JP2000352369A - 水力発電プラントの水路及びその制御装置 - Google Patents

水力発電プラントの水路及びその制御装置

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JP2000352369A
JP2000352369A JP11163250A JP16325099A JP2000352369A JP 2000352369 A JP2000352369 A JP 2000352369A JP 11163250 A JP11163250 A JP 11163250A JP 16325099 A JP16325099 A JP 16325099A JP 2000352369 A JP2000352369 A JP 2000352369A
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control device
path resistance
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resistance adjusting
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Masaru Shimomura
勝 下村
Ikuo Ka
毓鴎 夏
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水圧や水車の入力を高速制御できる水路及び
その制御装置を得る。 【解決手段】 ダム１から水圧管２により圧力水が水車
３に供給され、水車３を駆動し、放水路６から放出され
る。バイパス回路７は水車３と並列に水圧管２に接続さ
れ、水圧管２の圧力水の一部を水車３を通さずバイパス
する。バイパス回路７に開度弁８が設けられ、その開度
により流路抵抗を変化させてバイパス回路７の流量を制
御する。バイパス回路制御装置１０は、水圧急上昇制御
装置１１を有し、ガイドベーン３ａからその開度率の情
報を受け取って開度弁サーボ制御装置９を介して開度弁
８の開度を制御する。水車３への流量を急減させる場
合、バイパス回路７にバイパスし、水圧管２の流量の急
変及び水圧の急上昇を防止する。

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、水力発電プラン
トにおける水路の改良及びその水路の制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、水力発電プラントにおける水路に
は、水圧鉄管の水圧の上昇、負荷遮断時の発電機の回転
数上昇、ガイドベーンの急閉鎖による水圧サージ、等の
防止対策として水圧鉄管サイズの適切な選定、サージタ
ンクの設置等が行われている。水圧鉄管を選定する場
合、経済性を考慮して水圧鉄管のサイズが選定されるた
め、水圧を急上昇させないように水車のガイドベーンの
閉鎖速度が制限されている。このため、ガバナ制御装置
の応答速度が遅くなる。
【０００３】サージタンクを設ける場合、サージタンク
の容量を大きくしなければ水圧上昇を抑える性能が高く
ならない。しかし、通常サージタンクの容量は経済性と
性能との妥協点で設計されている。これらのため、従来
の水力発電プラントでは水圧の高速制御ができず、水路
の水圧上昇も効果的に抑制できない。また、発電機の運
転状態に合わせて水車の入力を高速に制御することも困
難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在の水力発電プラン
トの水路では、水圧鉄管のサイズの選定やサージタンク
の設置等の対策しかないので、水圧の高速制御と水車の
出力の高速制御が実現できない。この発明は、このよう
な問題点を解消して、水圧や水車の出力を高速に制御で
きる水路及びその制御装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の水力発電プラントの水路においては、水車
へ圧力水を供給する水圧管路の圧力水の一部を水車へ流
さずに分流する分流回路、及びこの分流回路に設けられ
