JPH11201015A - Speed governing control method and device for water turbine or pump water turbine - Google Patents

Speed governing control method and device for water turbine or pump water turbine

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JPH11201015A
JPH11201015A JP10000224A JP22498A JPH11201015A JP H11201015 A JPH11201015 A JP H11201015A JP 10000224 A JP10000224 A JP 10000224A JP 22498 A JP22498 A JP 22498A JP H11201015 A JPH11201015 A JP H11201015A
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JP
Japan
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turbine
rotation speed
value
pump
integral
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Application number
JP10000224A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Sannomiya
靖典 三宮
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • Y02E10/20—Hydro energy

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  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide speed governing control method and device for a water turbine or a pump water turbine which eliminates overshoot of rotation speed without increasing starting time and does not cause excessive disturbance in a water passage system. SOLUTION: The speed governing control method and device for a water turbine or a pump water turbine calculates deviation value between a set output command value and a detected value in a PID arithmetic part 30, and based on this calculation result, outputs a guide vane opening command value. When the water turbine or the pump water turbine is started, until rotation speed of the water turbine or the pump water turbine reaches a preset rotation speed less than a nominal rotation speed, integral value of an integration arithmetic part 300 in the PID arithmetic part 30 is held at a given value, the holding of the given value is released at the time that the preset rotation speed is accomplished, and negative signals in the direction of restraining guide vane opening are added to the integration arithmetic part 300 in the PID arithmetic part 30 for a certain period.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は水力発電所におけ
る水車またはポンプ水車の調速制御方法および装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for controlling the speed of a turbine or a pump turbine in a hydroelectric power plant.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図１１は従来の水車およびポンプ水車の
調速制御装置の構成図である。図１１において、１０は
速度増減指令部であり、配電盤等からの自動調整、運転
員操作等に基づく速度増減指令値Ｆを調速制御装置２０
に出力する。２０は、加算器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、リセッ
ト指令部２７、およびＰＩＤ演算部３０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お
よび出力トルクＴＬを制御する。リセット指令部２７
は、比較部２７Ａとリセット部２７Ｂとにより構成され
る。なお、調速制御装置２０は、速度増減指令部１０を
有する装置と一体構成されることもある。また、速度増
減指令部１０、加算部２１、垂下率演算部２２、リセッ
ト指令部２７、および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。ＰＩＤ演算部３０は、比
例演算（Ｐ）部３１、積分演算（Ｉ）部３００、微分演
算（Ｄ）部３３、および加算器３５により構成される。
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により構成される。2. Description of the Related Art FIG. 11 is a block diagram of a conventional speed control device for a water turbine and a pump water turbine. In FIG. 11, reference numeral 10 denotes a speed increase / decrease command unit, which controls a speed increase / decrease command value F based on an automatic adjustment from a switchboard or the like, an operation of an operator, etc.
Output to Reference numeral 20 denotes a speed control device (governor) including an adder 21, a droop rate calculating unit 22 that amplifies the valve opening value Y and outputs a droop rate value YE, a reset command unit 27, and a PID calculating unit 30. It is. The direct control target of the speed control device 20 is the guide vane 41 of the pump turbine 50 (for example, the guide vane of a fixed-wing Francis turbine). As a result, the flow rate Q and the output torque TL of the pump turbine 50 are reduced. Control. Reset command section 27
Is composed of a comparison unit 27A and a reset unit 27B. The speed control device 20 may be integrally formed with a device having the speed increase / decrease command unit 10. Further, the speed increase / decrease command unit 10, the addition unit 21, the droop rate calculation unit 22, the reset command unit 27, and the PID calculation unit 30 are realized by software using a microprocessor or an analog circuit using an operational amplifier. The PID operation unit 30 includes a proportional operation (P) unit 31, an integral operation (I) unit 300, a differential operation (D) unit 33, and an adder 35.
Further, the integral operation (I) unit 300 includes an integral operation (I) element 32 and an adder unit 34 as a correction unit.

【０００３】２４は切換部である。水車またはポンプ水
車が停止から起動する際は、ある設定された切換回転速
度ｎ１（通常、定格の７５乃至９０％）未満の回転速度
で昇速中の際は、切換部２４は負荷制限部８０の出力を
選択し、ガイドベーン開度は一定開度（水車起動開度）
に保持される。（この状態を負荷制限モードと称す
る）。負荷制限部８０は、負荷制限位置設定部８１と、
この負荷制限位置設定部８１の出力である負荷制限位置
設定値８２から、ガイドベーン開度Ｙを減算する減算部
８３とから構成されている。Reference numeral 24 denotes a switching unit. When the turbine or the pump turbine is started from a stop, the switching unit 24 is switched to the load limiting unit 80 when the speed is increasing at a rotation speed less than a certain set switching rotation speed n1 (usually 75 to 90% of the rated speed). Output is selected, and the guide vane opening is constant (water turbine start opening)
Is held. (This state is called a load limiting mode). The load limiting unit 80 includes a load limiting position setting unit 81,
The load limiting position setting section 81 includes a subtraction section 83 for subtracting the guide vane opening Y from a load limiting position set value 82 output from the load limiting position setting section 81.

【０００４】水車またはポンプ水車の回転速度が切換回
転速度ｎ１に上昇到達すると、切換部２４はＰＩＤ出力
（加算部３５の出力）と負荷制限部８０の出力のいずれ
か小値９２の方に切り替わる。９１はＰＩＤ出力（加算
部３５の出力）と負荷制限部８０のいずれか小さい方の
値を選択する小値選択部であり、小値選択部９１の出力
が小値９２である。水車またはポンプ水車の回転速度が
切換回転速度ｎ１を超えると、最終的には小値選択部９
１および切換部２４によりＰＩＤ出力がアクチュエータ
４０に印加される。（この状態をガバナーフリーモード
と称する）。When the rotation speed of the turbine or the pump turbine reaches the switching rotation speed n1, the switching unit 24 switches to the smaller value 92 of the PID output (the output of the adding unit 35) and the output of the load limiting unit 80. . Reference numeral 91 denotes a small value selecting unit for selecting a smaller value of the PID output (output of the adding unit 35) and the load limiting unit 80. The output of the small value selecting unit 91 is a small value 92. When the rotation speed of the water turbine or the pump water turbine exceeds the switching rotation speed n1, finally, the small value selection unit 9
1 and the switching unit 24 apply the PID output to the actuator 40. (This state is referred to as governor-free mode).

【０００５】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１１中のグラフ、すなわち図３、図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および出力トルクＴＬが決定される。図３、図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
験的または数字的手法により作成しておく。An actuator 40 is a governor mechanical system which receives a guide vane opening command value GC from the speed control device 20 and drives the guide vane 41 in accordance with the command value GC. Reference numeral 50 denotes a pump turbine, based on a graph shown in FIG. 11, that is, a characteristic as shown in FIGS. 3 and 4, based on a valve opening value Y, a rotation speed n which is a feedback amount, and an effective head He, in a steady state. The flow rate Q and the output torque TL corresponding to the valve opening value Y are determined. 3 and 4, Kw is a peripheral speed coefficient, k is a constant, n is a rotation speed,
He is the effective head. These characteristics are known, and are created in advance by an experimental or numerical method using a model, an actual device, or the like.

【０００６】６０はサージタンク６１、損失水頭６２、
水車下流側圧力６３およびこれらを加算する加算器６４
により構成される水路系である。Reference numeral 60 denotes a surge tank 61, a head loss 62,
Water turbine downstream pressure 63 and adder 64 for adding them
It is a waterway system composed of

【０００７】さらに図２を参照して、６５は上ダム、６
６は水圧鉄管、６７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が決まり、その水位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
項を引き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ＴＬ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５
０の軸系は加減速され、回転速度ｎが決まる。７０は発
電電動機であり、回転速度ｎを調速制御装置２０および
ポンプ水車５０にフィードバックする。Referring further to FIG. 2, 65 is an upper dam, 6
6 is a penstock, 67 is a draft, and 68 is a lower dam.
Then, the water level HS of the surge tank 61 is determined by the flow rate Q passing through the pump turbine 50, and from the water level HS, the water turbine downstream pressure PG and the loss head HE (a function of the flow rate Q) are calculated by the following equation.
The difference obtained by subtracting the term is the effective head He. In addition, the generator motor 70 and the pump turbine 50 have an inertia moment GD
2 , the generator motor 70 and the turbine 5 depending on the difference between the given turbine torque TL and the generated power W, system frequency conditions, and the like.
The 0 axis system is accelerated / decelerated, and the rotation speed n is determined. A generator motor 70 feeds back the rotation speed n to the speed control device 20 and the pump turbine 50.

