JPH10122119A

JPH10122119A - 水車及びポンプ水車の調速制御装置並びにそれらの調速制御方法

Info

Publication number: JPH10122119A
Application number: JP8279368A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Sannomiya; ▲やす▼典三宮
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】系統擾乱時に、調速制御装置への設定入力が
変化したとき、過渡応答性のよいポンプ水車の調速制御
装置を得る。【解決手段】設定出力指令値ΔＰから垂下率値ＹＥ及
び回転速度ｎを減じた偏差値ΔＧＯＶに基づいてＰＩＤ
演算するＰＩＤ演算部２０と、偏差値ΔＧＯＶを増幅
し、ＰＩＤ演算部２０をバイパスして増幅値Ｇを出力す
る制御パス部２３と、ＰＩＤ演算部２０により得られた
演算結果ＧＹ及び制御パス部２３により得られた増幅値
Ｇを加算し、ガイドベーン開度指令値ＧＣを出力する加
算部２３Ｂとを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水力発電所にお
ける水車及びポンプ水車の調速制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図９は、例えば特開平６−２６４４号公
報に示された従来の水車の調速制御装置の構成図であ
る。図９において、１０１は速度検出部、１０２、１０
４、１０６、１０９は加算部、１０３は電力検出部、１
０５は調定率設定部、１０７は比例要素、微分要素、積
分要素からなる制御部、１０８は開度検出部、１１０は
増幅部である。

【０００３】次に動作について説明する。速度検出部１
０１は図示しない水車の回転速度を入力し、この回転速
度に比例した速度信号を加算部１０２に出力する。加算
部１０２は、設定速度信号と上述の速度信号とを比較
し、速度偏差信号を加算部１０６に出力する。また、電
力検出部１０３は、図示しない発電機の有効電力を入力
し、この入力信号に比例した電気信号を加算部１０４及
び増幅部１１０に出力する。加算部１０４は、設定負荷
信号と上述の電気信号とを比較し、調定率設定部１０５
に負荷偏差信号を出力する。加算部１０６は、速度偏差
信号と負荷設定信号とを加算し、ガイドベーンの開度偏
差信号を出力する。増幅部１１０は、開度偏差信号及び
電気信号を入力し、電気信号により変化する増幅率で開
度偏差信号を増幅して得られた開度偏差増幅信号を制御
部１０７に出力する。制御部１０７は、開度偏差増幅信
号をＰＩＤ演算し、開度信号を加算部１０９に出力す
る。開度検出部１０８は、ガイドベーンの実開度を検出
し、この実開度に比例した実開度信号を出力する。加算
部１０９は、開度偏差増幅信号と実開度信号とを比較
し、開度操作信号を出力する。開度操作信号に基づい
て、図示しないサーボモータを駆動し、ガイドベーン開
度が調整される。そして、増幅部１１０増幅率は、有効
電力に対して増幅率と開度関数の積、即ち調速制御系の
増幅率が一定となるように決定されている。したがっ
て、発電機の軽負荷時のみならず高負荷時においても、
設定負荷信号がステップ状に変化しても、有効電力は速
やかに増加し安定に整定する。

【０００４】また、上記公報には、増幅部１１０に入力
され増幅率を変化させる制御パラメータとして、電気信
号以外に、開度信号及び静落差信号でもよいことが記載
されている（上記公報段落番号００３７及び００３
８）。さらに、増幅部１１０を設け、その増幅率を電気
信号、開度信号又は静落差信号の制御パラメータにより
変化させる場合について説明したが、増幅部を別個に設
けず、制御部１０７の各制御要素の定数を変化させるよ
うにしてもよいことが記載されている（上記公報段落番
号００４０）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の水車の調速制御
装置は上述のように構成されており、制御パラメータの
変動に対応して増幅率を変化させる又は各制御要素の定
数を変化させる必要がある。そして、調速制御装置への
設定入力が変化したとき、制御パラメータの変動に対応
して増幅率を変化させる又は各制御要素の定数を変化さ
せ、制御部１０７はＰＩＤ演算し開度信号を加算部１０
９に出力する。したがって、発電機の高負荷時におい
て、設定負荷信号がステップ状に変化しても、有効電力
は速やかに増加し安定に整定する。しかしながら、例え
ば、系統の擾乱時のように設定負荷信号が急変し、発電
機の安定性よりも即応性が要求されるときにも、積分要
素のフィードバック演算をする必要があるので、応答性
が悪いという問題がある。言換えれば、積分要素に基く
遅れの対策がなされていないので、応答性が悪い。この
ことは、特に、系統の擾乱時のように設定負荷信号が急
変するときに顕著である。一方、系統の擾乱時に対応す
る増幅率又は各制御要素の定数を別個に準備することも
考えられる。しかしながら、系統の擾乱による電圧変動
の種類が非常に多いので、これら全てに対応する増幅率
又は各制御要素の定数を用意すること又は擾乱時に演算
により算出することは困難である。加えて、用意した増
幅率又は各制御要素の定数の原理の妥当性を検討してお
く必要性があり、この作業は容易ではない。

