JP2002349410A

JP2002349410A - 調速制御装置

Info

Publication number: JP2002349410A
Application number: JP2001160237A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Emori; 厚夫江森; Tadashi Konnai; 忠近内
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba System Technology Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba System Technology Corp
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】調速制御装置において、有効落差が変化した
としても良好な制御性能を得たい。【解決手段】従来の目標速度信号，実速度信号，目標
負荷速度を夫々用いて比例演算，積分演算，微分演算を
介してガイドベーンの開度制御をしていたものに対し
て、取水口水位信号Ｌ１と放水口水位信号Ｌ２とガイド
ベーン開度信号Ｇ１とをもとに有効落差信号に基づい
て、前記比例，積分，微分の各演算の各定数を増減する
手段Ａ５，Ａ６，Ａ７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水車の調速制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は速度・負荷制御及び無負荷時速
度制御の調速制御ブロック図を示すものである。水車の
速度制御を行なうため、設定器１より得られる目標速度
信号Ｓ２と検出器２より得られる実速度信号Ｓ１は加算
器３に入力される。加算器３の出力信号である速度偏差
信号Ｓ３は加算器８に入力される。

【０００３】又、負荷制御を行なうため、設定器４より
得られる目標負荷信号Ｆ１と検出器１７より得られる実
ガイドベーン開度信号Ｇ１（以下、ガイドベーンをＧＶ
と称す）は加算器５に入力される。加算器５の出力信号
である偏差信号Ｆ２は係数器６に入力される。係数器６
はＧＶ開度に対する適切な速度ループゲインを得るため
に偏差信号Ｆ２に垂下率と呼ばれる定数を掛けた負荷偏
差信号Ｆ３を出力する。負荷偏差信号Ｆ３は系統並列時
に接続する接点７を経由して、加算器８に入力される。

【０００４】加算器８の出力である速度・負荷偏差信号
は速度・負荷制御での適当なＧＶ目標開度Ｃ５を得るた
めに比例演算器９と積分演算器１０と微分演算器１１に
入力され、比例演算器９の出力Ｃ２と積分演算器１０の
出力Ｃ３と微分演算器１１の出力Ｃ４は加算器１２に入
力される。加算器１２より出力されたＧＶ目標開度Ｃ５
と検出器１７より出力されたＧＶ開度信号Ｇ１は加算器
１３に入力される。

【０００５】加算器１３より出力されたＧＶ開度偏差Ｃ
６は係数器１４に入力される。係数器１４は操作出力Ｃ
７を出力し電気機械変換機１５にて変換され、サーボモ
ータ１６を動作させることによりＧＶを開閉すること
で、水車への流入水流量を変化させて発電機の回転速度
と発電機出力を制御する。

【０００６】ここで、系統解列時の速度制御のみの場合
には、接点７が開いていて負荷偏差信号Ｆ３は加算器８
に入力されないため、加算器８の出力は速度偏差信号Ｓ
３が出力されることになり、前記と同様にＧＶを開閉す
ることで水車への流入水流量を変化させて発電機の回転
速度を制御する。

【０００７】図１４は起動時速度制御の調速制御ブロッ
ク図を示すものである。水車の起動時速度制御を行なう
ため、設定器１より得られる目標速度信号Ｓ２と検出器
２より得られる実速度信号Ｓ１は加算器３に入力され
る。加算器３の出力信号である速度偏差信号Ｓ３は速度
制御での適当なＧＶ目標開度を得るために、比例演算器
９と積分演算器１０と微分演算器１１に入力され、比例
演算器９の出力Ｃ２と積分演算器１０の出力Ｃ３と微分
演算器１１の出力Ｃ４は加算器１２に入力される。

