JP2001271736A

JP2001271736A - ポンプ水車運転制御システム

Info

Publication number: JP2001271736A
Application number: JP2000090694A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Narisawa; 聡成澤; Masahiro Yoshida; 正博吉田; Masamichi Makino; 正廸牧野; Masahiro Tanaka; 正広田中
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2001-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】揚水発電所の揚水運転から発電運転への運転切
り替え又は、揚水運転の停止に関して、電力系統に対し
て電力衝撃を緩和させる。【解決手段】可変速型発電電動機に接続されたポンプ水
車２台を具備する揚水発電所において、１台のポンプ水
車が揚水運転モードであり他方のポンプ水車が発電運転
モードである。２つの運転モードが同時に存在する運転
制御があり、２台の可変速型発電電動機の入出力合計電
力が時間に対して連続に変化するように、もしくは入出
力合計電力が時間に対して不連続であっても電力系統の
もつ許容され得る電力動揺範囲内であるように各々の可
変速型発電電動機の運転を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数台のポンプ水
車を備えたポンプ水車の運転制御システムに係り、特に
揚水運転から発電運転への運転切り替えを行う時に生じ
る電力系統への電力衝撃を緩和させるポンプ水車の運転
制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ポンプ水車の揚水運転を停止させる際、
揚水運転停止・電力系統からの解列に伴う電力系統への
衝撃を可変速型発電電動機の特性を利用して減じるまた
は吸収する停止・解列方法は、例えば特開平1−44905号
公報や特開平7−145775 号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、可変速型発電
電動機に接続されたポンプ水車を揚水運転から発電運転
への運転切り替えを行うときに生じる電力系統への衝撃
を減じた運転制御方法についての記載は見当らない。

【０００４】本発明の目的は、揚水運転から発電運転へ
運転の切り替えを行う際、電力系統に対して電力衝撃を
緩和させるようにしたポンプ水車の運転制御システムの
提供にある。

【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、本発明は電力系統に接続された複数台のポンプ水車
を備えたポンプ水車運転制御システムにおいて、揚水運
転を行っている１台のポンプ水車を停止する時に、他の
ポンプ水車を発電運転させ、揚水停止以前の前記ポンプ
水車への入力と、発電運転を行っている前記ポンプ水車
からの入出力の電力が零となるようにしたものである。

【０００６】また、上記目的を達成するために、本発明
は電力系統に接続された複数台のポンプ水車を備えたポ
ンプ水車運転制御システムにおいて、少なくとも１台の
前記ポンプ水車が揚水運転から発電運転へと移行すると
きに、前記電力系統に対して電力入出力状態が零になる
状態を設けずに、前記ポンプ水車を揚水運転から発電運
転へと移行するようにしたものである。

【０００７】また、上記目的を達成するために、本発明
では電力系統に接続された複数台のポンプ水車を備えた
ポンプ水車運転制御システムにおいて、可変速型発電電
動機に接続された２台のポンプ水車のうち１台または２
台が揚水運転を行っている状態から発電運転を行う状態
への運転切り替える時に、上記可変速型発電電動機に接
続されたポンプ水車のうち少なくともどちらか１台のポ
ンプ水車が常に電力系統へ接続している状態をつくり、
上記ポンプ水車の揚水運転停止または発電運転開始に伴
う電力の急変を補償するようにしたものである。また、
上記目的を達成するために、本発明では電力系統に接続
された複数台のポンプ水車を備えたポンプ水車運転制御
システムにおいて、少なくとも１台の前記ポンプ水車が
揚水運転から発電運転へと移行するときに、電力系統に
対して電力入出力状態が停滞する期間を設けずに、ポン
プ水車を揚水運転から発電運転へと移行するようにした
ものである。

【０００８】また、上記目的を達成するために、本発明
では電力系統に接続された複数台のポンプ水車を備えた
ポンプ水車運転制御システムにおいて、少なくとも１台
の前記ポンプ水車が揚水運転から発電運転へと移行する
ときに、該ポンプ水車が揚水運転モードである時に、他
のポンプ水車が発電運転モードを行うようにしたもので
ある。