【０００６】この発明は上述のような問題を解決するた
めになされたもので、調速制御装置へ入力される設定出
力指令値及び検出値を比較した偏差値が変化したとき、
この変化に対して応答性のよい水車及びポンプ水車の調
速制御装置並びにそれらの調速制御方法を得ることを目
的とする。特に、系統擾乱時に、偏差値が変化したと
き、この変化に対して応答性のよい水車及びポンプ水車
の調速制御装置並びにそれらの調速制御方法を得ること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る水車及び
ポンプ水車の調速制御装置は、設定出力指令値及び検出
値の偏差値に基づいてＰＩＤ演算するＰＩＤ演算部、及
び、上記偏差値を増幅し、上記ＰＩＤ演算部をバイパス
して増幅値を出力する増幅部と、上記ＰＩＤ演算部によ
り得られた演算結果及び上記制御パス部により得られた
増幅値を加算し、ガイドベーン開度指令値を出力する加
算部とを有する制御パス部を備えたものである。

【０００８】また、設定出力指令値及び検出値の偏差値
に基づいてＰＩＤ演算するＰＩＤ演算部、及び、上記偏
差値を増幅し、上記ＰＩＤ演算部の積分演算部をバイパ
スして増幅値を出力する増幅部と、上記ＰＩＤ演算部の
比例演算部及び微分演算部により得られた演算結果並び
に上記増幅部により得られた増幅値を加算し、ガイドベ
ーン開度指令値を出力する加算部とを有する制御パス部
を備えたものである。また、偏差値と所定値とを比較す
る比較部を有し、偏差値が所定値以上のとき、増幅部は
増幅値を出力するものである。

【０００９】また、設定出力指令値及び検出値の偏差値
に基づいてＰＩＤ演算するＰＩＤ演算部、及び、上記偏
差値を増幅し、上記ＰＩＤ演算部をバイパスして増幅値
を出力する増幅部と、上記偏差値に基づいて、上記ＰＩ
Ｄ演算部により得られた演算結果と上記増幅部により得
られた増幅値をガイドベーン開度指令値として切換て出
力する切換部とを有する制御パス部を備えたものであ
る。また、設定出力指令値と検出値との偏差値をＰＩＤ
演算部で演算し、この演算結果に基づいてガイドベーン
開度指令値を出力するものにおいて、上記偏差値と所定
値とを比較する比較部と、偏差値が所定値以上のとき、
ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値をリセットするリセ
ット部とを有するリセット指令部を備えたものである。
また、水車又はポンプ水車の起動時において、水車又は
ポンプ水車の回転速度が定格回転速度になるまで、ＰＩ
Ｄ演算部の積分演算部の積分値をリセットするリセット
指令部を有するものである。

【００１０】また、この発明に係る水車及びポンプ水車
の調速制御方法は、設定出力指令値及び検出値の偏差値
に基づいてＰＩＤ演算するとともに、定常運転時におい
てこのＰＩＤ演算結果を一定値となるように補正するＰ
ＩＤ演算工程と、上記偏差値を増幅し、上記ＰＩＤ演算
工程をバイパスして増幅値を出力する増幅工程と、上記
ＰＩＤ演算工程により得られた演算結果及び上記増幅工
程により得られた増幅値を加算し、ガイドベーン開度指
令値を出力する加算工程とを含むものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１について説明する。図１はこの発明の実施
の形態１に係るポンプ水車の調速制御装置の定常時にお
ける発電制御時のブロック構成図、図２は水力発電所の
概念図である。図３は横軸が周速度係数Ｋｗ、縦軸が流
量Ｑであるポンプ水車の流量特性を示す図、図４は横軸
が周速度係数Ｋｗ、縦軸がトルクＴ_Ｌであるポンプ水車
のトルク特性を示す図である。図３、４は図１中に描か
れているポンプ水車５０の特性を詳細に示したものであ
り、定格値とは、ポンプ水車５０が定常運転をしている
ときの状態を表す。