この分流回路に分流する圧力水の流量を調整する流路抵
抗調整手段を設けたものである。事故などにより水車の
ガイドベーンを急速に閉める場合など水車に供給する圧
力水の流量が急変する場合に分流回路に圧力水を分流さ
せて水圧管路に流れる水量の急変及び流量の急変による
圧力の急上昇を防止する。
【０００６】そして、本発明の水力発電プラントの水路
の制御装置においては、ガイドベーンを有する水車へ圧
力水を供給する水圧管路の圧力水の一部を水車へ流さず
に分流する分流回路に設けられた流路抵抗調整手段を調
整し分流回路に分流する圧力水の流量を制御する分流回
路制御装置を設けたものである。流路抵抗調整手段によ
り分流回路の流路抵抗を変えて分流回路に流れる流量を
制御して水圧管路に流れる水量の急変、及び流量の急変
による圧力の急上昇を防止する。
【０００７】さらに、分流回路制御装置は、ガイドベー
ンの開度変化率信号の値が第一の所定値より大きいとき
流路抵抗調整手段の流路抵抗を小さくし開度変化率信号
の値が第一の所定値よりも小さい値である第二の所定値
より小さいとき流路抵抗調整手段の流路抵抗を大きくす
るガイドベーン開度変化率対応流路抵抗調整手段制御装
置を設けたものであることを特徴とする。ガイドベーン
の開度変化率に応じて流路抵抗調整手段を制御し、水車
に供給される圧力水の流量変化を分流回路にて吸収して
水圧管路に流れる水量の急変、及び流量の急変による圧
力の急上昇を防止する。
【０００８】また、分流回路制御装置は、水車に供給さ
れる圧力水の圧力と基準値との偏差信号である水圧偏差
信号が所定値以下になるように流路抵抗調整手段を制御
する水圧偏差対応流路抵抗調整手段制御装置を設けたも
のであることを特徴とする。流路抵抗調整手段を制御す
ることによって水車に供給される圧力水の圧力の変動を
防止できる。
【０００９】そして、分流回路制御装置は、発電機の運
転状態を示す値の変化に応じて流路抵抗調整手段を制御
する運転状態対応流路抵抗調整手段制御装置を設けたも
のであることを特徴とする。発電機の運転状態に応じて
流路抵抗調整手段を調整することによって分流水量を調
整し、発電機への機械入力を制御して、発電機の有効電
力などの状態量を安定化させることができる。
【００１０】さらに、分流回路制御装置は、発電機の運
転状態を示す値の変化に応じてガイドベーンの開度を調
整して水車から発電機への機械出力を制御する運転状態
対応ガイドベーン制御装置、及びガイドベーンの動作に
応じて流路抵抗調整手段を制御するガイドベーン動作対
応流路抵抗調整手段制御装置を設けたものであることを
特徴とする。流路抵抗調整手段と水車のガイドベーンの
開度とを協調制御することによって、水車のガイドベー
ンの調整操作を高速で行うことが可能となり、発電機の
応答が大幅に向上する。また、水車から発電機への機械
出力を調整することによって電力系統の過渡安定度を向
上させることができる。
【００１１】また、分流回路制御装置は、ガイドベーン
の開度変化率信号の値が第一の所定値より大きいとき流
路抵抗調整手段の流路抵抗を小さくし開度変化率信号の
値が第一の所定値よりも小さい値である第二の所定値よ
り小さいとき流路抵抗調整手段の流路抵抗を大きくする
ガイドベーン開度変化率対応流路抵抗調整手段制御信号
を発するガイドベーン開度変化率対応流路抵抗調整手段
制御信号発信装置、水車に供給される圧力水の圧力と基
準値との偏差信号である水圧偏差信号が所定値以下にな
るように流路抵抗調整手段を制御する水圧偏差対応流路
抵抗調整手段制御信号を発する水圧偏差対応流路抵抗調
整手段制御信号発信装置、発電機の運転状態を示す値の
変化に応じてガイドベーンの開度を調整して水車から発
電機への機械出力を制御する運転状態対応ガイドベーン
制御装置、ガイドベーンの動作に応じて流路抵抗調整手
段を制御するガイドベーン動作対応流路抵抗調整手段制
御信号を発するガイドベーン動作対応流路抵抗調整手段
制御信号発信装置、及び発電機の運転状態を示す値の変
化量が所定の値未満のときは水圧偏差対応流路抵抗調整
手段制御信号に基づき流路抵抗調整手段を制御し発電機
の運転状態を示す値の変化量が上記所定の値よりも大き
い別の所定の値を超えたときはガイドベーン開度変化率
