JP2001025298A - 応水水調制御装置と応水水調制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転台数切替の際において、水槽水位のハン
チング現象とそれに伴う出力変動をある一定範囲に抑
え、各発電機の出力をバランスのとれた値に収束させる
応水水調制御装置を提供する。 【解決手段】 制御部２４が発電機１２の運転台数の切
替えを指示すると、水位予測部２０は、所定時間後の水
槽３の水位を予測し、出力目標設定部２１は、切替え以
降運転される発電機の出力目標値を設定し、インターラ
プタ２２は、切替え以降運転される発電機を、一定のレ
ートで出力させ、制御部２４は、発電機１２の出力が出
力目標値にほぼ達すると、発電機１２の出力制御を、Ｐ
ＦＭ制御部９３による応水水調制御に切替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水力発電所の複数
の発電機の出力を制御する応水水調制御装置、及び応水
水調制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水路式水力発電所では、水槽に流入する
水量に見合った発電を行うために応水水調制御装置が設
けられる場合がある。なお、本明細書中の「応水水調制
御」は、水槽水位に応じて１台以上の発電機の起動及び
停止を制御する応水制御と、水槽水位に応じて発電機の
出力を制御する水調制御との両方を用いて、発電所全体
の出力を水槽水位に応じて制御することを言う。

【０００３】図１０は、２台の発電機１２を備えた従来
の水路式発電所の水路系を示す概略図である。水路式発
電とは、川の上流に設けられた取水堰堤１で水を取り入
れ、導水路２を用いて、適当な落差が得られる場所に設
けられた水槽３まで水を導いた後、水槽３から圧力鉄管
４を介して流れる水の力で水車５を回転させ、発電機１
２で発電する方法である。なお、図中矢印Ａ、Ｂ、及び
Ｃは、水の流れる方向を示す。

【０００４】水車５に入る水は、まず、水車５の入り口
に設けられたガイドベーン６によって水量調節をうけ、
次に、ランナ１３の羽根に沿って流れ、はき出される。
水がランナ１３からはき出されるときの水の反動でラン
ナ１３が回転する。ガイドベーン６は、サーボモータ１
０によって駆動される。

【０００５】発電機１２の出力制御は、応水水調制御装
置９０によって実施される。従来の応水水調制御は、水
槽３に設置された水位計８によって検出される水槽３の
水位の変化に応じて、ガイドベーン６の開度を調整し、
水車５に流入する水量を制御する。ガイドベーン６の開
度は、ポテンショメータ１１によって監視される。

【０００６】応水水調制御装置９０には、予め水槽水位
とガイドベーン開度目標値との関係が示された水調曲線
が入力されている。図１１は、従来の応水水調制御装置
９０に入力されている水調曲線の一例である。縦軸がガ
イドベーン開度目標値（ＧＶ）であり、横軸が水槽水位
（Ｈ）を示す。水調幅（Ｈｓｐａｎ）と基準水位（Ｈｍ
ａｘ）とが予め設定されているので、水調曲線の水槽水
位のとり得る範囲は、 Ｈｍｉｎ＝Ｈｍａｘ−Ｈｓｐａｎ≦Ｈ≦Ｈｍａｘ である。例えば、水位計８によってＨ＝Ｈ１が検出され
ると、水調曲線によりガイドベーン開度目標値（図１１
ではＧＶ＝ＧＶ１）が求まる。

【０００７】図１２は、従来の応水水調制御装置９０の
概略構成を示すブロック図である。開度目標値を設定す
る開度目標設定部９１と、外部から設定される基準水位
と水調幅とからＨｍｉｎを算出する算出部９２と、ＰＦ
Ｍ制御部９３とを備える。

【０００８】開度目標設定部９１には、予め上述したよ
うな水調曲線が入力されており、外部から設定される基
準水位と算出部９２の出力であるＨｍｉｎとから、水調
曲線の水槽水位Ｈの範囲が設定される。水位計８から水
槽３の水位が入力されると、水調曲線に基づき、ガイド
ベーン６の開度目標値が設定される。

