JPS61173699A - 可変速水車発電装置の制御装置 - Google Patents

可変速水車発電装置の制御装置

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JPS61173699A
JPS61173699A JP60014776A JP1477685A JPS61173699A JP S61173699 A JPS61173699 A JP S61173699A JP 60014776 A JP60014776 A JP 60014776A JP 1477685 A JP1477685 A JP 1477685A JP S61173699 A JPS61173699 A JP S61173699A
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
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    • F03B15/02Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/04Controlling by varying liquid flow of turbines
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    • F03B15/16Regulating, i.e. acting automatically by power output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は巻線形誘導発電機を用いた可変速水車発電装置
の制御装置に関する。
〔発明の背景〕
この種可変速水車発電装置の制御装置として、第5図に
示すようなものが提案されている(例えば、特願昭57
−1112920号参照)。
第5図において、1は巻線形誘導発電機で、その回転子
に直結された水車2によって回転駆動されるとともに、
発電機1の二次巻線1bには、サイクロコンバータ3に
より発電機1の回転速度に応じて所定の位相に調整され
た交流励磁電流が供給され、発電機1の一次巻線1aか
らは電力系統4の定格周波数と等しい一定の周波数の交
流電力が出力されるように、可変速運転が行なわされる
5は水車特性関数発生器で1回転速度検出器6で検出さ
れた回転速度信号Nと、外部から与えられる発電出力指
令P、および水位検出信号Hを入力して、最高効率で運
転するための最適回転速度指令N、と最適案内弁開度指
令Y、を発生する。7はスリップ位相検出用誘導機で、
その回転子が発電機1に直結されるとともに、−次巻線
7aが発電機1の出力側に接続され、二次巻線7bから
スリップ位相信号S、を出力する。このスリップ位相信
号S、と最適回転速度指令N1はサイクロコンバータ3
に与えられ、前記したように、発電機1の二次巻線lb
に供給する交流励磁電流の位相等を制御し、また最適案
内弁開度指令Y、は案内弁駆動装置8に与えられ、水車
出力P?が最適値になるように案内弁9の開度を制御す
る。
このような制御装置において、いま発電出力P、をステ
ップ状に上昇させようとして1発電出力指令P、を第6
図(a)に示すように変化させた場合1発電出力指令P
、のステップ状の上昇に伴って最適回転速度指令N、と
最適案内弁開度指令Y、も、第6図(b)、(Q)に示
す如くステップ状に上昇し、案内弁9の開度Yは案内弁
駆動装置8により、第6図(d)に示すように、順次最
適案内弁開度指令Y、の値と一致するように制御され、
この案内弁9の開度の変化に従って水車出力P7も、第
6図(s)に示すように変化して、発電出力指令P、に
対応した値となる。一方、発電機1の回転速度Nを、第
6図(f)に示すように上昇させて、最適回転速度指令
N、に一致させるためには、その上昇分は見合うだけの
発電装置の回転系の運転エネルギが必要であるが、この
運動エネルギは水車出力P7で発電機1にかかる電気的
負荷、すなわち発電出力P0のいずれか一方から補ぎな
うしか方法がない、しかし、前記したように、水車出力
PTは最適案内弁開度指令Y。
に応じて変化する案内弁9の開度Yによって決められて
いるため、早急には上昇しない。このため。
前記運転エネルギを発電出力P0から補ぎなうことにな
り、第6図(g)に示すように、上昇させるべき発電出
力P0が過渡的に逆に下がってしまい、電力系統の運転
上問題が生じる。この問題は発電出力P6をステップ状
に下げようとする場合にも同様に生じる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解決し、
発電効率を低下させることなく1発電出力を発電出力指
令に円滑に追従させて、電力系統の安定度を高め得る可