【０００８】次に動作を説明する。水車またはポンプ水
車を停止状態から起動させるためには、軸受け等の接触
部の静止摩擦トルクに打ち勝つため、ガイドベーンを無
負荷状態で水車またはポンプ水車を定格回転速度ｎ０に
維持するための開度（無負荷開度）よりも大きい値の起
動開度に設定し、無負荷開度時よりも多量の水量を流
す。この制御は負荷制限位置設定部８１の設定値８２を
ガイドベーン起動開度相当値に設定し、設定値８２に対
しガイドベーン実開度Ｙを減算部８３の出力が零になる
ように追従制御させ、結果的にガイドベーン実開度Ｙが
起動開度にホールドされる。この負荷制限モードは水車
またはポンプ水車が切換回転速度ｎ１（通常定格の７５
乃至９０％）に達するまで維持される。Next, the operation will be described. In order to start the turbine or the pump turbine from the stopped state, in order to overcome the static friction torque of the contact portion such as the bearing, the opening degree for maintaining the turbine or the pump turbine at the rated rotation speed n0 with the guide vane under no load. Set the startup opening to a value greater than (no-load opening) and allow a larger amount of water to flow than at no-load opening. In this control, the set value 82 of the load limit position setting section 81 is set to a value corresponding to the guide vane activation opening, and the follow-up control is performed so that the output of the subtraction section 83 becomes zero with respect to the set value 82. As a result, the guide vane actual opening Y is held at the starting opening. In this load limiting mode, the turbine or the pump turbine is operated at the switching rotation speed n1 (75 of the normal rating).
乃至 90%).

【０００９】切換回転速度ｎ１に到達すると、ガイドベ
ーン実開度Ｙが無負荷開度より大きい起動開度にホール
ドされたままの状態では、水車またはポンプ水車の回転
速度は定格回転速度ｎ０をオーバーするため、切換部２
４の入力選択を小値選択部９１の出力側に切換操作す
る。小値選択部９１はガバナＰＩＤ出力（回転速度を入
力したフィードバック制御ループの出力、加算部３５の
出力）と負荷制限部８０の出力のいずれか小値を出力値
９２として出力する。また、切換回転速度ｎ１は、各プ
ラント、水車の仕様によって異なるが、通常定格回転速
度ｎ０の７５乃至９０％の範囲に設定される。When the switching rotation speed n1 is reached, the rotation speed of the water turbine or the pump turbine exceeds the rated rotation speed n0 in a state where the guide vane actual opening Y is held at the starting opening larger than the no-load opening. Switching unit 2
The input selection of No. 4 is switched to the output side of the small value selection section 91. The small value selecting section 91 outputs, as an output value 92, either the small value of the governor PID output (the output of the feedback control loop inputting the rotational speed, the output of the adding section 35) or the output of the load limiting section 80. Further, the switching rotation speed n1 varies depending on the specifications of each plant and water turbine, but is usually set in the range of 75 to 90% of the rated rotation speed n0.

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記のような、切換回
転速度ｎ１までガイドベーンを起動開度にホールドする
制御方式は、水車またはポンプ水車の起動時の回転速度
上昇率を大きくすることができ、プラントの起動時間の
短縮に効果がある。しかしその弊害として、以下に示す
問題点があった。The above-described control system in which the guide vane is held at the start opening until the switching rotation speed n1 can increase the rotation speed increase rate at the start of the turbine or the pump turbine. This is effective in shortening the startup time of the plant. However, the disadvantages are as follows.

【００１１】すなわち、切換回転速度ｎ１に達した際、
それまで起動開度を保持されていたガイドベーンが無負
荷開度まで閉操作されれば、水車またはポンプ水車の回
転速度は定格回転速度ｎ０を超える（オーバーシュート
する）ことなく定格回転速度ｎ０にスムーズに整定され
ることになるわけである。ところが、水車またはポンプ
水車の回転速度が、切換回転速度ｎ１に達した際、水車
またはポンプ水車の回転速度ｎは速度増減指令部１０の
設定値Ｆより低いため、比例演算（Ｐ）部３１の出力は
正、また積分演算（Ｉ）部３００には正の値が時々刻々
積算される。これらの現象はいずれもガバナＰＩＤ出力
（加算部３５の出力）を正、即ちガイドベーン開方向に
制御するため、小値選択部９１の出力は負荷制限位置設
定部８１の設定値８２とガイドベーン実開度Ｙの減算部
８３による差がより大きくなる値として出力されてい
た。このため、ガイドベーンが閉方向操作を開始するポ
イントは、水車またはポンプ水車の回転速度がオーバー
シュートし、加算部３５の出力が負に反転した時点とな
る。従って、上記に示す「切換回転速度ｎ１に達した際
にガイドベーンが起動開度から無負荷開度まで閉操作さ
れれば、水車またはポンプ水車の回転速度はオーバーシ
ュートすることなく定格回転速度ｎ０にスムーズに整定
される」ごとき制御は実現困難であった。この様相を図
１２に示す。That is, when the switching rotation speed n1 is reached,
If the guide vane, which had been held at the startup opening degree until then, is closed to the no-load opening degree, the rotation speed of the water turbine or the pump turbine becomes the rated rotation speed n0 without exceeding (overshooting) the rated rotation speed n0. It will be settled smoothly. However, when the rotation speed of the turbine or the pump turbine reaches the switching rotation speed n1, the rotation speed n of the turbine or the pump turbine is lower than the set value F of the speed increase / decrease command unit 10, so that the proportional operation (P) unit 31 The output is positive, and the integral operation (I) unit 300 accumulates a positive value every moment. In any of these phenomena, the governor PID output (the output of the adder 35) is controlled to be positive, that is, the guide vane is opened. Therefore, the output of the small value selector 91 is determined by the set value 82 of the load limit position setting unit 81 and the guide vane. The difference is output as a value that makes the difference between the actual opening Y and the subtraction unit 83 larger. For this reason, the point at which the guide vane starts the closing direction operation is the time when the rotation speed of the water turbine or the pump water turbine overshoots and the output of the adding unit 35 is inverted to the negative. Accordingly, if the guide vane is closed from the start opening to the no-load opening when the switching rotation speed n1 is reached as described above, the rotation speed of the water turbine or the pump turbine becomes the rated rotation speed n0 without overshooting. The control was difficult to achieve. This aspect is shown in FIG.

【００１２】従来、水車またはポンプ水車の回転速度が
定格回転速度ｎ０になるまで、積分演算（Ｉ）部３００
の値を零リセットする方法が提案されている。この方法
では、回転速度が定格回転速度ｎ０に達した際、積分演
算（Ｉ）は零、比例演算（Ｐ）部３１の出力は正から負
に反転するが、アクチュエータ４０の機械的な遅れによ
り依然として回転速度が定格回転速度以上にオーバーシ
ュートする現象は完全には除去不可能であった。この様
相を図１３に示す。Conventionally, an integral operation (I) unit 300 until the rotation speed of the water turbine or the pump water turbine reaches the rated rotation speed n0.
Has been proposed to reset the value of. In this method, when the rotation speed reaches the rated rotation speed n0, the integral operation (I) is zero, and the output of the proportional operation (P) unit 31 is inverted from positive to negative. Still, the phenomenon that the rotation speed overshoots above the rated rotation speed could not be completely eliminated. This aspect is shown in FIG.

【００１３】また、図１３に示す制御特性は、図１２に
示したものと比較して水車またはポンプ水車の起動時に
おいて、水車またはポンプ水車の回転速度のオーバーシ
ュートは小さくなるという効果があるが、そのために定
格回転速度ｎ０を超えた時点での閉方向の制御量が大き
く、水路系に過大な擾乱を引き起こし、図１１に示すサ
ージタンク６１の水位変動が大きくなるという欠点があ
った。The control characteristic shown in FIG. 13 has an effect that the overshoot of the rotation speed of the turbine or the pump turbine becomes smaller when the turbine or the pump turbine is started, as compared with the control characteristic shown in FIG. For this reason, the control amount in the closing direction at the time when the rated rotation speed n0 is exceeded is large, causing excessive disturbance in the water channel system, and the water level fluctuation of the surge tank 61 shown in FIG.