【００１２】図１、２において、１０は出力増減指令部
であり、図示しない中央給電所、制御所、配電盤等から
の自動調整機能、運転員操作、発電起電力変動等に基く
出力増減指令値ΔＰを調速制御装置２に出力する。２０
は、加算部２１、弁開度値Ｙを増幅し垂下率値ＹＥを出
力する垂下率演算部２２、制御パス部２３及びＰＩＤ演
算部３０により構成される調速制御装置（ガバナ）であ
る。そして、調速制御装置２０の直接の制御対象は、ポ
ンプ水車５０のガイドベーン４１（例えば、固定翼のフ
ランシス水車のでガイドベーン）であり、その結果とし
てポンプ水車５０の流量Ｑ及び出力トルクＴ_Ｌを制御す
る。また、制御パス部２３は、増幅部２３Ａと加算部２
３Ｂとにより構成される。そして、増幅部２３Ａの増幅
率は、出力増減指令値ΔＰの変化率に基づいて決められ
る。例えば、出力増減指令値ΔＰに対応する発電出力を
５０％から８０％へ数十秒で増加させ得るように決定さ
れる。ここで、上述の数十秒という時間は、水力発プラ
ントに要求される仕様により決る時間である。なお、調
速制御装置２０は、出力増減指令部１０を有する装置と
一体構成されることもある。また、出力増減指令部１
０、加算部２１、垂下率演算部２２、制御パス部２３及
びＰＩＤ演算部３０は、マイクロプロセッサによるソフ
トウェア又は演算増幅器によるアナログ回路により実現
される。３０は、比例演算（Ｐ）部３１、積分演算
（Ｉ）部３００、微分演算（Ｄ）部３３、及び加算器３
５により構成されるＰＩＤ演算部である。また、積分演
算（Ｉ）部３００は、積分演算（Ｉ）要素３２と補正部
である加算部３４とにより構成される。

【００１３】４０は、調速制御装置２０からガイドベー
ン開度指令値ＧＣを受け、この指令値ＧＣに応じてガイ
ドベーン４１を駆動するガバナ機械系であるアクチュエ
ータである。５０は、ポンプ水車であり、弁開度値Ｙと
フィードバック量である回転速度ｎと有効落差Ｈｅとに
より、図１中のグラフ即ち図３、４に示すような特性に
基づいて、定常時における弁開度値Ｙに対応する流量Ｑ
及び出力トルクＴ_Ｌが決定される。図３、４において、
Ｋｗは周速度係数、ｋは定数、ｎは回転速度、Ｈｅは有
効落差である。そして、これらの特性は、知られている
ものであり、予めモデルや実機などを用いて実験的又は
数学的手法により作成しておく。

【００１４】６０は、サージタンク６１、損失水頭６
２、水車下流側圧力６３及びその加算６４により構成さ
れる水路系である。６５は上ダム、６６は水圧鉄管、６
７はドラフト、６８は下ダムである。そして、ポンプ水
車５０を通過する流量Ｑにより、サージタンク６１の水
位Ｈｓが決り、この水位Ｈｓから水車下流圧力ＰＧと損
失水頭ＨＥ（流量Ｑの関数）との２項を引去った差が有
効落差Ｈｅとなる。また、発電電動機７０とポンプ水車
５０とには、慣性モーメントＧＤ^２があり、与えられた
水車トルクＴ_Ｌと発生電力Ｗとの差、系統周波数条件等
により、発電電動機７０・水車５０の軸系は加減速さ
れ、回転速度ｎが決る。７０は発電電動機であり、回転
速度ｎを調速制御装置２０及びポンプ水車５０にフィー
ドバックし、実電力Ｗを図示しない自動負荷調整器（Ａ
ＬＲ）、自動周波数調整器（ＡＦＣ）等の自動調整機能
に対して出力する。