対応流路抵抗調整手段制御信号とガイドベーン動作対応
流路抵抗調整手段制御信号とに基づき流路抵抗調整手段
を制御する出力協調制御装置を設けたことを特徴とす
る。事故などによる水車のガイドベーンの急閉鎖による
水圧の急上昇を防ぐことができる。また、発電機の運転
状態を示す値の変化量が所定値未満の時すなわち定常状
態における水車の水圧変動を防ぐことができる。さら
に、水圧を高速に制御できるため、水車のガイドベーン
の開度の調整操作を高速で行っても水圧の急上昇を防止
できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明では水力発電プラントの水
路に、水圧管路から水車に供給される圧力水の一部を水
車を通さないでバイパスして放水路ヘ放出する分流回路
であるバイパス回路を設置する。そして、このバイパス
回路に流路抵抗調整手段としての開度弁を設けてその開
度、すなわち水の通過断面積を変化させバイパス回路を
通過する水の流量を高速に制御することによって、水圧
管路の水圧の急上昇を防ぐ。これにより、水圧サージが
発生するおそれがなくなるので、水車のガイドベーンの
開度の調整操作を高速で行うことが可能となり、ガバナ
制御装置の応答速度も大幅に向上する。
【００１３】特に、このバイパス回路の流量及び水車の
ガイドベーンの開度を制御することによって、水車の出
力すなわち発電機への機械入力を調整する。これによ
り、電力系統の過渡安定度を向上させることができる。
また、バイパス回路の設置によって、従来のサージタン
クの省略や圧力鉄管のサイズや耐圧値の適正選定が可能
となるので、水力発電プラントの経済性が向上する。以
下、詳細に説明する。
【００１４】実施の形態１．図１、図２はこの発明の実
施の一形態を示すもので、図１は水力発電プラントの構
成を示す構成図、図２はバイパス回路制御装置の構成を
示すブロックである。図１において、１はダム、２は水
圧管、３は水車、３ａは水車３のガイドベーン、４はガ
イドベーン３ａのガイドベーンサーボ制御装置である。
５は発電機、６は放水路である。ダム１から水圧管２に
より圧力水が水車３に供給され、水車３を駆動した後、
放水路６から河川へ放出される。
【００１５】７はバイパス回路、８は流路抵抗調整手段
としての開度弁、９は開度弁サーボ制御装置、１０は分
流回路制御装置である。バイパス回路７は水車３と並列
に水圧管２に接続され、水圧管２の圧力水の一部を水車
３を通さずバイパスする。バイパス回路７に開度弁８が
設けられ、その開度により水の通過断面積を変化させバ
イパス回路７の流量を制御する。
【００１６】バイパス回路制御装置１０は、図２に示す
ようにガイドベーン開度変化率対応流路抵抗調整制御装
置としての水圧急上昇制御装置１１を有し、ガイドベー
ン３ａからその開度率の情報を受け取って開度弁サーボ
制御装置９を介して開度弁８の開度を制御する。
【００１７】次に、動作を説明する。バイパス回路制御
装置１０における水圧急上昇制御装置１１は、ガイドベ
ーン３ａからその開度変化率信号Ｇｆを受け取る。ガイ
ドベーン３ａが急速に閉鎖されたときは、開度変化率信
号Ｇｆの値は大きくなるが、水圧急上昇制御装置１１
は、開度変化率信号Ｇｆの値が第一の所定値としての所
定の上限値Ｌｍよりも大きくなったら（Ｇｆ＞Ｌｍ）、
開度弁８の開度を大きくするような指令信号Ｕｃ１を開
度弁サーボ制御装置９に渡す。開度弁サーボ制御装置９
は、開度弁８の開度を現状よりも大きく開き、水圧管２
の水をバイパス回路７から放水路６へバイパスし、ガイ
ドベーン３ａの開度急変による水車の流量変化を吸収す
る。
【００１８】逆に、ガイドベーン３ａの開度変化率信号
Ｇｆの値が第一の所定値よりも小さい第二の所定値とし
ての所定の下限値Ｕｍより小さくなったら（Ｇｆ＜Ｕ
ｍ）、開度制御装置１１は開度を小さくするように指令
信号Ｕｃ１＝０の指令値を開度弁サーボ制御装置９に渡
し、開度弁サーボ制御装置９によって開度弁８の開度を
小さくする。
【００１９】以上により、事故などによりガイドベーン
３ａを急速に閉鎖したときの水圧の急上昇を防止する。
従って、水車の水圧や水車の入力の高速制御が可能とな