【００１４】この発明は上述のような問題点を解決する
ためになされたものであり、水車またはポンプ水車の起
動時において、水車またはポンプ水車の回転速度が定格
回転速度ｎ０より小さい、予め設定された切換回転速度
ｎ１において、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値を回
転速度が上昇する方向と反対方向に制御することによ
り、起動時間を増大させることなく回転速度のオーバー
シュートをなくし、かつ、水路系に過大な擾乱、撹乱を
引き起こさないような水車またはポンプ水車の調速制御
方法および装置を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. When the turbine or the pump-turbine is started, the rotational speed of the turbine or the pump-turbine is set to a value smaller than the rated rotational speed n0. By controlling the integral value of the integral operation unit of the PID operation unit in the direction opposite to the direction in which the rotation speed increases at the switched rotation speed n1, the overshoot of the rotation speed is eliminated without increasing the startup time, and An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for controlling the speed of a water turbine or a pump water turbine that do not cause excessive disturbance or disturbance in a waterway system.

【００１５】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明に係る水車また
はポンプ水車の調速制御方法は、設定出力指令値と検出
値の偏差値を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、水車またはポンプ水車の起動時に、水車またはポン
プ水車の回転速度が定格回転速度より小さい、予め設定
された回転速度に到達するまで、ＰＩＤ演算部の積分演
算部の積分値を所定値に保持し、設定された回転速度に
到達した時点で上記所定値の保持を解除するとともに、
ＰＩＤ演算部の積分演算部に、ガイドベーン開度を抑え
る方向の負の信号を一定時間加えるようにしたものであ
る。According to a speed control method for a water turbine or a pump-turbine according to the present invention, a deviation value between a set output command value and a detected value is calculated by a PID calculation unit, and a guide vane is calculated based on the calculation result. In the output of the opening degree command value, when the turbine or the pump-turbine is started, the integral calculation unit of the PID calculation unit is operated until the rotation speed of the turbine or the pump-turbine reaches a preset rotation speed smaller than the rated rotation speed. Is held at a predetermined value, and when the set rotation speed is reached, the holding of the predetermined value is released,
A negative signal in the direction of suppressing the guide vane opening is added to the integral operation unit of the PID operation unit for a certain period of time.

【００１６】また、上記方法において、水車またはポン
プ水車の起動時に、水車またはポンプ水車の回転速度が
定格回転速度より小さい、予め設定された回転速度に到
達するまで、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値をゼロ
にリセットするようにしたものである。Further, in the above method, when the turbine or the pump turbine is started, the integral calculation unit of the PID calculation unit is operated until the rotation speed of the turbine or the pump turbine reaches a preset rotation speed smaller than the rated rotation speed. The integral value is reset to zero.

【００１７】また、水車またはポンプ水車の起動時に、
水車またはポンプ水車の回転速度が定格回転速度より小
さい、予め設定された回転速度になるまで、ＰＩＤ演算
部の積分演算部の積分値をゼロでない一定値にホールド
するようにしたものである。Further, when the turbine or the pump turbine is started,
Until the rotation speed of the water turbine or the pump turbine becomes a predetermined rotation speed that is lower than the rated rotation speed, the integral value of the integration calculation unit of the PID calculation unit is held at a constant value other than zero.

【００１８】また、設定出力指令値と検出値の偏差値を
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、水車または
ポンプ水車の起動時に、水車またはポンプ水車の回転速
度が定格回転速度より小さい、予め設定された回転速度
になるまで、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値を、当
該水車またはポンプ水車のガイドベーンの起動開度に相
当する値にホールドし、設定された回転速度に到達した
時点で、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値を、当該水
車またはポンプ水車のガイドベーンの無負荷時開度に相
当する値に変化させるようにしたものである。A PID calculation unit calculates a deviation value between a set output command value and a detected value, and outputs a guide vane opening command value based on the calculation result. Alternatively, until the rotation speed of the pump turbine becomes lower than the rated rotation speed, and reaches a predetermined rotation speed, the integral value of the integration calculation unit of the PID calculation unit corresponds to the starting opening of the guide vane of the turbine or the pump turbine. At the time when the rotation speed reaches the set rotation speed, the integral value of the integral operation unit of the PID operation unit is changed to a value corresponding to the no-load opening of the guide vane of the turbine or the pump turbine. It was made.

【００１９】また、設定出力指令値と検出値の偏差値を
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、水車または
ポンプ水車の起動時に、水車またはポンプ水車の回転速
度が定格回転速度より小さい、予め設定された回転速度
になるまで、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値を所定
値に保持し、設定された回転速度に到達した時点で上記
所定値の保持を解除するとともに、上記設定出力指令値
と検出値の偏差値の微分処理出力を積分演算部に入力す
るようにしたものである。A PID calculation unit calculates a deviation value between a set output command value and a detected value, and outputs a guide vane opening command value based on the calculation result. Alternatively, until the rotation speed of the pump turbine is lower than the rated rotation speed, and reaches a predetermined rotation speed, the integral value of the integration calculation unit of the PID calculation unit is held at a predetermined value, and when the rotation speed reaches the set rotation speed. The holding of the predetermined value is released, and the differential processing output of the deviation value between the set output command value and the detected value is input to an integral operation unit.

【００２０】また、この発明に係る水車またはポンプ水
車の調速制御装置は、設定出力指令値と検出値の偏差値
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、設定出力
指令値と検出値の偏差値に基づいてＰＩＤ演算を行うＰ
ＩＤ演算部、水車またはポンプ水車の起動時に、水車ま
たはポンプ水車の回転速度が定格回転速度より小さい、
予め設定された回転速度になるまでのガイドベーン開度
を設定する負荷制限位置設定部、水車またはポンプ水車
の回転速度に応じて上記ＰＩＤ演算部の出力と負荷制限
位置設定部の出力のいずれかを選択してガイドベーンの
制御指令信号とする選択手段、水車またはポンプ水車の
起動時に、水車またはポンプ水車の回転速度が定格回転
速度より小さい、予め設定された回転速度に到達するま
で、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値をゼロまたはゼ
ロでない所定値に保持する保持手段、および水車または
ポンプ水車の起動時に、水車またはポンプ水車の回転速
度が定格回転速度より小さい、予め設定された回転速度
に到達した時点で、上記ＰＩＤ演算部の積分演算部に、
ガイドベーン開度を抑える方向の負の信号を一定時間加
える関数発生部を備えたものである。Further, in the speed control device for a water turbine or a pump-turbine according to the present invention, a deviation value between a set output command value and a detected value is calculated by a PID calculation unit, and a guide vane opening degree command value is calculated based on the calculation result. In which PID calculation is performed based on the deviation between the set output command value and the detected value.
When the ID calculation unit starts the turbine or the pump turbine, the rotation speed of the turbine or the pump turbine is smaller than the rated rotation speed.
A load limit position setting unit that sets the guide vane opening until the rotation speed reaches a preset rotation speed, one of the output of the PID calculation unit and the output of the load limit position setting unit according to the rotation speed of the turbine or the pump turbine. Selecting means for selecting a control command signal for the guide vane, and calculating the PID until the rotation speed of the turbine or the pump turbine reaches a preset rotation speed smaller than the rated rotation speed when the turbine or the pump turbine is started. Holding means for holding the integral value of the integral operation unit at zero or a non-zero predetermined value, and a preset rotation speed at which the rotation speed of the turbine or the pump turbine is lower than the rated rotation speed when the turbine or the pump turbine is started. At the time of reaching, the integration operation part of the PID operation part
It has a function generator for adding a negative signal in the direction of suppressing the guide vane opening for a certain period of time.

【００２１】また、設定出力指令値と検出値の偏差値を
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水車またはポンプ水車の調
速制御装置において、設定出力指令値と検出値の偏差値
に基づいてＰＩＤ演算を行うＰＩＤ演算部、水車または
ポンプ水車の起動時に、水車またはポンプ水車の回転速
度が定格回転速度より小さい、予め設定された回転速度
に到達するまで、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値を
当該水車またはポンプ水車のガイドベーン起動開始に相
当する値に保持する保持手段、および水車またはポンプ
水車の回転速度が定格回転速度より小さい、予め設定さ
れた回転速度に到達した時点で、定められた制御方式に
より積分値を当該水車またはポンプ水車の無負時のガイ
ドベーン開度に変化させる関数発生部を備えたものであ
る。A deviation value between the set output command value and the detected value is calculated by a PID calculation unit, and a speed control device for a water turbine or a pump-turbine which outputs a guide vane opening command value based on the calculation result. A PID calculation unit for performing a PID calculation based on a deviation value between the output command value and the detected value, and when the water turbine or the pump turbine is started, the rotation speed of the water turbine or the pump turbine reaches a predetermined rotation speed smaller than the rated rotation speed. And a holding means for holding the integral value of the integral operation unit of the PID operation unit at a value corresponding to the start of starting of the guide vane of the turbine or the pump turbine, and that the rotation speed of the turbine or the pump turbine is smaller than the rated rotation speed. When the set rotation speed is reached, the integral value is changed to the guide vane opening of the turbine or pump turbine when there is no load by the specified control method. Those having a function generator for.

