JP2001197786A - 自動負荷調整制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中央給電指令所等からの要求に対して、迅速
かつ高速に追従制御を可能とする。 【解決手段】 従来の定周期負荷調整装置１と別処理に
て、短い周期で検出する中央給電所からの出力指令値の
状変検出手段３２及び出力指令値と実出力の偏差が安定
検出判定値以内であることを検出する安定検出手段３
１、状変値が負荷設定器（６５Ｐ）に対し上げ方向，下
げ方向のパルス信号を行なう６５Ｐ信号出力手段３３か
ら構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電機出力を調整
する調整制御装置内の自動負荷調整制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の定周期負荷調整装置の
処理ブロック図である。図１０において、定周期負荷調
整装置１は、入力チェック手段１０，減算手段１１，不
感帯処理手段１２，絶対値処理手段１３，パルス幅ゲイ
ン１４，リミッター１５，パルス発生器１６からなる。
又、２は負荷設定器（６５Ｐ）である。

【０００３】作用の概要は次の通りである。先ず入力チ
ェック手段１０には出力指令値（ＭＷ指令）と実出力
（実ＭＷ）を取り込み，夫々入力チェック手段１０にて
入力チェックを行ない、減算手段１１にてそれらの偏差
を取り出す。検出された偏差に対し不感帯処理手段１２
にて制御の精度，安定度に不必要な微少誤差をカット
し、絶対値処理手段１３にて絶対値処理をし、パルス幅
ゲイン１４を経由して、その偏差の値をパルス幅に変換
する。

【０００４】次にリミッター１５にてパルス幅の上限を
決定し、パルス発生器１６にて許可指令が出てる場合は
夫々絶対値に比例したパルス幅だけ上げ指令又は下げ指
令のパルスを負荷設定器２（６５Ｐ）へ出力する。

【０００５】図１１は従来の定周期処理と本発明である
状変検出処理の実出力比較グラフとその際の出力信号の
タイムチャートである。図１１のＢ１のように、従来の
ように短い周期にて負荷設定器（６５Ｐ）の上げ，下げ
を行なうと、実出力が出力指令値を超える恐れがある。
これは実出力が即応答しないためである。そのため、Ｂ
２に示すようにパルス出力にて実出力が出力指令値を超
えず、徐々に収束するよう、上記不都合を考慮した時間
で制御するようにしたものである。

【０００６】又、図１２は定周期負荷調整装置の偏差デ
ータからパルス信号へ変換する関係を示すグラフであ
り、図１２のＣ１のように、１スキャン毎にパルス幅を
調整し指令値までに徐々に収束するようパルス出力を行
なう。なお、偏差が不感帯内となった場合は、当然のこ
とであるが負荷設定器（６５Ｐ）上げパルス及び下げパ
ルス共に出力しない。以上の処理にて出力されたパルス
により負荷設定器（６５Ｐ）を操作し、ガイドベーン開
度を調整して水車の有効電力が出力指令値と同じになる
よう調整する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】自動負荷調整制御装置
などの二次調整器を含んだ調整制御装置のプログラムの
実行周期は、負荷の０〜Ｆｕｌｌ時間の調整範囲を考慮
して数秒毎の定周期処理を行なっている。 従来、数秒
毎の定周期の処理だけで十分であったが、系統運用上の
必要性から従来以上の即応性が求められるようになって
きた。

