CN107181436A - 扬水发电控制装置以及扬水发电控制方法 - Google Patents

扬水发电控制装置以及扬水发电控制方法 Download PDF

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Abstract

本实施方式涉及扬水发电控制装置及扬水发电控制方法。根据实施方式，扬水发电控制装置(100)具备控制部(23～29)，该控制部(23～29)以使根据与扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入相关的测定值和与发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出相关的测定值通过规定的运算而求出的值成为某个所设定的目标值的方式，对上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入和上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的至少一方进行控制。

Description

扬水发电控制装置以及扬水发电控制方法
本申请以日本专利申请2016-047269(申请日：2016年3月10日)为基础，享受该申请的优先权利益。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
技术领域
本实施方式涉及扬水发电控制装置以及扬水发电控制方法。
背景技术
太阳光发电、风力发电等发电设备随着自然环境的变化而输出较大地变动。若这些能量可再生的发电设备增加，那么以往的火力、水力等发电站中需要具备用于吸收能量可再生的发电设备的输出变动的功能。例如，目前为止进行调整以比较长的时间来变化的、1天的电力需求的变化的运用的扬水发电站，被要求不仅具有长时间的调整功能、而且具有短时间的调整功能。
但是，若想要通过1台扬水发电设备实现输入输出调整，那么需要从扬水运转向发电运转的切换、或者从发电运转向扬水运转的切换，因此不得不先暂时停止后再重新起动，存在运转切换花费时间这种问题。
因此，期待提出一种技术，不使扬水发电设备停止就能够进行扬水运转(电力消耗)与发电运转(电力供给)的切换。
发明内容
本发明要解决的课题在于提供扬水发电控制装置以及扬水发电控制方法，不使扬水发电设备停止就能够进行作为发电站或者发电站组的扬水运转与发电运转的切换。
根据实施方式，提供一种扬水发电控制装置，具备：第一测定部，对扬水运转中的扬水发电设备的扬水输入或与其相当的电气物理量进行测定；第二测定部，对发电运转中的扬水发电设备的发电输出或与其相当的电气物理量进行测定；以及控制部，以使根据由上述第一测定部测定出的测定值与由上述第二测定部测定出的测定值通过规定的运算而求出的值成为某个设定的目标值的方式，对上述扬水运转中的扬水发电设备的扬水输入与上述发电运转中的扬水发电设备的发电输出的至少一方进行控制。
附图说明
图1是表示第一实施方式的扬水发电系统的构成的一个例子的图。
图2是用于对该实施方式的控制装置100的控制进行说明的图表。
图3是表示该实施方式的扬水发电系统的控制的构成的图。
图4是表示该实施方式的控制装置100的功能构成的图。
图5是表示该实施方式的控制装置100的进一步的功能构成的图。
图6是表示该实施方式的控制装置100的进一步的功能构成的图。
图7是表示第二实施方式的扬水发电系统的构成的一个例子的图。
图8是表示该实施方式的控制装置100的进一步的功能构成的图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。
(第一实施方式)
首先，参照图1至图6对第一实施方式进行说明。
图1是表示第一实施方式的扬水发电系统的构成的一个例子的图。
某个扬水发电站A具备上坝D1以及下坝D2，并且在两个坝之间具备多台扬水发电设备，例如具备扬水发电设备1和扬水发电设备2。
扬水发电设备1、2例如是具有可变速功能的可变速扬水发电设备，在此设为对扬水输入以及发电输出的任意一方均能够进行调整的扬水发电设备。此外，扬水发电设备2可以是仅能够对发电输出进行调整的扬水发电设备(定速扬水发电设备)，也可以是不具备扬水功能的水力发电设备。此外，扬水发电设备1也可以是不具备发电设备的能够进行输入调整的泵设备。
扬水发电设备1与电力系统S电连接，例如进行扬水运转。在该情况下，扬水发电设备1进行从下坝D2向上坝D1的扬水。另一方面，扬水发电设备2与电力系统S电连接，例如进行发电运转。在该情况下，扬水发电设备2使用上坝D1的水进行发电，并将使用后的水向下坝D2输送。
此外，在扬水发电站A具备扬水发电控制装置100(以下，称为“控制装置100”。)。
控制装置100具备控制部(相当于图1中的要素23～29)，该控制部以使根据扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入或与其相当的电气物理量(例如，电压、电流等)的测定值、以及发电运转中的扬水发电设备2的发电输出或与其相当的电气物理量(例如，电压、电流等)的测定值、通过规定的运算而求出的值(例如，和、差、比率等)成为某个所设定的目标值的方式，对扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入和发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的至少一方进行控制。
控制装置100取得电力系统S的系统频率f来运算频率差Δf，由水位检测器K1、K2分别取得上坝D1的水位L1、下坝D2的水位L2，并基于所取得的各种信息向扬水发电设备1、2分别发送指令C1、C2，由此能够对扬水发电设备1、2进行控制。该控制装置100可以配置于任意场所。例如，可以配置于扬水发电设备1、2的任一个，也可以配置于扬水发电设备1、2以外的场所。
图2是用于说明控制装置100所进行的控制的图表。
在该图表中，纸面的比中央部靠上方为发电输出“输出(MW)”的轴，与其相反的下方为扬水输入“输入(MW)”的轴，此外，右方为时间轴“t”。
在此，能够将发电输出“输出(MW)”的轴和扬水输入“输入(MW)”的轴共用化为1个轴，扬水输入的值在发电输出“输出(MW)”的轴上视为负值的输出(MW)。
Pp1表示扬水发电设备1的扬水输入(有效电力绝对值)，Pg2表示扬水发电设备2的发电输出(有效电力绝对值)。