る。また、急速なガイドベーンの制御が可能となり、発
電機へ供給する機械出力を制御して、発電機の過渡安定
度を向上させることができる。また、この分流回路の設
置によって、従来のサージタンクを省略ないし小形のも
のにすることも可能で、水力発電プラントの経済性が向
上する。
【００２０】なお、流路抵抗調整手段として、開度弁の
代わりにノズル径が可変であるノズルや外部から加える
液圧によって流路が絞られるようなゴム製の絞り装置等
を用いてもよい。以下の各実施の形態においても同様で
ある。
【００２１】実施の形態２．図３は、この発明の他の実
施の形態を示すバイパス回路制御装置の構成図である。
図３において、バイパス回路制御装置２０は、水圧偏差
対応流路抵抗調整制御装置としての水圧制御装置２１、
開度弁サーボ制御装置９の出力をフィードバックするフ
ィードバック装置２２を有する。このバイパス回路制御
装置２０を図１におけるバイパス回路制御装置１０に代
えて使用する。
【００２２】次に動作を説明する。バイパス回路制御装
置２０において、水圧制御装置２１は、水圧を一定に保
つために、水車３の入口の水圧と基準値との偏差信号で
ある水圧偏差信号ΔＷｈと開度弁サーボ制御装置９の出
力のフィードバック信号とを受け取って、例えばＰＩＤ
制御によって水圧を一定に保つような水圧制御信号Ｕｃ
２を開度弁サーボ制御装置９へ出力して、開度弁８の弁
の開度を調整する。
【００２３】このように、開度弁の開度を制御すること
によって水車に供給される圧力水の圧力の変動を防止で
き、定常状態における水車水路系の水圧変動も防ぐこと
ができる。
【００２４】実施の形態３．図４は、さらにこの発明の
他の実施の形態を示すバイパス回路制御装置の構成図で
ある。図４において、バイパス回路制御装置３０は、運
転状態対応流路抵抗調整制御装置としてのバイパス開度
制御装置３１、開度弁サーボ制御装置９の出力をフィー
ドバックするフィードバック装置３２を有する。このバ
イパス回路制御装置３０を図１におけるバイパス回路制
御装置１０に代えて使用する。
【００２５】次に、動作を説明する。バイパス開度制御
装置３１は、発電機の運転状態を示す値の変化量に応じ
て、バイパス回路７の水の流量を調整することによって
水車３の発電機５への機械出力を調整する。すなわち、
発電機５の有効電力偏差信号ΔＰと開度弁サーボ制御装
置９の出力のフィードバック信号を受け取って、ＰＩＤ
制御によって有効電力を一定にする指令信号Ｕｃ３を開
度弁サーボ制御装置９へ出力して、開度弁８の弁の開度
を調整する。これにより、発電機５の安定度を保つ。
【００２６】なお、発電機５の運転状態を示す値とし
て、有効電力偏差信号ΔＰの代わりに、発電機５の回転
角角速度偏差信号Δωや周波数偏差信号Δｆを用いても
よい。発電機の運転状態が一定な範囲内で変動したとき
に、上記のように分流回路の開度を調整することによっ
て水圧を調整し、発電機への機械入力を制御して、発電
機の有効電力などの状態量を安定化させることができ
る。
【００２７】実施の形態４．図５は、さらにこの発明の
他の実施の形態を示すバイパス回路制御装置の構成図で
ある。図５において、バイパス回路制御装置４０は、運
転状態対応ガイドベーン制御装置としてのガイドベーン
開度制御装置４１、ガイドベーンサーボ制御装置４の出
力をフィードバックするフィードバック装置４２、ガイ
ドベーン動作対応流路抵抗調整手段制御装置としてのバ
イパス回路安定制御装置４３、開度弁サーボ制御装置９
の出力をフィードバックするフィードバック装置４４を
有する。このバイパス回路制御装置４０を図１における
バイパス回路制御装置１０に代えて使用する。
【００２８】次に、動作を説明する。ガイドベーン開度
制御装置４１は発電機５の運転状態を示す値としての有
効電力偏差信号ΔＰとガイドベーンサーボ制御装置４の
フィードバック信号を受け取って、ＰＩＤなどの制御に
よって発電機５の有効電力などの状態量を一定に保つた
めの制御信号ＧＶをガイドベーンサーボ制御装置４へ出
力する。
【００２９】同時に、バイパス回路安定制御装置４３は
ガイドベーン開度制御装置４１からガイドベーン３ａの
動作信号を受け取って、ガイドベーン３ａの動作に合わ