【０００９】ＰＦＭ制御部９３は、ガイドベーン６の実
際の開度（以下、実ガイドベーン開度）を検出するポテ
ンショメータ１１から出力される実ガイドベーン開度信
号と、開度目標設定部９１により設定された開度目標値
との偏差にＰＦＭ（パルス周波数変調）を施し、サーボ
モータ１０にＰＦＭ処理信号を出力する。サーボモータ
１０は、受信したＰＦＭ処理信号に基づいて、ガイドベ
ーン６を制御する。

【００１０】次に、応水水調制御装置９０による２台の
発電機１２の制御について説明する。一方の発電機（先
行機）がフル出力で運転し、水槽３の水位が所定の基準
よりも高くなると、他方の発電機（後行機）が起動し、
応水水調制御装置９０の制御下で、水槽３の水位が所定
値を維持できるよう、出力を開始する。

【００１１】先行機の出力は、後行機の出力上昇と共
に、応水水調制御装置９０の制御により、低下する、あ
るいは現状を維持する。

【００１２】２台の発電機１２の出力は、水槽３に流入
する水量と流出する水量とがほぼ等しくなると、その時
点での水位に基づく出力（ほぼ等出力）が維持されるよ
うに、応水水調制御装置９０により制御される。

【００１３】一方、２台の発電機１２が運転している場
合、水槽３の水位が所定の基準よりも低下すると、応水
水調制御装置９０により後行機の運転は停止させられ
る。後行機が停止すると、全体の出力が低下するので、
水槽３の水位は上昇する。先行機は、応水水調制御装置
９０の制御を受けながら、水槽３に流入する水量と流出
する水量とがほぼ等しくなるように出力を行う。

【００１４】応水水調制御装置は、数多く開発されてい
る。例えば、特開昭４８−４１２１７号公報には、複数
の水車発電機を順次切替えて運用するための制御装置が
開示されている。

【００１５】また、特公昭５４−２７４９７号公報に
は、複数の水車発電機を制御する制御装置が開示されて
いる。

【００１６】また、特開昭５９−６９８１８号公報に
は、並列用遮断器投入時に、水車の流量及び発電機の出
力を急変させないように水位調整を行う水位調整装置が
開示されている。

【００１７】また、特開平６−３０８２８８号公報に
は、原子力発電プラントにおける給水制御装置が開示さ
れている。

【００１８】また、特開平６−１６９５９９号公報に
は、水車発電機を２台同時に運転する際に、両方の発電
機出力の偏差を可能な限り小さくする水調追従運転装置
が開示されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、応水水
調制御によって運転台数を増やすと、最初は水槽に流入
する水量より流出する流量の方が多くなるので、ある程
度の時間が経つと、水槽水位の低下が顕著になって現れ
る。発電機を１台から２台に増やす場合、２台の合計出
力は、運転台数を増やしたばかりの時点では、一旦、急
速に上昇するが、前述の通り水槽水位が次第に低下する
ので、各発電機は出力を絞り水槽水位の回復を待つ必要
がある。つまり、後行機を起動させてから２台の発電機
の出力のバランスがとれるまでの間、水槽水位は、上昇
低下を繰り返しながら、ある水位に収束する（ハンチン
グ現象）。このような水槽水位の上昇低下に伴い、発電
機２台の合計出力も、ある出力値に収束するまで上昇と
低下を繰り返し、出力が不安定になるという問題点があ
る。

【００２０】図１３は、従来の応水水調制御によって１
台から２台に発電機の運転台数を切替えた時の出力変動
の様子を示すグラフである。縦軸は２台の発電機の合計
出力Ｐ（Ｗ）を、横軸は時間Ｔ（分）を表す。後行機が
起動すると（Ｔ＝Ｔ１０）、合計出力Ｐは次第に上昇す
るが、Ｐ＝Ｐ１０に収束するまでの間、出力変動ΔＰの
範囲内でＰは変動する。

【００２１】また、応水水調制御によって運転台数を減
らす場合、運転台数切替え時に一時的に水槽から流出す
る水量が減少する反動で、水槽水位が急激に増加し、継
続運転する発電機の負荷が急激に上昇する。従って、水
槽溢水を招いたり、発電機の劣化を招く恐れがあるとい
う問題点がある。

【００２２】以上のような現象は、水槽容量の小さい水
力発電所において、特に顕著である。

【００２３】また、上述したような従来の制御装置で
は、発電機の運転台数切替え時の急激な水位の変化に対
応することはできるが、水位のハンチング現象に伴う出
力変動に対応することはできない。