【０００８】しかし、従来の定周期で動作している自動
負荷調整制御装置で負荷設定器（６５Ｐ）の上げ，下げ
の指令を出す場合、中央給電所からの出力指令値が調整
器へ入力されてから制御パルスを負荷設定器（６５Ｐ）
へ出力するまでに、最大では定周期分の遅れが出る恐れ
があった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、中央給電指令所からの要求に対して迅速
にかつ高精度な追従制御が可能な自動負荷調整制御装置
を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の［請求項１］に
係る自動負荷調整制御装置は、マイクロプロセッサを適
用した水力発電所の自動負荷調整制御装置において、発
電機出力を調整する調整制御装置内に、発電機の出力指
令値と実出力の偏差がほぼ零になるように負荷設定器を
所定周期毎に上げ，下げ制御する負荷調整装置と、短い
周期で演算する状変検出負荷調整装置とを備え、前記状
変検出負荷調整装置は前記負荷調整装置より取出した出
力指令値と実出力との偏差をとると共に、その値が設定
した値の範囲内であるか否かを判定する安定検出処理手
段と、最新の出力指令値と前回入力した出力指令値とを
比較する指令値比較手段を有する状変検出処理手段と、
前記検出結果にて偏差が出た場合には前記出力指令値か
ら前回値を減算してその結果がプラスであれば負荷設定
器に対して一定時間の状変上げ指令を出力すると共に、
マイナスであれば負荷設定器に対して一定時間の状変下
げ指令を出力する６５Ｐ信号出力手段とを備え、出力指
令値の状変なしの場合は前記負荷調整装置にて発電機出
力を調整制御し、又、出力指令値の状変ありの場合は前
記状変検出負荷調整装置にて発電機出力を上げ又は下げ
方向に制御するよう構成した。

【００１１】［請求項１］では通常は定周期負荷調整装
置（従来信号）にて制御されているが、中央給電所，制
御所等からの出力指令値が入力され、定周期処理である
従来の定周期負荷調整装置では処理できない場合（中央
給電所，制御所等からの急変指令が出た場合）は、状変
検出負荷調整装置にて処理を行ない、中央給電所，遠方
監視制御所からの指令に対し、迅速な制御ができる。

【００１２】本発明の［請求項２］に係る自動負荷調整
制御装置は、［請求項１］において、負荷調整装置によ
る定周期処理出力と状変検出負荷調整装置のパルス出力
とに優先順位を付加した。

【００１３】本発明の［請求項３］に係る自動負荷調整
制御装置は、［請求項１］において、状変検出処理手段
は、その変化量が予め指定した値（設定値）以上の場合
に状変検出するよう構成した。

【００１４】本発明の［請求項４］に係る自動負荷調整
制御装置は、［請求項１］において、負荷設定器（６５
Ｐ）への上げ又は下げの制御信号を偏差に応じた制御量
とした。

【００１５】本発明の［請求項５］に係る自動負荷調整
制御装置は、［請求項１］において、負荷設定器（６５
Ｐ）に代えて、負荷制限器へ上げ指令又は下げ指令の出
力を行なうよう構成した。

【００１６】本発明の［請求項６］に係る自動負荷調整
制御装置は、［請求項２］ないし［請求項４］におい
て、負荷設定器に代えて負荷制限器を制御するよう構成
した。

【００１７】

【発明の実態の形態】以下、本発明の自動負荷調整制御
装置の実施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１は負荷調整制御装置の実施の
形態を示す構成図である。図１において、図１０と同一
機能部分については同一符号を付して説明を省略する。
本実施の形態の構成上の特徴点は、状変検出負荷調整装
置３を付加したことにある。

【００１８】そして状変検出負荷調整装置３は安定検出
処理手段３１と状変検出処理手段３２と負荷設定器（以
下、６５Ｐ信号出力手段という）信号出力手段３３との
３つの組合せから構成される。次に組合された各々につ
いて各図を用いて説明する。図２は安定検出処理手段の
構成例図であり、定周期負荷調整装置１との関係で示さ
れている。図２において、図１と同一機能部分について
は同一符号を付して説明を省略する。

【００１９】図２において、３１は安定検出処理手段で
あり、偏差小検出手段３１１とタイマ３１２から構成さ
れる。そして作用としては定周期負荷調整装置１にて出
力指令値と実出力との入力チェックを行ない、出力指令
値と実出力との偏差を取り出す。取り出した偏差値に対
し不感帯処理と、絶対値処理の各処理を行ない、これを
安定検出処理手段に取り込む。