【００１５】次に動作について説明する。定常運転時に
おいては、加算部２１から出力される偏差値ΔＧＯＶは
ゼロ値である。一方、出力増減指令部１０から出力増減
指令値ΔＰが調速制御装置２０に入力されると、偏差値
ΔＧＯＶはそれまでの定常運転時であるゼロ値から変化
する。このとき、加算部２１は出力増減指令値ΔＰから
回転速度ｎ及び垂下率値ＹＥを減じ、外乱入力又は制御
指令値に対する偏差値ΔＧＯＶを制御パス部２３及びＰ
ＩＤ演算部３０に出力する。なお、回転速度ｎ、弁開度
値Ｙが変化したときにも、出力増減指令値ΔＰが変化す
る場合と同様に、偏差値ΔＧＯＶはそれまでの定常運転
時であるゼロ値から変化する。

【００１６】ＰＩＤ演算部３０は、ガイドベーン開度値
Ｙを加算部３４に補正用として入力するとともに、偏差
値ΔＧＯＶをＰＩＤ演算し、ＰＩＤ値ＧＹを出力する。
このとき、比例演算部３１は偏差値ΔＧＯＶをＰ（比
例）演算し比例値ＧＰを出力し、積分演算要素３２は偏
差値ΔＧＯＶを時事刻々Ｉ（積分）演算し積分値ＧＧＩ
を出力し、微分部３３は偏差値ΔＧＯＶを不完全Ｄ（微
分）演算し微分値ＧＤを出力する。このうち、定常運転
時（安定時）において、比例値ＧＰと微分値ＧＤとはゼ
ロ値となるが、積分値ＧＧＩ自体は有限値を持つ。即
ち、加算部３４は、定常運転時において積分値ＧＩがゼ
ロ値となるように積分値ＧＧＩから補正用に入力したマ
イナーフィードバック量であるガイドベーン開度値Ｙを
減算し、積分値ＧＩを出力する構成とされている。そし
て、加算部３５は、比例値ＧＰ、積分値ＧＩ及び微分値
ＧＤを加算し、ＰＩＤ値ＧＹを出力する。制御パス部２
３は、偏差値ΔＧＯＶを増幅し、増幅値Ｇを出力する。
なお、定常運転時には、偏差値ΔＧＯＶがゼロ値である
ので、増幅値Ｇもゼロ値である。加算部２３Ｂは、ＰＩ
Ｄ値ＧＹ及び増幅値Ｇを加算し、ガイドベーン開度指令
値ＧＣを出力する。なお、定常運転時には、ＰＩＤ値Ｇ
Ｙ及び増幅値Ｇがゼロ値であるので、ガイドベーン開度
指令値ＧＣもゼロ値である。

【００１７】一方、偏差値ΔＧＯＶが変化したとき、制
御パス部２３において、偏差値ΔＧＯＶを増幅し、増幅
値Ｇを加算部２３ＢにＰＩＤ演算部３０をバイパスして
フィードフォワード的に出力する。したがって、従来の
調速制御装置のように積分部の演算に基くＰＩＤ演算部
固有の遅れがなく、偏差値ΔＧＯＶの変化に即応して、
制御対象であるガイドベーン４１の開度が即応制御され
る。なお、最終的な安定（定常運転時の確保）は、ＰＩ
Ｄ演算部３０によるフィードバック制御によって実現さ
れる。

【００１８】上述したように構成したので、偏差値ΔＧ
ＯＶが変化したとき、ＰＩＤ演算部３０を過渡的にバイ
パスし、ガイドベーン開度指令値ＧＣをフィードフォワ
ード的に制御するので、応答性の優れたポンプ水車の調
速制御装置を提供することができる。この効果は、系統
擾乱時において、特に有効である。ここで、系統擾乱時
とは、負荷遮断（例えば系統からの負荷離脱）、及び負
荷急増／急減（例えば系統への接続）である。また、Ｐ
ＩＤ演算部３０をバイパスするように制御パス部２３を
設ければよいので、既存の調速制御装置への後付が容易
である。