【０００９】また、上記目的を達成するために、本発明
では電力系統に接続された複数台のポンプ水車を備えた
ポンプ水車運転制御システムにおいて、発電運転を行っ
ているポンプ水車の発電電力および揚水運転を行ってい
るポンプ水車の入力電力の合計電力を測定する合計電力
測定手段を備え、この合計電力の変動が電力系統のもつ
電力動揺許容範囲内であるようにしたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施例を図面を
用いて説明する。

【００１１】図２は本実施例の概要を示したもので、一
般的な２台のポンプ水車を具備する揚水発電所を示した
ものである。図２において、同期器を用いた定速型発電
電動機２１１，２１２は各々ポンプ水車２１３，２１４
に連結されている。また、制御装置２０１，２０６はそ
れぞれ定速型発電電動機２１１，２１２に設けられてい
る。

【００１２】開閉器２０２，２０７，２０８は電力系統
２０９と定速型発電電動機２１１，２１２の間に接続さ
れている。

【００１３】システムコントローラ２０３は定速型発電
電動機２１１，２１２に対して電力系統２０９の要求に
応じた最適な運転状態を決定し、各々を制御する働きを
する。

【００１４】電力量検出器２０４，２０５は、定速型発
電電動機２１１，２１２の入出力電力量を検出して、こ
の検出値をシステムコントローラ２０３に送る。

【００１５】図３は本実施例のシステムの全体構成を示
したものである。

【００１６】本実施のシステムは上池３０６，下池３０
３の間に設けられ、上池３０６からの流水が共有の導圧
管路３１０を介して運ばれ、発電電動機２１１，２１２
への直前で分岐管路３０１，３０２を介して導水されて
いる。そして、ポンプ水車２１３，２１４を過ぎて、ケ
ーシング３０４，３０５を介し、放水路を経由して下池
３０３に放水される構成となっている。

【００１７】図１は揚水運転及び発電運転する各々のポ
ンプ水車の時間に対する入出力チャートを示したもので
ある。本実施例では、定速型発電電動機２１１は、図１
(ａ)の揚水運転機に示す入出力チャートに従って運転さ
れ、定速型発電電動機２１２は図１（ｂ）の発電運転機
に示す入出力チャートに従って運転される。また、図１
（ｃ）の合計電力とは揚水運転機と発電運転機の入出力
電力の合計であり、電力系統２０９から見たシステムの
電力入出力状況を示している。

【００１８】ところで、或る時点（図１のＴ０）におい
て、定速型発電電動機２１１は入力Ｐ０により電動機と
して運転し、定速型発電電動機２１２は運転停止してい
る。定速型発電電動機２１１及びポンプ水車２１３が揚
水運転を停止制御に入る前に、図１のＴ１において、定
速型発電電動機２１２は発電運転の動作を制御装置２０
６を介して起動する。そして、図１のＴ２において、定
速型発電電動機212は発電電力はＰ０となり、合計電力
は零となる。

【００１９】図１のＴ３より定速型発電電動機２１１は
揚水運転停止制御に入り、時間と共に定速型発電電動機
２１１への入力を減じる。定速型発電電動機２１１の入
力変化は電力検出器２０４を通じてシステムコントロー
ラ２０３に送られ、システムコントローラ２０３では定
速型発電電動機２１１，２１２の合計電力が零を保持す
るように制御命令を制御装置２０６に与え、定速型発電
電動機２１２の発電量を調整する。

【００２０】定速型発電電動機２１１への入力を減じ、
図１のＴ４において開閉器２０８を開くことにより、定
速型発電電動機２１１，２１２を同時に電力系統２０９
から解列することができる。また、電力系統２０９から
解列するとき、定速型発電電動機２１１，２１２の合計
電力が零であるから、電力系統２０９への衝撃は生じな
い。