【００２０】ここで取り込まれた入力は偏差小検出手段
３１１にて指定された設定値（安定検出用設定値）と比
較し、この偏差値が設定値より小さい場合は出力指令
値，実出力が共に安定していることとなり、タイマ３１
２にて一定時間その偏差に変動がないかを確認した後、
安定検出信号として出力する。又、反対に偏差値が設定
値より大きい場合は、出力指令値，実出力が不安定であ
るとして、安定検出信号は出力されない。

【００２１】図３は状変検出処理手段の構成例図であ
り、入力チェック手段３２１とリミッター３２２と記憶
手段３２３と減算手段３２４と絶対値処理手段３２５と
偏差検出手段３２６とから構成される。そして作用とし
ては出力指令値が入力チェックとリミッター処理をされ
た後、最新の出力指令値（今回値）と記憶手段に記憶さ
れた１スキャン前の出力指令値（前回値）とを比較して
今回値が大きい場合は状変上げ信号を出力し、前回値が
大きい場合は状変下げ信号を出力する。

【００２２】図４は６５Ｐ信号出力処理手段の構成例図
であり、その最終出力段は６５Ｐ開（上げ）指令３３−
１と６５Ｐ閉（下げ）指令３３−２との２出力部を有し
ている。この場合２点鎖線で囲まれた部分は本発明で付
加された部分であり、これに対して従来構成による調整
制御による上げ，下げ制御部分が並列的に設けられる。

【００２３】図５は上記説明した安定検出処理手段３１
と状変検出処理手段３２と６５Ｐ信号出力手段３３を一
体に組合せて状変検出負荷調整装置３を一体に組上げた
構成図である。図５から理解できるように、６５Ｐ信号
出力手段３３は自動負荷調整制御装置として上げ指令、
又は下げ指令の信号を負荷設定器（６５Ｐ）に対し出力
処理するものであり、安定検出処理手段３１にて安定検
出信号が出力され、かつ状変検出処理手段３２にて状変
上げ、又は状変下げ信号が出力された条件にて、シング
ルショットタイマ３３１を介して、負荷設定器２へ一定
時間上げ又は下げ信号が出力される。

【００２４】要するに、全体構成である６５Ｐ信号出力
手段３３の論理回路３３−１，３３−２からわかるよう
に、従来信号（定周期負荷調整装置による信号）とシン
グルショットタイマ３３１，３３２からの制御信号（状
変検出負荷調整装置による信号）とを並列に入力し、負
荷設定器２に対して出力するように構成している。

【００２５】次に作用について説明すると、通常は定周
期負荷調整装置（従来信号）にて制御されているが、中
央給電所，制御所等からの出力指令値が入力され、定周
期処理である従来の定周期負荷調整装置では処理できな
い場合（中央給電所，制御所等からの急変指令が出た場
合）は状変検出負荷調整装置にて処理を行ない、中央給
電所，遠方監視制御所からの指令に対し迅速な制御を行
なう。

【００２６】なお、この内容は負荷設定器２への制御だ
けでなく負荷制限器（７７）に対して行なうこともでき
る。本実施の形態によれば、中央給電指令所，制御所等
からの急変指令が出た場合には、この指令に対して迅速
に対処できる。

【００２７】（第２の実施の形態）図６は他の実施の形
態を示す構成図であり、６５Ｐ信号出力ロック処理のブ
ロック図である。本実施の形態では従来手段によるパル
ス出力と本発明により付加した状変検出付加調整装置に
よるパルス出力とが重畳して出力された場合の対策を考
慮したものである。

【００２８】図６（ａ）に示すように本処理上、従来パ
ルス出力と本発明の信号出力が重複して出力する場合が
あり、この場合図６（ａ）の如く必要以上の信号を出力
する可能性があった。これは本発明のものが短い周期で
演算する状変検出負荷調整装置を設けたためである。