せ水圧を安定に制御する信号Ｕｃ４を開度弁８のサーボ
制御装置９に出力し、開度弁８弁の開度を調整する。
【００３０】なお、発電機５の運転状態を示す値とし
て、有効電力偏差信号ΔＰの代わりに、発電機５の回転
角角速度偏差信号Δωや相差角Δδを用いてもよい。ま
た、ガイドベーン３ａの動作信号はガイドベーン３ａか
ら直接受け取るようにすることもできる。
【００３１】上記のように、発電機５の安定度を保つた
めに、発電機の運転状態の変化に応じて、バイパス回路
７を使って水車３に入る水の圧力を制御しながら、ガイ
ドベーン３ａの開度を高速にて調整して発電機５への機
械出力を調整する。
【００３２】また、開度弁の開度とガイドベーンの開度
とを協調制御することによって、水車のガイドベーンの
調整操作を高速で行うことが可能となり、ガバナ制御系
の応答が大幅に向上する。また、水車から発電機への機
械出力を調整することによって電力系統の過渡安定度を
向上させることができる。
【００３３】実施の形態５．図６は、さらにこの発明の
他の実施の形態を示すバイパス回路制御装置の構成図で
ある。図６において、バイパス回路制御装置５０は、ガ
イドベーン開度変化率信号Ｇｆが入力されるガイドベー
ン開度変化率対応流路抵抗調整手段制御信号発信装置と
しての水圧急上昇制御発信装置５１、水圧偏差信号ΔＷ
ｈが入力される水圧偏差対応流路抵抗調整制御信号発信
装置としての水圧制御発信装置５２、発電機の有効電力
偏差信号ΔＰ（または回転角角速度偏差信号Δω、ある
いは相差角Δδ）が入力される運転状態対応ガイドベー
ン制御装置としてのガイドベーン開度制御装置５３、水
圧を安定に保つためのガイドベーン動作対応流路抵抗調
整制御信号発信装置としてのバイパス回路安定制御発信
装置５４、出力協調制御装置５５、フィードバック装置
５６，５７，５８を有する。
【００３４】フィードバック装置５６は、開度弁サーボ
制御装置９の出力を水圧制御発信装置５２にフィードバ
ックする。フィードバック装置５７は、開度弁サーボ制
御装置９の出力をバイパス回路安定制御発信装置５４に
フィードバックする。フィードバック装置５８は、ガイ
ドベーンサーボ制御装置４の出力をガイドベーン開度制
御装置５３にフィードバックする。このバイパス回路制
御装置５０を図１におけるバイパス回路制御装置１０に
代えて使用する。
【００３５】次に、動作を説明する。水圧急上昇制御発
信装置５１は、ガイドベーン３ａの開度変化率信号Ｇｆ
をガイドベーン３ａから受け取って、開度変化率信号Ｇ
ｆの値が第一の所定値である決められた上限値Ｌｍより
大きくなったら（Ｇｆ＞Ｌｍ）、バイパス回路７の開度
弁８の開度を現在よりも大きくするよう指令信号Ｕｃ１
を発信する。ガイドベーン３ａの開度変化率信号Ｇｆの
値が第二の所定値である決められた下限値Ｕｍよりも小
さくなったら（Ｇｆ＜Ｕｍ）、開度弁８の弁の開度を小
さくするようにＵｃ１＝０の指令値を発信する。
【００３６】水圧制御発信装置５２は、水圧を一定に保
つために水圧偏差信号ΔＷｈと開度弁サーボ制御装置９
の出力のフィードバック信号を受け取って、ＰＩＤ制御
によって水圧を一定に保つような水圧制御信号Ｕｃ２１
を発信する。ガイドベーン開度制御装置５３は、発電機
５の運転状態を安定に保つために、発電機の有効電力Δ
Ｐ（または回転角角速度偏差信号Δω、あるいは相差角
Δδ）とガイドベーンサーボ制御装置４の出力のフィー
ドバック信号を受け取って、ＰＩＤ制御による有効電力
を一定にするよう指令信号ＧＶ１をガイドベーンサーボ
制御装置４へ出力する。
【００３７】バイパス回路安定制御発信装置５４は、ガ
イドベーン開度制御装置５３から出力されるガイドベー
ンの動作の信号ＧＶ２に応じて、水車３に供給される水
の圧力を一定に保つような制御信号Ｕｃ４１を発信す
る。出力協調制御装置５５は、発電機５の状態量の変化
が所定の値未満のとき（ΔＰ＜Ｐｌ）、すなわち通常の
ときには、水圧制御発信装置５２の水圧制御信号Ｕｃ２
１を開度弁サーボ制御装置９へ出力し、開度弁８の弁の
開度を調整する。
【００３８】発電機５の状態量の変化が大きくなって上
記所定の値Ｐ１よりも大きい別の所定の値Ｐｕを超えた