【００２４】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、応水水調制御による運転台数切替
の際において、水槽水位のハンチング現象とそれに伴う
出力変動をある一定範囲に抑え、各発電機の出力をバラ
ンスのとれた値に収束させる応水水調制御装置を提供す
ることを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る応水水調制御装置は、水力発電所の
複数の発電機の出力を制御する応水水調制御装置におい
て、水槽の水位に応じて発電機の出力を制御する応水水
調制御部と、水槽の水位に基づいて発電機の運転台数を
切替える切替え制御部と、発電機の運転台数の切替え時
に、所定時間後の水槽の水位を予測する水位予測部と、
予測された水位から、切替え以降運転される発電機の出
力目標値を設定する出力目標設定部と、切替え以降運転
される発電機が、出力目標値にほぼ達するまで、一定の
レートで出力するよう制御するインターラプタと、を備
え、切替え制御部は、発電機の運転台数切替え時に、切
替え以降運転される発電機の出力制御をインターラプタ
に切替え、発電機の出力が出力目標値にほぼ達すると、
発電機の出力制御を応水水調制御部に切替える、ことを
特徴とするものである。

【００２６】また、請求項２に係る応水水調制御装置
は、請求項１に記載の応水水調制御装置において、出力
目標設定部が、予め設定されている水調曲線により予測
された水位から発電所の総出力を求め、総出力を切替え
以降運転される発電機の台数で除算した値を出力目標値
として設定する、ことを特徴とするものである。

【００２７】また、請求項３に係る応水水調制御装置
は、請求項１又は２記載の応水水調制御装置において、
切替え制御部が、発電機の台数を増やす場合、新たに起
動した発電機が発電所の電力系統に並列した後、各発電
機の出力制御をインターラプタに切替えることを特徴と
するものである。

【００２８】また、請求項４に係る応水水調制御装置
は、請求項１から３のいずれかに記載の応水水調制御装
置において、切替え制御部が、発電機の台数を減らす場
合、運転停止の動作に移行する時点で、継続運転する発
電機の制御をインターラプタに切替えることを特徴とす
るものである。

【００２９】また、請求項５に係る応水水調制御装置
は、請求項１から４のいずれかに記載の応水水調制御装
置において、切替え制御部が、発電機の実出力と、出力
目標値とを比較し、発電機が出力目標値を達成したか否
かを判断することを特徴とするものである。

【００３０】また、請求項６に係る応水水調制御方法
は、水力発電所の複数の発電機の出力を制御する応水水
調制御方法において、発電機の運転台数の切替え時に、
所定時間後の水槽の水位を予測し、予測された水位か
ら、切替え以降運転される発電機の出力目標値を設定
し、切替え以降運転される発電機を、出力目標値にほぼ
達するまで、一定のレートで出力させ、切替え以降運転
される発電機の出力が上記出力目標値にほぼ達すると、
発電機の出力を、水槽の水位に基づいて応水水調制御す
る、ことを特徴とするものである。

【００３１】また、請求項７に係る応水水調制御方法
は、請求項６に記載の応水水調制御方法において、出力
目標値の設定が、予測された水位から予め設定されてい
る水調曲線により発電所の総出力を求め、総出力を切替
え以降運転される発電機の台数で除算した値を出力目標
値として設定する、ことを特徴とするものである。

【００３２】また、請求項８に係る応水水調制御方法
は、請求項６又は７記載の応水水調制御方法において、
発電機の台数を増やす場合、新たに起動した発電機が発
電所の電力系統に並列した後、各発電機を一定レートで
出力させることを特徴とするものである。

【００３３】また、請求項９に係る応水水調制御方法
は、請求項６から８のいずれかに記載の応水水調制御方
法において、発電機の台数を減らす場合、運転停止の動
作に移行する時点で、継続運転する発電機を一定レート
で出力させることを特徴とするものである。

【００３４】また、請求項１０に係る応水水調制御方法
は、請求項６から９のいずれかに記載の応水水調制御方
法において、発電機の実出力と、出力目標値とを比較
し、発電機が出力目標値を達成したか否かを判断するこ
とを特徴とするものである。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照しなが
ら、本発明の実施の形態による応水水調制御装置及び応
水水調制御方法について説明する。 実施の形態１．図１は、実施の形態１による応水水調制
御装置９を備えた水路式発電所の水路系を示す概略図で
ある。図１０と同様の構成については同じ参照番号を付
与し、ここでは、その説明を省略する。図１では、説明
を容易にするために、発電機を２台備えた場合について
例示している。なお、図中矢印Ａ、Ｂ、Ｃは、水の流れ
を示す。