【０００８】一方、定格回転を目標とした昇速起動を行
なうため、速度が定格回転付近になるまで、接点１９が
起動開度設定器１８から得られる起動開度Ｋ１を選択
し、ＧＶ開度上限値Ｋ３を出力する。ＧＶ開度上限値Ｋ
３と加算器１２より出力された信号は低値優先選択器２
０に入力され、低値優先選択器２０は入力の低値をＧＶ
目標開度Ｃ５として出力する。

【０００９】ＧＶ目標開度Ｃ５とＧＶ開度信号Ｇ１は加
算器１３に入力される。加算器１３より出力されたＧＶ
開度偏差Ｃ６は係数器１４に入力される。係数器１４は
操作出力Ｃ７を出力し電気機械変換機１５にて変換され
てサーボモータ１６を動作させることによりＧＶを開閉
することで水車への流入水流量を変化させて発電機の回
転速度を制御する。起動時速度制御では、起動時にＧＶ
開度の開きすぎを防止し、ＧＶの閉指令に対する速応性
を良くする目的でＧＶ開度指令の上限を起動開度Ｋ１で
制限するように制御している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な図１３に示す調速制御装置により制御を行なう場合、
有効落差の変化に関して考慮がなされていないため、有
効落差の変化が大きい水力発電所では調速制御装置の制
御性が低下するという問題がある。

【００１１】図１５は有効落差の変化に対するＧＶ開度
と発電機出力の特性の一例を示しており、無負荷から負
荷Ｐ１までのＧＶ開度は最高落差時ではＫ１からＫ２で
制御され、最低落差時ではＫ３からＫ４で制御される。
即ち、最高落差時と最低落差時で無負荷のＧＶ開度はＫ
１とＫ３の違いがあり、同じ発電機出力を得るためのＧ
Ｖ開度も最高落差時と最低落差時ではＫ２とＫ４の違い
がある。これに対して図１３等に示す調速制御装置は、
一般に無負荷時には中間落差を基準にして、又、負荷時
には高落差を基準にして制御性が得られるように構成さ
れている。

【００１２】図１６は負荷時の目標負荷をΔＰ変化させ
たステップ応答の一例を示している。最高落差時にはＲ
３の応答となり最低落差時にはＲ４の応答となって、Ｒ
４の最低落差時での速応性が悪い傾向となる。又、図１
７は無負荷時の目標速度をΔｆ変化させたステップ応答
の一例を示している。最高落差時にはＲ１の応答となっ
て安定性が悪く、最低落差時にはＲ２の応答となって速
応性が悪い傾向となる。

【００１３】前述の図１３での無負荷時の課題に加え
て、図１４に示す起動時の制御を行なう場合、起動時の
前記起動開度は一般に最低落差を基準としている。この
ため、図１５での最高落差時と最低落差時で無負荷のＧ
Ｖ開度にＫ１とＫ３の違いがあることからもわかる様
に、最高落差時には本来の起動開度より開度が大きい設
定となるため、閉指令に対する速応性が悪い傾向とな
る。

【００１４】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、たとえ有効落差が変化したとしても良好
な制御性能で制御し得る調速制御装置を提供することを
目的としている。

【００１５】

【問題を解決するための手段】本発明の［請求項１］に
係る調速制御装置は、水車への流入水流量を調節するた
めのＧＶを操作して発電機の回転速度と発電機出力を制
御する調速制御装置において、取水口水位信号と放水口
水位信号とを入力する手段と、前記取水口水位信号と放
水口水位信号とＧＶ開度信号とをもとに有効落差信号に
基づき前記比例演算と前記積分演算と前記微分演算の各
定数を連続的に増減する手段を備えた。したがって、有
効落差の大小の値の如何に係わらず、適切な前記比例演
算と前記積分演算と前記微分演算の各定数を設定するこ
とが可能であるため、良好な制御性で速度・負荷制御を
行なうことができる。

