JPH10122118A - 水車用およびポンプ水車用調速制御装置 - Google Patents
水車用およびポンプ水車用調速制御装置Info
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- JPH10122118A JPH10122118A JP8279338A JP27933896A JPH10122118A JP H10122118 A JPH10122118 A JP H10122118A JP 8279338 A JP8279338 A JP 8279338A JP 27933896 A JP27933896 A JP 27933896A JP H10122118 A JPH10122118 A JP H10122118A
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- vane opening
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- 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
Landscapes
- Control Of Water Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のフィードバック制御では負荷の急変
時、負荷遮断時などの場合、時間遅れが生じるので、フ
ィードフォワード制御で即応性のある制御を行う。 【解決手段】 予め運転時の回転速度ｎ、水車流量Ｑ、
有効水位Ｈｅ、出力増減指令などの諸要素に対応するガ
イドベーン開度指令の目標値を出力する完全特性２１を
作成しておき、実際の運転時に上記諸要素の実測値を完
全特性２１に入力して、目標値のガイドベーン開度指令
値を決定し、この指令値によりアクチュエータ８により
ガイドベーン９の開度を調節する。
時、負荷遮断時などの場合、時間遅れが生じるので、フ
ィードフォワード制御で即応性のある制御を行う。 【解決手段】 予め運転時の回転速度ｎ、水車流量Ｑ、
有効水位Ｈｅ、出力増減指令などの諸要素に対応するガ
イドベーン開度指令の目標値を出力する完全特性２１を
作成しておき、実際の運転時に上記諸要素の実測値を完
全特性２１に入力して、目標値のガイドベーン開度指令
値を決定し、この指令値によりアクチュエータ８により
ガイドベーン９の開度を調節する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、水力発電所の水
車用およびポンプ水車用調速制御装置に関するものであ
る。
車用およびポンプ水車用調速制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図１１は従来の水力発電所の調速制御装
置に関するブロック図、図１２は水力発電所の概念図で
ある。１は、中央給電所、制御所、配電盤等からの自動
調整機能または運転員操作、発電機電力変動等による出
力増減指令である。
置に関するブロック図、図１２は水力発電所の概念図で
ある。１は、中央給電所、制御所、配電盤等からの自動
調整機能または運転員操作、発電機電力変動等による出
力増減指令である。
【０００３】２は、水車または揚水する場合のポンプ水
車の回転速度または出力トルクを制御する調速制御装置
（ガバナ制御装置）であり、その直接の制御対象は固定
翼のフランシス水車等の水車のガイドベーン９である。
この調速制御装置（ガバナ制御装置）２の諸機能は、マ
イクロプロセッサのソフトウェアまたは演算増幅器によ
るアナログ回路により実現される。
車の回転速度または出力トルクを制御する調速制御装置
（ガバナ制御装置）であり、その直接の制御対象は固定
翼のフランシス水車等の水車のガイドベーン９である。
この調速制御装置（ガバナ制御装置）２の諸機能は、マ
イクロプロセッサのソフトウェアまたは演算増幅器によ
るアナログ回路により実現される。
【０００４】３は、出力増減指令１と水車（またはポン
プ水車）１０側からのフィードバック信号である回転速
度ｎ、及びガイドベーン９の開度Ｙに垂下率ゲイン１１
を乗じた値とを加算して求められる制御入力偏差ΔＧＯ
Ｖであり、定常状態である安定時はこの値はゼロであ
る。
プ水車）１０側からのフィードバック信号である回転速
度ｎ、及びガイドベーン９の開度Ｙに垂下率ゲイン１１
を乗じた値とを加算して求められる制御入力偏差ΔＧＯ
Ｖであり、定常状態である安定時はこの値はゼロであ
る。
【０００５】４は、ガバナ制御装置２中のＰＩＤコント
ローラであり、これは、いずれも制御入力偏差ΔＧＯＶ
３を入力とする、Ｐ（比例）演算機能５、Ｉ（積分）演
算機能６、Ｄ（微分）演算機能７により構成される。Ｐ
ＩＤコントローラ４の出力、即ち、ガバナ制御装置２の
出力は上記のＰ（比例）５、Ｉ（積分）６、Ｄ（微分）
７の和である。８は、ガバナ機械系であるアクチュエー
タであり、ガバナ制御装置２の出力を受け、ガイドベー
ン９の開度Ｙが決定される。
ローラであり、これは、いずれも制御入力偏差ΔＧＯＶ
３を入力とする、Ｐ（比例）演算機能５、Ｉ（積分）演
算機能６、Ｄ（微分）演算機能７により構成される。Ｐ
ＩＤコントローラ４の出力、即ち、ガバナ制御装置２の
出力は上記のＰ（比例）５、Ｉ（積分）６、Ｄ（微分）
７の和である。８は、ガバナ機械系であるアクチュエー
タであり、ガバナ制御装置２の出力を受け、ガイドベー
ン９の開度Ｙが決定される。
【０００６】１０は、水車（またはポンプ水車）であ
り、その流量特性（図１３）及びトルク特性（図１４）
により、ガイドベーン９の開度Ｙと、フィードバック量
である水車・発電機系の回転速度ｎと水路系の有効落差
Ｈｅから水車の流量Ｑ及び出力トルクＴL が決定され
る。
り、その流量特性（図１３）及びトルク特性（図１４）
により、ガイドベーン９の開度Ｙと、フィードバック量
である水車・発電機系の回転速度ｎと水路系の有効落差
Ｈｅから水車の流量Ｑ及び出力トルクＴL が決定され
る。
【０００７】水路系は、水車を通過する流量Ｑにより、
サージタンク１２の水位Ｈｓが定まり、Ｈｓより水車下
流圧力１５と、損失水頭１３（流量Ｑの関数）の２項を
引き去った差が有効落差Ｈｅとなる。
サージタンク１２の水位Ｈｓが定まり、Ｈｓより水車下
流圧力１５と、損失水頭１３（流量Ｑの関数）の２項を
引き去った差が有効落差Ｈｅとなる。
【０００８】発電機１８と水車１０には、慣性モーメン
トＧＤ2 があり、与えられた水車トルクＴL と発生する
電力Ｗとの差、系統周波数条件等により、発電機・水車
軸系は加・減速され、回転速度ｎが定まる。
トＧＤ2 があり、与えられた水車トルクＴL と発生する
電力Ｗとの差、系統周波数条件等により、発電機・水車
軸系は加・減速され、回転速度ｎが定まる。
【０００９】次に、動作について説明する。出力増減指
令１がガバナ制御装置２に与えられると、外乱入力また
は制御指令に対する制御入力偏差ΔＧＯＶ３が計算され
る。この制御入力偏差３は、同じくガバナ２の中のＰＩ
Ｄコントローラ４に導かれ、コントローラ４中のＰ（比
例）演算５、Ｉ（積分）演算６、Ｄ（微分）演算７の各
機能が実行される。
令１がガバナ制御装置２に与えられると、外乱入力また
は制御指令に対する制御入力偏差ΔＧＯＶ３が計算され
る。この制御入力偏差３は、同じくガバナ２の中のＰＩ
Ｄコントローラ４に導かれ、コントローラ４中のＰ（比
例）演算５、Ｉ（積分）演算６、Ｄ（微分）演算７の各
機能が実行される。
【００１０】このうち、Ｐ（比例）演算５は、制御入力
偏差ΔＧＯＶ３に比例する演算である。Ｉ（積分）演算