Pp1min、Pp1max分别表示扬水发电设备1的扬水输入的最小值(或下限值)、最大值(或上限值)。从Pp1min到Pp1max为止为扬水发电设备1的扬水运转的范围。
另一方面，Pg2min、Pg2max分别表示扬水发电设备1的扬水输入的最小值(或下限值)、最大值(或上限值)。从Pg2min到Pg2max为止是扬水发电设备2的发电运转的范围。
控制装置100例如以使从发电运转中的扬水发电设备2的发电输出“Pg2”的绝对值减去扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入“Pp1”的绝对值而得到的值“Pg2－Pp1”(即，作为扬水发电站A的合计输出)成为某个所设定的目标值的方式，对扬水发电设备1的扬水输入和扬水发电设备2的发电输出的至少一方进行控制。目标值例如也可以根据电力需求的变化而适当地变更。
但是，在将扬水输入的值在发电输出“输出(MW)”的轴上作为负值的输出“－Pp1”(MW)进行处理的情况下，控制装置100以使将“Pg2”与“－Pp1”相加而得到的值“Pg2+(－Pp1)”成为某个所设定的目标值的方式，对扬水发电设备1的扬水输入和扬水发电设备2的发电输出的至少一方进行控制。此外，也可以不是“Pg2－Pp1”、“Pg2+(－Pp1)”，而变形为控制成“Pg2/Pp1”或“Pp1/Pg2”成为某个所设定的目标值的方式来实施。即，也可以是，以使发电运转中的扬水发电设备2的发电输出“Pg2”的绝对值与扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入“Pp1”的绝对值的比率成为某个所设定的目标值的方式，对扬水发电设备1的扬水输入和扬水发电设备2的发电输出的至少一方进行控制。在本实施方式中，例示控制成“Pg2－Pp1”成为某个所设定的目标值的情况。
控制装置100能够使上述目标值从正值向负值、或者从负值向正值变化。此外，控制装置100所使用的目标值，能够在从第一值“Pg2max－Pp1min”至第二值“Pg2min－Pp1max”(若从输入(MW)侧观察则为“Pp1max－Pg2min”)的范围内变化，其中，第一值“Pg2max－Pp1min”为从将扬水发电设备2的发电输出的最大值Pg2max减去扬水发电设备1的扬水输入的最小值Pp1min而得到的值，第二值“Pg2min－Pp1max”为从扬水发电设备2的发电输出的最小值Pg2min减去扬水发电设备1的扬水输入的最大值Pp1max而得到的值。
此外，控制装置100具备根据图1所示的电力系统S的系统频率f对上述目标值或者扬水发电设备1的扬水输入和扬水发电设备2的发电输出的至少一方进行修正的功能。
此外，能够使控制装置100具备根据发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的测定值等、使用卡尔曼滤波器等对该发电站以及发电站组所求出的输出的变动、上坝及下坝的水位的变动进行预测的功能，并还能够附加根据所预测出的发电输出、上坝及下坝的水位对上述目标值或者扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入和发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的至少一方进行修正的功能。如此进行发电输出等的变动预测的目的之一为：将任一个坝成为满水的情况防患于未然，进行使各个坝的水位带有富裕的运转。例如，在扬水发电设备1进行发电输出，扬水发电设备2进行扬水输入，处于|发电输出|＞|扬水输入|的关系，例如下坝D2的水位迫近上限的状况下，在预测出其之后的运转依然维持|发电输出|＞|扬水输入|的关系的情况下，切换运转以成为|发电输出|＜|扬水输入|(对扬水发电设备1的扬水输入和发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的至少一方进行修正)。由此，能够使下坝D2的水位向安全区域推移。
在这种构成中，控制装置100为，在上坝D1的水位L1成为某个规定的水平线以上或者超过该某个规定的水平线(即“L1≧规定的水平线”或者“L1＞规定的水平线”)的情况、或预测出会成为如此的情况(例如，在某个第一基准值处于比L1高的水平线的情况下，在水位L1与第一基准值的水位差Ld1成为“Ld1≦规定值”或者“Ld1＜规定值”的情况，或者，在第一基准值处于比L1低的水平线的情况下，水位L1与第一基准值的水位差Ld1成为“Ld1≧规定值”或者“Ld1＞规定值”的情况)下，视为上坝D1的水位L1过高，以使发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的绝对值与扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入的绝对值的关系成为“|发电输出|≧|扬水输入|”或者“|发电输出|＞|扬水输入|”的方式，对上述目标值或者该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正(例如，进行如果上述目标值处于正值的区域则使其向负值的区域连续地转移的控制)。
此外，控制装置100为，在上坝D1的水位L1成为某个规定的水平线以下或者低于该某个规定的水平线(即“L1≦规定的水平线”或者“L1＜规定的水平线”)的情况或预测出会成为如此的情况(例如，在第一基准值处于比L1高的水平线的情况下，水位L1与第一基准值的水位差Ld1成为“Ld1≧规定值”或者“Ld1＞规定值”的情况，或者，在第一基准值处于比L1低的水平线的情况下，水位L1与第一基准值的水位差Ld1成为“Ld1≦规定值”或者“Ld1＜规定值”的情况)下，视为上坝D1的水位L1过低，以使发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的绝对值和扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入的绝对值的关系成为“|发电输出|≦|扬水输入|”或者“|发电输出|＜|扬水输入|”的方式，对上述目标值或者该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正(例如，进行如果上述目标值处于负值的区域则使其向正值的区域连续地转移的控制)。