【００１９】なお、上述では、水力発電における定常時
の発電制御時について説明したが、ポンプ水車５０をポ
ンプとして使用し、揚水を行うときもある。このときに
は、調速制御装置２０の直接の制御対象は、ポンプ水車
のガイドベーン４１、その結果として出力トルクＴ_Ｌを
制御する。したがって、水力発電における定常時の揚水
制御も上述と同様にすうことができる。このことは、以
下説明する実施の形態においても同様である。また、Ｐ
ＩＤ演算部３０は加算部３４により積分値ＧＧＩを補正
する構成のものについて説明したが、他の構成のＰＩＤ
演算部であっても良い。このことも、以下説明する実施
の形態においても同様である。

【００２０】実施の形態２．以下、この発明の実施の形
態２について説明する。図５はこの発明の実施の形態２
に係るポンプ水車の調速制御装置の定常時における発電
制御時のブロック構成図である。図５において、２４は
増幅部２４Ａ及び切換部２４Ｂにより構成される制御パ
ス部である。増幅部２４Ａは実施の形態１で説明した増
幅部２３Ａと同様の構成である。切換部２４Ｂは、定常
運転時即ち偏差値ΔＧＯＶがゼロ値のとき、ＰＩＤ演算
部３０のＰＩＤ演算値ＧＹをガイドベーン開度指令値Ｇ
Ｃとして出力し、一方、偏差値ΔＧＯＶが変化したと
き、増幅部２４Ａの増幅値Ｇをガイドベーン開度指令値
ＧＣとして出力するように構成されている。その他の構
成は実施の形態１と同様であるのその説明を省略する。

【００２１】そして、偏差値ΔＧＯＶが変化したとき、
増幅部２４Ａの増幅値Ｇをガイドベーン開度指令値ＧＣ
として出力するので、ＰＩＤ演算部３０を過渡的にバイ
パスし、ガイドベーン開度指令値ＧＣを増幅信号Ｇのみ
によりフィードフォワード的に制御するので、応答性の
優れたポンプ水車の調速制御装置を提供することができ
る。また、切換部２４Ｂによる制御パス部２４への接続
時間を予め所定時間と定めておけば、偏差値ΔＧＯＶが
変化したときの変化直後は、ガイドベーン開度指令値Ｇ
Ｃを増幅信号Ｇのみにより制御するので応答性が良く、
所定時間後からは精度の高いＰＩＤ制御をするので安定
性も高くできる。なお、所定時間は、運転モード、機器
構成に基づいて決められる。

【００２２】実施の形態３．以下、この発明の実施の形
態３について説明する。図６はこの発明の実施の形態３
に係るポンプ水車の調速制御装置の定常時における発電
制御時のブロック構成図である。図６において、２５は
増幅部２５Ａ、加算部２５Ｂ及び加算部３６により構成
される制御パス部である。なお、加算部２５Ｂ及び加算
部３６をまとめて１つの加算部とすることも可能であ
る。増幅部２５Ａは偏差値ΔＧＯＶと所定値とを比較す
る比較部を有し、偏差値ΔＧＯＶが所定値以上のとき、
増幅信号Ｇを出力する。ここで、所定値は、安定性より
も応答性が要求されるときの偏差値ΔＧＯＶの値とすれ
ばよく、運転モード、機器構成に基づいて決められる。
そして、図６に示す増幅部２５Ａは、実施の形態１で説
明した増幅部２３Ａに比較部である不感帯を付加した構
成である。加算部２５Ｂは加算部３４から得られる積分
値ＧＩと増幅部２５Ａとから得られる増幅値Ｇを加算
し、加算値ＧＡを得る。加算部３６は、比例演算部３１
から得られる比例値ＧＰと、微分部３３から得られる微
分値ＧＤと、加算部２５Ｂから得られる加算値ＧＡとを
加算し、ガイドベーン開度指令値ＧＣを出力する。その
他の構成は実施の形態１と同様であるのその説明を省略
する。