【００２９】そこで図６（ｂ）のブロック図にて、従来
の定周期負荷調整装置のパルス出力（Ｊ３）と本発明の
状変検出負荷調整装置の信号出力（Ｊ４）に優先順位を
設け、本発明の状変検出負荷調整装置出力（Ｊ４）中の
場合は、従来の定周期負荷調整装置のパルス出力（Ｊ
３）されていても、本ブロック図にて従来の定周期負荷
調整装置のパルス出力（Ｊ３）をロックし、出力が重複
しないようにしたものである。

【００３０】本実施の形態によれば、従来パルス出力と
本発明の信号出力が重複することで、必要以上に信号出
力することを防止すると共に、通常従来の定周期負荷調
整装置にて信号出力中に、中央給電所，制御所からの出
力指令がきた場合には、本発明の状変検出負荷調整装置
出力が優先されることにより、中央給電所，制御所に対
し迅速な処理ができる。この場合、負荷設定器（６５
Ｐ），負荷制限器（７７）のいずれも制御対象である。

【００３１】（第３の実施の形態）図７は更に他の実施
の形態を示す構成図であり、指令値の変化量で状変を検
出する状変検出処理手段のブロック図である。本実施の
形態では状変値が設定値以上である場合のみ状変検出す
るようにしたものであり、そのために付加されたものは
比較手段３２７である。

【００３２】したがって本処理は、入力チェック手段３
２１で入力チェックし、リミッター３２２の処理をされ
た最新の出力指令値（今回値）と、記憶手段３２３に記
憶されている１スキャン前の出力指令値（前回値）とを
減算器３２４にて比較する。比較した値を絶対値処理手
段３２５で絶対値とし、その値を偏差検出手段３２６で
今回の偏差量とし、この偏差量を比較器３２７にて状変
検出設定値と比較し、この状態検出設定値より偏差量が
大きな値であることを条件に、今回値が大きい場合は状
変上げ信号を出力し、前回値が大きい場合は状変下げ信
号を出力する。

【００３３】本実施の形態によれば、状変値が状変検出
設定値以上の偏差検出がされなければ、状変検出処理と
して出力しない処理を行なっているため、急速な負荷変
化を要求されない微小な指令値の変化に対しては通常負
荷調整制御のみを行ない、動作回数を削減するとともに
急速な負荷の追従が必要な大きさの指令値の変化につい
ては迅速な制御を行なうことができる。負荷設定器（６
５Ｐ），負荷制限器（７７）のいずれも制御対象であ
る。

【００３４】（第４の実施の形態）図８は更に他の実施
の形態を示す構成図であり、自動負荷調整装置において
負荷設定器（６５Ｐ）の制御を偏差に応じた制御量とす
る場合の処理ブロック図である。本実施の形態では偏差
に応じた制御量を出力するものであり、そのために付加
したものは制御時間調整手段１７と転送手段１８であ
る。その他の符号は図１の負荷調整装置と同じである。

【００３５】次に作用について説明すると、出力指令
値，実出力を取り込み入力チェックを行ない偏差を取り
出し、取り出した偏差値に不感帯処理とゲインの処理を
行なうまでは図１と同じである。次の制御時間調整１７
にて負荷設定器（６５Ｐ）の動作時間調整を行ない、増
制御の場合はプラス、減制御の場合はマイナスの制御量
を負荷設定器（６５Ｐ）の算出処理へ渡す。なお、ゲイ
ン部１３についてはＰＩＤ処理としても良いがここでは
説明を簡素にするためゲインのみの例を示す。

【００３６】なお、制御時間調整とは負荷変化に伴ない
動作時間を調整する処理であり、図１２のＣ２のように
制御時間調整にて設定された値により傾きが決定し、指
定する時間に応じて制御量を出力するものである。した
がって、制御時間調整を行なうことにより動作時間調整
を連続的に行なうことができる。