另一方面，控制装置100为，在下坝D2的水位L2为“L2≧规定的水平线”或者“L2＞规定的水平线”的情况或预测出会成为如此的情况(例如，在某个第二基准值处于比L2高的水平线的情况下，水位L2与第二基准值的水位差Ld2成为“Ld2≦规定值”或者“Ld2＜规定值”的情况，或者，在第二基准值处于比L2低的水平线的情况下，水位L2与第二基准值的水位差Ld2成为“Ld2≧规定值”或者“Ld2＞规定值”的情况)下，视为下坝D2的水位L2过高，以使扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入的绝对值与发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的绝对值的关系成为“|扬水输入|≧|发电输出|”或者“|扬水输入|＞|发电输出|”的方式，对上述目标值或者该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正(例如，进行如果上述目标值处于负值的区域则使其向正值的区域连续地转移的控制)。
此外，控制装置100为，在下坝D2的水位L2为“L2≦规定的水平线”或者“L2＜规定的水平线”的情况或预测出会成为如此的情况(例如，在第二基准值处于比L2高的水平线的情况下，水位L2与第二基准值的水位差Ld2成为“Ld2≧规定值”或者“Ld2＞规定值”情况，或者，在第二基准值处于比L2低的水平线的情况下，水位L2与第二基准值的水位差Ld2成为“Ld2≦规定值”或者“Ld2＜规定值”的情况)下，视为下坝D2的水位L2过低，以使扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入的绝对值与发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的绝对值的关系成为“|扬水输入|≦|发电输出|”或者“|扬水输入|＜|发电输出|”的方式，对上述目标值或者该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正(例如，进行如果上述目标值处于正值的区域则使其向负值的区域连续地转移的控制)。
即，随着目标值沿着“Pg2－Pp1”进行变化，控制装置100使扬水发电设备1的扬水输入Pp1以及扬水发电设备2的发电输出Pg2变化。
图3是表示该实施方式的扬水发电系统的控制的构成的图。
此外，在此，对扬水发电设备1、2采用了二次励磁方式的可变速扬水发电系统的情况的例子进行介绍，但也同样能够应用于采用了全额转换器式的可变速扬水发电系统的情况。
扬水发电设备1作为基本的构成要素，具备与泵水轮机3A连结的发电电动机3B、与电力系统S连接的主要变压器4、并联用切断器5、励磁用变压器6、励磁用切断器7、二次励磁装置8、伺服马达9、调速器10、角度检测器KA、仪表用变量器PT、变流器CT等设备类。此外，扬水发电设备1还具备有效电力控制部11、二次励磁控制部12、调速器控制部13等基本的控制功能。
有效电力控制部11基于从仪表用变量器PT、变流器CT供给的电压VL以及电流VI，进行旋转速度的运算、有效电力的控制等。
二次励磁控制部12基于由有效电力控制部11运算出的旋转速度、从仪表用变量器PT得到的电压VL、以及从角度检测器KA供给的角度信号，进行二次励磁装置8的控制。二次励磁装置8具备与发电电动机3B的二次卷线连接并施加可变频率的交流的频率变换器8a、以及根据从二次励磁控制部12供给的控制信号对频率变换器8a的频率进行控制的二次励磁部8b。
调速器控制部13基于有效电力控制部11的运算结果、二次励磁控制部12的运算结果、以及从伺服马达9供给的导向叶片(也简称导叶)开度回归信号，生成导向叶片开度控制信号，通过调速器10以及伺服马达9进行泵水轮机3A的导向叶片开度控制。调速器10具备对伺服马达9进行驱动的驱动器10a、以及根据从调速器控制部13供给的导向叶片开度控制信号使驱动器10a工作的转换器线圈10b。
扬水发电设备2除了具备与扬水发电设备1同样的构成要素、即与泵水轮机3A’连结的发电电动机3B’、与电力系统S连接的主要变压器4’、并联用切断器5’、励磁用变压器6’、励磁用切断器7’、二次励磁装置8’、伺服马达9’、调速器10’、角度检测器KA’、仪表用变量器PT’、变流器CT’等设备类以外，还具备有效电力控制部11’、二次励磁控制部12’、调速器控制部13’等的基本的控制功能。
在本实施方式中，例如，扬水发电设备1具备上述的控制装置100。以下，对控制装置100进行详细说明。
图4是表示控制装置100的功能构成的图。
控制装置100具备输入测定部(第一测定部)21、输出测定部(第二测定部)22、加法部23、输入输出设定部24、输入输出指令制作部25、输入输出比较部26、第一输入输出修正部27、输入指令值设定部28、输出指令值设定部29以及静落差测定部30等的各种功能。
输入测定部21基于从仪表用变量器PT、变流器CT供给的电压VL以及电流VI，对扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入进行测定。
输出测定部22基于从扬水发电设备2侧的仪表用变量器PT’、变流器CT’供给的电压VL以及电流VI，对发电运转中的扬水发电设备2的发电输出进行测定。
加法部23对由输出测定部22测定出的发电输出(例如“Pg2”)和由输入测定部21测定出的扬水输入(例如“－Pp1”(负值的输出))进行加法处理，求出作为扬水发电站A的合计输出(例如，“Pg2－Pp1”)。
输入输出设定部24对于扬水发电设备1的扬水输入、扬水发电设备2的发电输出、或对扬水发电设备1的扬水输入与扬水发电设备2的发电输出进行加法而得到的值即作为扬水发电站A的合计输出，设定目标值。目标值能够根据电力需求的变化而适当地变更。
输入输出指令制作部25基于由输入输出设定部24设定的目标值，制作对于扬水发电设备1的输入指令(扬水输入的指令)以及对于扬水发电设备2的输出指令(发电输出的指令)。
输入输出比较部26将由加法部23求出的合计输出和由输入输出设定部设定的合计输出的目标值进行比较，并计算二者的差分。
第一输入输出修正部27基于由输入输出比较部26计算出的差分，以使该差分成为0(即使得上述合计输出接近目标值)的方式对由输入输出指令制作部25制作的输入指令和输出指令的至少一方进行修正。