変速水車発電装置の制御装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するため、本発明は、巻線形誘導発電機
の発電出力を検出する発電出力検出器と、この発電出力
検出器で検出された発電出力信号と発電出力指令の偏差
に応じて巻線形誘導発電機の二次巻線に与える交流励磁
電流を制御する電力制御装置と、水位検出信号と発電出
力指令を入力して最適回転速度指令を出力する水車特性
関数発生器と、最適回転速度指令と回転速度信号の偏差
を入力してこの偏差を零とするような補正信号を出力す
る修正演算器とを備え、発電出力指令をステップ状に変
化させた場合に、巻線形誘導発電機の回転速度が最適回
転速度指令に追従して変化するのを一時的に遅らせて、
発電出力を発電出力指令に応じて直接的に制御するよう
にしたことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図示の各実施例について説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る制御装置のブロック図
である。なお、第1図中、第5図と同一符号は同一物ま
たは相当物を示す。
水車特性関数発生器5には発電出力指令P、と水位検出
信号Hが入力されて、最適回転速度指令N、が発生する
。最適回転速度指令N、は回転検出器6で検出された実
際の回転速度信号と比較器10で比較され、その偏差A
N (=N、−N)が演算器11に入力される。演算器
11は比例要素に2 に1.積分要素□、微分要素に3.Sおよび加算器12
からなり、前記偏差ΔNがある限りこれを零にするよう
にXを出力する。この補正信号Xが案内弁駆動装置8に
入力される。案内弁駆動袋こ 出力が加算器14に負帰還されている。また、前記発電
出力指令P、は比較4115にも入力され、他方の入力
である発電出力検出器16で検出された実際の発電出力
信号P0と比較されて、その偏差IP (=P、−P、
)が電力制御装置17に入力される。電力制御装置17
は比例要素に5、積分G 要素□および加算器18からなり、その出力がサイクロ
コンバータ3に入力される。
このように構成された本実施例の制御装置において、い
ま時点t、で例えば発電出力P6をステップ状に上昇さ
せようとして、発電出力指令P。
を第2図(f)に示すようにステップ状に上昇させると
1発電機1の発電出力P0は、第2図(f)に示すよう
に1発電出力指令P、の変化に追従して上昇する。すな
わち、電力制御装置17に含まロコンバータ39発電機
19発電出力検出器16および比較器15によって構成
される負帰還回路により、偏差ΔP (=P、−P、)
は次第に減少して定常時にp、=p、となる。一方、案
内弁9の開度Yは、前述の発電出力指令P、に対しての
発電出力P、の応答の結果生ずる回転速度Nの低下と最
適回転速度指令N、の上昇の両方の影響を受けて応答す
る。このため、発電出力P、の急変後過渡的に発電出力
P0よりも水車出力P7の方が小さくなり、第2図(e
)に示すように、回転速度Nは一時的に減速され、その
後、時点t1で第2図(Q)に示すように、案内弁開度
Yは1発電出力P0に等しい水車出力PTを出すための
値Y、に達し回転速度Nの低下は止む、なお、時点t0
では実際の回転速度Nの方が最適回転速度指令N、より
も低く、偏差ΔN (=N、−N)は正のままで、演算
器11から出力される補正信号Xは引き続き案内弁Yを
開せしめるのでYはY、よりも大となり、水車出力P7
は発電出力P6よりも大となる。したがって、回転速度
Nは増大して最適回転速度指令N、に近付くとともに、
補正信号Xもゆっくり減少し始める。最終的に案内弁開
度YはY、に戻り、回転速度Nは最適回転速度指令と等
しくなり安定する。すなわち、演算器11駆動装置8、
案内弁9、水車2、発電機11回転速度検出器6および
比較器10によって構成される負帰還回路により、偏差
ΔN (=N、−N)は次第に減少して定常時にN=N
、どなる。また、Y=Y&は次のようにして達成される
。(イ)前記したように、定常時p、=p、どなる。(
ロ)水車2のランナ、発電機1の回転子等の総ての回転
部の慣性効果は水車出力P?と発電出力P、の差によっ
て加速されたり、減速されたりするもので、一種の積分
要素とみることができ、しかも前記したように11.8
,9,2,1.6,10によって負帰還回路が構成され
ているので、定常時にはp、=p、どなる。(ハ)案内
弁開度Yは水車出力PTに相当するものである。以上(
イ)〜(ハ)を総合すれば、Y、=Yとなる。
さらに、第3図は本発明の他の実施例に係る制御装置の
ブロック図である。
この実施例が第1図の実施例と異なる点は、最適回転速
度指令N、と回転速度Nとの偏差ΔNを入力して、その
値が所定値を越えたときに、電力補正信号AP、を発生