６は、ΔＧＯＶ３を時々刻々積分する演算である。ま
た、Ｄ（微分）演算７は、ΔＧＯＶ３に対し、不完全微
分演算を行う。
偏差ΔＧＯＶ３に比例する演算である。Ｉ（積分）演算
６は、ΔＧＯＶ３を時々刻々積分する演算である。ま
た、Ｄ（微分）演算７は、ΔＧＯＶ３に対し、不完全微
分演算を行う。
【００１１】このうちＰ（比例）演算５とＤ（微分）演
算７の結果は、安定時（定常状態時）ゼロとなるが、Ｉ
（積分）演算６それ自体は、定常状態時も有限値を持
ち、ガバナ制御装置２の制御対象でありマイナーフィー
ドバック量であるガイドベーン９の開度Ｙとキャンセル
することにより、定常状態において、ガバナ制御装置２
からのアクチュエータ８への制御出力がゼロとなる。
算７の結果は、安定時（定常状態時）ゼロとなるが、Ｉ
（積分）演算６それ自体は、定常状態時も有限値を持
ち、ガバナ制御装置２の制御対象でありマイナーフィー
ドバック量であるガイドベーン９の開度Ｙとキャンセル
することにより、定常状態において、ガバナ制御装置２
からのアクチュエータ８への制御出力がゼロとなる。
【００１２】水車（またはポンプ水車）１０は、ガイド
ベーン９の開度Ｙと有効落差Ｈｅ、及び水車１０・発電
機１８の回転速度ｎにより、流量Ｑと水車トルクＴL を
生じる。図１４は、水車１０のトルク特性を示すもの
で、縦軸はトルク、横軸は周速度係数（Ｋｗ）で、この
周速度係数（Ｋｗ）とガイドベーン開度から発生するト
ルクを読み取ることができる。
ベーン９の開度Ｙと有効落差Ｈｅ、及び水車１０・発電
機１８の回転速度ｎにより、流量Ｑと水車トルクＴL を
生じる。図１４は、水車１０のトルク特性を示すもの
で、縦軸はトルク、横軸は周速度係数（Ｋｗ）で、この
周速度係数（Ｋｗ）とガイドベーン開度から発生するト
ルクを読み取ることができる。
【００１３】上記の周波数係数（Ｋｗ）は公知であり、
図示のように、 Ｋｗ＝（ｋ・ｎ）／√（Ｈｅ） −−−−−−−−−−（１） であり、ｋは水車の機械系による定数である。
図示のように、 Ｋｗ＝（ｋ・ｎ）／√（Ｈｅ） −−−−−−−−−−（１） であり、ｋは水車の機械系による定数である。
【００１４】図１３は、水車１０の流量特性を示すもの
で、縦軸は流量、横軸は周速度係数（Ｋｗ）で、この周
速度係数（Ｋｗ）と流量から発生するトルクを読み取る
ことができる。
で、縦軸は流量、横軸は周速度係数（Ｋｗ）で、この周
速度係数（Ｋｗ）と流量から発生するトルクを読み取る
ことができる。
【００１５】流量Ｑは、サージタンクの水位Ｈｓを変化
させ、損失水頭１３と水車下流圧力１５との差により、
水車有効落差Ｈｅを生じ、水車１０にフィードバックさ
れる。
させ、損失水頭１３と水車下流圧力１５との差により、
水車有効落差Ｈｅを生じ、水車１０にフィードバックさ
れる。
【００１６】水車（またはポンプ水車）の出力トルクＴ
L は、発電機１８を介して、回転速度ｎと発電力Ｗを生
じ、回転速度ｎは、水車（またはポンプ水車）に対して
フィードバックされ、発電力Ｗは、図示しない自動負荷
調整（ＡＬＲ）、自動周波数調整（ＡＦＣ）等の自動調
整機能に、対して各々フィードバックされる。
L は、発電機１８を介して、回転速度ｎと発電力Ｗを生
じ、回転速度ｎは、水車（またはポンプ水車）に対して
フィードバックされ、発電力Ｗは、図示しない自動負荷
調整（ＡＬＲ）、自動周波数調整（ＡＦＣ）等の自動調
整機能に、対して各々フィードバックされる。
【００１７】出力増減指令１に正の相関関係をもって、
水車流量Ｑは変化する。また、サージタンク１２の水位
Ｈｓも変動するし、その際に水車（またはポンプ水車）
１０の出力トルクＴL は遅れを生じ、これにより、発電
機１８の発電力Ｗも遅れを生じる。
水車流量Ｑは変化する。また、サージタンク１２の水位
Ｈｓも変動するし、その際に水車（またはポンプ水車）
１０の出力トルクＴL は遅れを生じ、これにより、発電
機１８の発電力Ｗも遅れを生じる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】水力発電所では、上記
に示すように、サージタンク１２の水位変化Ｈｓは、流
量Ｑの変化幅、変化速度に大きく影響され、その結果、
水車出力トルクＴL 及び発電力Ｗに遅れが生じる。しか
るに、従来の、上記の制御方法では、制御装置はもとも
と遅れの発生している回転速度ｎをフィードバック量と
して制御を行っているため、遅れを補償する制御を行う
ことは困難であった。
に示すように、サージタンク１２の水位変化Ｈｓは、流
量Ｑの変化幅、変化速度に大きく影響され、その結果、
水車出力トルクＴL 及び発電力Ｗに遅れが生じる。しか
るに、従来の、上記の制御方法では、制御装置はもとも
と遅れの発生している回転速度ｎをフィードバック量と
して制御を行っているため、遅れを補償する制御を行う
ことは困難であった。
【００１９】また、自動負荷調整機能（ＡＬＲ）または
自動周波数調整機能（ＡＦＣ）等の自動調整機能も遅れ
の発生している発電機の発電力Ｗをフィードバック量と
して制御を行うため、同種の問題点が発生する。
自動周波数調整機能（ＡＦＣ）等の自動調整機能も遅れ
の発生している発電機の発電力Ｗをフィードバック量と
して制御を行うため、同種の問題点が発生する。
【００２０】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、従来のフィードバック制御
のみに依存する制御手段から、水車の完全特性を予め入
力して目標点を見越したフィードフォワード制御の採
用、または、このフィードフォワード制御と従来のフィ
ードバック制御とを組み合わせて、水力発電所の制御上
の遅れを補償することを目的とする。
ためになされたものであり、従来のフィードバック制御
のみに依存する制御手段から、水車の完全特性を予め入
力して目標点を見越したフィードフォワード制御の採
用、または、このフィードフォワード制御と従来のフィ
ードバック制御とを組み合わせて、水力発電所の制御上
の遅れを補償することを目的とする。
【００２１】
（１）この発明に係る水車用調速制御装置は、水力発電
機を駆動する水車に対しガイドベーン開度を調節して水
車の回転速度制御を行う水車用調速制御装置において、
予め運転時の出力指令値、水車回転速度、有効落差等の
諸要素に対応するガイドベーン開度指令値を設定してお
き、運転時に上記諸要素の実測値に対応する上記設定の
ガイドベーン開度指令値でガイドベーン開度を調節する
ものである。
機を駆動する水車に対しガイドベーン開度を調節して水
車の回転速度制御を行う水車用調速制御装置において、
予め運転時の出力指令値、水車回転速度、有効落差等の
諸要素に対応するガイドベーン開度指令値を設定してお
き、運転時に上記諸要素の実測値に対応する上記設定の
ガイドベーン開度指令値でガイドベーン開度を調節する
ものである。
【００２２】（２）また、水力発電機を駆動する水車に
対しガイドベーン開度を調節して水車の回転速度制御を
行う水車用調速制御装置において、予め出力指令値と水
車回転速度と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の
諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する第
１の制御パターンを作成しておき、負荷遮断時および起
動時の少なくともいずれか一方の場合に、上記諸要素の
実測値から上記第１の制御パターンを参照してガイドベ
ーン開度指令値を決定し、このガイドベーン開度指令値
に応じてガイドベーン開度を調節するものである。
対しガイドベーン開度を調節して水車の回転速度制御を