ら（ΔＰ＞Ｐｕ）、水圧急上昇制御発信装置５１の指令
信号Ｕｃ１とバイパス回路安定制御発信装置５４からの
制御信号Ｕｃ４１を足し合わせて、開度弁サーボ制御装
置９へ出力して、開度弁８の弁の開度を調整する。
【００３９】以上のように構成することにより、事故な
どによる水車のガイドベーンの急閉鎖による水圧の急上
昇を防ぐことができる。また、発電機の運転状態を示す
値の変化量が所定値未満の時すなわち定常状態における
水車の水圧変動を防ぐことができる。さらに、水圧を高
速に制御できるため、水車のガイドベーンの開度の調整
操作を高速で行っても水圧の急上昇を防止できる。この
ため、発電機の応答を大幅に向上でき、水車の発電機へ
の機械入力を調整することによって電力系統の過渡安定
度を向上させることができる。
【００４０】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００４１】すなわち、水車へ圧力水を供給する水圧管
路の圧力水の一部を水車へ流さずに分流する分流回路、
及びこの分流回路に設けられこの分流回路に分流する圧
力水の流量を調整する流路抵抗調整手段を設けたもので
あるので、事故などにより水車のガイドベーンを急速に
閉める場合など水車に供給する圧力水の流量が急変する
場合に分流回路に圧力水を分流させて水圧管路に流れる
水量の急変及び流量の急変による圧力の急上昇を防止で
きる。従って、水車の水圧や水車の入力の高速制御が可
能となる。
【００４２】そして、ガイドベーンを有する水車へ圧力
水を供給する水圧管路の圧力水の一部を水車へ流さずに
分流する分流回路に設けられた流路抵抗調整手段を調整
し分流回路に分流する圧力水の流量を制御する分流回路
制御装置を設けたものであるので、流路抵抗調整手段に
より分流回路の流路抵抗を変えて分流回路に流れる流量
を制御して水圧管路に流れる水量の急変、及び流量の急
変による圧力の急上昇を防止できる。従って、水車の水
圧や水車の入力の高速制御が可能となる。
【００４３】さらに、分流回路制御装置は、ガイドベー
ンの開度変化率信号の値が第一の所定値より大きいとき
流路抵抗調整手段の流路抵抗を小さくし開度変化率信号
の値が第一の所定値よりも小さい値である第二の所定値
より小さいとき流路抵抗調整手段の流路抵抗を大きくす
るガイドベーン開度変化率対応流路抵抗調整手段制御装
置を設けたものであることを特徴とするので、ガイドベ
ーンの開度変化率に応じて流路抵抗調整手段を制御し、
水車に供給される圧力水の流量変化を分流回路にて吸収
して水圧管路に流れる水量の急変、及び流量の急変によ
る圧力の急上昇を防止できる。従って、急速なガイドベ
ーンの制御が可能となり、発電機へ供給する機械出力を
制御して、発電機の過渡安定度を向上させることができ
る。
【００４４】また、分流回路制御装置は、水車に供給さ
れる圧力水の圧力と基準値との偏差信号である水圧偏差
信号が所定値以下になるように流路抵抗調整手段を制御
する水圧偏差対応流路抵抗調整手段制御装置を設けたも
のであることを特徴とするので、流路抵抗調整手段を制
御することによって水車に供給される圧力水の圧力の変
動を防止できる。
【００４５】そして、分流回路制御装置は、発電機の運
転状態を示す値の変化に応じて流路抵抗調整手段を制御
する運転状態対応流路抵抗調整手段制御装置を設けたも
のであることを特徴とするので、発電機の運転状態に応
じて流路抵抗調整手段を調整することによって分流水量
を調整し、発電機への機械入力を制御して、発電機の有
効電力などの状態量を安定化させることができる。
【００４６】さらに、分流回路制御装置は、発電機の運
転状態を示す値の変化に応じてガイドベーンの開度を調
整して水車から発電機への機械出力を制御する運転状態
対応ガイドベーン制御装置、及びガイドベーンの動作に
応じて流路抵抗調整手段を制御するガイドベーン動作対
応流路抵抗調整手段制御装置を設けたものであることを
特徴とするので、流路抵抗調整手段と水車のガイドベー
ンの開度とを協調制御することによって、水車のガイド
ベーンの調整操作を高速で行うことが可能となり、発電
機の応答が大幅に向上する。また、水車から発電機への