【００１６】本発明の［請求項２］に係る調速制御装置
は、水車への流入水流量を調節するためのＧＶを操作し
て発電機の回転速度を制御する調速制御装置において、
取水口水位信号と放水口水位信号とを入力する手段と、
前記取水口水位信号と放水口水位信号とＧＶ開度信号と
をもとに有効落差信号に基づき前記比例演算と前記積分
演算と前記微分演算の各定数を連続的に増減する手段を
備えた。したがって、有効落差の大小の値の如何に係わ
らず、適切な前記比例演算と前記積分演算と前記微分演
算の各定数を設定することが可能であるため、良好な制
御性で速度制御を行なうことができる。

【００１７】本発明の［請求項３］に係る調速制御装置
は、［請求項２］において、前記有効落差信号に基づき
起動開度設定信号を連続的に増減する手段を備えた。し
たがって、有効落差の大小の値の如何に係わらず、適切
な前記起動開度設定信号と前記比例演算と前記積分演算
と前記微分演算の各定数を設定することが可能であるた
め、良好な制御性で起動時の速度制御を行なうことがで
きる。

【００１８】本発明の［請求項４］に係る調速制御装置
は、［請求項１］ないし［請求項３］において、前記有
効落差信号を得るために有効落差信号を直接入力する手
段を備えた。したがって、前記取水口水位信号の入力回
路と前記放水口水位信号の入力回路及び有効落差の演算
回路を必要とせずに、有効落差の大小の値の如何に係わ
らず良好な制御性が得られる。

【００１９】本発明の［請求項５］に係る調速制御装置
は、［請求項１］ないし［請求項３］において、前記有
効落差信号を得るために、取水口水位信号を入力する手
段と前記取水口水位信号と予め設定してある放水口水位
設定信号とＧＶ開度信号をもとに前記有効落差信号を算
出する手段を備えた。したがって、前記放水口水位信号
の入力回路を必要とせずに、有効落差の大小の値の如何
に係わらず良好な制御性が得られる。

【００２０】本発明の［請求項６］に係る調速制御装置
は、［請求項１］ないし［請求項３］において、前記有
効落差信号を得るために、放水口水位信号を入力する手
段と前記放水口水位信号と予め設定してある取水口水位
設定信号とＧＶ開度信号をもとに前記有効落差信号を算
出する手段を備えた。したがって、前記取水口水位信号
の入力回路を必要とせずに、有効落差の大小の値の如何
に係わらず良好な制御性が得られる。

【００２１】本発明の［請求項７］に係る調速制御装置
は、［請求項１］ないし［請求項３］及び［請求項５］
ないし［請求項６］において、前記有効落差信号を得る
ために、ＧＶにおける流量信号を入力する手段と前記流
量信号と取水口水位信号と放水口水位信号とを用いて前
記有効落差信号を算出する手段を備えた。したがって、
損失落差を算出するための流量の演算回路を必要とせず
に、有効落差の大小の値の如何に係わらず良好な制御性
が得られる。

【００２２】本発明の［請求項８］に係る調速制御装置
は、［請求項１］ないし［請求項３］及び［請求項５］
ないし［請求項６］において、前記有効落差信号を得る
ために、発電機出力信号を入力する手段と前記発電機出
力信号と取水口水位信号と放水口水位信号とを用いて前
記有効落差信号を算出する手段を備えた。したがって、
損失落差を算出するための流量の演算回路の簡略化が可
能であり、有効落差の大小の値の如何に係わらず良好な
制御性が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る調速制御装置
の第１の実施の形態を示すブロック構成図であり、図１
において、図１３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。本実施の形態では有効落差の変
化に係わらず良好な制御性能で速度・負荷制御が行なえ
るように、有効落差に基づいて予め設定された関数によ
って比例演算，積分演算，微分演算の各係数を連続的に
増減させるようにしたものである。