行う水車用調速制御装置において、予め出力指令値と水
車回転速度と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の
諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する第
１の制御パターンを作成しておき、負荷遮断時および起
動時の少なくともいずれか一方の場合に、上記諸要素の
実測値から上記第１の制御パターンを参照してガイドベ
ーン開度指令値を決定し、このガイドベーン開度指令値
に応じてガイドベーン開度を調節するものである。
【００２３】（３）また、水力発電機を駆動する水車に
対しガイドベーン開度を調節して水車の回転速度制御を
行う水車用調速制御装置において、予め出力指令値と水
車回転速度と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の
諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する第
１の制御パターンを作成すると共に、予め出力指令値と
水車回転速度と有効落差とガイドベーン開度と発生電力
の諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する
第２の制御パターンを作成し、負荷遮断時および起動時
の少なくともいずれか一方の場合に、上記第１の制御パ
ターンの諸要素の実測値から上記第１の制御パターンを
参照してガイドベーン開度指令値を決定し、このガイド
ベーン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調節し、
安定運転時および負荷急変時の少なくともいずれか一方
の場合に、上記第２の制御パターンの諸要素の実測値か
ら上記第２の制御パターンを参照してガイドベーン開度
指令値を決定し、このガイドベーン開度指令値に応じて
ガイドベーン開度を調節するものである。
対しガイドベーン開度を調節して水車の回転速度制御を
行う水車用調速制御装置において、予め出力指令値と水
車回転速度と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の
諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する第
１の制御パターンを作成すると共に、予め出力指令値と
水車回転速度と有効落差とガイドベーン開度と発生電力
の諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する
第２の制御パターンを作成し、負荷遮断時および起動時
の少なくともいずれか一方の場合に、上記第１の制御パ
ターンの諸要素の実測値から上記第１の制御パターンを
参照してガイドベーン開度指令値を決定し、このガイド
ベーン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調節し、
安定運転時および負荷急変時の少なくともいずれか一方
の場合に、上記第２の制御パターンの諸要素の実測値か
ら上記第２の制御パターンを参照してガイドベーン開度
指令値を決定し、このガイドベーン開度指令値に応じて
ガイドベーン開度を調節するものである。
【００２４】（４）また、水力発電機を駆動する水車に
対しガイドベーン開度を調節して水車の回転速度制御を
行う水車用調速制御装置において、予め出力指令値と水
車回転速度と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の
諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する第
１の制御パターンを作成し、負荷遮断時および起動時の
少なくともいずれか一方の場合に、上記第１の制御パタ
ーンの諸要素の実測値から上記第１の制御パターンを参
照してガイドベーン開度指令値を決定し、このガイドベ
ーン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調節し、安
定運転時および負荷急変時の少なくともいずれか一方の
場合に、フィードバック制御によりガイドベーン開度を
調節するものである。
対しガイドベーン開度を調節して水車の回転速度制御を
行う水車用調速制御装置において、予め出力指令値と水
車回転速度と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の
諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する第
１の制御パターンを作成し、負荷遮断時および起動時の
少なくともいずれか一方の場合に、上記第１の制御パタ
ーンの諸要素の実測値から上記第１の制御パターンを参
照してガイドベーン開度指令値を決定し、このガイドベ
ーン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調節し、安
定運転時および負荷急変時の少なくともいずれか一方の
場合に、フィードバック制御によりガイドベーン開度を
調節するものである。
【００２５】（５）また、水力発電機を駆動する水車に
対しガイドベーン開度を調節して水車の回転速度制御を
行う水車用調速制御装置において、予め出力指令値と水
車回転速度と有効落差とガイドベーン開度と発生電力の
諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する第
２の制御パターンを作成し、負荷急変時に、上記第２の
制御パターンの諸要素の実測値から上記第２の制御パタ
ーンを参照してガイドベーン開度指令値を決定し、この
ガイドベーン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調
節し、安定運転時に、フィードバック制御によりガイド
ベーン開度を調節するものである。
対しガイドベーン開度を調節して水車の回転速度制御を
行う水車用調速制御装置において、予め出力指令値と水
車回転速度と有効落差とガイドベーン開度と発生電力の
諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する第
２の制御パターンを作成し、負荷急変時に、上記第２の
制御パターンの諸要素の実測値から上記第２の制御パタ
ーンを参照してガイドベーン開度指令値を決定し、この
ガイドベーン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調
節し、安定運転時に、フィードバック制御によりガイド
ベーン開度を調節するものである。
【００２６】（６）また、水力発電機を駆動する水車に
対しガイドベーン開度を調節して水車の回転速度制御を
行う水車用調速制御装置において、予め出力指令値と水
車回転速度と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の
諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する第
１の制御パターンを作成すると共に、予め出力指令値と
水車回転速度と有効落差とガイドベーン開度と発生電力
の諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する
第２の制御パターンを作成し、負荷遮断時および起動時
の少なくともいずれか一方の場合に、上記第１の制御パ
ターンの諸要素の実測値から上記第１の制御パターンを
参照してガイドベーン開度指令値を決定し、このガイド