【００３７】本実施の形態によれば、出力指令値と実出
力の偏差値に対応した制御量を負荷設定器処理へ出力す
る。又、その過程にて制御時間調整を設け、プラントに
より変更となる負荷変化の動作時間調整を容易にするこ
とができる。

【００３８】（第５の実施の形態）図９は更に他の実施
の形態を示す構成図であり、状変検出調整装置のブロッ
ク図である。本実施の形態は第１の実施の形態と同様に
安定検出処理手段３１、状変検出処理手段３２、６５Ｐ
信号出力３３の代わりに負荷制限（７７）信号出力手段
３４の３つの処理の組合せにより構成されている。図９
において、図５と同一機能部分については同一符号を付
して説明を省略する。

【００３９】次に作用であるが、安定検出処理手段３１
と状変検出処理手段３２の各作用は既に説明した通りで
あるため省略する。負荷制限（７７）信号出力処理手段
３４は、負荷調整制御装置として上げ指令、又は下げ指
令の信号を負荷制限器（７７）へ出力処理する所であ
る。そして安定検出処理手段３１にて安定検出信号が出
力され、かつ状変検出処理手段３２にて状変上げ，状変
下げ信号が出力された条件にて、シングルショットタイ
マ３３１，３３２を介して、負荷制限器（７７）へ出力
される。

【００４０】本実施の形態によれば、通常は従来の定周
期負荷調整装置にて制御されている。又、中央給電所，
制御所等からの出力指令値が入力され、従来の定周期負
荷調整装置では処理できない場合、状変検出負荷調整装
置にて処理を行ない、中央給電所，遠方監視制御所から
の指令に対し、負荷制限器（７７）を制御する場合も迅
速な制御が出きる。

【００４１】なお、上記説明にてガバナフリーを行なう
際は、負荷設定器（６５Ｐ）出力にて調整を行ない、負
荷制限器（７７）は上限として運用する。しかし、出力
安定度を優先する場合は、負荷設定器（６５Ｐ）を上限
とし負荷制限器（７７）にて負荷調整を行なう。

【００４２】（第６の実施の形態）図６は負荷設定器
（６５Ｐ）を制御する信号出力ロック処理ブロック図で
あるが、この負荷設定器（６５Ｐ）の代わりに負荷制限
器（７７）を制御する場合も同様の処理が使用でき、効
果についても第２の実施の形態と同様となる。

【００４３】（第７の実施の形態）又、図７は負荷設定
器（６５Ｐ）を制御する指令値の変化量で状変を検出す
る状変検出処理のブロック図であるが、この負荷設定器
（６５Ｐ）の代わりに負荷制限器（７７）を制御する場
合も同様の処理が使用でき、効果についても第３の実施
の形態と同様となる。

【００４４】（第８の実施の形態）更に図８は負荷設定
器（６５Ｐ）の制御を偏差に応じた制御量とする場合の
処理ブロック図であるが、負荷設定器（６５Ｐ）の代わ
りに負荷制限器（７７）を制御する場合も同様の処理が
使用でき、効果についても第４の実施の形態と同様とな
る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば定
周期で動作している調整器内の、自動負荷調整制御装置
に状変にて動作する負荷調整制御処理を追加するよう構
成したので、中央給電所等からの要求に対し、迅速かつ
高精度な追従制御が可能な自動負荷調整制御装置を供給
することができる。又、負荷設定器（６５Ｐ），負荷制
限器（７７）のいずれを制御対象とした場合でも上記効
果を十分に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】状変検出負荷調整装置の実施の形態の構成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態を示す状変検出負荷
調整装置内の機能の１つである安定検出処理を示すブロ
ック図。