【００２１】以上の実施例は２台の発電電動機が共に定
速型発電電動機であったが、本発明ではどちらか片方が
可変速型発電電動機である場合、また、２台とも可変速
型発電電動機である場合でもよい。更に、上述の実施例
では、２台のポンプ水車を具備する揚水発電所に適用し
たものであったが、３台以上のポンプ水車を具備する揚
水発電所に適用することもできる。

【００２２】図４，図５は図２の発電電動機２１１に可
変速型発電電動機を採用した例を示している。そして図
４は可変速型発電電動機の制御回路を示したものであり
（尚、電力制御のための交流励磁回路についての詳細は
本発明に直接関係しないので図示していない。）システ
ムコントローラ２０３からの電力指令Ｐ_Oとその時の総
落差Ｈ_ST（ポンプの上下貯水槽の単純な水位差を示す。
これに対し実揚程Ｈは総落差Ｈ_STと該揚水系統の水路損
失を加算したものと定義される。該揚水系統の立地条件
により運転時の水位変動(Ｈ_ST変動)がない場合は、この
Ｈ_STを省略してもよい。以下入力信号として定義するＨ
_STは同様である。）を入力としてその時の適正回転速度
Ｎ_OPTを演算する回転速度回数発生器２５２からの出力
信号_OPTと実際の回転速度Ｎを比較する比較器２６８と
電力制御補正信号発生器256 ，電力制御器２４７，電力
周波数変換器２４３，電動機２５１，慣性モーメントＧ
Ｄ²よりなる第１の周波数変換器制御手段の制御ループ
を負帰還回路に構成し、電動機２５１の電力入力状態
は、システムコントローラ２０３へ伝達される。

【００２３】尚ＧＤ²は電動機とポンプが有する慣性モ
ーメントの作用を示すためのブロックで特別な別個の装
置がある訳ではない。又Ｎ_OPTとＮの偏差をゼロにする
ために電力制御補正信号発生器２５６には積分要素が含
まれる。電力制御補正信号発生器２５６の出力である補
正信号εは電力指令Ｐ_Oと加算されこの合成信号Ｐ_O＋
εと実際の電動機出力Ｐ_Mが比較される。

【００２４】電力制御器２４７，電力変換器２４３，発
電電動機２５１及び実際の電動器出力Ｐ_Mの復元回路よ
りなる第２の周波数変換器制御手段の電力制御ループは
負帰回路に構成され電力制御器２４７には（Ｐ_O＋ε）
とＰ_Mの偏差をゼロにするため積分要素が含まれる。負
荷指令Ｐ_Oと総落差Ｈ_STを入力としてその時の適正案内
羽根開度Ｙ_OPTを演算する案内羽根開度関数発生器２６
３とその出力信号Ｙ_OPTと実際の案内羽根開度Ｙを比較
する比較器２６７と案内羽根制御器２５９で実際の案内
羽根開度Ｙの復元よりなる制御ループを負帰還回路に構
成し、案内羽根制御器２５９に含まれる積分要素により
Ｙ_OPTとＹの偏差がゼロとなるように案内羽根が制御さ
れる。かくして前記回転速度制御回路によりＮ＝
Ｎ_OPT，前記電力制御回路によりＰ_M＝Ｐ_O＋ε，前記
案内羽根制御回路によりＹ＝Ｙ_OPTとすることができ
る。ここでポンプが要求する入力Ｐ_Pと実際の電動機へ
の入力Ｐ_Mの偏差は電動機及びポンプの慣性モーメント
（ＧＤ²）に入力される。ところで慣性モーメントは一
種の積分要素と見なせる。