输入指令值设定部28进行与从输入输出指令制作部25供给来(实施了修正)的输入指令相对应的输入指令值的设定，并将该输入指令值向有效电力控制部11供给。
输出指令值设定部29进行与从输入输出指令制作部25供给来(实施了修正)的输出指令相对应的输出指令值的设定，并将该输出指令值向扬水发电设备2侧供给。
静落差测定部30对上坝D1的水面与下坝D2的水面的静落差进行测定，将测定结果向有效电力控制部11供给，并且还向扬水发电设备2侧的有效电力控制部11’供给。
另一方面，有效电力控制部11为，通过输入指令值输入部71输入由控制装置100侧的输入指令值设定部28设定的输入指令值，并且通过有效落差运算部72根据由控制装置100侧的静落差测定部30测定出的静落差来运算有效落差，通过有效电力控制指令运算部73根据输入指令值和有效落差来生成二次励磁控制部12的指令值以及调速器控制部13的指令值。
此外，扬水发电设备2侧的有效电力控制部11’为，通过输出指令值输入部71’输入由控制装置100侧的输出指令值设定部29设定的输出指令值，并且通过有效落差运算部72’根据由控制装置100侧的静落差测定部30测定出的静落差来运算有效落差，通过有效电力控制指令运算部73’根据输出指令值和有效落差来生成二次励磁控制部12’的指令值以及调速器控制部13’的指令值。
通过如此地构成，即使在电力需求产生了较大的变化的情况下，也能够在短时间内对供给电力进行调整，并且不使扬水发电设备1、2停止就能够进行扬水运转与发电运转的切换。
此外，控制装置100作为进一步的功能，还具备基准频率设定部31、频率测定部32、频率差计算部33以及第二输入输出修正部34。
基准频率设定部31对系统频率f的基准值即基准频率进行设定。
频率测定部32对电力系统S的系统频率f进行测定。在图4的例子中，例示出根据通过路径X1供给的电压VL对系统频率f进行计测而求出的情况，但也可以根据电压VL以外的物理量(电流、磁束等)对系统频率f进行计测而求出。
频率差计算部33对由基准频率设定部31设定的基准频率与由频率测定部32测定出的频率测定值的频率差进行计算。
第二输入输出修正部34根据由频率差计算部33计算的频率差，对由输入输出指令制作部25制作的输入指令和输出指令的至少一方进行修正。
通过如此地构成，即使系统频率f变动，也能够根据其变动而将输入指令值、输出指令值调整为适当的值。
此外，控制装置100作为进一步的功能，如图5所示那样，具备发电输出变动预测部35以及第三输入输出修正部36。
发电输出变动预测部35根据由输出测定部22测定出的发电输出的测定值的推移、使用卡尔曼滤波器等来预测该发电站以及发电站组所求出的输出的变动，预测根据其结果以及由上坝水位检测部42以及下坝水位检测部45测定出的上坝、下坝的水位变动的测定值而预测出的上坝、下坝的水位变动等。
第三输入输出修正部36根据由发电输出变动预测部35预测出的发电输出的变动，对由输入输出指令制作部25制作的输入指令和输出指令的至少一方进行修正。
通过如此地构成，即使发电输出存在所预测的变动，也能够根据其变动将输入指令值、输出指令值调整为适当的值。
此外，控制装置100作为进一步的功能，如图6所示那样，具备上坝水位基准值设定部41、上坝水位检测部42、上坝水位比较部43、下坝水位基准值设定部44、下坝水位检测部45、下坝水位比较部46以及第四输入输出修正部47。
上坝水位基准值设定部41设定成为上坝D1的满水的判断基准的第一基准值。
上坝水位检测部42通过水位检测器K1来检测上坝D1的水位L1。
上坝水位比较部43将由上坝水位基准值设定部41设定的第一基准值与由上坝水位检测部42检测出的上坝D1的水位L1进行比较，计算出二者的水位差。
下坝水位基准值设定部44设定成为下坝D2的满水的判断基准的第二基准值。
下坝水位检测部45通过水位检测器K2来检测下坝D2的水位L2。
下坝水位比较部46将由下坝水位基准值设定部44设定的第二基准值与由下坝水位检测部45检测出的下坝D2的水位L2进行比较，计算二者的水位差。
第四输入输出修正部47根据由上坝水位比较部43计算出的水位差、由下坝水位比较部46计算出的水位差，对由输入输出指令制作部25制作的输入指令和输出指令的至少一方进行修正。
例如，第四输入输出修正部47为，在上坝D1的水位L1为“L1≧规定的水平线”或者“L1＞规定的水平线”的情况或预测出会成为如此的情况(例如在第一基准值处于比L1高的水平线的情况下，由上坝水位比较部43计算出的水位差Ld1成为“Ld1≦规定值”或者“Ld1＜规定值”的情况，或者，在第一基准值处于比L1低的水平线的情况下，由上坝水位比较部43计算出的水位差Ld1成为“Ld1≧规定值”或者“Ld1＞规定值”的情况)下，视为上坝D1的水位L1过高，以使发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的绝对值与扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入的绝对值之间的关系成为“|发电输出|≧|扬水输入|”或者“|发电输出|＞|扬水输入|”的方式，对由输入输出指令制作部25制作的输入指令和输出指令的至少一方进行修正。
此外，第四输入输出修正部47为，在上坝D1的水位L1为“L1≦规定的水平线”或者“L1＜规定的水平线”的情况或预测出会成为如此的情况(例如，在第一基准值处于比L1高的水平线的情况下，由上坝水位比较部43计算出的水位差Ld1成为“Ld1≧规定值”或者“Ld1＞规定值”的情况，或者，在第一基准值处于比L1低的水平线的情况下，由上坝水位比较部43计算出的水位差Ld1成为“Ld1≦规定值”或者“Ld1＜规定值”的情况)下，视为上坝D1的水位L1过低，以使发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的绝对值与扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入的绝对值的关系成为“|发电输出|≦|扬水输入|”或者“|发电输出|＜|扬水输入|”的方式，对由输入输出指令制作部25制作的输入指令和输出指令的至少一方进行修正。