【００２２】また、設定出力指令値と検出値の偏差値を
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水車またはポンプ水車の調
速制御装置において、設定出力指令値と検出値の偏差値
に基づいてＰＩＤ演算を行うＰＩＤ演算部、水車または
ポンプ水車の起動時に、水車またはポンプ水車の回転速
度が定格回転速度より小さい、予め設定された回転速度
になるまでのガイドベーン開度を設定する負荷制限位置
設定部、水車またはポンプ水車の回転速度に応じて上記
ＰＩＤ演算部の出力と負荷制限位置設定部の出力のいず
れかを選択してガイドベーンの制御指令信号とする選択
手段、水車またはポンプ水車の起動時に、水車またはポ
ンプ水車の回転速度が定格回転速度より小さい、予め設
定された回転速度に到達するまで、ＰＩＤ演算部の積分
演算部の積分値をゼロまたはゼロでない所定値に保持す
る保持手段、および水車またはポンプ水車の起動時に、
水車またはポンプ水車の回転速度が定格回転速度より小
さい、予め設定された回転速度に到達した時点で、上記
設定出力指令値と検出値の偏差値の微分処理出力を積分
演算部に入力する微分演算部を備えたものである。A PID calculation unit calculates a deviation value between the set output command value and the detected value, and outputs the guide vane opening command value based on the calculation result. A PID calculation unit that performs a PID calculation based on a deviation value between the output command value and the detected value. When the water turbine or the pump turbine is started, the rotation speed of the water turbine or the pump turbine becomes a preset rotation speed smaller than the rated rotation speed. The guide vane is controlled by selecting one of the output of the PID calculation unit and the output of the load limit position setting unit according to the rotation speed of the turbine or the pump turbine. Selection means to be a command signal, a preset rotation speed at which the rotation speed of the turbine or pump turbine is smaller than the rated rotation speed when the turbine or pump turbine is started To reach, holding means for holding the integrated value of the integration unit of the PID computing unit to a predetermined value not zero or zero, and when starting the water turbine or pump turbine,
Differential operation for inputting the differential processing output of the deviation value between the set output command value and the detected value to an integral operation unit when the rotational speed of the water turbine or the pump turbine reaches a preset rotational speed smaller than the rated rotational speed. It is provided with a part.

【００２３】[0023]

【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を図について説明する。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ＴＬであるポンプ水車のトルク特
性を示す図である。図３、図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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a speed control device for a pump-turbine according to Embodiment 1 of the present invention during power generation control, and FIG. 2 is a conceptual diagram of a hydroelectric power plant. FIG. 3 is a diagram showing the flow rate characteristics of a pump turbine whose horizontal axis is the peripheral speed coefficient Kw and the vertical axis is the flow rate Q. FIG. 4 is the torque characteristic of the pump turbine whose horizontal axis is the peripheral speed coefficient Kw and whose vertical axis is the torque TL. FIG. FIGS. 3 and 4 show the characteristics of the pump turbine 50 depicted in FIG. 1 in detail, and the rated value indicates a state when the pump turbine 50 is operating in a steady state.

【００２４】図１、図２において、１０は速度増減指令
部であり、配電盤等からの自動調整機能、運転員操作等
に基づく速度増減指令値Ｆを調速制御装置２０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、リセット指令部２
７、および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。この調速制御装置２０は、速度
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。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および出力トルクＴＬを制御する。
リセット指令部２７は、比較部２７Ａとリセット部２７
Ｂとにより構成されている。上記速度増減指令部１０、
加算部２１、垂下率演算部２２、リセット指令部２７お
よび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。ＰＩＤ演算部３０は、比例演算（Ｐ）部３
１、積分演算（Ｉ）部３００、微分演算（Ｄ）部３３、
および加算部３５により構成される。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により構成される。In FIGS. 1 and 2, reference numeral 10 denotes a speed increase / decrease command unit which outputs a speed increase / decrease command value F to the speed control device 20 based on an automatic adjustment function from a switchboard or the like, an operation by an operator, or the like. Reference numeral 20 denotes an adder 21, a droop rate calculator 22, which amplifies the valve opening value Y and outputs a droop rate YE, and a reset commander 2.
7 and a speed control device (governor) configured by the PID operation unit 30. The speed control device 20 may be integrally formed with a device having the speed increase / decrease command unit 10. The speed control device 20 directly controls the guide vane 41 of the pump turbine 50 (for example, the guide vane of a fixed-wing Francis turbine), and as a result, controls the flow rate Q and the output torque TL of the pump turbine 50. .
The reset command unit 27 includes a comparison unit 27A and a reset unit 27.
B. The speed increase / decrease command unit 10,
The adder 21, the droop rate calculator 22, the reset commander 27, and the PID calculator 30 are realized by software using a microprocessor or an analog circuit using an operational amplifier. The PID operation unit 30 includes a proportional operation (P) unit 3
1, an integral operation (I) unit 300, a differential operation (D) unit 33,
And an adder 35. Further, the integral operation (I) unit 300 includes an integral operation (I) element 32 and an adder unit 34 as a correction unit.

【００２５】２４は切換部である。水車またはポンプ水
車が停止から起動する際は、ある設定された回転速度ｎ
１（通常定格の７５乃至９０％）未満の回転速度で昇速
中の際は、切換部２４は負荷制限部８０の出力を選択
し、ガイドベーン開度は一定開度（水車起動開度）に保
持される（この状態を負荷制限モードと称する）。負荷
制限部８０は、負荷制限位置設定部８１と、負荷制限位
置設定部８１の出力である負荷制限位置設定値８２から
ガイドベーン開度Ｙを減算する減算部８３とから構成さ
れている。水車またはポンプ水車の回転速度が切換回転
速度ｎ１に上昇到達すると、切換部２４はＰＩＤ出力
（加算部３５の出力）と負荷制限部８０の出力のいずれ
か小値９２の方に切り替わる。９１はＰＩＤ出力と負荷
制限部８０の出力のいずれか小さい方の値を選択する小
値選択部であり、この小値選択部９１の出力が９２であ
る。水車またはポンプ水車の回転速度が切換回転速度ｎ
１を超えると、最終的には小値選択部９１および切換部
２４によりＰＩＤ出力がアクチュエータ４０に印加され
る。（この状態をガバナフリーモードと称する）。Reference numeral 24 denotes a switching unit. When the turbine or the pump turbine starts up from a stop, a certain set rotation speed n
When the rotation speed is less than 1 (75 to 90% of the normal rating), the switching unit 24 selects the output of the load limiting unit 80, and the guide vane opening is a fixed opening (water turbine starting opening). (This state is referred to as a load limiting mode). The load limiting unit 80 includes a load limiting position setting unit 81 and a subtracting unit 83 that subtracts the guide vane opening Y from a load limiting position setting value 82 output from the load limiting position setting unit 81. When the rotation speed of the water turbine or the pump turbine reaches the switching rotation speed n1, the switching unit 24 switches to the smaller value 92 of the PID output (the output of the adding unit 35) and the output of the load limiting unit 80. Reference numeral 91 denotes a small value selection unit that selects the smaller value of the PID output and the output of the load limiting unit 80. The output of the small value selection unit 91 is 92. The rotation speed of the turbine or the pump turbine is the switching speed n
When the value exceeds 1, the PID output is finally applied to the actuator 40 by the small value selection unit 91 and the switching unit 24. (This state is called a governor-free mode).

【００２６】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、図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および出力トルクＴＬが決定される。図３、図４にお
いて、Ｋｗは周速度係数、ｋは定数、ｎは回転速度、Ｈ
ｅは有効落差である。これらの特性は知られているもの
であり、予めモデルや実機等を用いて実験的または数学
的手法により作成しておく。An actuator 40 is a governor mechanical system which receives a guide vane opening command value GC from the speed control device 20 and drives the guide vane 41 in accordance with the command value GC. Reference numeral 50 denotes a pump turbine, which is based on the valve opening value Y, the rotation speed n which is a feedback amount, and the effective head He, based on the graph shown in FIG. 1, that is, the characteristic shown in FIGS. The flow rate Q and the output torque TL corresponding to the valve opening value Y in are determined. 3 and 4, Kw is a peripheral speed coefficient, k is a constant, n is a rotation speed, H
e is the effective head. These characteristics are known, and are created in advance by an experimental or mathematical method using a model, an actual machine, or the like.