ベーン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調節し、
負荷急変時に、上記第２の制御パターンの諸要素の実測
値から上記第２の制御パターンを参照してガイドベーン
開度指令値を決定し、このガイドベーン開度指令値に応
じてガイドベーン開度を調節し、安定運転時に、フィー
ドバック制御によりガイドベーン開度を調節するもので
ある。
対しガイドベーン開度を調節して水車の回転速度制御を
行う水車用調速制御装置において、予め出力指令値と水
車回転速度と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の
諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する第
１の制御パターンを作成すると共に、予め出力指令値と
水車回転速度と有効落差とガイドベーン開度と発生電力
の諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導出する
第２の制御パターンを作成し、負荷遮断時および起動時
の少なくともいずれか一方の場合に、上記第１の制御パ
ターンの諸要素の実測値から上記第１の制御パターンを
参照してガイドベーン開度指令値を決定し、このガイド
ベーン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調節し、
負荷急変時に、上記第２の制御パターンの諸要素の実測
値から上記第２の制御パターンを参照してガイドベーン
開度指令値を決定し、このガイドベーン開度指令値に応
じてガイドベーン開度を調節し、安定運転時に、フィー
ドバック制御によりガイドベーン開度を調節するもので
ある。
【００２７】（７）この発明に係るポンプ水車用調速制
御装置は、水力発電機を電動機として駆動しポンプ水車
で揚水する揚水発電機の上記ポンプ水車に対しガイドベ
ーン開度を調節して上記ポンプ水車の回転速度制御を行
うポンプ水車用調速制御装置において、予め運転時の出
力指令値、ポンプ水車回転速度、有効落差等の諸要素に
対応するガイドベーン開度指令値を設定しておき、運転
時に実測値に対応する上記ガイドベーン開度指令値でガ
イドベーン開度を調節するものである。
御装置は、水力発電機を電動機として駆動しポンプ水車
で揚水する揚水発電機の上記ポンプ水車に対しガイドベ
ーン開度を調節して上記ポンプ水車の回転速度制御を行
うポンプ水車用調速制御装置において、予め運転時の出
力指令値、ポンプ水車回転速度、有効落差等の諸要素に
対応するガイドベーン開度指令値を設定しておき、運転
時に実測値に対応する上記ガイドベーン開度指令値でガ
イドベーン開度を調節するものである。
【００２８】（８）また、水力発電機を電動機として駆
動しポンプ水車で揚水する揚水発電機の上記ポンプ水車
に対しガイドベーン開度を調節して上記ポンプ水車の回
転速度制御を行うポンプ水車用調速制御装置において、
予め出力指令値と水車回転速度と水車流量と有効落差と
ガイドベーン開度の諸要素から所定のガイドベーン開度
指令値を導出する第３の制御パターンを作成し、安定運
転時に、上記第３の制御パターンの諸要素の実測値から
上記第３の制御パターンを参照してガイドベーン開度指
令値を決定し、このガイドベーン開度指令値に応じてガ
イドベーン開度を調節するものである。
動しポンプ水車で揚水する揚水発電機の上記ポンプ水車
に対しガイドベーン開度を調節して上記ポンプ水車の回
転速度制御を行うポンプ水車用調速制御装置において、
予め出力指令値と水車回転速度と水車流量と有効落差と
ガイドベーン開度の諸要素から所定のガイドベーン開度
指令値を導出する第３の制御パターンを作成し、安定運
転時に、上記第３の制御パターンの諸要素の実測値から
上記第３の制御パターンを参照してガイドベーン開度指
令値を決定し、このガイドベーン開度指令値に応じてガ
イドベーン開度を調節するものである。
【００２９】（９）また、水力発電機を電動機として駆
動しポンプ水車で揚水する揚水発電機の上記ポンプ水車
に対しガイドベーン開度を調節して上記ポンプ水車の回
転速度制御を行うポンプ水車用調速制御装置において、
予め出力指令値と水車回転速度と有効落差とガイドベー
ン開度と発生電力の諸要素から所定のガイドベーン開度
指令値を導出する第４の制御パターンを作成し、安定運
転時に、上記第４の制御パターンの諸要素の実測値から
上記第４の制御パターンを参照してガイドベーン開度指
令値を決定し、このガイドベーン開度指令値に応じてガ
イドベーン開度を調節するものである。
動しポンプ水車で揚水する揚水発電機の上記ポンプ水車
に対しガイドベーン開度を調節して上記ポンプ水車の回
転速度制御を行うポンプ水車用調速制御装置において、
予め出力指令値と水車回転速度と有効落差とガイドベー
ン開度と発生電力の諸要素から所定のガイドベーン開度
指令値を導出する第４の制御パターンを作成し、安定運
転時に、上記第４の制御パターンの諸要素の実測値から
上記第４の制御パターンを参照してガイドベーン開度指
令値を決定し、このガイドベーン開度指令値に応じてガ
イドベーン開度を調節するものである。
【００３０】
実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図に基
づいて説明する。図１はこの実施の形態のシステム構成
図で、図１２（従来技術を示す図）と同一符号は同一の
ものであり、説明を省略する。図１において、２１は、
ガバナ制御装置２に予め入力された、水車１０の制御対
象運転領域に関係する完全特性である。
づいて説明する。図１はこの実施の形態のシステム構成
図で、図１２（従来技術を示す図）と同一符号は同一の
ものであり、説明を省略する。図１において、２１は、
ガバナ制御装置２に予め入力された、水車１０の制御対
象運転領域に関係する完全特性である。
【００３１】図２は完全特性２１の流量特性のパターン
を表すグラフであり、従来の技術で説明した図１３と同
一の図となる。この完全特性２１は予めモデルや実機な
どを用いて作成しておく。
を表すグラフであり、従来の技術で説明した図１３と同
一の図となる。この完全特性２１は予めモデルや実機な
どを用いて作成しておく。
【００３２】この特性パターンは、水車・流量等の基本
式から導出されるもので、トルクＴL の基本式は、 ＴL ＝η・Ｑ・Ｈｅ／ｎ −−−−−−−−−−−（２） 但し、η：効率 Ｑ：流量 Ｈｅ：有効落差 ｎ：回転速度 である。
式から導出されるもので、トルクＴL の基本式は、 ＴL ＝η・Ｑ・Ｈｅ／ｎ −−−−−−−−−−−（２） 但し、η：効率 Ｑ：流量 Ｈｅ：有効落差 ｎ：回転速度 である。
【００３３】流量Ｑの基本式は、 Ｑ＝Ｙ√（Ｈｅ） −−−−−−−−−−−−（３） 但し、Ｙ：ガイドベーン開度 である。
【００３４】また、トルクと発生電力（Ｗ）との関係
は、 ＴL ＝ａ・Ｗ／ｎ −−−−−−−−−−−−−（４） 但し、ａ：定数 となる。
は、 ＴL ＝ａ・Ｗ／ｎ −−−−−−−−−−−−−（４） 但し、ａ：定数 となる。
【００３５】詳細は省略するが、上記（２）（３）
（４）式の関係から図２の流量特性と、実施の形態２で
用いる図４のトルク特性を作成することができる。
（４）式の関係から図２の流量特性と、実施の形態２で
用いる図４のトルク特性を作成することができる。
【００３６】次に動作について説明する。ガバナ制御装
置２中に予め入力されている水車１０の制御対象運転領
域の完全特性２１上に、現在の運転点（図２の×印）が
各入力に基づいて特定（プロット）され、この運転点に
対して出力増減指令１の入力が加わると、プラント状態