此外，第四输入输出修正部47为，在下坝D2的水位L2为“L2≧规定的水平线”或者“L2＞规定的水平线”的情况或预测出会成为如此的情况(例如，在第二基准值处于比L2高的水平线的情况下，由下坝水位比较部46计算出的水位差Ld2成为“Ld2≦规定值”或者“Ld2＜规定值”的情况，或者，在第二基准值处于比L2低的水平线的情况下，由下坝水位比较部46计算出的水位差Ld2成为“Ld2≧规定值”或者“Ld2＞规定值”的情况)下，视为下坝D2的水位L2过高，以使扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入的绝对值与发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的绝对值的关系成为“|扬水输入|≧|发电输出|”或者“|扬水输入|＞|发电输出|”的方式，对由输入输出指令制作部25制作的输入指令和输出指令的至少一方进行修正。
此外，第四输入输出修正部47为，在下坝D2的水位L2为“L2≦规定的水平线”或者“L2＜规定的水平线”的情况或预测出会成为如此的情况(例如，在第二基准值处于比L2高的水平线的情况下，由下坝水位比较部46计算出的水位差Ld2成为“Ld2≧规定值”或者“Ld2＞规定值”的情况，或者，在第二基准值处于比L2低的水平线的情况下，由下坝水位比较部46计算出的水位差Ld2成为“Ld2≦规定值”或者“Ld2＜规定值”的情况)下，视为下坝D2的水位L2过低，以使扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入的绝对值与发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的绝对值的关系成为“|扬水输入|≦|发电输出|”或者“|扬水输入|＜|发电输出|”的方式，对由输入输出指令制作部25制作的输入指令和输出指令的至少一方进行修正。
通过如此地构成，能够在维持扬水发电设备1的扬水运转以及扬水发电设备2的发电运转的同时，防止上坝D1、下坝D2成为满水。
例如，若由控制装置100设定了对于扬水发电设备1的输入指令值，则在有效电力控制部11、二次励磁控制部12以及调速器控制部13中分别进行与该输入指令值相应的控制。由此，从二次励磁控制部12向二次励磁装置8供给与该输入指令值相应的差频控制信号，从调速器控制部13向调速器10供给与该输入指令值相应的导向叶片开度控制信号，扬水发电设备1被控制为成为与该输入指令值相应的扬水输入。
此外，例如若由控制装置100设定了对于扬水发电设备2的输出指令值，则在有效电力控制部11’、二次励磁控制部12’以及调速器控制部13’中分别进行与该输出指令值相应的控制。由此，从二次励磁控制部12’向二次励磁装置8’供给与该输出指令值相应的差频控制信号，从调速器控制部13’向调速器10’供给与该输出指令值相应的导向叶片开度控制信号，扬水发电设备2被控制为成为与该输出指令值相应的发电输出。
根据该第一实施方式，即使产生短时间的发电设备的输出变动，也能够不使扬水发电设备停止地进行扬水运转与发电运转的切换，不增设特别的设备就能够容易地吸收输出变动。
此外，在上述实施方式中，对采用了二次励磁方式的可变速扬水发电系统的情况的例子进行了说明，但也能够应用于能够进行输入调整的定速扬水发电系统。在定速扬水发电设备的情况下，控制装置100为，代替有效电力控制部11和二次励磁控制部12，而具备进行流量的控制的流量控制部、进行叶轮叶片的角度控制的叶轮叶片角度控制部等。通过流量控制部使流量变化，通过叶轮叶片角度控制部使叶轮叶片的角度变化，由此即使在定速机中也能够实现与可变速机同样的动作。
此外，在上述实施方式中，对扬水发电设备1和扬水发电设备2设置于同一发电站内的例子进行了说明，但也能够应用于扬水发电设备1和扬水发电设备2设置于不同发电站的情况。此外，还能够应用于扬水发电设备1的上坝及/或下坝与扬水发电设备2的上坝及/或下坝不同的情况。在扬水发电设备1的上坝及/或下坝与扬水发电设备2的上坝及/或下坝不同的情况下，本发明的扬水发电控制装置基于扬水发电设备1的上坝及/或下坝和扬水发电设备2的上坝及/或下坝的水位信号，运算扬水发电设备1及/或扬水发电设备2的输入指令及/或输出指令。
(第二实施方式)
接下来，参照图7以及图8对第二实施方式进行说明。以下，对于与上述第一实施方式共通的要素赋予相同的符号，并省略重复的说明。
图7是表示第二实施方式的扬水发电系统的构成的一个例子的图。
某个扬水发电站A具备上坝D1以及下坝D2，并且在两个坝之间具备多台扬水发电设备、例如扬水发电设备1和扬水发电设备2。另一方面，另一个扬水发电站B具备上坝D3以及下坝D4，并且在两个坝之间具备多台扬水发电设备、例如扬水发电设备3和扬水发电设备4。
扬水发电设备1例如是具有可变速功能的可变速扬水发电设备。扬水发电设备2只要是至少能够对发电输出进行调整的扬水发电设备即可，但是在此设为能够对扬水输入以及发电输出的任意一方进行调整的扬水发电设备。同样，扬水发电设备3例如是具有可变速功能的可变速扬水发电设备。扬水发电设备4只要是至少能够对发电输出进行调整的扬水发电设备即可，但是在此设为能够对扬水输入以及发电输出的任意一方进行调整的扬水发电设备。
可变速扬水发电设备1与电力系统S电连接，例如进行扬水运转。在该情况下，可变速扬水发电设备1进行从下坝D2向上坝D1的扬水。另一方面，扬水发电设备2与电力系统S电连接，例如进行发电运转。在该情况下，扬水发电设备2使用上坝D1的水进行发电，将使用后的水向下坝D2输送。
同样，可变速扬水发电设备3与电力系统S电连接，例如进行扬水运转。在该情况下，可变速扬水发电设备3进行从下坝D4向上坝D3的扬水。另一方面，扬水发电设备4与电力系统S电连接，例如进行发电运转。在该情况下，扬水发电设备4使用上坝D3的水进行发电，将使用后的水向下坝D4输送。
控制装置100具备控制部(与图1中的要素23～29相当)，该控制部以使根据扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入或与其相当的电气物理量(例如，电压、电流等)的测定值、以及发电运转中的扬水发电设备2的发电输出或与其相当的电气物理量(例如，电压、电流等)的测定值通过规定的运算而求出的值(例如，和、差、比率等)成为某个所设定的第一目标值的方式，对扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入和发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的至少一方进行控制，并且以使根据扬水运转中的扬水发电设备3的扬水输入或与其相当的电气物理量(例如，电压、电流等)的测定值、以及发电运转中的扬水发电设备4的发电输出或与其相当的电气物理量(例如，电压、电流等)的测定值通过规定的运算而求出的值(例如，和、差、比率等)成为某个所设定的第二目标值的方式，对扬水运转中的扬水发电设备3的扬水输入和发电运转中的扬水发电设备4的发电输出的至少一方进行控制。