する電力補正関数発生器21と、この電力補正信号ΔP
3を発電出力指令P、から減じる加算器22が設けられ
ていることである。
したがって、この実施例によれば、発電出力指令P、を
ステップ状に上昇させ、最適回転速度指令N、と回転速
度Nの偏差ΔNが所定値を越えた場合に、電力補正関数
発生器21から電力補正信号lUP。が発生し、これが
加算器22に加えられて発電出力指令P、から減じられ
るので、発電出力P0は、第4図(f)に示すように、
第2図(f)に比べてゆるやかに発電出力指令P、の変
化に追従して上昇することになる。一方、回転速度Nの
低下は、第4図(e)に示すように、その分だけ抑えら
れ、最適回転速度指令N、の変化に対する回転速度Nの
応答が早くなる。すなわち。
発電出力P、と回転速度Nを、両者の調和をとりながら
発電出力指令P、の変化に追従させることができる。
第1図及び第3図の実施例では水車特性関数発生器の入
力として発電出力指令P、の他に水位検出信号Hを考え
ているがHの変動が小さい場合にはこれを省いてもよい
場合がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、発電出力指令を
急変させた場合に1巻線形誘導発電機の回転速度が最適
回転速度指令に追従して変化するのを一時的に遅らせて
、発電出力を発電出力指令に応じて直接的に制御するよ
うにしたので、発電出力を発電出力指令に円滑に追従さ
せて、電力系統の安定度を高めることができる。また、
回転速度を最適回転速度指令に追従して変化させるのを
遅らせると、その分発電効率が低下するが、それは極め
て僅かな時間であるから、殆んど無視することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る制御装置のブロック図
、第2図(a)〜(f)は同制御装置の各部における信
号の波形図、第3図は本発明の他の実施例に係る制御装
置のブロック図、第4図(a)〜(f)は同制御装置の
各部における信号の波形図、第5図は従来の制御装置の
一例を示すブロック図、第6図(a)〜(g)は同制御
装置の各部における信号の波形図である。 1・・・巻線形誘導発電機、2・・・水車、3・・・サ
イクロコンバーi、5・・・水車特性関数発生器、6・
・・回転速度検出器、7・・・スリップ位相検出用誘導
機、8・・・案内弁駆動装置、9・・・案内弁、10・
・・比較器。 11・・・演算器、15・・・比較器、16・・・発電
出力検出器、17・・・電力制御装置、21・・・電力
補正関数発生器、22・・・加算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電力系統に接続された巻線形誘導、発電機と、この
    巻線形誘導発電機を回転駆動する水車と、この水車に供
    給される水量を調整する案内弁と、この案内弁の開度を
    案内弁開度指令に応じて制御する案内弁駆動装置と、前
    記巻線形誘導発電機の回転速度を検出する回転速度検出
    器とを備え、前記回転速度検出器から得られる回転速度
    信号と少くとも発電出力指令を含む入力を受けて、前記
    巻線形誘導発電機の二次巻線に与える交流励磁電流と前
    記案内弁の開度を制御し、前記巻線形誘導発電機を最適
    回転速度で回転させるとともに、前記巻線形誘導発電機
    の一次巻線に電力系統と同一定格周波数の交流電力を発
    生させる可変速水車発電装置の制御装置において、前記
    巻線形誘導発電機の発電出力を検出する発電出力検出器
    と、この発電出力検出器で検出された発電出力信号と前
    記発電出力指令の偏差に応じて前記二次巻線に与える交
    流励磁電流を制御する電力制御装置と、少くとも前記発
    電出力指令を入力して最適回転速度指令を出力する水車
    特性関数発生器と、前記最適回転速度指令と前記回転速
    度指令の偏差を入力してこの偏差を零とするような補正
    信号を出力する修正演算器とを備えたことを特徴とする
    可変速水車発電装置の制御装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記最適回転速度
    指令と前記回転速度信号の偏差が所定値を越えたとき、
    その偏差に応じて前記発電出力指令を調整して前記電力
    制御装置に入力するように構成したことを特徴とする可
    変速水車発電装置の制御装置。
JP60014776A 1985-01-28 1985-01-28 可変速水車発電装置の制御装置 Expired - Lifetime JPH0634626B2 (ja)

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