【００２５】又前述の通り電力制御補正信号発生器２５
６，電力制御器２４７，電力周波数変換器２４３，電動
機２５１，ＧＤ²と実際の回転数Ｎの復元よりなる回転
速度制御回路は負帰還回路に構成されているのでＰ_Mと
Ｐ_Pの偏差がゼロとなるように制御される。即ちＰ_M＝
Ｐ_P、また前記関数発生器の誤差を無視すればＹ_OPT＝
Ｐ_O相当、であるのでＰ_Pは元々Ｐ_O相当に、即ちＰ_P
＝Ｐ_Oに制御されているはずである。以上まとめるとＰ
_O＝Ｐ_P＝Ｐ_M＝Ｐ_O＋εとなり、電力補正信号εは最
終的にはゼロにされる。以上より外部からの電力指令Ｐ
_Oに応じて実際の入力Ｐ_Mを制御することができる。

【００２６】図４の例に対する上記説明をグラフに示し
たのが図６である。時点ｔ₀でシステムコントローラ２
０３からの駆動出力指令Ｐ_Oがステップ状に立上がった
場合の応答を示す。まず電動機出力Ｐ_Mはわずかの遅れ
をもってグラフｇの如く立上がる。又案内羽根開度回数
発生器の出力Ｙ_OPTや回転速度関数発生器Ｎ_OPTの出力
は関数発生器が個有に持っている時定数や特別に与えた
追加時定数によって各々グラフｂ，ｃの如く応答する。
グラフｂのＹ_OPTに対する実際の案内羽根開度Ｙの応答
は比較的速くｄの様になる。尚Ｙの応答に直線部分があ
るのは案内羽根が案内羽根サーボモーターの開速度制限
（これは案内羽根用配圧弁のストローク制限等で与え
る）によって制限を受けている場合を示す。ポンプの回
転速度Ｎはグラフｇの電動機出力Ｐ_Mとグラフｅのポン
プ入力Ｐ_Pの差によって加速されグラフｆの様に上昇し
最終的にＮ＝Ｎ_OPTに達した時点で上昇が止む。尚その
ポンプ入力Ｐ_Pは案内羽根開度Ｙの上昇と回転速度Ｎの
上昇の両方による増分が加算されグラフｅの如く増大す
る。グラフｆでは回転速度Ｎの動きはゆっくりながら安
定であるが、これは電力補正信号発信器２５６に充分な
ダンピング作用を与えたためである。これは例えば電力
補正信号器２５６を比例要素と積分要素の並列回路で構
成し、それらのゲインを適切に選ぶことによって動作速
度を変化させることが可能になる。これにより、高速に
外部からの駆動出力指令に応答することが可能になるの
で、図１（ａ）に示した入力指令に追従した制御が行え
るようになる。

【００２７】図５は上記図４の制御回路により巻線形誘
導機２５１を可変速電動機として用いた可変速揚水シス
テムの構成を示す一例である。図中同一番号は同一品で
示す。巻線形誘導機２５１の１次側が電力系統２０９お
よび他の発電電動機に接続され、２次側は電力変換器２
４３に接続される。誘導機２５１の入力は電力変換器２
４３による交流励磁電流の位相や電圧制御により制御さ
れる。実際の入力Ｐ_Mは電力検出器２０４により検出さ
れた比較器２４２へ又実際の回転速度Ｎは回転速度検出
器２５５により検出された比較器２６８へ各々入力さ
れ、そして、回転数設定器２５２，開度設定器２６３な
どにより制御装置２０１を構成する。

【００２８】図７，図８は発電電動機２１２に可変速型
発電電動機を採用した例を示している。

【００２９】図７において、巻線型誘導機５５１は回転
子に直結された水車によって回転駆動されると共に誘導
機の２次巻線５５１ｂには電力変換器５４３により誘導
機５５１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、誘導機の１次巻線５５１ａから
は交流電力系統２０９と等しい周波数の交流電力が出力
されるように可変速運転が行われる。水車特性関数発生
器５５２はシステムコントローラ２０３から与えられる
発電出力指令Ｐ_Oと水位検出信号Ｈ（水位変動が少ない
場合は入力不要）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_OPTを出力する。水車のガイドベー
ン開度制御装置は最適回転数指令Ｎ_OPTと回転速度検出
器５５５で検出される実回転速度信号Ｎを比較したΔＮ
を入力してガイドベーン開度を制御する。