【００２７】６０はサージタンク６１、損失水頭６２、
水車下流圧力６３、およびその加算器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が決まり、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項を引き去った差
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ＧＤ2 があり、与えら
れた水車トルクＴＬ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が決まる。Numeral 60 denotes a surge tank 61, a loss head 62,
This is a water channel system constituted by a water turbine downstream pressure 63 and an adder 64 thereof. 65 is an upper dam, 66 is a penstock, 6
7 is a draft and 68 is a lower dam. Then, the water level Hs of the surge tank 61 is determined by the flow rate Q passing through the pump turbine 50, and the difference obtained by subtracting two terms of the water turbine downstream pressure PG and the loss head HE (a function of the flow rate Q) from the water level Hs is effective. The drop is He. Further, the power generation motor 70 and the pump-turbine 50, there is the moment of inertia GD 2, the difference between the given water wheel torque TL and the generated electric power W, the system frequency conditions, the generator motor 70, the shaft system of the water wheel 50 It is accelerated / decelerated to determine the rotation speed n.

【００２８】９３は積分演算（Ｉ）要素３２の入力に負
の入力値を加算する加算器、９４は設定された回転速度
ｎ１に到達した時点後一定時間、負の値を出力する関数
発生器である。Numeral 93 denotes an adder for adding a negative input value to the input of the integral operation (I) element 32. Numeral 94 denotes a function generator for outputting a negative value for a certain period of time after reaching the set rotational speed n1. It is.

【００２９】次に動作を説明する。水車またはポンプ水
車を停止状態から起動させるためには、軸受け等の接触
部の静止摩擦トルクに打ち勝つため、ガイドベーンを、
無負荷状態で水車またはポンプ水車を定格回転速度に維
持するための開度（無負荷開度）よりも大きい値の起動
開度に設定し、無負荷開度時よりも多量の水量を流す。
この制御は、負荷制限位置設定部８１の負荷制限位置設
定値８２を、ガイドベーン起動開度相当値に設定し、負
荷制限位置設定値８２に対しガイドベーン実開度Ｙを、
減算部８３の出力が零になるように追従制御させ、結果
的にガイドベーン実開度Ｙが起動開度にホールドされ
る。この負荷制限モードは水車またはポンプ水車が切換
回転速度ｎ１（通常定格の７５乃至９０％）に達するま
で維持される。Next, the operation will be described. In order to start the turbine or the pump turbine from the stopped state, in order to overcome the static friction torque of the contact part such as a bearing, the guide vane is
The opening is set to a value larger than the opening (no-load opening) for maintaining the turbine or the pump turbine at the rated rotation speed in the no-load state, and a larger amount of water flows than at the time of the no-load opening.
This control sets the load limit position set value 82 of the load limit position setting unit 81 to a value corresponding to the guide vane activation opening, and sets the guide vane actual opening Y to the load limit position set value 82,
Following control is performed so that the output of the subtraction unit 83 becomes zero, and as a result, the guide vane actual opening Y is held at the starting opening. This load limiting mode is maintained until the turbine or the pump turbine reaches the switching rotation speed n1 (75 to 90% of the normal rating).

【００３０】切換回転速度ｎ１に到達すると、ガイドベ
ーン実開度Ｙが無負荷開度より大きい起動開度にホール
ドされたままの状態では、水車またはポンプ水車の回転
速度は定格ｎ０をオーバーするため、切換部２４の入力
選択を小値選択部９１の出力側に切換操作する。小値選
択部９１はガバナＰＩＤ出力（回転速度を入力したフィ
ードバック制御ループの出力、加算部３５の出力）と負
荷制限部８０の出力のいずれか小値を出力値９２として
出力する。また、切換回転速度ｎ１は、各プラント、水
車の仕様によって異なるが、通常定格回転速度ｎ０の７
５乃至９０％の範囲に設定される。本発明においては、
設定された切換回転速度ｎ１に到達した時点後一定時
間、積分演算（Ｉ）要素３２の入力に関数発生器９４の
出力である負の値を加算することにより、積分演算
（Ｉ）要素３２の値を負とするように作用させる。When the switching rotation speed n1 is reached, the rotation speed of the water turbine or the pump turbine exceeds the rating n0 in a state where the guide vane actual opening Y is held at the starting opening larger than the no-load opening. , The input selection of the switching unit 24 is switched to the output side of the small value selection unit 91. The small value selecting section 91 outputs, as an output value 92, either the small value of the governor PID output (the output of the feedback control loop inputting the rotational speed, the output of the adding section 35) or the output of the load limiting section 80. Further, the switching rotation speed n1 differs depending on the specifications of each plant and the water turbine.
It is set in the range of 5 to 90%. In the present invention,
By adding a negative value, which is the output of the function generator 94, to the input of the integration operation (I) element 32 for a certain period of time after reaching the set switching rotation speed n1, the integration operation (I) element 32 Acts to make the value negative.

【００３１】このように積分演算（Ｉ）要素へ負の値を
入力する回路を付加したことにより、図５に示すごと
く、水車またはポンプ水車の起動時間が増大することな
く、回転速度のオーバーシュート量をなくすことがで
き、また、水路系に過大な擾乱を引き起こさせないよう
な水車またはポンプ水車の調速制御方法および装置を得
ることができる。なお、アクチュエータ４０は油圧式の
場合について説明したが、電動式のガイドベーン操作機
構であってもよい。このことは、以下に説明する実施の
形態においても同様である。By adding a circuit for inputting a negative value to the integral operation (I) element, as shown in FIG. 5, the overshoot of the rotation speed without increasing the start-up time of the turbine or the pump turbine is increased. It is possible to obtain a method and an apparatus for controlling the speed of a water turbine or a pump water turbine that can reduce the volume and do not cause excessive disturbance in the waterway system. Although the case where the actuator 40 is of the hydraulic type has been described, it may be an electric guide vane operating mechanism. This is the same in the embodiments described below.

【００３２】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。実施の形態１においては、予め
設定された切換回転速度ｎ１に至るまでは積分演算
（Ｉ）要素３２の値はゼロにリセットされていたが、本
実施の形態では、上記の回転数領域において一定値にホ
ールドさせておく。そして切換回転速度ｎ１に至った時
点で当該ホールド値を、添加指令値を与えることにより
減算させるものとする。Embodiment 2 FIG. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the value of the integral calculation (I) element 32 is reset to zero until the preset switching rotation speed n1 is reached. However, in the present embodiment, the value of the integral calculation (I) element 32 is constant in the above-mentioned rotation speed region. Hold the value. When the switching rotation speed n1 is reached, the hold value is decremented by giving an addition command value.

【００３３】図６は実施の形態２に係る装置のブロック
構成図である。図１のリセット指令部２７が積分ホール
ド指令部３７となる。積分ホールド指令部３７の内、３
７Ａの比較部１は水車またはポンプ水車の回転速度ｎが
切換回転数ｎ１に達したことを判別するために設けられ
ており、ホールド部３７Ｂは回転速度ｎ＜ｎ１のとき積
分演算（Ｉ）要素３２をホールドする一定値を与える。
なお、実施の形態２における効果は実施の形態１の場合
の図５と同様である。その他の構成は実施の形態１と同
様であるのでその説明を省略する。FIG. 6 is a block diagram of an apparatus according to the second embodiment. The reset command unit 27 in FIG. 1 becomes the integration hold command unit 37. Of the integration hold command section 37, 3
The comparison unit 1 of 7A is provided for determining that the rotation speed n of the water turbine or the pump turbine has reached the switching speed n1, and the holding unit 37B is an integral operation (I) element when the rotation speed n <n1. Give a constant value to hold 32.
The effect of the second embodiment is similar to that of the first embodiment shown in FIG. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【００３４】実施の形態３．以下、実施の形態３を説明
する。実施の形態１においては、あらかじめ設定された
切換回転速度ｎ１に至るまでは積分演算（Ｉ）要素３２
の値は零にリセットされていた。また、実施の形態２に
おいては、切換回転速度ｎ１に至るまでは積分演算
（Ｉ）要素３２の値は一定値にホールドされていた。こ
の実施の形態３においては、切換回転速度ｎ１に至るま
では積分演算（Ｉ）要素３２の値を水車またはポンプ水
車の起動時のガイドベーン開度に設定しておく。また、
切換回転速度ｎ１に至った時点で、当該水車またはポン
プ水車の無負荷時のガイドベーン開度に変化させること
とする。これは本ＰＩＤ方式が定常安定時には積分演算
（Ｉ）要素３２とガイドベーン開度フィードバック量が
等しい関係になることを利用したものである。Embodiment 3 Hereinafter, Embodiment 3 will be described. In the first embodiment, the integral operation (I) element 32 is used until the preset switching rotation speed n1 is reached.
Was reset to zero. In the second embodiment, the value of the integral operation (I) element 32 is held at a constant value until the switching rotational speed n1 is reached. In the third embodiment, the value of the integral calculation (I) element 32 is set to the guide vane opening at the start of the water turbine or the pump turbine until the switching rotation speed n1 is reached. Also,
At the point of time when the switching rotation speed n1 is reached, the guide vane opening degree of the turbine or the pump turbine when there is no load is changed. This utilizes the fact that the integral calculation (I) element 32 and the guide vane opening feedback amount have the same relationship when the PID method is steady and stable.