【００２３】そして、偏差値ΔＧＯＶが変化したとき、
ＰＩＤ演算部３０の積分部３００を過渡的にバイパス
し、ガイドベーン開度指令値ＧＣをフィードフォワード
的に制御するので、実施の形態１に比較してより応答性
の優れたポンプ水車の調速制御装置を提供することがで
きる。この効果は、系統擾乱時において、特に有効であ
る。また、増幅部２５Ａは偏差値ΔＧＯＶと所定値とを
比較する比較部を有し、偏差値ΔＧＯＶが所定値以上の
とき、増幅信号Ｇを出力する（不感帯を設けた）ので、
偏差値ΔＧＯＶが小さなときには、精度の高いＰＩＤ演
算部３０により制御されるので、安定性が高い。また、
不感帯を設けているので、偏差値ΔＧＯＶが所定値以下
（負の成分）のときも同様の効果がある。さらにまた、
不感帯の範囲に対応する正の成分の所定値と負の成分の
所定値の大きさが異なっても良い。なお、実施の形態１
及び２において説明した増幅部２３Ａ及び増幅部２４Ａ
を、実施の形態３で説明した増幅部２５Ａに置換えれ
ば、上述と同様の効果が得られる。また、加算部２５Ｂ
に換えて、ＰＩＤ演算部３０の積分演算部３００をバイ
パスするように実施の形態２で説明した切換部２４Ｂを
設ける構成とすれば、ガイドベーン開度指令値ＧＣを増
幅信号Ｇのみによりフィードフォワード的に制御するの
で、応答性の優れたポンプ水車の調速制御装置を提供す
ることができる。

【００２４】実施の形態４．以下、この発明の実施の形
態４について説明する。図７はこの発明の実施の形態４
に係るポンプ水車の調速制御装置の定常時における発電
制御時のブロック構成図である。図７において、２６は
比較部２６Ａ及びリセット部２６Ｂを有するリセット指
令部である。比較部２６Ａは、偏差値ΔＧＯＶと所定値
Ｋとを比較し、偏差値ΔＧＯＶが所定値以上のとき、ト
リガ指令ＧＨをリセット部２６Ｂに出力する。なお、所
定値ｋは実施の形態３で説明した所定値と同様にして求
める。リセット部２６Ｂは、トリガ指令ＧＨに基づい
て、ＰＩＤ演算部３０の積分演算部３００の積分値をリ
セットするリセット指令ＧＯを出力する。そして、ＰＩ
Ｄ演算部３０の積分演算部３００がリセット指令ＧＯ基
づいて、その積分値がゼロ値にクリアーされる。その他
の構成は実施の形態１と同様であるのその説明を省略す
る。

【００２５】上述したように構成したので、偏差値ΔＧ
ＯＶが所定値以上のとき、ＰＩＤ演算部３０の積分演算
部３００の積分値をリセットするので、積分演算部３０
０の積分値に基く遅れがなくなり、応答性の優れたポン
プ水車の調速制御装置を提供することができる。この効
果は、系統擾乱時において、特に有効である。

【００２６】実施の形態５．以下、この発明の実施の形
態５について説明する。図８はこの発明の実施の形態５
に係るポンプ水車の調速制御装置の起動時における発電
制御時のブロック構成図である。図７において、２７は
比較部２７Ａ及びリセット部２７Ｂを有するリセット指
令部である。比較部２７Ａは、回転速度ｎと定格回転速
度Ｎとを比較し、回転速度ｎが定格回転速度Ｎ以下のと
き、トリガ指令ＧＨをリセット部２７Ｂに出力する。な
お、定格回転速度Ｎは、系統の周波数及び発電電動機７
０の仕様によって定める。リセット部２７Ｂは、トリガ
指令ＧＨに基づいて、ＰＩＤ演算部３０の積分演算部３
００の積分値をリセットするリセット指令ＧＯを出力す
る。そして、ＰＩＤ演算部３０の積分演算部３００がリ
セット指令ＧＯ基づいて、その積分値がゼロ値にクリア
ーされる。その他の構成は実施の形態１と同様であるの
その説明を省略する。

【００２７】上述したように構成したので、リセット指
令部２７は、ポンプ水車５０の起動時において、ポンプ
水車５０の回転速度ｎが定格回転速度Ｎになるまで、Ｐ
ＩＤ演算部３０の積分演算部３００の積分値をリセット
するので、積分演算部３００の積分値に基く遅れがなく
なり、起動時において、応答性の優れたポンプ水車の調
速制御装置を提供することができる。また、実施の形態
５で説明した起動時の応答性を高めるリセット指令部２
７を上述した実施の形態１〜４に適用することができ
る。

【００２８】なお、上述した実施の形態１〜５において
は、ポンプ水車５０のガイドベーン４１開度を制御する
調速制御装置２０の場合について説明した。そして、こ
の調速制御装置２０は、揚水機能のない水車のガイドベ
ーン開度を制御する装置としても上述で説明したものと
同様にして適用することができる。