【００３６】発電機１２の出力制御は、応水水調制御装
置９によって実施される。実施の形態１による応水水調
制御装置９は、取水堰堤１に設置された取水堰堤水位計
７によって検出される取水堰堤１の水位Ｈ’Ｘの変化
と、水槽３に設置された水槽水位計８によって検出され
る水槽３の水位Ｈの変化とに応じて、ガイドベーン６の
開度を調整し、水車５に流入する水量を制御する。ガイ
ドベーン６の開度は、ポテンショメータ１１によって監
視される。サーボモータ１０は、応水水調制御装置９か
ら出力されるＰＦＭ処理信号に基づいて、ガイドベーン
６を制御する。

【００３７】図２は、応水水調制御装置９の構成を示す
ブロック図である。図１１と同様の構成については、同
じ参照符号を付与し、ここではその説明を省略する。

【００３８】応水水調制御装置９は、通常時の発電機の
出力を制御する応水水調制御部として、開度目標値を設
定する開度目標設定部９１と、外部から設定される基準
水位と水調幅とからＨｍｉｎを算出する算出部９２と、
ＰＦＭ制御部９３とを備え、さらに、所定時間後の水槽
３の水位を予測する水位予測部２０と、発電機台数の切
替え時における出力目標値を設定する出力目標設定部２
１と、出力目標値に基づき一定出力レートを設定するイ
ンターラプタ２２と、スイッチ２３と、応水水調制御装
置９全体を制御する制御部２４とを備える。

【００３９】水位予測部２０は、取水堰堤水位計７の単
位時間当たりの変化から導水路２の単位時間当たりの流
量ＱＸを求め、所定時間後の水槽３の予測水位ＨＸを予
測する。

【００４０】出力目標設定部２１には、予め、水槽水位
と２台の発電機１２の合計出力との関係が示された水調
曲線が入力されている。図３は、水調曲線の一例であ
る。縦軸が合計出力Ｐ（Ｗ）であり、横軸が水槽水位Ｈ
（ｍ）を示す。図３において、１台の発電機で運転でき
る最高水位がＨ１のとき、１台の最大出力はＰ１であ
り、２台の発電機で運転できる最高水位がＨ２のとき、
２台の最大合計出力はＰ２である。例えば、発電機１２
の運転台数が１台から２台に切り替わったとき、水位予
測部２０が水槽３の水位をＨＸ（１→２）であると予測
すると、水調曲線により、予測水位ＨＸ（１→２）での
合計出力はＰ＝ＰＸ（１→２）となる。また、発電機１
２の運転台数が２台から１台に切り替わったとき、水位
予測部２０が水槽３の水位をＨＸ（２→１）であると予
測すると、水調曲線により、予測水位ＨＸ（２→１）で
の合計出力は、Ｐ＝ＰＸ（２→１）となる。

【００４１】出力目標設定部２１は、発電機が２台から
１台に切り替わる場合、水調曲線によって求まる合計出
力Ｐを発電機の出力目標値として設定し、発電機が１台
から２台に切り替わる場合、水調曲線によって求まる合
計出力Ｐを発電機の台数、ここでは「２」、で除算した
値を、各発電機の出力目標値として設定する。予測水位
ＨＸがＨ２を超えた場合は、ユーザにエラー信号として
その旨を通知する。

【００４２】インターラプタ２２は、発電機１２の運転
台数が切替わったとき、発電機１２のガイドペーン開度
を制御する信号をサーボモータ１０へ出力する。ガイド
ベーン開度制御信号は、一定のレートで各発電機の出力
の上昇及び低下を指示する信号である。インターラプタ
２２は、出力目標設定部２１により設定された出力目標
値により、適切な出力レートを選択し、ガイドベーン開
度信号として出力する。