【００３５】図７は実施の形態３に係る装置のブロック
構成図である。図１のリセット指令部２７が積分ホール
ド指令部３７となる。積分ホールド指令部３７のうち、
３７Ａの比較部１は、水車またはポンプ水車の回転速度
ｎが切換回転速度ｎ１に達したことを判別するために設
けられており、ホールド部３７Ｂは回転速度ｎ＜ｎ１の
とき、積分演算（Ｉ）要素３２をガイドベーン起動開度
にホールドする。ｎ＞ｎ１の時、関数部９５により積分
演算（Ｉ）要素３２はガイドベーン無負荷開度になるよ
う制御される。また、本実施の形態３においては、水車
またはポンプ水車の起動時における回転速度が切換回転
速度ｎ１以下、すなわちｎ＜ｎ１の領域での制御は、比
例演算（Ｐ）部３１、微分演算（Ｄ）部３３を零にリセ
ットし、ガイドベーン起動開度相当値にホールドされた
積分演算（Ｉ）要素３２に実際のガイドベーン開度Ｙを
追従させる方式によるため、図１における切換部２４が
省略でき、システム構成がシンプルになるというメリッ
トがある。なお、実施の形態３における効果を図８に示
す。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、そ
の説明を省略する。FIG. 7 is a block diagram of an apparatus according to the third embodiment. The reset command unit 27 in FIG. 1 becomes the integration hold command unit 37. Of the integration hold command section 37,
The comparison unit 1 of 37A is provided to determine that the rotation speed n of the water turbine or the pump turbine has reached the switching rotation speed n1, and the hold unit 37B performs the integration operation (I ) Hold the element 32 at the guide vane activation opening. When n> n1, the function unit 95 controls the integral calculation (I) element 32 so that the guide vane has no load. Further, in the third embodiment, the control in the region where the rotation speed at the start of the water turbine or the pump-turbine is equal to or lower than the switching rotation speed n1, that is, n <n1, is performed by the proportional operation (P) unit 31 and the differential operation (D 1) is reset to zero and the actual guide vane opening Y follows the integral operation (I) element 32 held at the guide vane starting opening equivalent value. Therefore, the switching unit 24 in FIG. 1 is omitted. This has the advantage of simplifying the system configuration. FIG. 8 shows the effect of the third embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【００３６】実施の形態４．以下、この発明の実施の形
態４を説明する。実施の形態１においては、予め設定さ
れた切換回転速度ｎ１に至るまでは積分演算（Ｉ）要素
３２の値はゼロにリセットされていた。また、実施の形
態２においては、切換回転速度ｎ１に至るまでは積分演
算（Ｉ）要素３２の値は一定値にホールドされていた。
実施の形態３においては、切換回転速度ｎ１以下におい
て、ガイドベーン起動開度相当にホールドされていた積
分演算（Ｉ）要素３２の値を切換回転速度ｎ１到達にお
いてガイドベーン無負荷開度に変化させることとした。
この実施の形態４においては、切換回転速度ｎ１に至る
までは積分演算（Ｉ）要素３２の値をリセット（ゼロ）
またはある定められた値にホールドしておき、切換回転
速度ｎ１に至った時点で入力偏差値の微分処理出力を積
分演算（Ｉ）要素３２に入力することとする。Embodiment 4 FIG. Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the value of the integral calculation (I) element 32 is reset to zero until the preset switching rotational speed n1 is reached. In the second embodiment, the value of the integral operation (I) element 32 is held at a constant value until the switching rotational speed n1 is reached.
In the third embodiment, the value of the integral calculation (I) element 32 that has been held equivalent to the guide vane starting opening at the switching rotation speed n1 or less is changed to the guide vane no-load opening when the switching rotation speed n1 is reached. I decided that.
In the fourth embodiment, the value of the integral operation (I) element 32 is reset (zero) until the switching rotational speed n1 is reached.
Alternatively, the output value is held at a predetermined value, and the differential processing output of the input deviation value is input to the integral calculation (I) element 32 when the switching rotation speed n1 is reached.

【００３７】図９は実施の形態４に係る装置のブロック
構成図である。９６は切換回転速度ｎ１到達後、回転速
度が定格付近に安定するまで作用する微分演算部であ
り、比較部３７Ａの切換回転速度ｎ１到達の確認により
演算を開始する。なお、実施の形態４における効果を図
１０に示す。その他の構成は実施の形態１と同一である
のでその説明を省略する。FIG. 9 is a block diagram of an apparatus according to the fourth embodiment. Reference numeral 96 denotes a differential operation unit that operates until the rotation speed stabilizes near the rated speed after reaching the switching rotation speed n1, and starts the operation when the comparison unit 37A confirms that the switching rotation speed n1 has been reached. FIG. 10 shows the effect of the fourth embodiment. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【００３８】[0038]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、水車ま
たはポンプ水車の起動時に調速制御装置中の積分演算要
素に正方向の値の加算されることを防止する対策をとっ
たため、起動時間が増大することなく水車またはポンプ
水車の定格回転速度ｎ０からのオーバーシュートを発生
させず、かつ水路系の過大な擾乱を防止できる調速制御
方法および装置を提供できる。As described above, according to the present invention, a countermeasure is taken to prevent a positive value from being added to the integral operation element in the speed control device when the water turbine or the pump turbine is started. It is possible to provide a speed control method and apparatus capable of preventing overshooting from the rated rotation speed n0 of the water turbine or the pump water turbine without increasing the time and preventing excessive disturbance of the water channel system.

【００３９】また、ガイドベーン起動開度相当値にホー
ルドされた積分演算（Ｉ）要素に実際のガイドベーン開
度Ｙを追従させる方式を採用することにより切換部が省
略でき、システム構成を簡単にすることができる。Further, by adopting a system in which the actual guide vane opening Y is made to follow the integral calculation (I) element held at the value corresponding to the guide vane starting opening, the switching unit can be omitted, and the system configuration can be simplified. can do.

【００４０】また、積分演算部の積分値を設計検討によ
り定められる一定値にホールドしておくことにより、水
車またはポンプ水車回転速度の定格速度までの到着を、
オーバーシュートなく、よりスムーズに行なうことがで
きる。Also, by holding the integral value of the integral operation unit at a constant value determined by design study, arrival of the turbine or pump turbine at the rated speed of the rotation speed can be reduced.
It can be performed more smoothly without overshoot.

【００４１】また、積分の値を、偏差ΔＧＯＶの微分演
算部の出力で調整しているため、水車またはポンプ水車
回転速度の定格速度までの到達を、オーバシュートな
く、よりスムーズに行なうことができる。Further, since the integral value is adjusted by the output of the differential operation unit of the deviation ΔGOV, the rotation speed of the turbine or the pump turbine reaches the rated speed more smoothly without overshooting. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 この発明の実施の形態１に係る水車またはポ
ンプ水車の調速装置を示すブロック構成図である。FIG. 1 is a block diagram showing a speed control device for a water turbine or a pump water turbine according to Embodiment 1 of the present invention.

【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。FIG. 2 is a conceptual diagram of a hydroelectric power plant according to Embodiment 1 of the present invention.

【図３】 この発明に実施の形態１に係るポンプ水車の
流量特性図である。FIG. 3 is a flow characteristic diagram of the pump-turbine according to Embodiment 1 of the present invention.

【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。FIG. 4 is a torque characteristic diagram of the pump-turbine according to Embodiment 1 of the present invention.