控制装置100能够取得电力系统S的系统频率f并运算频率差Δf，通过水位检测器K1、K2、K3、K4而分别取得上坝D1的水位L1、下坝D2的水位L2、上坝D3的水位L3、下坝D4的水位L4，基于所取得的各种信息向扬水发电设备1、2、3、4分别输送指令C1、C2、C3、C4，由此对扬水发电设备1、2、3、4进行控制。该控制装置100可以配置于任意场所。例如，可以配置于扬水发电设备1、2、3、4的任一个中，也可以配置于扬水发电设备1、2、3、4以外的场所。
此外，控制装置100作为进一步的功能，如图8所示那样，具备第一上坝水位基准值设定部51、第一上坝水位检测部52、第一上坝水位比较部53、第一下坝水位基准值设定部54、第一下坝水位检测部55、第一下坝水位比较部56、第二上坝水位基准值设定部57、第二上坝水位检测部58、第二上坝水位比较部59、第二下坝水位基准值设定部60、第二下坝水位检测部61、第二下坝水位比较部62、以及第五输入输出修正部63。
第一上坝水位基准值设定部51设定成为上坝D1的满水的判断基准的第一基准值。
第一上坝水位检测部52通过水位检测器K1来检测上坝D1的水位L1。
第一上坝水位比较部53将由第一上坝水位基准值设定部51设定的第一基准值与由第一上坝水位检测部52检测出的上坝D1的水位L1进行比较，计算二者的水位差。
第一下坝水位基准值设定部54设定成为下坝D2的满水的判断基准的第二基准值。
第一下坝水位检测部55通过水位检测器K2检测下坝D2的水位L2。
第一下坝水位比较部56将由第一下坝水位基准值设定部54设定的第二基准值与由第一下坝水位检测部55检测出的下坝D2的水位L2进行比较，计算二者的水位差。
第二上坝水位基准值设定部57设定成为上坝D3的满水的判断基准的第三基准值。
第二上坝水位检测部58通过水位检测器K3检测上坝D3的水位L3。
第二上坝水位比较部59将由第二上坝水位基准值设定部51设定的第三基准值与由第二上坝水位检测部58检测出的上坝D3的水位L3进行比较，计算二者的水位差。
第二下坝水位基准值设定部60设定成为下坝D4的满水的判断基准的第四基准值。
第二下坝水位检测部61通过水位检测器K4检测下坝D4的水位L4。
第二下坝水位比较部62将由第二下坝水位基准值设定部60设定的第四基准值与由第二下坝水位检测部61检测出的下坝D4的水位L4进行比较，计算二者的水位差。
第五输入输出修正部63根据由第一上坝水位比较部53计算出的水位差、由第一下坝水位比较部56计算出的水位差，对由输入输出指令制作部25制作的输入指令和输出指令的至少一方进行修正，并且根据由第二上坝水位比较部59计算出的水位差、由第二下坝水位比较部62计算出的水位差，对由输入输出指令制作部25制作的输入指令和输出指令的至少一方进行修正。
例如，第五输入输出修正部63为，在上坝D1的水位L1成为“L1≧规定的水平线”或者“L1＞规定的水平线”)的情况或预测出会成为如此的情况(例如，在第一基准值处于比L1高的水平线的情况下，由第一上坝水位检测部52检测出的上坝D1的水位L1与第一基准值的水位差Ld1成为“Ld1≦规定值”或者“Ld1＜规定值”的情况，或者，在第一基准值处于比L1低的水平线的情况下，该水位差Ld1成为“Ld1≧规定值”或者“Ld1＞规定值”的情况)下，或者，在下坝D4的水位L4成为“L4≧规定的水平线”或者“L4＞规定的水平线”)的情况或预测出会成为如此的情况(例如，在第四基准值处于比L4高的水平线的情况下，由第二下坝水位检测部61检测出的第二下坝D4的水位L4与第四基准值的水位差Ld4成为“Ld4≦规定值”或者“Ld4＜规定值”的情况，或者，在第四基准值处于比L4低的水平线的情况下，该水位差Ld4成为“Ld4≧规定值”或者“Ld4＞规定值”的情况)下，以使发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的绝对值与扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入的绝对值的关系成为“|发电输出|≧|扬水输入|”或者“|发电输出|＞|扬水输入|”的方式，对该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正，并且以使扬水运转中的扬水发电设备3的扬水输入的绝对值与发电运转中的扬水发电设备4的发电输出的绝对值的关系成为“|扬水输入|≧|发电输出|”或者“|扬水输入|＞|发电输出|”的方式，对该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正。
此外，第五输入输出修正部63为，在上坝D3的水位L3成为“L3≧规定的水平线”或者“L3＞规定的水平线”)的情况或预测出会成为如此的情况(例如，在第三基准值处于比L3高的水平线的情况下，由第二上坝水位检测部58检测出的上坝D3的水位L3与第三基准值的水位差Ld3成为“Ld3≦规定值”或者“Ld3＜规定值”的情况，或者，在第三基准值处于比L3低的水平线的情况下，该水位差Ld3成为“Ld3≧规定值”或者“Ld3＞规定值”的情况)下，或者，在下坝D2的水位L2成为“L2≧规定的水平线”或者“L2＞规定的水平线”)的情况或预测出会成为如此的情况(例如，在第二基准值处于比L2高的水平线的情况下，由第一下坝水位检测部55检测出的下坝D2的水位L2与第二基准值的水位差Ld2成为“Ld2≦规定值”或者“Ld2＜规定值”的情况，或者，在第二基准值处于比L2低的水平线的情况下，该水位差Ld2成为“Ld2≧规定值”或者“Ld2＞规定值”的情况)下，以使发电运转中的扬水发电设备4的发电输出的绝对值与扬水运转中的扬水发电设备3的扬水输入的绝对值的关系成为“|发电输出|≧|扬水输入|”或者“|发电输出|＞|扬水输入|”的方式，对该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正，并且以使扬水运转中的扬水发电设备1的扬水输入的绝对值与发电运转中的扬水发电设备2的发电输出的绝对值的关系成为“|扬水输入|≧|发电输出|”或者“|扬水输入|＞|发电输出|”的方式，对该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正。