【００２４】そして、図１と従来技術を示す図１３との
主な相違点は、取水口水位を検出する検出器Ａ１と、検
出器Ａ１より得られる取水口水位信号Ｌ１と、放水口水
位を検出する検出器Ａ２と、検出器Ａ２より得られる放
水口水位信号Ｌ２とＧＶ開度信号Ｇ１から有効落差信号
Ｌ３を算出する演算器Ａ３と、有効落差信号Ｌ３を基に
比例演算器９，積分演算器１０及び微分演算器１１の各
定数を設定する可変係数設定器Ａ５，Ａ６，Ａ７とを有
している点である。

【００２５】なお、変形例として取水口水位信号Ｌ１又
は放水口水位信号Ｌ２は図示しない外部制御装置より入
力するようにしても良い。又、近似可能な場合は各種損
失落差を省略し有効落差信号Ｌ３の代わりに静落差信号
を用いても良い。

【００２６】次に作用について説明する。図１におい
て、取水口水位信号Ｌ１と放水口水位信号Ｌ２とＧＶ開
度信号Ｇ１が演算器Ａ３に入力されて有効落差信号Ｌ３
が算出される。演算の一例として、演算器Ａ３では取水
口水位信号Ｌ１と放水口水位信号Ｌ２の差と、ＧＶ開度
信号Ｇ１により得られる流量信号に対して各種係数を掛
けて得られる各種損失落差を、取水口水位信号Ｌ１と放
水口水位信号Ｌ２との差から減算して有効落差信号Ｌ３
を算出する。又、損失落差の係数をＧＶ開度信号Ｇ１よ
り求めても良い。

【００２７】有効落差信号Ｌ３は可変係数設定器Ａ５に
入力される。可変係数設定器Ａ５は予め設定された関数
によって連続的に得られる係数値を比例演算器９に出力
し、比例演算器９のゲイン等の定数を更新する。又、有
効落差信号Ｌ３は可変係数設定器Ａ６に入力される。可
変係数設定器Ａ６は予め設定された関数によって連続的
に得られる係数値を積分演算器１０に出力し、積分演算
器１０のゲイン、又は時定数等の定数を更新する。

【００２８】又、有効落差信号Ｌ３は可変係数設定器Ａ
７に入力される。可変係数設定器Ａ７は予め設定された
関数によって連続的に得られる係数値を微分演算器１１
に出力し、微分演算器１１のゲイン、又は時定数等の定
数を更新する。可変係数設定器Ａ５，Ａ６，Ａ７の各ゲ
イン設定の関数の一例を図２に示す。又、可変係数設定
器Ａ６，Ａ７の各時定数設定の関数の一例を図３に示
す。

【００２９】図２の関数は有効落差信号が大きくなると
小さい値となるような反比例関数であり、図３の関数は
有効落差信号が大きくなると大きい値となるような比例
関数である。前記可変係数設定器Ａ５，Ａ６，Ａ７の各
ゲイン設定の関数とＡ６，Ａ７の各時定数設定の関数は
比例演算器９と積分演算器１０と微分演算器１１に対し
て個別に設定可能とする。

【００３０】このような構成をとれば、有効落差信号Ｌ
３が大きい時には比例演算，積分演算，微分演算のゲイ
ン係数を小さく、有効落差信号Ｌ３が小さい時には前記
ゲイン係数を大きく設定できる。又、有効落差信号Ｌ３
が大きい時には積分演算，微分演算の時定数を大きく、
有効落差信号Ｌ３が小さい時には前記時定数を小さく設
定できる。更に、前記ゲイン係数と前記時定数は関数を
使用することで連続的に変化させることができるため、
有効落差が変化しても良好な制御性能で制御を行なうこ
とができる。

【００３１】即ち、図４は従来の図１６に対応する調速
制御装置の負荷時の制御性能の一例を説明するものであ
り、本実施の形態によれば、ステップ状に目標負荷をΔ
Ｐ変化させたときに従来の最低落差時の応答Ｒ４に対し
て応答Ｒ６のように目標値に対する速応性が改善され
る。