【図５】 この発明の実施の形態１および実施の形態２
に係る水車またはポンプ水車の起動時の回転速度、ガイ
ドベーン開度の特性図である。FIG. 5 is a view showing a first embodiment and a second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a characteristic diagram of a rotation speed and a guide vane opening at the time of startup of the water turbine or the pump water wheel according to the first embodiment.

【図６】 この発明の実施の形態２に係る水車またはポ
ンプ水車の調速制御装置を示すブロック構成図である。FIG. 6 is a block diagram showing a speed control device for a water turbine or a pump water turbine according to Embodiment 2 of the present invention.

【図７】 この発明の実施の形態３に係る水車またはポ
ンプ水車の調速制御装置を示すブロック構成図である。FIG. 7 is a block diagram showing a speed control device for a turbine or a pump turbine according to a third embodiment of the present invention.

【図８】 この発明の実施の形態３に係る水車またはポ
ンプ水車の起動時の回転速度、ガイドベーン開度の特性
図である。FIG. 8 is a characteristic diagram of a rotation speed and a guide vane opening degree at the time of startup of a water turbine or a pump water turbine according to Embodiment 3 of the present invention.

【図９】 この発明の実施の形態４に係る水車またはポ
ンプ水車の調速制御装置を示すブロック構成図である。FIG. 9 is a block diagram showing a speed control device for a water turbine or a pump water turbine according to Embodiment 4 of the present invention.

【図１０】 この発明の実施の形態４に係る水車または
ポンプ水車の起動時の回転速度、ガイドベーン開度の特
性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram of a rotation speed and a guide vane opening at the time of startup of a water turbine or a pump water turbine according to Embodiment 4 of the present invention.

【図１１】 従来の水車またはポンプ水車の調速制御装
置を示すブロック構成図である。FIG. 11 is a block diagram showing a conventional speed control device for a turbine or a pump turbine.

【図１２】 従来の水車またはポンプ水車の起動時の回
転速度、ガイドベーン開度の特性図である。FIG. 12 is a characteristic diagram of a rotation speed and a guide vane opening of a conventional water turbine or a pump water turbine at the time of startup.