【００２９】

【発明の効果】この発明に係る水車及びポンプ水車の調
速制御装置は、設定出力指令値及び検出値の偏差値に基
づいてＰＩＤ演算するＰＩＤ演算部、及び上記偏差値を
増幅し、上記ＰＩＤ演算部をバイパスして増幅値を出力
する制御パス部と、上記ＰＩＤ演算部により得られた演
算結果及び上記増幅部により得られた増幅値を加算し、
ガイドベーン開度指令値を出力する加算部とを有する制
御パス部を備えたので、上記偏差値が変化したとき、上
記ＰＩＤ演算部をバイパスして制御され、上記偏差値の
変化に対して応答性がよい。

【００３０】また、設定出力指令値及び検出値の偏差値
に基づいてＰＩＤ演算するＰＩＤ演算部、及び、上記偏
差値を増幅し、上記ＰＩＤ演算部の積分演算部をバイパ
スして増幅値を出力する増幅部と、上記ＰＩＤ演算部の
比例演算部及び微分演算部により得られた演算結果並び
に上記増幅部により得られた増幅値を加算し、ガイドベ
ーン開度指令値を出力する加算部とを有する制御パス部
を備えたので、上記偏差値が変化したとき、上記ＰＩＤ
演算部の積分演算部をバイパスして制御され、上記偏差
値の変化に対してより応答性がよい。

【００３１】また、偏差値と所定値とを比較する比較部
を有し、偏差値が所定値以上のとき、増幅部は増幅値を
出力するので、上記偏差値が小さいときには精度の高い
ＰＩＤ制御が用いられ、運転状態に適した制御を実現す
ることができる。

【００３２】また、設定出力指令値及び検出値の偏差値
に基づいてＰＩＤ演算するＰＩＤ演算部、及び、上記偏
差値を増幅し、上記ＰＩＤ演算部をバイパスして増幅値
を出力する増幅部と、上記偏差値に基づいて、上記ＰＩ
Ｄ演算部により得られた演算結果と上記増幅部により得
られた増幅値をガイドベーン開度指令値として切換て出
力する切換部とを有する制御パス部とを備えたので、上
記偏差値が変化したとき、上記制御パス部のみにより上
記ガイドベーン開度を制御することができる。

【００３３】また、設定出力指令値と検出値との偏差値
をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいてガイ
ドベーン開度指令値を出力するものにおいて、上記偏差
値と所定値とを比較する比較部と、偏差値が所定値以上
のとき、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値をリセット
するリセット部とを有するリセット指令部を備えたの
で、上記偏差値が変化したとき、上記積分演算部に基く
遅れがなく、上記偏差値の変化に対してより応答性がよ
い。

【００３４】また、水車又はポンプ水車の起動時におい
て、水車又はポンプ水車の回転速度が定格回転速度にな
るまで、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値をリセット
するリセット指令部を有するので、起動時における応答
性がよい。

【００３５】また、この発明に係る水車及びポンプ水車
の調速制御方法は、設定出力指令値及び検出値の偏差値
に基づいてＰＩＤ演算するＰＩＤ演算工程と、上記偏差
値を増幅し、上記ＰＩＤ演算工程をバイパスして増幅値
を出力する増幅工程と、上記ＰＩＤ演算工程により得ら
れた演算結果及び上記増幅工程により得られた増幅値を
加算し、ガイドベーン開度指令値を出力する加算工程と
を含むので、上記偏差値が変化したとき、上記ＰＩＤ演
算部をバイパスして制御され、上記偏差値の変化に対し
て応答性がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係るポンプ水車の
調速制御装置のブロック構成図である。