機械出力を調整することによって電力系統の過渡安定度
を向上させることができる。
【００４７】また、分流回路制御装置は、ガイドベーン
の開度変化率信号の値が第一の所定値より大きいとき流
路抵抗調整手段の流路抵抗を小さくし開度変化率信号の
値が第一の所定値よりも小さい値である第二の所定値よ
り小さいとき流路抵抗調整手段の流路抵抗を大きくする
ガイドベーン開度変化率対応流路抵抗調整手段制御信号
を発するガイドベーン開度変化率対応流路抵抗調整手段
制御信号発信装置、水車に供給される圧力水の圧力と基
準値との偏差信号である水圧偏差信号が所定値以下にな
るように流路抵抗調整手段を制御する水圧偏差対応流路
抵抗調整手段制御信号を発する水圧偏差対応流路抵抗調
整手段制御信号発信装置、発電機の運転状態を示す値の
変化に応じてガイドベーンの開度を調整して水車から発
電機への機械出力を制御する運転状態対応ガイドベーン
制御装置、ガイドベーンの動作に応じて流路抵抗調整手
段を制御するガイドベーン動作対応流路抵抗調整手段制
御信号を発するガイドベーン動作対応流路抵抗調整手段
制御信号発信装置、及び発電機の運転状態を示す値の変
化量が所定の値未満のときは水圧偏差対応流路抵抗調整
手段制御信号に基づき流路抵抗調整手段を制御し発電機
の運転状態を示す値の変化量が上記所定の値よりも大き
い別の所定の値を超えたときはガイドベーン開度変化率
対応流路抵抗調整手段制御信号とガイドベーン動作対応
流路抵抗調整手段制御信号とに基づき流路抵抗調整手段
を制御する出力協調制御装置を設けたことを特徴とする
ので、事故などによる水車のガイドベーンの急閉鎖によ
る水圧の急上昇を防ぐことができる。また、発電機の運
転状態を示す値の変化量が所定値未満の時すなわち定常
状態における水車の水圧変動を防ぐことができる。さら
に、水圧を高速に制御できるため、水車のガイドベーン
の開度の調整操作を高速で行っても水圧の急上昇を防止
できる。このため、発電機の応答を大幅に向上でき、水
車の発電機への機械入力を調整することによって電力系
統の過渡安定度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の一形態である水力発電プラ
ントの構成を示す構成図である。
【図２】 図１のバイパス回路制御装置の構成の詳細を
示すブロックである。
【図３】 この発明の他の実施の形態を示すバイパス回
路制御装置の構成図である。
【図４】 さらに、この発明の他の実施の形態を示すバ
イパス回路制御装置の構成図である。
【図５】 さらに、この発明の他の実施の形態を示すバ
イパス回路制御装置の構成図である。
【図６】 さらに、この発明の他の実施の形態を示すバ
イパス回路制御装置の構成図である。
【符号の説明】
３ 水車、３ａ ガイドベーン、４ ガイドベーンサー
ボ制御装置、５ 発電機、６ 放水路、７ バイパス回
路、８ 開度弁、９ 開度弁サーボ制御装置、１０，２
０，３０，４０，５０ バイパス回路制御装置、１１
水圧急上昇制御装置、２１ 水圧制御装置、３１ バイ
パス開度制御装置、４１ ガイドベーン開度制御装置、
４３ バイパス回路安定制御装置、５１ 水圧急上昇制
御発信装置、５２ 水圧制御発信装置、５３ ガイドベ
ーン開度制御装置、５４ バイパス回路安定制御発信装
置、５５ 出力協調制御装置。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H072 AA02 AA27 BB15 BB28 BB29 BB31 BB32 BB33 BB40 CC23 CC25 CC30 CC71 CC99 3H073 AA02 AA26 BB01 BB21 BB22 BB24 BB25 BB31 BB33 CC05 CC20 CC30 CD02 CD03 CD06 CD12 CD13 CD18 CE03 CE04 CE09 CE22 CE26 CE27 CE30 CE32 CE33

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水力発電プラントの水車へ圧力水を供給
    する水圧管路の上記圧力水の一部を上記水車へ流さずに
    分流する分流回路、及びこの分流回路に設けられこの分