根据该第二实施方式，除了能够得到与上述的第一实施方式的情况同样的效果以外，还能够在维持扬水发电设备1的扬水运转、扬水发电设备2的发电运转、扬水发电设备3的扬水运转以及扬水发电设备4的发电运转的状态下，防止上坝D1、下坝D2、上坝D3以及下坝D4成为满水。
此外，在上述实施方式中，对扬水发电设备1、2和扬水发电设备3、4设置于不同的发电站内的例子进行了说明，但还能够应用于扬水发电设备1、2、3、4设置于同一发电站的情况。
如以上详细说明的那样，根据各实施方式，不使扬水发电设备停止就能够进行扬水运转与发电运转的切换。
此外，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、主旨中，并且包含于权利要求书记载的发明及其等同的范围内。

Claims (13)

1.一种扬水发电控制装置，其特征在于，具备：
第一测定部(21)，对扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入或与其相当的电气物理量进行测定；
第二测定部(22)，对发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出或与其相当的电气物理量进行测定；以及
控制部(23～29)，以使根据由上述第一测定部(21)测定出的测定值和由上述第二测定部(22)测定出的测定值通过规定的运算而求出的值成为某个所设定的目标值的方式，对上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入和上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的至少一方进行控制。
2.如权利要求1所述的扬水发电控制装置，其特征在于，
上述控制部(23～29)以使上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出与上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入的和、差或者比率成为某个所设定的目标值的方式，对上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入和上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的至少一方进行控制。
3.如权利要求1所述的扬水发电控制装置，其特征在于，
上述控制部(23～29)以使从上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的绝对值减去上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入的绝对值而得到的值、或者发电输出的绝对值与扬水输入的绝对值的比率成为某个所设定的目标值的方式，对上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入和上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的至少一方进行控制。
4.如权利要求3所述的扬水发电控制装置，其特征在于，
上述控制部(23～29)能够使上述目标值从正值向负值或者从负值向正值变化。
5.如权利要求1至4中任一项所述的扬水发电控制装置，其特征在于，
具备对系统频率进行测定的频率测定部(32)和对基准频率进行设定的基准频率设定部(31)，
并且还具备输入输出修正部(34)，该输入输出修正部(34)基于根据由上述频率测定部(32)计测的频率和由上述基准频率设定部(31)设定的基准频率通过运算而求出的值，对上述目标值或者上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入和上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的至少一方进行修正。
6.如权利要求1至4中任一项所述的扬水发电控制装置，其特征在于，还具备：
发电输出变动预测部(35)，根据由上述第二测定部(22)测定出的测定值，对上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的变动进行预测；以及
输入输出修正部(36)，根据由上述发电输出变动预测部(35)预测出的发电输出的变动，对上述目标值或者上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入和上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的至少一方进行修正。
7.如权利要求1至4中任一项所述的扬水发电控制装置，其特征在于，还具备：
上坝水位检测部(42)，对上述扬水运转中的扬水发电设备(1)以及上述发电运转中的扬水发电设备(2)所使用的上坝的水位进行检测；以及
输入输出修正部(47)，在由上述上坝水位检测部(42)检测出的上坝的水位成为某个水平线以上或者超过该某个水平线的情况下，以使上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的绝对值成为上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入的绝对值以上或者超过该绝对值的方式，对上述目标值或者该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正。
8.如权利要求1至4中任一项所述的扬水发电控制装置，其特征在于，还具备：
上坝水位检测部(42)，对上述扬水运转中的扬水发电设备(1)以及上述发电运转中的扬水发电设备(2)所使用的上坝的水位进行检测；以及