【図３】本発明の第１の実施の形態を示す状変検出負荷
調整装置内の機能の１つである状変検出処理を示すブロ
ック図。

【図４】本発明の第一の実施の形態を示す状変検出負荷
調整装置内の機能の１つである６５Ｐ制御信号出力処理
を示すブロック図。

【図５】本発明である状変検出負荷調整装置の処理ブロ
ック図。

【図６】本発明の第２の実施の形態を示す重複信号出力
ロック処理の処理ブロック図と従来の出力と本発明の出
力が重複した時の出力信号タイムチャート。

【図７】本発明の第３の実施の形態を示す指令値の変化
量により状変検出を行なう状変検出処理の処理ブロック
図。

【図８】本発明の第４の実施の形態を示す制御信号に偏
差に応じた制御量を用いる場合の処理ブロック図。

【図９】本発明の第５の実施の形態を示す負荷制限器
（７７）を制御する自動負荷調整制御装置の処理ブロッ
ク図。

【図１０】従来の定周期負荷調整装置の処理ブロック
図。

【図１１】従来の定周期処理と本発明である状変検出処
理の実出力比較グラフとその際の出力信号のタイムチャ
ート。

【図１２】従来の定周期負荷調整装置の偏差データから
パルス信号へ変換する関係を表したグラフ。

【符号の説明】

１ 定周期負荷調整装置 １０，３２１ 入力チェック手段 １１ 減算手段 １２ 不感帯処理手段 １３，３２５ 絶対値処理手段 １４ パルス幅ゲイン １５，３２２ リミッター １６ パルス発生器 ２ 負荷設定器 ３ 状変検出負荷調整装置 ３１ 安定検出手段 ３２ 状変検出手段 ３３ ６５Ｐ信号出力手段 ３１１，３２６ 偏差検出手段 ３１２ タイマ ３２３ 記憶手段 ３３１，３３２ シングルショットタイマ １７ 制御時間調整手段 １８ 転送手段 ３４ ７７信号出力手段

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Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロプロセッサを適用した水力発電
   所の自動負荷調整制御装置において、発電機出力を調整
   する調整制御装置内に、発電機の出力指令値と実出力の
   偏差がほぼ零になるように負荷設定器を所定周期毎に上
   げ，下げ制御する負荷調整装置と、短い周期で演算する
   状変検出負荷調整装置とを備え、前記状変検出負荷調整
   装置は前記負荷調整装置より取出した出力指令値と実出
   力との偏差をとると共に、その値が設定した値の範囲内
   であるか否かを判定する安定検出処理手段と、最新の出
   力指令値と前回入力した出力指令値とを比較する指令値
   比較手段を有する状変検出処理手段と、前記検出結果に
   て偏差が出た場合には前記出力指令値から前回値を減算
   してその結果がプラスであれば負荷設定器に対して一定
   時間の状変上げ指令を出力すると共に、マイナスであれ
   ば負荷設定器に対して一定時間の状変下げ指令を出力す
   る負荷設定器信号出力手段とを備え、出力指令値の状変
   なしの場合は前記負荷調整装置にて発電機出力を調整制
   御し、又、出力指令値の状変ありの場合は前記状変検出
   負荷調整装置にて発電機出力を上げ又は下げ方向に制御
   することを特徴とする自動負荷調整制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自動負荷調整制御装置に
   おいて、負荷調整装置による定周期処理出力と状変検出
   負荷調整装置のパルス出力とに優先順位を付加したこと
   を特徴とする自動負荷調整制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の自動負荷調整制御装置に
   おいて、状変検出処理手段は、その変化量が予め指定し
   た設定値以上の場合に状変検出することを特徴とする自
   動負荷調整制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の自動負荷調整制御装置に
   おいて、負荷設定器への上げ又は下げの制御信号を偏差
   に応じた制御量とすることを特徴とする自動負荷調整制
   御装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の自動負荷調整制御装置に
   おいて、負荷設定器に代えて、負荷制限器へ上げ指令又
   は下げ指令の出力を行なうことを特徴とする自動負荷調
   整制御装置。
6. 【請求項６】 請求項２又は請求項３又は請求項４記載
   の自動負荷調整制御装置において、負荷設定器に代えて
   負荷制限器を制御することを特徴とする自動負荷調整制
   御装置。