【００４３】スイッチ２３は、制御部２４からスイッチ
切替え信号を受け、スイッチをＰＦＭ制御部９３側ある
いはインターラプタ２２側に切替える。

【００４４】制御部２４は、取水堰堤水位計７によって
検出された取水堰堤水位と、水槽水位計８によって検出
された水槽水位と、ポテンショメータ１１によって監視
されているガイドベーンの開度（以下、実ガイドベーン
開度）を受信し、取水堰堤水位及び水槽水位を水位予測
部２０に出力し、実ガイドベーン開度をＰＦＭ制御部９
３に出力し、外部から設定される水調幅及び基準水位を
算出部９２に出力する。

【００４５】制御部２４は、さらに、実際の水槽水位が
発電機台数の切替え基準となる水位（以下、切替え基準
水位）を上回った場合、あるいは下回った場合、発電機
の台数を切替える信号を発電機１２に出力するととも
に、スイッチ２３をインターラプタ２２側に切替える信
号を出力する。スイッチ２３がインターラプタ２２側に
切り替わると、出力目標設定部２１によって設定された
出力目標値と、実ガイドベーン開度により決定される発
電機１２の出力値とを比較し、実際の出力値が目標値を
実質達成できれば、スイッチ２３をＰＦＭ制御部９３側
に切替える信号を出力する。

【００４６】次に、応水水調制御装置９の動作について
説明する。図４は、発電機の運転台数を１台から２台へ
切替えたときの応水水調制御装置９の動作の流れを示す
フローチャートである。

【００４７】発電機の運転台数が１台で、水槽水位計８
によって検出された水槽水位が切替え基準水位以上にな
ると、制御部２４は、運転台数を１台から２台へ切替え
るよう、発電機１２に指示する（ステップＳ１）。

【００４８】続いて制御部２４は、後行機として起動し
た発電機が系統に並列したことを確認してから（ステッ
プＳ２）、スイッチ２３の切替えを指示する信号を出力
し、スイッチ２３は、インターラプタ２２側に切り替わ
る（ステップＳ３）。

【００４９】一方、運転台数が１台から２台へ切り替わ
ると、水位予測部２０は所定時間後の水槽３の予測水位
ＨＸ（１→２）を求める（ステップＳ４）。

【００５０】出力目標設定部２１は、予測水位ＨＸ（１
→２）と、予め設定されている図３に示すような水調曲
線とから、発電機２台の合計出力ＰＸ（１→２）を求
め、ＰＸ（１→２）を運転中の発電機１２の台数、ここ
では２台にて除算した値ＰＸ（１→２）／２を各発電機
１２の出力目標値として設定する（ステップＳ５）。

【００５１】インターラプタ２２が、出力目標値に従っ
て適切な出力レートを選択し、ガイドベーン開度信号と
してガイドベーンサーボモータ１０に出力する（ステッ
プＳ６）。ガイドベーンサーボモータ１０は、一定レー
トにて先行機の出力を低下させ、後行機の出力を増大さ
せる。

【００５２】制御部２４は、各発電機の出力が目標値Ｐ
Ｘ（１→２）／２を達成できるか否かを判断し（ステッ
プＳ７）、達成できれば（ＹＥＳ）ステップＳ８にすす
む。ステップＳ７における目標値の判断は、各発電機の
出力と、目標値との差が理論上０となるまで実施する
が、実際は出力差がある範囲に収まれば良い。

【００５３】ステップＳ８では、制御部２４がスイッチ
切替え信号を出力してスイッチ２３をＰＦＭ制御部９３
側に切替え、ステップＳ９で運転中の発電機２台の出力
制御を応水水調制御に移行する。

【００５４】図５は、ステップＳ６及びＳ７を説明する
ための説明図である。運転台数切替え前の先行機の出力
が最大値Ｐ１であったとすると、先行機はインターラプ
タ２２の制御信号により、一定レートで、出力目標値Ｐ
Ｘ（１→２）／２に向かって、出力を低下させる。一
方、無負荷出力であった後行機は、一定レートで、出力
目標値ＰＸ（１→２）／２に向かって、出力を上昇させ
る。

【００５５】図６は、発電機１２の運転台数を１台から
２台へ切替えた際の応水水調制御装置９による合計出力
の変化を示したグラフである。縦軸が２台の発電機１２
の合計出力Ｐ（Ｗ）を表し、横軸が時間Ｔ（ｍｉｎ）を
表す。