変化後の目標点（図２の●印）が、完全特性２１中に特
定（プロット）される。
置２中に予め入力されている水車１０の制御対象運転領
域の完全特性２１上に、現在の運転点（図２の×印）が
各入力に基づいて特定（プロット）され、この運転点に
対して出力増減指令１の入力が加わると、プラント状態
変化後の目標点（図２の●印）が、完全特性２１中に特
定（プロット）される。
【００３７】さらに、現在の運転点から目標点まで到達
する最短ルート（図２の矢印付き太線）の制御プロセス
を実行するため、入力済の上記完全特性２１中でガイド
ベーン開度指令値を決定して出力し、この出力によりア
クチュエータ８が作動し、ガイドベーン９の開度を制御
する。
する最短ルート（図２の矢印付き太線）の制御プロセス
を実行するため、入力済の上記完全特性２１中でガイド
ベーン開度指令値を決定して出力し、この出力によりア
クチュエータ８が作動し、ガイドベーン９の開度を制御
する。
【００３８】以上のように、従来のフィードバック制御
では、回転速度ｎおよび発電機の発電力Ｗのような遅れ
の発生した後の物理量のみを参照して制御を行っていた
が、この実施の形態では、目標点に到達するプロセスを
予め決定して制御を行うため、フィードフォワード制御
になり、従って、従来の制御方法に見られた水路系の遅
れを回復できないという短所を改良した応答性の優れた
制御を実現することができる。
では、回転速度ｎおよび発電機の発電力Ｗのような遅れ
の発生した後の物理量のみを参照して制御を行っていた
が、この実施の形態では、目標点に到達するプロセスを
予め決定して制御を行うため、フィードフォワード制御
になり、従って、従来の制御方法に見られた水路系の遅
れを回復できないという短所を改良した応答性の優れた
制御を実現することができる。
【００３９】なお、流量特性のパターンによる制御は、
起動時、外乱の小さい安定運転時、負荷の急増／急減、
負荷遮断時に適用することができる。特に、起動時、負
荷遮断時に従来のフィードバック制御を行うと時間遅れ
が生じて制御し難いので、この実施の形態の流量特性の
パターンを用いるとその効果が大きい。
起動時、外乱の小さい安定運転時、負荷の急増／急減、
負荷遮断時に適用することができる。特に、起動時、負
荷遮断時に従来のフィードバック制御を行うと時間遅れ
が生じて制御し難いので、この実施の形態の流量特性の
パターンを用いるとその効果が大きい。
【００４０】実施の形態２．実施の形態１では、完全特
性として流量特性のパターンを用いてガイドベーン開度
指令値を決定したが、この実施の形態は、流量特性のパ
ターンにトルク特性のパターンを加えてガイドベーン開
度指令値を決定するものである。
性として流量特性のパターンを用いてガイドベーン開度
指令値を決定したが、この実施の形態は、流量特性のパ
ターンにトルク特性のパターンを加えてガイドベーン開
度指令値を決定するものである。
【００４１】図３は、この実施の形態２のシステム構成
図で、実施の形態１の図１と異なる部分は、完全特性２
１の中にトルク特性を加え、また、完全特性２１の入力
として発電力Ｗを加えた部分である。
図で、実施の形態１の図１と異なる部分は、完全特性２
１の中にトルク特性を加え、また、完全特性２１の入力
として発電力Ｗを加えた部分である。
【００４２】図４は、完全特性２１のトルク特性のパタ
ーンであり、従来の技術で説明した図１４と同一の図と
なる。この完全特性２１は予めモデルや実機などを用い
て作成しておく。
ーンであり、従来の技術で説明した図１４と同一の図と
なる。この完全特性２１は予めモデルや実機などを用い
て作成しておく。
【００４３】次に動作を説明する。流量特性のパターン
での動作は、実施の形態１と同様なので省略し、トルク
特性のパターンを用いた動作を説明する。ガバナ制御装
置２中に予め入力されている水車１０の制御対象運転領
域の完全特性２１上に、現在の運転点（図４の×印）が
各入力に基づいて特定（プロット）され、この運転点に
対して出力増減指令１の入力が加わると、プラント状態
変化後の目標点（図４の●印）が、完全特性２１中に特
定（プロット）される。
での動作は、実施の形態１と同様なので省略し、トルク
特性のパターンを用いた動作を説明する。ガバナ制御装
置２中に予め入力されている水車１０の制御対象運転領
域の完全特性２１上に、現在の運転点（図４の×印）が
各入力に基づいて特定（プロット）され、この運転点に
対して出力増減指令１の入力が加わると、プラント状態
変化後の目標点（図４の●印）が、完全特性２１中に特
定（プロット）される。
【００４４】さらに、現在の運転点から目標点まで到達
する最短ルート（図４の矢印付き太線）の制御プロセス
を実行するため、入力済の上記完全特性２１中でガイド
ベーン開度指令値を決定して出力し、この出力によりア
クチュエータ８が作動し、ガイドベーン９の開度を制御
する。
する最短ルート（図４の矢印付き太線）の制御プロセス
を実行するため、入力済の上記完全特性２１中でガイド
ベーン開度指令値を決定して出力し、この出力によりア
クチュエータ８が作動し、ガイドベーン９の開度を制御
する。
【００４５】この実施の形態では、流量特性のパターン
とトルク特性のパターンとを使い分ける。外乱が小さい
安定運転時、または、負荷が急減したり急増したりする
場合は、トルク特性のパターンによる制御が適してお
り、負荷遮断時、または、起動時などは流量特性のパタ
ーンによる制御が適しているので、運転の状況に応じて
完全特性２１中で運転状況に応じて切り換えて使い分け
るようにする。
とトルク特性のパターンとを使い分ける。外乱が小さい
安定運転時、または、負荷が急減したり急増したりする
場合は、トルク特性のパターンによる制御が適してお
り、負荷遮断時、または、起動時などは流量特性のパタ
ーンによる制御が適しているので、運転の状況に応じて
完全特性２１中で運転状況に応じて切り換えて使い分け
るようにする。
【００４６】特に負荷遮断時は流量特性のパターンが適
している。これを図５で説明する。図５の示すようにガ
イドベーン開度は、点線の右側の領域に不安定領域があ
る。この不安定領域でのガイドベーン開度の特性曲線
は、図示のように右側が凹になっているので、回転速度
ｎが上昇して定格値より大きくなり不安定で領域を超え
ると、一つのＫｗ値に対して二つの流量値を持つように
なり、水流が逆行する現象が生じ運転が不安定となる。
している。これを図５で説明する。図５の示すようにガ
イドベーン開度は、点線の右側の領域に不安定領域があ
る。この不安定領域でのガイドベーン開度の特性曲線
は、図示のように右側が凹になっているので、回転速度
ｎが上昇して定格値より大きくなり不安定で領域を超え
ると、一つのＫｗ値に対して二つの流量値を持つように
なり、水流が逆行する現象が生じ運転が不安定となる。
【００４７】これを防止するためには、負荷遮断で負荷
が零になると、水車・発電機系の慣性が大きくて回転速
度ｎが急上昇して不安定領域に入ろうとするが、図５の
曲線（×から●まで）のように、安定領域内に入るよう
にガイドベーン開度を絞って制御する。この制御はトル
ク特性のパターンを用いてはできず、流量特性のパター
ンを用いて行う。
が零になると、水車・発電機系の慣性が大きくて回転速
度ｎが急上昇して不安定領域に入ろうとするが、図５の
曲線（×から●まで）のように、安定領域内に入るよう
にガイドベーン開度を絞って制御する。この制御はトル
ク特性のパターンを用いてはできず、流量特性のパター
ンを用いて行う。
【００４８】実施の形態３．実施の形態１については、
従来のＰＩＤコントローラによるフィードバック制御を
不使用とし、水車完全特性上の目標点到達制御プロセス