    流回路に分流する上記圧力水の流量を調整する流路抵抗
    調整手段を備えた水力発電プラントの水路。
  2. 【請求項２】 水力発電プラントのガイドベーンを有す
    る水車へ圧力水を供給する水圧管路の上記圧力水の一部
    を上記水車へ流さずに分流する分流回路に設けられた流
    路抵抗調整手段を調整し上記分流回路に分流する上記圧
    力水の流量を制御する分流回路制御装置を備えた水力発
    電プラントの水路の制御装置。
  3. 【請求項３】 分流回路制御装置は、ガイドベーンの開
    度変化率信号の値が第一の所定値より大きいとき流路抵
    抗調整手段の流路抵抗を小さくし上記開度変化率信号の
    値が第一の所定値よりも小さい値である第二の所定値よ
    り小さいとき流路抵抗調整手段の流路抵抗を大きくする
    ガイドベーン開度変化率対応流路抵抗調整手段制御装置
    を設けたものであることを特徴とする請求項２に記載の
    水力発電プラントの水路の制御装置。
  4. 【請求項４】 分流回路制御装置は、水車に供給される
    圧力水の圧力と基準値との偏差信号である水圧偏差信号
    が所定値以下になるように流路抵抗調整手段を制御する
    水圧偏差対応流路抵抗調整手段制御装置を設けたもので
    あることを特徴とする請求項２に記載の水力発電プラン
    トの水路の制御装置。
  5. 【請求項５】 分流回路制御装置は、発電機の運転状態
    を示す値の変化に応じて流路抵抗調整手段を制御する運
    転状態対応流路抵抗調整手段制御装置を設けたものであ
    ることを特徴とする請求項２に記載の水力発電プラント
    の水路の制御装置。
  6. 【請求項６】 分流回路制御装置は、発電機の運転状態
    を示す値の変化に応じてガイドベーンの開度を調整して
    水車から発電機への機械出力を制御する運転状態対応ガ
    イドベーン制御装置、及びガイドベーンの動作に応じて
    流路抵抗調整手段を制御するガイドベーン動作対応流路
    抵抗調整手段制御装置を設けたものであることを特徴と
    する請求項２に記載の水力発電プラントの水路の制御装
    置。
  7. 【請求項７】 分流回路制御装置は、ガイドベーンの開
    度変化率信号の値が第一の所定値より大きいとき流路抵
    抗調整手段の流路抵抗を小さくし上記開度変化率信号の
    値が第一の所定値よりも小さい値である第二の所定値よ
    り小さいとき流路抵抗調整手段の流路抵抗を大きくする
    ガイドベーン開度変化率対応流路抵抗調整手段制御信号
    を発するガイドベーン開度変化率対応流路抵抗調整手段
    制御信号発信装置、水車に供給される圧力水の圧力と基
    準値との偏差信号である水圧偏差信号が所定値以下にな
    るように流路抵抗調整手段を制御する水圧偏差対応流路
    抵抗調整手段制御信号を発する水圧偏差対応流路抵抗調
    整手段制御信号発信装置、発電機の運転状態を示す値の
    変化に応じてガイドベーンの開度を調整して水車から発
    電機への機械出力を制御する運転状態対応ガイドベーン
    制御装置、ガイドベーンの動作に応じて流路抵抗調整手
    段を制御するガイドベーン動作対応流路抵抗調整手段制
    御信号を発するガイドベーン動作対応流路抵抗調整手段
    制御信号発信装置、及び発電機の運転状態を示す値の変
    化量が所定の値未満のときは上記水圧偏差対応流路抵抗
    調整手段制御信号に基づき流路抵抗調整手段を制御し発
    電機の運転状態を示す値の変化量が上記所定の値よりも
    大きい別の所定の値を超えたときは上記ガイドベーン開
    度変化率対応流路抵抗調整手段制御信号と上記ガイドベ
    ーン動作対応流路抵抗調整手段制御信号とに基づき流路
    抵抗調整手段を制御する出力協調制御装置を設けたこと
    を特徴とする請求項２に記載の水力発電プラントの水路
    の制御装置。
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