【００３０】一方、システムコントローラ２０３からの
発電出力指令Ｐ１は水車特性関数発生器５５２に入力さ
れると共に電力制御装置５４７，電力変換器５４３への
発電出力指令として入力される。

【００３１】この様に構成された本実施例の制御装置に
おいて、いま時点ｔ０で例えば発電出力Ｐをステップ状
に上昇させようとして発電出力指令Ｐ_Oを図８（ａ）に
示すようにステップ状に上昇させると誘導機５５１の発
電出力Ｐは図８（ｇ）に示すように発電出力指令Ｐ_Oの
変化に追従して上昇する。一方、案内弁開度指令Ｙ_aは
最適回転速度指令Ｎ_aが図８（ｃ）に示すようにステッ
プ状に上昇するために図８（ｂ）のようにステップ状に
変化する。しかしながら案内弁の開度Ｙの応答は前述の
発電出力指令Ｐ_Oに対する誘導機出力Ｐの応答速度より
も遅い。このため誘導機出力Ｐよりも水車出力Ｐ_Tの方
が小さくなり回転速度Ｎは発電出力指令Ｐ_Oの急変後一
時的に減速され、その後時点ｔ１で発電出力Ｐと水車出
力Ｐ_Tが等しくなり回転速度Ｎは極小さなる。なお時点
ｔ１では速度偏差ΔＮは正なので案内弁開度指令は上昇
を続ける。このため案内弁開度Ｙは上昇を続け、時点ｔ
２で回転速度Ｎは最適回転速度指令Ｎ_aと等しくなり、
案内弁開度Ｙ_aは極大となる。その後、案内弁開度Ｙと
回転速度Ｎは減衰振動しながら回転速度Ｎは最適回転速
度指令Ｎ_aに整定する。図８の時点ｔ３とｔ５で水車出
力Ｐ_Tと発電出力Ｐは等しく、時点ｔ４では回転速度Ｎ
と最適回転速度指令Ｎ_aが等しい。

【００３２】以上より発電出力指令Ｐ_Oの変化に対して
案内弁の応答よりも速く発電出力Ｐを追従させ、回転速
度Ｎを最適回転速度Ｎ_aに整定させることが可能であ
る。これは発電出力指令Ｐ_Oの変化に対して発電出力Ｐ
を追従させるために最初に回転運動エネルギーを用い、
誘導機５１１の出力Ｐを発電出力指令Ｐ_Oに保つ一方で
最適回転速度指令Ｎ_aに回転速度Ｎを調整するに必要な
回転運動エネルギーは案内弁を制御して供給することで
実現するものである。このように高速に外部からの発電
出力指令に高速に応答することが可能になるので、図１
（ｂ）に示したように出力指令に追従した制御が行える
ようになる。

【００３３】次に本発明の他の実施例を図９，図１０を
用いて説明する。

【００３４】この実施例は、図１０に示した２台のポン
プ水車を具備する揚水発電所に適用したもので、可変速
型発電電動機６１１，６１２は各々ポンプ水車ランナ６
１３，６１４に連結される。また、制御装置６０１，６
０２はそれぞれ可変速型発電電動機６１１，６１２に接
続され、可変速型発電電動機６１１，６１２は発電動作
時、揚水動作時に前述の図５、又は図７に示したシステ
ム構成を備えている。そして、電力系統６０９と可変速
型発電電動機６１１，６１２の間には開閉器６０６，６
０７が設けられている。

【００３５】システムコントローラ６０３は可変速型発
電電動機６１１，６１２に対して電力系統６０９の要求
に応じた最適な運転状態を決定し、各々の装置を制御す
る。入出力電力検出器６０４，６０５は可変速型発電電
動機６１１，６１２の入出力電力を検出する。合計電力
算出器６１８は、入出力電力検出器６０４，６０５によ
って検出された各々の電力値の合計を算出する働きがあ
る。