を決定するフィードフォワード制御のみを適用する方法
について説明したが、この実施の形態３は、図６に示す
ように、微小外乱に対しては、制御精度の高いフィード
バック制御を適用し、負荷遮断、出力変化等、大きな外
乱あるいは、水車・発電機等の発電起動のような目標点
の明確な制御指令に対しては、本発明にて提案する水車
の完全特性（流量特性パターン）上の目標点到達制御を
併用する方法としたものが、この実施の形態である。
従来のＰＩＤコントローラによるフィードバック制御を
不使用とし、水車完全特性上の目標点到達制御プロセス
を決定するフィードフォワード制御のみを適用する方法
について説明したが、この実施の形態３は、図６に示す
ように、微小外乱に対しては、制御精度の高いフィード
バック制御を適用し、負荷遮断、出力変化等、大きな外
乱あるいは、水車・発電機等の発電起動のような目標点
の明確な制御指令に対しては、本発明にて提案する水車
の完全特性（流量特性パターン）上の目標点到達制御を
併用する方法としたものが、この実施の形態である。
【００４９】図６にこの実施の形態３のシステム構成図
を示す。ガバナ制御装置２中に、水車の完全特性２１の
流量特性パターンが、目標点到達制御プロセスを決定す
るフィードフォワード制御部として作動する。更に、従
来から設置されているフィードバック制御用のＰＩＤコ
ントローラ４も合わせて設置し、切換部２２により、フ
ィードフォワード制御とフィードバック制御の切換を行
う。
を示す。ガバナ制御装置２中に、水車の完全特性２１の
流量特性パターンが、目標点到達制御プロセスを決定す
るフィードフォワード制御部として作動する。更に、従
来から設置されているフィードバック制御用のＰＩＤコ
ントローラ４も合わせて設置し、切換部２２により、フ
ィードフォワード制御とフィードバック制御の切換を行
う。
【００５０】実施の形態４．この実施の形態のシステム
構成図は、実施の形態３の図６と同一である。実施の形
態３については、水車のすべての運転領域に対し、水車
完全特性（流量特性パターン）上の目標点到達制御プロ
セスを決定するフィードフォワード制御と、従来のフィ
ードバック制御を併用する場合であったが、この実施の
形態４は、目標点の明確である水車・発電機起動時の
み、前者のフィードフォワード制御を適用したものであ
る。
構成図は、実施の形態３の図６と同一である。実施の形
態３については、水車のすべての運転領域に対し、水車
完全特性（流量特性パターン）上の目標点到達制御プロ
セスを決定するフィードフォワード制御と、従来のフィ
ードバック制御を併用する場合であったが、この実施の
形態４は、目標点の明確である水車・発電機起動時の
み、前者のフィードフォワード制御を適用したものであ
る。
【００５１】発電起動時、水車が定格回転速度付近に達
すると、シーケンス上の次の制御ステップが系統並列で
あるため、定格回転速度の付近に制御目標点を設定して
起動運転を行う。このケースは、目標点到達制御プロセ
スを水車完全特性上で決定するフィードフォワード制御
の代表的な適用ケースである。
すると、シーケンス上の次の制御ステップが系統並列で
あるため、定格回転速度の付近に制御目標点を設定して
起動運転を行う。このケースは、目標点到達制御プロセ
スを水車完全特性上で決定するフィードフォワード制御
の代表的な適用ケースである。
【００５２】このような起動時のみ、上記のフィードフ
ォワード制御を適用し、他の運転モードには、従来のフ
ィードバック制御を適用するシステムは、制御ロジック
を簡略化でき、経済性に優れている長所がある。
ォワード制御を適用し、他の運転モードには、従来のフ
ィードバック制御を適用するシステムは、制御ロジック
を簡略化でき、経済性に優れている長所がある。
【００５３】実施の形態５．この実施の形態のシステム
構成図を図７に示す。実施の形態３では流量特性パター
ンによるフィードフォワード制御と、従来のフィードバ
ック制御とを組み合わせたが、図７に示すように、この
実施の形態５は、トルク特性パターンによるフィードフ
ォワード制御と、従来のフィードバック制御とを組み合
わせたものである。
構成図を図７に示す。実施の形態３では流量特性パター
ンによるフィードフォワード制御と、従来のフィードバ
ック制御とを組み合わせたが、図７に示すように、この
実施の形態５は、トルク特性パターンによるフィードフ
ォワード制御と、従来のフィードバック制御とを組み合
わせたものである。
【００５４】完全特性２１中のトルク特性パターンによ
る制御は、負荷の急増、急変などの負荷の急変時に用い
て最適であるので、負荷急変時に用い、運転安定時は従
来のフィードバック制御を用いる。なお、起動時や負荷
遮断時の運転は、従来用いられているシーケンス的制御
で行う。
る制御は、負荷の急増、急変などの負荷の急変時に用い
て最適であるので、負荷急変時に用い、運転安定時は従
来のフィードバック制御を用いる。なお、起動時や負荷
遮断時の運転は、従来用いられているシーケンス的制御
で行う。
【００５５】実施の形態６．この実施の形態のシステム
構成図を図８に示す。この実施の形態は、図８に示すよ
うに、実施の形態３の流量特性パターンと実施の形態５
のトルク特性パターンによるフィードフォワード制御
と、従来のフィードバック制御とを組み合わせたもので
ある。
構成図を図８に示す。この実施の形態は、図８に示すよ
うに、実施の形態３の流量特性パターンと実施の形態５
のトルク特性パターンによるフィードフォワード制御
と、従来のフィードバック制御とを組み合わせたもので
ある。
【００５６】完全特性２１中の流量特性パターンによる
制御は、起動時または負荷遮断時に用いて最適であるの
でそのような時に用い、トルク特性パターンによる制御
は、負荷の急増、急変などの負荷の急変時に用いて最適
であるので、負荷急変時に用い、運転安定時は従来のフ
ィードバック制御を用いる。
制御は、起動時または負荷遮断時に用いて最適であるの
でそのような時に用い、トルク特性パターンによる制御
は、負荷の急増、急変などの負荷の急変時に用いて最適
であるので、負荷急変時に用い、運転安定時は従来のフ
ィードバック制御を用いる。
【００５７】実施の形態７．以上の実施の形態では、起
動時、負荷急変時、安定運転時などの各種の運転状況に
応じて、この発明の水車の完全特性の流量特性パターン
およびトルク特性パターンと、更に従来のフィードバッ
ク制御も加味して種々の組み合わせ例を説明したが上記
の組み合わせのみでなく、適用可能な組み合わせを自由
に選択して構成することができる。
動時、負荷急変時、安定運転時などの各種の運転状況に
応じて、この発明の水車の完全特性の流量特性パターン
およびトルク特性パターンと、更に従来のフィードバッ
ク制御も加味して種々の組み合わせ例を説明したが上記
の組み合わせのみでなく、適用可能な組み合わせを自由
に選択して構成することができる。
【００５８】実施の形態８．図９は、この実施の形態の
システム構成図であり、水車を揚水用ポンプ水車として
用いる場合の図である。図において、水車はポンプ水車
１０として動作し、発電機は発電電動機１８として動作
し、発電電動機１８には駆動電力Ｗｉが供給される。
システム構成図であり、水車を揚水用ポンプ水車として
用いる場合の図である。図において、水車はポンプ水車
１０として動作し、発電機は発電電動機１８として動作
し、発電電動機１８には駆動電力Ｗｉが供給される。
【００５９】完全特性２１の流量特性パターンは、発電
する場合と揚水する場合は特性が異なるので、図２に示
す流量Ｑ、周速度係数Ｋｗ、ガイドベーン開度Ｙの関係