【００５６】図６において、先行機のみが運転している
間の出力は、Ｐ１であったが、後行機が起動後、インタ
ーラプタ２２の制御により合計出力は一定レートで上昇
する。合計出力が目標値ＰＸ（１→２）になると、発電
機１２の制御は、応水水調制御に切り替わり、合計出力
値ＰＸ（１→２）が維持される。

【００５７】一方、複数台の発電機が運転中である場
合、取水堰堤１の水位が低下すれば、ある一定時間後に
おいて水槽３の水位も低下するので、運転中の発電機の
台数を減らす必要が生じる。次に、発電機１２の運転台
数が２台から１台に切り替わった時の応水水調制御装置
９の動作について説明する。図７は、発電機の運転台数
を２台から１台へ切替えたときの応水水調制御装置９の
動作の流れを示すフローチャートである。

【００５８】発電機の運転台数が２台で、水槽水位計８
によって検出された水槽水位が切替え基準水位を下回る
と、制御部２４は、運転台数を２台から１台へ切替える
よう、発電機１２に指示する（ステップＳ２１）。

【００５９】続いて制御部２４は、一方の発電機が停止
過程に移行すると同時に、スイッチ２３の切替えを指示
する信号を出力し、スイッチ２３は、インターラプタ２
２側に切り替わり、応水水調制御が中断する（ステップ
Ｓ２３）。

【００６０】一方、水位予測部２０は、所定時間後の水
槽３の水位ＨＸ（２→１）を予測する（ステップＳ２
４）。

【００６１】出力目標設定部２１は、予測水位ＨＸ（２
→１）と、予め設定されている図３に示すような水調曲
線とから、継続運転する発電機（ここでは１台）の出力
ＰＸ（２→１）を求め、継続運転する発電機１２の出力
目標値として設定する（ステップＳ２５）。

【００６２】インターラプタ２２が、出力目標値に従っ
て適切な出力レートを選択し、ガイドベーン開度信号と
してガイドベーンサーボモータ１０に出力する（ステッ
プＳ２６）。ガイドベーンサーボモータ１０は、一定レ
ートで継続運転する発電機の出力を上昇させる。

【００６３】制御部２４は、継続運転の発電機の出力が
目標値ＰＸ（２→１）を達成できるか否かを判断し（ス
テップＳ２７）、達成できれば（ＹＥＳ）ステップＳ２
８にすすむ。ステップＳ２７における目標値の判断は、
発電機の実際の出力と、目標値との差が理論上０となる
まで実施するが、実際は出力差がある範囲に収まれば良
い。

【００６４】ステップＳ２８では、制御部２４がスイッ
チ切替え信号を出力してスイッチ２３をＰＦＭ制御部９
３側に切替え、ステップＳ２９で継続運転の発電機の出
力制御を応水水調制御に移行する。

【００６５】図８は、ステップＳ２６及びＳ２７を説明
するための説明図である。２台から１台に運転台数を切
替える信号が出力されると、継続運転する発電機は、イ
ンターラプタ２２の制御信号により、一定レートで、出
力目標値ＰＸ（１→２）に向かって出力を上昇させ、も
う一方の発電機は、停止制御に任せ出力を絞りながら出
力０となる。

【００６６】図９は、発電機１２の運転台数を２台から
１台へ切替えた際の応水水調制御装置９による各発電機
の出力の変化を示したグラフである。縦軸が各発電機１
２の出力Ｐ（Ｗ）を表し、横軸が時間Ｔ（ｍｉｎ）を表
す。継続運転する発電機の出力変化は、実線で示し、停
止する発電機の出力変化は、１点破線で示す。

【００６７】図９において、２台の発電機の出力がそれ
ぞれＰＸ（１→２）／２であった場合、運転台数が２台
から１台に切り替わると、インターラプタ２２の制御に
より、継続発電機出力は一定レートで上昇し、出力が目
標値ＰＸ（２→１）になると、継続発電機１２の制御
は、応水水調制御に切り替わり、出力値ＰＸ（２→１）
が維持される。また、運転停止を指示された発電機は、
切替え指示が制御部２４から出力されると、出力が低下
し、出力ゼロとなる。

【００６８】なお、実施の形態１では、発電所の発電機
の台数を２台として説明してきたが、発電機の台数は２
台以上であれば、全ての場合に実施の形態１を適用でき
ることは言うまでもない。

