水位を一定にするための制御装置であり、検出され
た上水槽水位WH と目標上水槽水位WH0との差分に
応じて、その差分を0にするような全等価水口開度a0
の増加・減少分を算定し、現状の全等価水口開度a0
にその値を加算・減算した必要な全等価水口開度a0
を演算して放流弁開度演算装置10に出力する。 【0017】一方、複数の水車にはそれぞれガイドベー
ン開度検出装置11が設けられており、検出された各々
の水車のガイドベーン開度(a1g, a2g, ……
)は各々の水車の等価水口開度(a1 ,a 2,……
)に変換され、変換された等価水口開度(a1 ,a
2,…)は、放流弁開度演算装置10に入力される。そ
して、放流弁開度演算装置10では等価水口開度演算装
置9より入力された全等価水口開度a0 と各々の水車
の等価水口開度(a1 ,a 2,…)の合計Σai
より放流弁等価水口開度aV が前記の放流弁開度計算
式 av =a0 −Σai によって演算され、放
流弁制御装置12に入力される。 放流弁制御装置12は放流弁開度演算装置10より入力
された放流弁等価水口開度aV がaV ≧0の場合に
は放流弁開度を前記放流弁等価水口開度aV に対応す
る放流弁開度aVGに制御し、放流弁等価水口開度aV
がaV <0の場合には水車制御装置13に複数台の
水車のガイドベーン開度を制限する信号を出力して水車
制御装置13によりガイドベーン開度が絞られる。 【0018】次に、本実施例の作用について説明する。 水車に停止命令が発せられた時は、その停止命令によっ
て当該水車のガイドベーンが閉動作せしめられ、当該水
車に流入する水量は減少する。それと同時に当該水車の
ガイドベーン開度検出装置11により当該水車のガイド
ベーン開度ag が検出されて放流弁開度演算装置10
に入力される。すると、放流弁開度演算装置10は当該
水車の水量の減少分、放流弁流量を増加させるため放流
弁等価水口開度av を放流弁制御装置12に入力し、
放流弁制御装置12により放流弁開度が放流弁等価水口
開度av に対応する放流弁開度avgに制御される。 したがって、当該水車に流入する水量は減少するが、時
間遅れなしに放流弁流量を増加せしめるため水圧鉄管4
に流入する水量の変動は非常に小さく、その結果水車停
止時における上水槽水位の変動は非常に小さくなる。 【0019】図3は上記実施例による水車停止時におけ
る上水槽水位、放流弁流量及び水車流量の時間変化の一
例を示したものであり、従来の制御方法による水車停止
時における上水槽水位、放流弁流量及び水車流量の時間
変化を示す図6と比較すると、本発明の制御方法は水車
ガイドベーン閉鎖開始時間t1 に対する放流弁開動作
開始時間t2 の遅れが非常に小さくし、上水槽水位の
変動を非常に小さくしていることが分かる。 【0020】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水車が停止せしめられると時間遅れ無しに放流弁が開制
御され、放流弁によって余水が放流される。したがって
、上水槽水位の変動が非常に小さいため従来よりも上水
槽水位の容量を小さくすることが可能となり、上水槽設
置費用の低減化を図ることができる。
開度と水車ガイドベーン開度及び放流弁開度との関係を
示す図。
水槽水位、放流弁流量及び水車流量の時間変化の一例を
示す図。
。
槽水位、放流弁流量及び水車流量の時間変化の一例を示
す図。
5…水車、6…発電機7…放流弁、8…上水槽水位検出
装置、9…等価水口開度演算装置、10…放流弁開度演
算装置、11…水車ガイドベーン開度検出装置、12…
放流弁制御装置、13…水車制御装置。
Claims (1)
- 【請求項1】1つの上水槽に複数台の水車と複数台の放
流弁又はバイパス弁等のバルブが接続されている水力発
電設備において、前記上水槽の水位を制御する際に、ま
ず、それぞれの水車、バルブについて、その任意のガイ
ドベーン開度に対して等価水口開度変数を規定し、目標
とする上水槽水位と実際の上水槽水位の差に応じてその
水力発電設備全体で必要な全等価水口開度a0 を算定
し、一方運転中の全水車の等価水口開度の合計Σai
を算定し、a0 とΣai の差av を求め、この差
av が正の時は接続している全バルブの等価水口開度
の合計がav に等しくなるように、バルブの開度を常
時制御するように構成したことを特徴とする放流弁を有
する水力発電設備の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3040189A JP2839731B2 (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 放流弁を有する水力発電設備の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP3040189A JP2839731B2 (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 放流弁を有する水力発電設備の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04278608A true JPH04278608A (ja) | 1992-10-05 |
JP2839731B2 JP2839731B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=12573834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3040189A Expired - Lifetime JP2839731B2 (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 放流弁を有する水力発電設備の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2839731B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7437333B1 (en) * | 2002-06-12 | 2008-10-14 | Herrin Gregg A | Method and system for providing an energy cost estimation for a water distribution network |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104503492B (zh) * | 2014-12-15 | 2017-01-25 | 武汉大学 | 一种封闭式水箱的水位调节装置 |
-
1991
- 1991-03-06 JP JP3040189A patent/JP2839731B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7437333B1 (en) * | 2002-06-12 | 2008-10-14 | Herrin Gregg A | Method and system for providing an energy cost estimation for a water distribution network |
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JP2839731B2 (ja) | 1998-12-16 |
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