は同一であり、パターンの形状が異なるのみである。ポ
ンプ水車で揚水する場合は、起動・停止などはシーケン
ス的に行いまた揚水量の変化が急変することもないの
で、流量特性パターンは安定運転時のみの制御に用い
る。
する場合と揚水する場合は特性が異なるので、図２に示
す流量Ｑ、周速度係数Ｋｗ、ガイドベーン開度Ｙの関係
は同一であり、パターンの形状が異なるのみである。ポ
ンプ水車で揚水する場合は、起動・停止などはシーケン
ス的に行いまた揚水量の変化が急変することもないの
で、流量特性パターンは安定運転時のみの制御に用い
る。
【００６０】実施の形態９．図１０は、この実施の形態
のシステム構成図であり、実施の形態８の完全特性の流
量特性パターンの代わりに、トルク特性パターンを用い
たものである。図において、水車はポンプ水車１０とし
て動作し、発電機は発電電動機１８として動作し、発電
電動機１８には駆動電力Ｗｉが供給される。
のシステム構成図であり、実施の形態８の完全特性の流
量特性パターンの代わりに、トルク特性パターンを用い
たものである。図において、水車はポンプ水車１０とし
て動作し、発電機は発電電動機１８として動作し、発電
電動機１８には駆動電力Ｗｉが供給される。
【００６１】完全特性２１のトルク特性パターンは、発
電する場合と揚水する場合は特性が異なるので、図４に
示すトルクＴL 、周速度係数Ｋｗ、ガイドベーン開度Ｙ
の関係は同一であり、パターンの形状が異なるのみであ
る。ポンプ水車で揚水する場合は、起動・停止などはシ
ーケンス的に行いまた揚水量の変化が急変することもな
いので、トルク特性パターンは安定運転時のみの制御に
用いる。
電する場合と揚水する場合は特性が異なるので、図４に
示すトルクＴL 、周速度係数Ｋｗ、ガイドベーン開度Ｙ
の関係は同一であり、パターンの形状が異なるのみであ
る。ポンプ水車で揚水する場合は、起動・停止などはシ
ーケンス的に行いまた揚水量の変化が急変することもな
いので、トルク特性パターンは安定運転時のみの制御に
用いる。
【００６２】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば水車ま
たはポンプ水車の特性に基づいてガイドベーン開度指令
値を設定しておき、運転時にこの設定されたガイドベー
ン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調節するよう
にしたので、時間遅れのない即応性のある制御が可能と
なる。
たはポンプ水車の特性に基づいてガイドベーン開度指令
値を設定しておき、運転時にこの設定されたガイドベー
ン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調節するよう
にしたので、時間遅れのない即応性のある制御が可能と
なる。
【図１】 本発明の実施の形態１による調速制御装置の
システム構成図である。
システム構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１による完全特性の流量
特性パターンを示す図である。
特性パターンを示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態２による調速制御装置の
システム構成図である。
システム構成図である。
【図４】 本発明の実施の形態２による完全特性のトル
ク特性パターンを示す図である。
ク特性パターンを示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態２による完全特性の流量
特性パターンを示す図である。
特性パターンを示す図である。
【図６】 本発明の実施の形態３による調速制御装置の
システム構成図である。
システム構成図である。
【図７】 本発明の実施の形態４による調速制御装置の
システム構成図である。
システム構成図である。
【図８】 本発明の実施の形態５による調速制御装置の
システム構成図である。
システム構成図である。
【図９】 本発明の実施の形態８による調速制御装置の
システム構成図である。
システム構成図である。
【図１０】 本発明の実施の形態９による調速制御装置
のシステム構成図である。
のシステム構成図である。
【図１１】 従来の調速制御装置のシステム構成図であ
る。
る。
【図１２】 水力発電所の概念図である。
【図１３】 水車またはポンプ水車の流量特性を示す図
である。
である。
【図１４】 水車またはポンプ水車のトルク特性を示す
図である。
図である。
１ 外乱または出力増減指令、 ２ 調速制御装置（ガ
バナ制御装置） ３ 制御入力偏差（ΔＧＯＶ）、４ ＰＩＤコントロー
ラ、５ Ｐ（比例）演算要素、 ６ Ｉ（積分）演
算要素、７ Ｄ（微分）演算要素、 ８ アクチュ
エータ、９ ガイドベーン、 １０ 水車（ま
たはポンプ水車）、１１ 垂下率ゲイン、 １
２ サージタンク、１３ 損失水頭、 １
５ 水車下流側圧力、１８ 発電機または発電電動機、
２１ 完全特性、２２ 切換部、Ｈｅ 有効落差、
Ｈｓ サージタンクの水位、ＴL 出力トル
ク、 ｎ 回転速度、Ｑ 流量、
Ｗ 発電力（発生電力）、Ｗｉ 発電電動
機駆動用電力、 Ｙ ガイドベーン開度。
バナ制御装置） ３ 制御入力偏差（ΔＧＯＶ）、４ ＰＩＤコントロー
ラ、５ Ｐ（比例）演算要素、 ６ Ｉ（積分）演
算要素、７ Ｄ（微分）演算要素、 ８ アクチュ
エータ、９ ガイドベーン、 １０ 水車（ま
たはポンプ水車）、１１ 垂下率ゲイン、 １
２ サージタンク、１３ 損失水頭、 １
５ 水車下流側圧力、１８ 発電機または発電電動機、
２１ 完全特性、２２ 切換部、Ｈｅ 有効落差、
Ｈｓ サージタンクの水位、ＴL 出力トル
ク、 ｎ 回転速度、Ｑ 流量、
Ｗ 発電力（発生電力）、Ｗｉ 発電電動
機駆動用電力、 Ｙ ガイドベーン開度。
Claims (9)
- 【請求項１】 水力発電機を駆動する水車に対しガイド
ベーン開度を調節して水車の回転速度制御を行う水車用
調速制御装置において、予め運転時の出力指令値、水車
回転速度、有効落差等の諸要素に対応するガイドベーン
開度指令値を設定しておき、運転時に上記諸要素の実測
値に対応する上記設定のガイドベーン開度指令値でガイ
ドベーン開度を調節することを特徴とする水車用調速制
御装置。 - 【請求項２】 水力発電機を駆動する水車に対しガイド
ベーン開度を調節して水車の回転速度制御を行う水車用
調速制御装置において、予め出力指令値と水車回転速度
と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の諸要素から
所定のガイドベーン開度指令値を導出する第１の制御パ
ターンを作成しておき、負荷遮断時および起動時の少な
くともいずれか一方の場合に、上記諸要素の実測値から
上記第１の制御パターンを参照してガイドベーン開度指
令値を決定し、このガイドベーン開度指令値に応じてガ
イドベーン開度を調節することを特徴とする水車用調速
制御装置。 - 【請求項３】 水力発電機を駆動する水車に対しガイド
ベーン開度を調節して水車の回転速度制御を行う水車用
調速制御装置において、予め出力指令値と水車回転速度
と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の諸要素から
所定のガイドベーン開度指令値を導出する第１の制御パ
ターンを作成すると共に、予め出力指令値と水車回転速
度と有効落差とガイドベーン開度と発生電力の諸要素か
ら所定のガイドベーン開度指令値を導出する第２の制御
パターンを作成し、負荷遮断時および起動時の少なくと
もいずれか一方の場合に、上記第１の制御パターンの諸