【００３６】回転速度検出器６１６，６１７はポンプ水
車ランナ６１３，６１４の回転速度を検出する。

【００３７】合計電力監視システム６１５は、回転速度
検出器６１６，６１７，合計電力検出器６１８の各出力
値及び電力系統周波数６２０を入力値として、図１０に
示される揚水発電所の合計電力の変動が、電力系統のも
つ許容され得る電力動揺範囲内、もしくは可変速型発電
電動機のもつ許容され得る入出力変動範囲内であること
を監視する働きがある。

【００３８】図９は各々の可変速型発電電動機６１１，
６１２の時間に対する電力の入出力チャートを示す。図
９のＰ_n（ｎは１≦ｎ≦８なる整数）は可変速型発電電
動機の入出力電力の絶対値を示し、揚水運転時の電力す
なわち入力電力は（＋）、発電運転時の電力すなわち出
力電力は（−）の符号を付して表す。

【００３９】本実施例では、可変速型発電電動機６１１
は、図９（Ａ）の揚水運転機に示す入出力チャートに従
って運転され、可変速型発電電動機６１２は図９（Ｂ）
の発電運転機に示す入出力チャートに従って運転され
る。図９（Ｃ）の合計電力とは可変速型発電電動機６１
１及び６１２の入出力電力の合計であり、合計電力算出
器６１８の出力値である。

【００４０】ところで、或る時点（図９のＴ０）におい
て、可変速型発電電動機６１１は電力＋Ｐ１で電動機と
して運転し、可変速型発電電動機６１２は電力＋Ｐ４で
電動機として運転している。従って合計電力＋Ｐ８＝＋
(Ｐ１＋Ｐ４）となる。

【００４１】時刻Ｔ１において可変速型発電電動機６１
１に接続されたポンプ水車ランナ６１３が揚水運転を停
止制御に入り、可変速型発電電動機６１１への入力電力
を＋Ｐ２まで減じる。また、可変速型発電電動機６１２
に接続されたポンプ水車ランナ６１４は揚水運転を継続
させる。

【００４２】時刻Ｔ２において、可変速型発電電動機６
１１を電力系統６０９より解列するが、前述の図５に示
した、揚水システム構成を備えることにより、この時可
変速型発電電動機６１１への入力電力は＋Ｐ２から零に
瞬時に変化させることが可能になる。この変化によって
電力系統６０９に与える電力衝撃が同様に前述の図７に
示した、発電システム構成を備えることにより可変速型
発電電動機６１２のもつステップ応答による入出力変動
の許容範囲内、もしくは電力系統１７がもつ電力動揺の
許容範囲内であることを合計電力監視システム６１５に
て監視及び確認する。

【００４３】時刻Ｔ２において、可変速型発電電動機６
１１は開閉器６０６を開いて電力系統６０９より解列さ
せる。次に、電力系統６０９より解列した可変速型発電
電動機６１１の発電運転準備を開始させる。時刻Ｔ３に
開閉器６０６を閉じて電力系統６０９に並列し発電運転
させ、発電出力を−Ｐ７まで次第に増加させる。

【００４４】時刻Ｔ５において、可変速型発電電動機６
１２及びポンプ水車６１４を揚水運転の停止制御に入
る。

【００４５】時刻Ｔ６において、可変速型発電電動機６
１２を電力系統６０９より解列するが、この時可変速型
発電電動機６１２への入力電力は＋Ｐ５から零に瞬時に
変化する。この変化によって電力系統６０９に与える電
力衝撃が、可変速型発電電動機６１１のもつステップ応
答による入出力変動の許容範囲内、もしくは電力系統６
０９がもつ電力動揺の許容範囲内であることを合計電力
監視システム６１５にて監視及び確認する。

【００４６】時刻Ｔ６において、可変速型発電電動機６
１２は開閉器６０７を開いて電力系統６０９より解列さ
せる。

【００４７】上述したように可変速型発電電動機６１１
及び６１２の運転制御を行った場合、各可変速型発電電
動機の合計電力は図９（Ｃ）になり、時刻Ｔ４までが揚
水運転であり、時刻Ｔ４以降は発電運転となる。従っ
て、揚水発電所全体としては揚水運転から発電運転への
運転切り替えを連続的に行うことが可能となる。