【図２】この発明の実施の形態１に係る水力発電所の
概念図である。

【図３】この発明の実施の形態１に係るポンプ水車の
流量特性図である。

【図４】この発明の実施の形態１に係るポンプ水車の
トルク特性図である。

【図５】この発明の実施の形態２に係るポンプ水車の
調速制御装置のブロック構成図である。

【図６】この発明の実施の形態３に係るポンプ水車の
調速制御装置のブロック構成図である。

【図７】この発明の実施の形態４に係るポンプ水車の
調速制御装置のブロック構成図である。

【図８】この発明の実施の形態５に係るポンプ水車の
調速制御装置のブロック構成図である。

【図９】従来の水車の調速制御装置を示すブロック構
成図である。

【符号の説明】

１０出力増減指令部２０調速制御装置２１加算部２３制御パス部２３Ａ増幅部２３Ｂ加算部２４制御パス
部２４Ａ増幅部２４Ｂ切換部２５制御パス部２５Ａ増幅部２５Ｂ加算部２６リセット
指令部２６Ａ比較部２６Ｂリセット
部２７リセット指令部２７Ａ比較部２７Ｂリセット部３０ＰＩＤ演
算部３１Ｐ演算部３２Ｉ演算要
素３３Ｄ演算部３４加算部３５加算部３００積分部４０アクチュエータ４１ガイドベ
ーン５０ポンプ水車６０水路系６１サージタ
ンク６２損失水頭６３水車下流
側圧力６４加算７０発電電動機 ΔＰ設定出力指令値 ΔＧＯＶ偏差値ｎ回転速度Ｇ増幅値ＧＣガイドベーン開度指令値ＧＡ加算値ＧＨトリガ指令ＧＯリセット
指令Ｙ弁開度値ＹＥ垂下率値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】設定出力指令値及び検出値の偏差値に基
づいてＰＩＤ演算するＰＩＤ演算部、及び、上記偏差値
を増幅し、上記ＰＩＤ演算部をバイパスして増幅値を出
力する増幅部と、上記ＰＩＤ演算部により得られた演算
結果及び上記増幅部により得られた増幅値を加算し、ガ
イドベーン開度指令値を出力する加算部とを有する制御
パス部を備えたことを特徴とする水車及びポンプ水車の
調速制御装置。
【請求項２】設定出力指令値及び検出値の偏差値に基
づいてＰＩＤ演算するＰＩＤ演算部、及び、上記偏差値
を増幅し、上記ＰＩＤ演算部の積分演算部をバイパスし
て増幅値を出力する増幅部と、上記ＰＩＤ演算部の比例
演算部及び微分演算部により得られた演算結果並びに上
記増幅部により得られた増幅値を加算し、ガイドベーン
開度指令値を出力する加算部とを有する制御パス部を備
えたことを特徴とする水車及びポンプ水車の調速制御装
置。
【請求項３】偏差値と所定値とを比較する比較部を有
し、偏差値が所定値以上のとき、増幅部は増幅値を出力
する構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載の
水車及びポンプ水車の調速制御装置。
【請求項４】設定出力指令値及び検出値の偏差値に基
づいてＰＩＤ演算するＰＩＤ演算部、及び、上記偏差値
を増幅し、上記ＰＩＤ演算部をバイパスして増幅値を出
力する増幅部と、上記偏差値に基づいて、上記ＰＩＤ演
算部により得られた演算結果と上記増幅部により得られ
た増幅値をガイドベーン開度指令値として切換て出力す
る切換部とを有する制御パス部を備えたことを特徴とす
る水車及びポンプ水車の調速制御装置。
【請求項５】設定出力指令値と検出値との偏差値をＰ
ＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいてガイドベ
ーン開度指令値を出力する水車及びポンプ水車の調速制
御装置において、上記偏差値と所定値とを比較する比較
部と、偏差値が所定値以上のとき、ＰＩＤ演算部の積分
演算部の積分値をリセットするリセット部とを有するリ
セット指令部を備えたことを特徴とする水車及びポンプ
水車の調速制御装置。
【請求項６】水車又はポンプ水車の起動時において、
水車又はポンプ水車の回転速度が定格回転速度になるま
で、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値をリセットする
リセット指令部を有することを特徴とする請求項１〜５
のいずれか一項記載の水車及びポンプ水車の調速制御装
置。
【請求項７】設定出力指令値及び検出値の偏差値に基
づいてＰＩＤ演算するとともに、定常運転時においてこ
のＰＩＤ演算結果を一定値となるように補正するＰＩＤ
演算工程と、上記偏差値を増幅し、上記ＰＩＤ演算工程
をバイパスして増幅値を出力する増幅工程と、上記ＰＩ
Ｄ演算工程により得られた演算結果及び上記増幅工程に
より得られた増幅値を加算し、ガイドベーン開度指令値
を出力する加算工程とを含むことを特徴とする水車及び
ポンプ水車の調速制御方法。