【００６９】以上説明したように、実施の形態１によれ
ば、運転台数切替の際に生じる水槽水位のハンチング現
象とそれに伴う出力変動を実質上抑えることができる。
また、１台から２台へ運転台数を切替える際も、各発電
機の出力をバランスのとれた値に収束させることができ
る。

【００７０】その他の形態 実施の形態１では、ポテンショメータ１１からのガイド
ベーン開度信号を発電機出力と同等のものとして応水水
調制御を実施する様システムを構築しているが、ポテン
ショメータ１１からの出力の代わりに、直接発電機出力
を用いても実施することができる。

【００７１】通常、応水水調制御は、主機シーケンサに
実装されるソフトウェアにて構築されることが多く、発
電機出力は主機の制御に必要であるため必ず入力されて
いる。従って、ポテンショメータ１１の代わりに、発電
機出力を用いて応水水調制御を実施すれば、ポテンショ
メータ１１からのガイドベーン開度信号は不必要となる
ので、応水水調制御の構成がより簡単になり、信号の信
頼性を向上させることができる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による応水
水調制御装置は、水槽の水位に応じて発電機の出力を制
御する応水水調制御部と、水槽の水位に基づいて発電機
の運転台数を切替える切替え制御部と、発電機の運転台
数の切替え時に、所定時間後の水槽の水位を予測する水
位予測部と、予測された水位から切替え以降運転される
発電機の出力目標値を設定する出力目標設定部と、切替
え以降運転される発電機を、出力目標値にほぼ達するま
で、一定のレートで出力させるインターラプタと、を備
え、切替え制御部は、発電機の運転台数切替え時に、切
替え以降運転される発電機の出力制御をインターラプタ
に切替え、発電機の出力が出力目標値にほぼ達すると、
発電機の出力制御を応水水調制御部に切替える、ことを
特徴とする。

【００７３】また、本発明による応水水調制御方法は、
発電機の運転台数の切替え時に、所定時間後の水槽の水
位を予測し、予測された水位から、切替え以降運転され
る発電機の出力目標値を設定し、切替え以降運転される
発電機を、出力目標値にほぼ達するまで、一定のレート
で出力させ、切替え以降運転される発電機の出力が上記
出力目標値にほぼ達すると、発電機の出力を、水槽の水
位に基づいて応水水調制御する、ことを特徴とする。

【００７４】従って、本発明によれば、運転台数切替の
際に生じる水槽水位のハンチング現象とそれに伴う出力
変動を実質上抑えることができる。また、１台から２台
へ運転台数を切替える際も、各発電機の出力をバランス
のとれた値に収束させることができる。

【００７５】また、本発明は、ポテンショメータのかわ
りに、発電機出力を直接監視するシステムを構築できる
ので、より簡単な応水水調制御を実現することができ、
信号の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１による応水水調制御装置９を備
えた水路式発電所の水路系を示す概略図である。