【００４８】以上の実施例は、２台の可変速型発電電動
機の入出力合計電力が図９（Ｃ）に示すように時刻Ｔ１
からＴ６まで一次関数的に変化するよう２台の可変速型
発電電動機の運転制御を行っているが、図１１（Ａ）に
示すように入出力合計電力が時間に対して連続であれば
よい。または、図１１（Ｂ）に示すように、時刻Ｔにお
いて入出力合計電力が不連続であっても、時刻Ｔにおけ
る電力系統のもつ許容され得る電力動揺範囲内であれば
よい。

【００４９】また、上述した実施例では可変速型発電電
動機に接続されたポンプ水車を２台具備した揚水発電所
に適用したものであったが、可変速型発電電動機に接続
するポンプ水車を少なくとも２台具備している３台以上
のポンプ水車を具備する揚水発電所に適用することもで
きる。

【００５０】さらに、複数台のポンプ水車のうち、１台
を可変速型発電電動機を用いたポンプ水車とし、他のポ
ンプ水車を同期器を用いた定速機で構成しても本発明を
適用することが可能である。

【００５１】そして、上述した実施例では可変速型発電
電動機として、二次巻線を電力変換器で交流励磁する可
変速型発電電動機を用いて説明したが、一次巻線と電力
系統の間に電力変換器を有する可変速型発電電動機を用
いても本発明を適用することは可能である。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、ポンプ水車が揚水運転
を停止させる時、停止していた他のポンプ水車を発電運
転させ、その発電出力と停止させるポンプ水車の入力と
の合計電力を零に制御しながら電力系統から解列するの
で、電力系統に衝撃を与えない安定した揚水運転停止が
可能になる。

【００５３】また、本発明によれば、同じ電力系統に接
続された複数台の可変速型発電電動機の入出力合計電力
が時間に対して連続に変化するように、もしくは入出力
合計電力が時間に対して不連続であっても電力系統のも
つ許容され得る電力動揺範囲内であるように各々の可変
速型発電電動機の運転を制御するので、電力系統の安定
運用が可能になるという効果がある。

【００５４】さらに、本発明によれば、同じ電力系統に
接続された複数台の可変速型発電電動機の入出力合計電
力が時間に対して連続に変化することを可能にしている
ので、発電所から電力系統への入出力電力を入力電力状
態から出力電力状態へと急速に変化させることが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す発電電動機の入出力チ
ャート及び発電電動機の合計電力である。