输入输出修正部(47)，在由上述上坝水位检测部(42)检测出的上坝的水位成为某个水平线以下或者低于该某个水平线的情况下，以使上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的绝对值成为上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入的绝对值以下或者低于该绝对值的方式，对上述目标值或者该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正。
9.如权利要求1至4中任一项所述的扬水发电控制装置，其特征在于，还具备：
下坝水位检测部(45)，对上述扬水运转中的扬水发电设备(1)以及上述发电运转中的扬水发电设备(2)所使用的下坝的水位进行检测；以及
输入输出修正部(47)，在由上述下坝水位检测部(45)检测出的下坝的水位成为某个水平线以上或者超过该某个水平线的情况下，以使上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入的绝对值成为上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的绝对值以上或者超过该绝对值的方式，对上述目标值或者该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正。
10.如权利要求1至4中任一项所述的扬水发电控制装置，其特征在于，还具备：
下坝水位检测部(45)，对上述扬水运转中的扬水发电设备(1)以及上述发电运转中的扬水发电设备(2)所使用的下坝的水位进行检测；以及
输入输出修正部(47)，在由上述下坝水位检测部(45)检测出的下坝的水位成为某个水平线以下或者低于该某个水平线的情况下，以使上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入的绝对值成为上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的绝对值以下或者低于该绝对值的方式，对上述目标值或者该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正。
11.如权利要求1至4中任一项所述的扬水发电控制装置，其特征在于，
上述扬水运转中的扬水发电设备(1)为可变速扬水发电设备。
12.一种扬水发电控制装置，其特征在于，具备：
控制部(23～29)，以使根据扬水运转中的第一扬水发电设备(1)的扬水输入或与其相当的电气物理量的测定值和发电运转中的第二扬水发电设备(2)的发电输出或与其相当的电气物理量的测定值通过规定的运算而求出的值成为某个所设定的第一目标值的方式，对上述扬水运转中的第一扬水发电设备(1)的扬水输入和上述发电运转中的第二扬水发电设备(2)的发电输出的至少一方进行控制，并且，以使根据扬水运转中的第三扬水发电设备(3)的扬水输入或与其相当的电气物理量的测定值和发电运转中的第四扬水发电设备(4)的发电输出或与其相当的电气物理量的测定值通过规定的运算而求出的值成为某个所设定的第二目标值的方式，对上述扬水运转中的第三扬水发电设备(3)的扬水输入和上述发电运转中的第四扬水发电设备(4)的发电输出的至少一方进行控制；
第一上坝水位检测部(52)，对上述扬水运转中的第一扬水发电设备(1)和上述发电运转中的第二扬水发电设备(2)所使用的第一上坝的水位进行检测；
第一下坝水位检测部(55)，对上述扬水运转中的第一扬水发电设备(1)和上述发电运转中的第二扬水发电设备(2)所使用的第一下坝的水位进行检测；
第二上坝水位检测部(58)，对上述扬水运转中的第三扬水发电设备(3)和上述发电运转中的第四扬水发电设备(4)所使用的第二上坝的水位进行检测；
第二下坝水位检测部(61)，对上述扬水运转中的第三扬水发电设备(3)和上述发电运转中的第四扬水发电设备(4)所使用的第二下坝的水位进行检测；以及
输入输出修正部(63)，在由上述第一上坝水位检测部(52)检测出的第一上坝的水位成为某个规定的水平线以上或者超过该某个规定的水平线的情况、或者由上述第二下坝水位检测部(61)检测出的第二下坝的水位成为某个规定的水平线以上或者超过该某个规定的水平线的情况下，以使上述发电运转中的第二扬水发电设备(2)的发电输出的绝对值成为上述扬水运转中的第一扬水发电设备(1)的扬水输入的绝对值以上或者超过该绝对值的方式，对该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正，并且以使上述扬水运转中的第三扬水发电设备(3)的扬水输入的绝对值成为上述发电运转中的第四扬水发电设备(4)的发电输出的绝对值以上或者超过该绝对值的方式，对该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正，在由上述第二上坝水位检测部(58)检测出的第二上坝的水位为某个规定的水平线以上或者超过该某个规定的水平线的情况、或者由上述第一下坝水位检测部(55)检测出的第一下坝的水位为某个规定的水平线以上或者超过该某个规定的水平线的情况下，以使上述发电运转中的第四扬水发电设备(4)的发电输出的绝对值成为上述扬水运转中的第三扬水发电设备(3)的扬水输入的绝对值以上或者超过该绝对值的方式，对该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正，并且以使上述扬水运转中的第一扬水发电设备(1)的扬水输入的绝对值成为上述发电运转中的第二扬水发电设备(2)的发电输出的绝对值以上或者超过该绝对值的方式，对该扬水输入和发电输出的至少一方进行修正。
13.一种扬水发电控制方法，其特征在于，
通过第一测定部(21)，对扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入或与其相当的电气物理量进行测定，
通过第二测定部(22)，对发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出或与其相当的电气物理量进行测定，
通过控制部(23～29)，以使根据由上述第一测定部(21)测定出的测定值和由上述第二测定部(22)测定出的测定值通过规定的运算而求出的值成为某个所设定的目标值的方式，对上述扬水运转中的扬水发电设备(1)的扬水输入和上述发电运转中的扬水发电设备(2)的发电输出的至少一方进行控制。
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