【図２】 応水水調制御装置９の構成を示すブロック図
である。

【図３】 水調曲線の一例である。

【図４】 発電機の運転台数を１台から２台へ切替えた
ときの応水水調制御装置９の動作の流れを示すフローチ
ャートである。

【図５】 応水水調制御装置９の動作を説明するための
説明図である。

【図６】 発電機１２の運転台数を１台から２台へ切替
えた際の応水水調制御装置９による合計出力の変化を示
したグラフである。

【図７】 発電機の運転台数を２台から１台へ切替えた
ときの応水水調制御装置９の動作の流れを示すフローチ
ャートである。

【図８】 応水水調制御装置９の動作を説明するための
説明図である。

【図９】 発電機１２の運転台数を２台から１台へ切替
えた際の応水水調制御装置９による各発電機の出力の変
化を示したグラフである。

【図１０】 ２台の発電機１２を備えた従来の水路式発
電所の水路系を示す概略図である。

【図１１】 従来の応水水調制御装置９０に入力されて
いる水調曲線の一例である。

【図１２】 従来の応水水調制御装置９０の概略構成を
示すブロック図である。

【図１３】 従来の応水水調制御によって１台から２台
に発電機の運転台数を切替えた時の出力変動の様子を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ 取水堰堤、２ 導水路、３ 水槽、４ 圧力鉄管、
５ 水車、６ ガイドベーン、７ 取水堰堤水位計、８
水槽水位計、９ 応水水調制御装置、 １０ ガイ
ドベーンサーボモータ、１１ ポテンショメータ、１２
発電機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H073 AA07 AA21 BB34 CC08 CC20 CD03 CE09 5H590 AA21 AA24 AA30 CA11 CA28 CE01 EA01 EA05 EA07 EA14 EB14 EB21 EB25 EB29 FA01 FC21 FC26 GA06 GA10 GB02 GB05 HA06 HA14 HA22 HA26 HB06 JA02 JA09 JB18 KK01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水力発電所の複数の発電機の出力を制御
   する応水水調制御装置において、 水槽の水位に応じて上記発電機の出力を制御する応水水
   調制御部と、 上記水槽の水位に基づいて上記発電機の運転台数を切替
   える切替え制御部と、 上記発電機の運転台数の切替え時に、所定時間後の水槽
   の水位を予測する水位予測部と、 上記予測された水位から、上記切替え以降運転される発
   電機の出力目標値を設定する出力目標設定部と、 上記切替え以降運転される発電機が、上記出力目標値に
   ほぼ達するまで、一定のレートで出力するよう制御する
   インターラプタと、を備え、 上記切替え制御部は、上記発電機の運転台数切替え時
   に、上記切替え以降運転される発電機の出力制御を上記
   インターラプタに切替え、該発電機の出力が上記出力目
   標値にほぼ達すると、該発電機の出力制御を上記応水水
   調制御部に切替える、ことを特徴とする応水水調制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の応水水調制御装置にお
   いて、 上記出力目標設定部は、予め設定されている水調曲線に
   より上記予測された水位から上記発電所の総出力を求
   め、該総出力を上記切替え以降運転される発電機の台数
   で除算した値を上記出力目標値として設定する、ことを
   特徴とする応水水調制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の応水水調制御装置
   において、 上記切替え制御部は、上記発電機の台数を増やす場合、
   新たに起動した発電機が上記発電所の電力系統に並列し
   た後、各発電機の出力制御を上記インターラプタに切替
   えることを特徴とする応水水調制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の応水
   水調制御装置において、 上記切替え制御部は、上記発電機の台数を減らす場合、
   運転停止の動作に移行する時点で、継続運転する発電機
   の制御を上記インターラプタに切替えることを特徴とす
   る応水水調制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の応水
   水調制御装置において、 上記切替え制御部は、上記発電機の実出力と、上記出力
   目標値とを比較し、該発電機が該出力目標値を達成した
   か否かを判断することを特徴とする応水水調制御装置。
6. 【請求項６】 水力発電所の複数の発電機の出力を制御
   する応水水調制御方法において、 上記発電機の運転台数の切替え時に、所定時間後の水槽
   の水位を予測し、 上記予測された水位から、切替え以降運転される発電機
   の出力目標値を設定し、 上記切替え以降運転される発電機を、上記出力目標値に
   ほぼ達するまで、一定のレートで出力させ、 上記切替え以降運転される発電機の出力が上記出力目標
   値にほぼ達すると、該発電機の出力を、上記水槽の水位
   に基づいて応水水調制御する、ことを特徴とする応水水
   調制御方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の応水水調制御方法にお
   いて、 上記出力目標値の設定は、 上記予測された水位から予め設定されている水調曲線に
   より上記発電所の総出力を求め、 上記総出力を上記切替え以降運転される発電機の台数で
   除算した値を上記出力目標値として設定する、ことを特
   徴とする応水水調制御方法。
8. 【請求項８】 請求項６又は７記載の応水水調制御方法
   において、 上記発電機の台数を増やす場合、新たに起動した発電機
   が上記発電所の電力系統に並列した後、各発電機を上記
   一定レートで出力させることを特徴とする応水水調制御
   方法。
9. 【請求項９】 請求項６から８のいずれかに記載の応水
   水調制御方法において、 上記発電機の台数を減らす場合、運転停止の動作に移行
   する時点で、継続運転する発電機を上記一定レートで出
   力させることを特徴とする応水水調制御方法。
10. 【請求項１０】 請求項６から９のいずれかに記載の応
    水水調制御方法において、 上記発電機の実出力と、上記出力目標値とを比較し、該
    発電機が該出力目標値を達成したか否かを判断すること
    を特徴とする応水水調制御方法。