【図２】本発明による一実施例を示す揚水発電所のシス
テムブロック図である。

【図３】本発明の揚水発電所の全体構成を示したもので
ある。

【図４】本発明に使用される揚水運転の制御ブロック図
である。

【図５】本発明に使用される揚水運転のシステムブロッ
ク図である。

【図６】本発明に使用される揚水運転の動作を示した説
明図である。

【図７】本発明に使用される発電運転の制御ブロック図
である。

【図８】本発明に使用される発電運転の動作を示した説
明図である。

【図９】本発明による一実施例を示す発電電動機の入出
力チャート及び発電電動機の合計電力である。

【図１０】本発明による一実施例を示す揚水発電所のシ
ステムブロック図である。

【図１１】図９による一実施例以外の実施例を示す発電
電動機の合計電力チャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田正博茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所火力・水力事業部内 (72)発明者牧野正廸愛知県名古屋市東区東新町１番地中部電力株式会社内 (72)発明者田中正広愛知県名古屋市東区東新町１番地中部電力株式会社内Ｆターム(参考） 3H073 AA13 AA24 AA26 BB04 BB06 BB12 BB16 BB18 BB21 BB50 CC06 CC12 CC17 CC20 CC26 CD03 CD04 CE09 CE27 CE34 FF02 5H590 AA11 AA13 AA21 AA23 CA12 CA28 CC01 CC10 CC18 CE01 DD43 EA01 EA05 EA07 EA14 EB20 EB21 FA01 FA06 FB07 GA06 GA10 GB05 HA01 HA06 HA09 HA22 HA26 HA27 JA02 JA13 JB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力系統に接続された複数台のポンプ水車
を備えたポンプ水車運転制御システムにおいて、揚水運転を行っている１台のポンプ水車を停止する時
に、他のポンプ水車を発電運転させ、揚水停止以前の前
記ポンプ水車への入力と、発電運転を行っている前記ポ
ンプ水車からの入出力の電力が零となるように構成した
ことを特徴とするポンプ水車運転制御システム。
【請求項２】請求項１のポンプ水車運転制御システムに
おいて、前記揚水運転を行っている１台のポンプ水車が可変速型
発電電動機で構成されていることを特徴とするポンプ水
車運転制御システム。
【請求項３】請求項１のポンプ水車運転制御システムに
おいて、前記複数台のポンプ水車が可変速型発電電動機で構成さ
れていることを特徴とするポンプ水車運転制御システ
ム。
【請求項４】電力系統に接続された複数台のポンプ水車
を備えたポンプ水車運転制御システムにおいて、少なくとも１台の前記ポンプ水車が揚水運転から発電運
転へと移行するときに、前記電力系統に対して電力入出
力状態が零になる状態を設けずに、前記ポンプ水車を揚
水運転から発電運転へと移行することを特徴とするポン
プ水車運転制御システム。
【請求項５】電力系統に接続された複数台のポンプ水車
を備えたポンプ水車運転制御システムにおいて、可変速型発電電動機に接続された２台のポンプ水車のう
ち１台または２台が揚水運転を行っている状態から発電
運転を行う状態への運転切り替えにおいて、上記可変速
型発電電動機に接続されたポンプ水車のうち少なくとも
どちらか１台のポンプ水車が常に電力系統へ接続してい
る状態をつくり、上記ポンプ水車の揚水運転停止または
発電運転開始に伴う電力の急変を補償することを特徴と
するポンプ水車運転制御システム。
【請求項６】請求項５のポンプ水車運転制御システムに
おいて、上記ポンプ水車のうち１台が揚水運転モードで
あり、且つ、他の１台のポンプ水車が発電運転モードで
ある、２つの運転モードが同時に存在することを特徴と
するポンプ水車運転制御システム。
【請求項７】電力系統に接続された複数台のポンプ水車
を備えたポンプ水車運転制御システムにおいて、少なくとも１台の前記ポンプ水車が揚水運転から発電運
転へと移行するときに、前記電力系統に対して電力入出
力状態が停滞する期間を設けずに、前記ポンプ水車を揚
水運転から発電運転へと移行することを特徴とするポン
プ水車運転制御システム。
【請求項８】電力系統に接続された複数台のポンプ水車
を備えたポンプ水車運転制御システムにおいて、少なくとも１台の前記ポンプ水車が揚水運転から発電運
転へと移行するときに、該ポンプ水車が揚水運転モード
である時に、他のポンプ水車が発電運転モードを行う２
つの運転モードが同時に存在することを特徴とするポン
プ水車運転制御システム。
【請求項９】電力系統に接続された複数台のポンプ水車
を備えたポンプ水車運転制御システムにおいて、発電運転を行っているポンプ水車の発電電力および揚水
運転を行っているポンプ水車の入力電力の合計電力を測
定する合計電力測定手段と、前記合計電力の変動が前記電力系統のもつ電力動揺許容
範囲内であることを特徴とするポンプ水車運転制御シス
テム。
【請求項１０】請求項９のポンプ水車運転制御システム
において、前記発電運転を行っているポンプ水車、または前記揚水
運転を行っているポンプ水車を可変速型発電電動機で構
成した場合に、前記合計電力の変動が該可変速型発電電
動機のもつ入出力許容範囲内であることを特徴とするポ
ンプ水車運転制御システム。