【図１３】 従来の水車またはポンプ水車の起動時の回
転速度、ガイドベーン開度の特性図である。FIG. 13 is a characteristic diagram of a rotation speed and a guide vane opening of a conventional water turbine or a pump water turbine at the time of startup.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 速度増減指令部、２０ 調速制御装置、２１ 加
算部、２２ 垂下率演算部、２４ 切換部、２７ リセ
ット指令部、２７Ａ 比較部、２７Ｂ リセット部、２
８ 比較部、３０ ＰＩＤ演算部、３１ 比例演算部、
３２ 積分演算要素、３３ 微分演算部、３４ 加算
部、３５ 加算部、３７ 積分ホールド指令部、３７Ａ
比較部、３７Ｂ ホールド部、３００ 積分演算部、
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、８０ 負荷制限部、８１ 負荷制限位置設
定部、８２ 負荷制限位置設定値、８３ 減算部、９１
小値選択部、９２ 小値選択部出力、９３ 加算部、
９４ 関数部、９５ 関数部、９６ 微分演算部、Ｆ
設定周波数指令値、ΔＧＯＶ 偏差値、ｎ 回転速度、
ｎ０ 定格回転速度、ｎ１ 切換回転速度、ＧＣ ガイ
ドベーン開度指令値、ＧＨ トリガ指令、Ｙ ガイドベ
ーン開度値、ＹＥ 垂下率値、ＨＳ サージタンク水
位、ＨＥ 損失水頭、Ｈｅ 有効落差、ＰＧ 水車下流
圧力。10 speed increase / decrease command section, 20 speed control device, 21 addition section, 22 droop rate calculation section, 24 switching section, 27 reset command section, 27A comparison section, 27B reset section, 2
8 comparison unit, 30 PID operation unit, 31 proportional operation unit,
32 integration operation element, 33 differentiation operation unit, 34 addition unit, 35 addition unit, 37 integration hold command unit, 37A
Comparison section, 37B hold section, 300 integration operation section,
40 Actuator, 41 Guide vane, 50 Pump turbine, 60 Fluid system, 61 Surge tank, 62
Head loss, 63 downstream pressure of turbine, 64 addition, 70
Generator motor, 80 load limiting section, 81 load limiting position setting section, 82 load limiting position setting value, 83 subtraction section, 91
Small value selector, 92 Small value selector output, 93 adder,
94 Function part, 95 Function part, 96 Differential operation part, F
Set frequency command value, ΔGOV deviation value, n rotation speed,
n0 rated rotation speed, n1 switching rotation speed, GC guide vane opening command value, GH trigger command, Y guide vane opening value, YE droop rate value, HS surge tank water level, HE loss head, He effective head, PG turbine downstream pressure.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 設定出力指令値と検出値の偏差値をＰＩ
Ｄ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またはポンプ水車の調速制
御方法において、水車またはポンプ水車の起動時に、水
車またはポンプ水車の回転速度が定格回転速度より小さ
い、予め設定された回転速度に到達するまで、ＰＩＤ演
算部の積分演算部の積分値を所定値に保持し、設定され
た回転速度に到達した時点で上記所定値の保持を解除す
るとともに、ＰＩＤ演算部の積分演算部に、ガイドベー
ン開度を抑える方向の負の信号を一定時間加えるように
したことを特徴とする水車およびポンプ水車の調速制御
方法。1. A deviation value between a set output command value and a detected value is represented by PI
In a speed control method for a water turbine or a pump-turbine, which calculates in a D-operation unit and outputs a guide vane opening command value based on the calculation result, the rotation speed of the water wheel or the pump-turbine is rated when the water wheel or the pump-turbine is started. The integral value of the integral operation unit of the PID operation unit is held at a predetermined value until the rotation speed reaches a preset rotation speed that is lower than the rotation speed. When the rotation speed reaches the set rotation speed, the holding of the predetermined value is released. And a speed control method for a water turbine and a pump-turbine, wherein a negative signal in the direction of suppressing the guide vane opening is added to the integral operation part of the PID operation part for a certain period of time. 【請求項２】 水車またはポンプ水車の起動時に、水車
またはポンプ水車の回転速度が定格回転速度より小さ
い、予め設定された回転速度に到達するまで、ＰＩＤ演
算部の積分演算部の積分値をゼロにリセットするように
したことを特徴とする請求項１記載の水車およびポンプ
水車の調速制御方法。2. When the turbine or the pump turbine is started, the integral value of the integral calculation unit of the PID calculation unit is set to zero until the rotation speed of the turbine or the pump turbine reaches a preset rotation speed smaller than the rated rotation speed. 2. The speed control method for a water turbine and a pump-turbine according to claim 1, wherein the speed of the turbine is reset. 【請求項３】 水車またはポンプ水車の起動時に、水車
またはポンプ水車の回転速度が定格回転速度より小さ
い、予め設定された回転速度になるまで、ＰＩＤ演算部
の積分演算部の積分値をゼロでない一定値にホールドす
るようにしたことを特徴とする請求項１記載の水車およ
びポンプ水車の調速制御方法。3. When the turbine or the pump turbine is started, the integral value of the integral calculation unit of the PID calculation unit is not zero until the rotation speed of the turbine or the pump turbine reaches a predetermined rotation speed that is lower than the rated rotation speed. 2. The speed control method for a water turbine and a pump-turbine according to claim 1, wherein the speed is held at a constant value. 【請求項４】 設定出力指令値と検出値の偏差値をＰＩ
Ｄ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またはポンプ水車の調速制
御方法において、水車またはポンプ水車の起動時に、水
車またはポンプ水車の回転速度が定格回転速度より小さ
い、予め設定された回転速度になるまで、ＰＩＤ演算部
の積分演算部の積分値を、当該水車またはポンプ水車の
ガイドベーンの起動開度に相当する値にホールドし、設
定された回転速度に到達した時点で、ＰＩＤ演算部の積
分演算部の積分値を、当該水車またはポンプ水車のガイ
ドベーンの無負荷時開度に相当する値に変化させるよう
にしたことを特徴とする水車およびポンプ水車の調速制
御方法。4. A deviation value between a set output command value and a detected value is represented by PI
In a speed control method for a water turbine or a pump-turbine, which calculates in a D-operation unit and outputs a guide vane opening command value based on the calculation result, the rotation speed of the water wheel or the pump-turbine is rated when the water wheel or the pump-turbine is started. Until the rotation speed becomes lower than a predetermined rotation speed, the integral value of the integration calculation unit of the PID calculation unit is held at a value corresponding to the starting opening of the guide vane of the turbine or the pump turbine, and the set value is set. A water turbine characterized by changing an integral value of an integral operation part of a PID operation part to a value corresponding to a no-load opening of a guide vane of the turbine or a pump turbine at a time when the rotation speed is reached. And control method of speed control of pump turbine. 【請求項５】 設定出力指令値と検出値の偏差値をＰＩ
Ｄ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またはポンプ水車の調速制
御方法において、水車またはポンプ水車の起動時に、水
車またはポンプ水車の回転速度が定格回転速度より小さ
い、予め設定された回転速度になるまで、ＰＩＤ演算部
の積分演算部の積分値を所定値に保持し、設定された回
転速度に到達した時点で上記所定値の保持を解除すると
ともに、上記設定出力指令値と検出値の偏差値の微分処
理出力を積分演算部に入力するようにしたことを特徴と
する水車およびポンプ水車の調速制御方法。5. A deviation value between a set output command value and a detected value is represented by PI
In a speed control method for a water turbine or a pump-turbine, which calculates in a D-operation unit and outputs a guide vane opening command value based on the calculation result, the rotation speed of the water wheel or the pump-turbine is rated when the water wheel or the pump-turbine is started. Until the rotation speed becomes lower than a predetermined rotation speed, the integral value of the integral calculation unit of the PID calculation unit is held at a predetermined value, and when the set rotation speed is reached, the holding of the predetermined value is released. A speed control method for a water turbine and a pump-turbine, wherein a differential processing output of a deviation value between the set output command value and the detected value is input to an integration operation unit. 【請求項６】 設定出力指令値と検出値の偏差値をＰＩ
Ｄ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またはポンプ水車の調速制
御装置において、設定出力指令値と検出値の偏差値に基
づいてＰＩＤ演算を行うＰＩＤ演算部、水車またはポン
プ水車の起動時に、水車またはポンプ水車の回転速度が
定格回転速度より小さい、予め設定された回転速度にな
るまでのガイドベーン開度を設定する負荷制限位置設定
部、水車またはポンプ水車の回転速度に応じて上記ＰＩ
Ｄ演算部の出力と負荷制限位置設定部の出力のいずれか
を選択してガイドベーンの制御指令信号とする選択手
段、水車またはポンプ水車の起動時に、水車またはポン
プ水車の回転速度が定格回転速度より小さい、予め設定
された回転速度に到達するまで、ＰＩＤ演算部の積分演
算部の積分値をゼロまたはゼロでない所定値に保持する
保持手段、および水車またはポンプ水車の起動時に、水
車またはポンプ水車の回転速度が定格回転速度より小さ
い、予め設定された回転速度に到達した時点で、上記Ｐ
ＩＤ演算部の積分演算部に、ガイドベーン開度を抑える
方向の負の信号を一定時間加える関数発生部を備えたこ
とを特徴とする水車またはポンプ水車の調速装置。6. A deviation value between a set output command value and a detected value is represented by PI
In a speed control device of a water turbine or a pump-turbine which calculates a guide vane opening degree value based on the calculation result by a D calculation unit, a PID calculation is performed based on a deviation value between a set output command value and a detected value. A PID calculation unit, a load limiting position setting unit that sets a guide vane opening degree until the rotation speed of the turbine or the pump turbine becomes a predetermined rotation speed when the rotation speed of the turbine or the pump turbine is lower than the rated rotation speed, and a water turbine. Or the above PI according to the rotation speed of the pump turbine
Selection means for selecting either the output of the D calculation unit or the output of the load limit position setting unit to be a control command signal for the guide vanes, and when the turbine or the pump turbine is started, the rotation speed of the turbine or the pump turbine becomes the rated rotation speed. Holding means for holding the integral value of the integral operation unit of the PID operation unit at zero or a non-zero predetermined value until a predetermined rotation speed is reached, and a water wheel or a pump water wheel when the water wheel or the pump water wheel is started. When the rotation speed reaches a preset rotation speed that is smaller than the rated rotation speed, the above P
A speed control device for a water turbine or a pump-turbine, wherein a function generator for adding a negative signal in a direction for suppressing the guide vane opening degree for a certain period of time is provided in an integral operation part of the ID operation part. 【請求項７】 設定出力指令値と検出値の偏差値をＰＩ
Ｄ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またはポンプ水車の調速制
御装置において、設定出力指令値と検出値の偏差値に基
づいてＰＩＤ演算を行うＰＩＤ演算部、水車またはポン
プ水車の起動時に、水車またはポンプ水車の回転速度が
定格回転速度より小さい、予め設定された回転速度に到
達するまで、ＰＩＤ演算部の積分演算部の積分値を当該
水車またはポンプ水車のガイドベーン起動開始に相当す
る値に保持する保持手段、および水車またはポンプ水車
の回転速度が定格回転速度より小さい、予め設定された
回転速度に到達した時点で、定められた制御方式により
積分値を当該水車またはポンプ水車の無負時のガイドベ
ーン開度に変化させる関数発生部を備えたことを特徴と
する水車およびポンプ水車の調速制御装置。7. The difference between the set output command value and the detected value is represented by PI
In a speed control device of a water turbine or a pump-turbine which calculates a guide vane opening degree value based on the calculation result by a D calculation unit, a PID calculation is performed based on a deviation value between a set output command value and a detected value. At the start of the PID operation unit, the turbine or the pump turbine, the integral value of the integral operation unit of the PID operation unit is changed until the rotation speed of the water turbine or the pump turbine reaches a preset rotation speed smaller than the rated rotation speed. Or, holding means for holding a value corresponding to the start of starting of the guide vane of the pump turbine, and when the rotation speed of the turbine or the pump turbine is smaller than the rated rotation speed, and reaches a preset rotation speed, a predetermined control method. And a function generator for changing the integral value to the guide vane opening of the turbine or pump turbine when there is no load. Governor controller of up water wheel. 【請求項８】 設定出力指令値と検出値の偏差値をＰＩ
Ｄ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またはポンプ水車の調速制
御装置において、設定出力指令値と検出値の偏差値に基
づいてＰＩＤ演算を行うＰＩＤ演算部、水車またはポン
プ水車の起動時に、水車またはポンプ水車の回転速度が
定格回転速度より小さい、予め設定された回転速度にな
るまでのガイドベーン開度を設定する負荷制限位置設定
部、水車またはポンプ水車の回転速度に応じて上記ＰＩ
Ｄ演算部の出力と負荷制限位置設定部の出力のいずれか
を選択してガイドベーンの制御指令信号とする選択手
段、水車またはポンプ水車の起動時に、水車またはポン
プ水車の回転速度が定格回転速度より小さい、予め設定
された回転速度に到達するまで、ＰＩＤ演算部の積分演
算部の積分値をゼロまたはゼロでない所定値に保持する
保持手段、および水車またはポンプ水車の起動時に、水
車またはポンプ水車の回転速度が定格回転速度より小さ
い、予め設定された回転速度に到達した時点で、上記設
定出力指令値と検出値の偏差値の微分処理出力を積分演
算部に入力する微分演算部を備えたことを特徴とする水
車およびポンプ水車の調速制御装置。8. A deviation value between a set output command value and a detected value is represented by PI
In a speed control device of a water turbine or a pump-turbine which calculates a guide vane opening degree value based on the calculation result by a D calculation unit, a PID calculation is performed based on a deviation value between a set output command value and a detected value. A PID calculation unit, a load limiting position setting unit that sets a guide vane opening degree until the rotation speed of the turbine or the pump turbine becomes a predetermined rotation speed when the rotation speed of the turbine or the pump turbine is lower than the rated rotation speed, and a water turbine. Or the above PI according to the rotation speed of the pump turbine
Selection means for selecting either the output of the D calculation unit or the output of the load limit position setting unit to be a control command signal for the guide vanes, and when the turbine or the pump turbine is started, the rotation speed of the turbine or the pump turbine becomes the rated rotation speed. Holding means for holding the integral value of the integral operation unit of the PID operation unit at zero or a non-zero predetermined value until a predetermined rotation speed is reached, and a water wheel or a pump water wheel when the water wheel or the pump water wheel is started. A differential operation unit for inputting a differential processing output of a deviation value between the set output command value and the detected value to an integral operation unit when the rotation speed of the motor reaches a predetermined rotation speed that is smaller than the rated rotation speed. A speed control device for a turbine and a pump turbine.
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