要素の実測値から上記第１の制御パターンを参照してガ
イドベーン開度指令値を決定し、このガイドベーン開度
指令値に応じてガイドベーン開度を調節し、安定運転時
および負荷急変時の少なくともいずれか一方の場合に、
上記第２の制御パターンの諸要素の実測値から上記第２
の制御パターンを参照してガイドベーン開度指令値を決
定し、このガイドベーン開度指令値に応じてガイドベー
ン開度を調節することを特徴とする水車用調速制御装
置。 - 【請求項４】 水力発電機を駆動する水車に対しガイド
ベーン開度を調節して水車の回転速度制御を行う水車用
調速制御装置において、予め出力指令値と水車回転速度
と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の諸要素から
所定のガイドベーン開度指令値を導出する第１の制御パ
ターンを作成し、負荷遮断時および起動時の少なくとも
いずれか一方の場合に、上記第１の制御パターンの諸要
素の実測値から上記第１の制御パターンを参照してガイ
ドベーン開度指令値を決定し、このガイドベーン開度指
令値に応じてガイドベーン開度を調節し、安定運転時お
よび負荷急変時の少なくともいずれか一方の場合に、フ
ィードバック制御によりガイドベーン開度を調節するこ
とを特徴とする水車用調速制御装置。 - 【請求項５】 水力発電機を駆動する水車に対しガイド
ベーン開度を調節して水車の回転速度制御を行う水車用
調速制御装置において、予め出力指令値と水車回転速度
と有効落差とガイドベーン開度と発生電力の諸要素から
所定のガイドベーン開度指令値を導出する第２の制御パ
ターンを作成し、負荷急変時に、上記第２の制御パター
ンの諸要素の実測値から上記第２の制御パターンを参照
してガイドベーン開度指令値を決定し、このガイドベー
ン開度指令値に応じてガイドベーン開度を調節し、安定
運転時に、フィードバック制御によりガイドベーン開度
を調節することを特徴とする水車用調速制御装置。 - 【請求項６】 水力発電機を駆動する水車に対しガイド
ベーン開度を調節して水車の回転速度制御を行う水車用
調速制御装置において、予め出力指令値と水車回転速度
と水車流量と有効落差とガイドベーン開度の諸要素から
所定のガイドベーン開度指令値を導出する第１の制御パ
ターンを作成すると共に、予め出力指令値と水車回転速
度と有効落差とガイドベーン開度と発生電力の諸要素か
ら所定のガイドベーン開度指令値を導出する第２の制御
パターンを作成し、負荷遮断時および起動時の少なくと
もいずれか一方の場合に、上記第１の制御パターンの諸
要素の実測値から上記第１の制御パターンを参照してガ
イドベーン開度指令値を決定し、このガイドベーン開度
指令値に応じてガイドベーン開度を調節し、負荷急変時
に、上記第２の制御パターンの諸要素の実測値から上記
第２の制御パターンを参照してガイドベーン開度指令値
を決定し、このガイドベーン開度指令値に応じてガイド
ベーン開度を調節し、安定運転時に、フィードバック制
御によりガイドベーン開度を調節することを特徴とする
水車用調速制御装置。 - 【請求項７】 水力発電機を電動機として駆動しポンプ
水車で揚水する揚水発電機の上記ポンプ水車に対しガイ
ドベーン開度を調節して上記ポンプ水車の回転速度制御
を行うポンプ水車用調速制御装置において、予め運転時
の出力指令値、ポンプ水車回転速度、有効落差等の諸要
素に対応するガイドベーン開度指令値を設定しておき、
運転時に実測値に対応する上記ガイドベーン開度指令値
でガイドベーン開度を調節することを特徴とするポンプ
水車用調速制御装置 - 【請求項８】 水力発電機を電動機として駆動しポンプ
水車で揚水する揚水発電機の上記ポンプ水車に対しガイ
ドベーン開度を調節して上記ポンプ水車の回転速度制御
を行うポンプ水車用調速制御装置において、予め出力指
令値と水車回転速度と水車流量と有効落差とガイドベー
ン開度の諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導
出する第３の制御パターンを作成し、安定運転時に、上
記第３の制御パターンの諸要素の実測値から上記第３の
制御パターンを参照してガイドベーン開度指令値を決定
し、このガイドベーン開度指令値に応じてガイドベーン
開度を調節することを特徴とするポンプ水車用調速制御
装置。 - 【請求項９】 水力発電機を電動機として駆動しポンプ
水車で揚水する揚水発電機の上記ポンプ水車に対しガイ
ドベーン開度を調節して上記ポンプ水車の回転速度制御
を行うポンプ水車用調速制御装置において、予め出力指
令値と水車回転速度と有効落差とガイドベーン開度と発
生電力の諸要素から所定のガイドベーン開度指令値を導
出する第４の制御パターンを作成し、安定運転時に、上
記第４の制御パターンの諸要素の実測値から上記第４の
制御パターンを参照してガイドベーン開度指令値を決定
し、このガイドベーン開度指令値に応じてガイドベーン
開度を調節することを特徴とするポンプ水車用調速制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8279338A JPH10122118A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 水車用およびポンプ水車用調速制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8279338A JPH10122118A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 水車用およびポンプ水車用調速制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122118A true JPH10122118A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17609798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8279338A Pending JPH10122118A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 水車用およびポンプ水車用調速制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10122118A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4979702B2 (ja) * | 2006-07-20 | 2012-07-18 | 中国電力株式会社 | 水力発電設備の配置設計装置、配置設計方法、コンピュータプログラム及びその記録媒体 |
-
1996
- 1996-10-22 JP JP8279338A patent/JPH10122118A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4979702B2 (ja) * | 2006-07-20 | 2012-07-18 | 中国電力株式会社 | 水力発電設備の配置設計装置、配置設計方法、コンピュータプログラム及びその記録媒体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050317 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050329 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050719 |