【００３２】図５は第２の実施の形態を示す構成図であ
り、本実施の形態のハード構成は図１と同様であるため
省略する。本実施の形態では有効落差の変化に係わらず
良好な制御性能で速度制御を行なうように、有効落差に
基づいて予め設定された関数によって比例演算，積分演
算，微分演算の各係数を連続的に増減させるようにした
ものである。

【００３３】図５は従来の図１６に対応する調速制御装
置の無負荷時の制御性能の一例を説明するものあり、本
実施の形態によれば、ステップ状に目標速度をΔｆ変化
させたときに従来の最高落差時の応答Ｒ１や最低落差時
の応答Ｒ２に対して応答Ｒ５のように目標値に対する速
応性と安定性が改善される。

【００３４】図６は第３の実施の形態を示す構成図であ
り、起動時速度制御の調速制御ブロック図である。図６
において、図１４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。本実施の形態では有効落差の変
化に係わらず良好な制御性能で起動時の速度制御が行な
えるように、有効落差に基づいて予め設定された関数に
よって比例演算，積分演算，微分演算の各係数と起動開
度設定を連続的に増減させるようにしたものである。

【００３５】図６と図１４の主な相違点は、取水口水位
を検出する検出器Ａ１と、検出器Ａ１より得られる取水
口水位信号Ｌ１と、放水口水位を検出する検出器Ａ２
と、検出器Ａ２より得られる放水口水位信号Ｌ２とＧＶ
開度信号Ｇ１から有効落差信号Ｌ３を算出する演算器Ａ
３と、有効落差信号Ｌ３を基に比例演算器９，積分演算
器１０，微分演算器１１及び起動開度設定器１８の各定
数を設定する可変係数設定器Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ４と
を有している点である。

【００３６】なお、変形例として取水口水位信号Ｌ１又
は放水口水位信号Ｌ２は図示しない外部制御装置より入
力するようにしても良い。又、近似可能な場合は各種損
失落差を省略し有効落差信号Ｌ３の代わりに静落差信号
を用いても良い。

【００３７】次に作用について説明する。図６において
取水口水位信号Ｌ１と放水口水位信号Ｌ２とＧＶ開度信
号Ｇ１が演算器Ａ３に入力されて、有効落差信号Ｌ３が
算出される。演算の一例として、演算器Ａ３では取水口
水位信号Ｌ１と放水口水位信号Ｌ２の差とＧＶ開度信号
Ｇ１により得られる流量信号に各種係数を掛けて得られ
る各種損失落差を取水口水位信号Ｌ１と放水口水位信号
Ｌ２の差から減算して有効落差信号Ｌ３を算出する。損
失落差の係数をＧＶ開度信号Ｇ１より求めても良い。

【００３８】有効落差信号Ｌ３は可変係数設定器Ａ５に
入力される。可変係数設定器Ａ５は予め設定された関数
によって連続的に得られる係数値を比例演算器９に出力
し、比例演算器９のゲイン等の定数を更新する。又、有
効落差信号Ｌ３は可変係数設定器Ａ６にも入力され、可
変係数設定器Ａ６は前記同様に、予め設定された関数に
よって連続的に得られる係数値を積分演算器１０に出力
し、積分演算器１０のゲイン、又は時定数等の定数を更
新する。

【００３９】又、有効落差信号Ｌ３は可変係数設定器Ａ
７にも入力され、前記同様に予め設定された関数によっ
て連続的に得られる係数値を微分演算器１１に出力し、
微分演算器１１のゲイン、又は時定数等の定数を更新す
る。更に、有効落差信号Ｌ３は可変係数設定器Ａ４にも
入力され、前記同様に予め設定された関数によって連続
的に得られる係数値を起動開度設定器１８に出力し、起
動開度設定器１８の起動開度設定値を更新する。

【００４０】可変係数設定器Ａ５，Ａ６，Ａ７の各ゲイ
ン設定の関数の一例を図２に示す。又、可変係数設定器
Ａ６，Ａ７の各時定数設定の関数の一例を図３に示す。
又、可変係数設定器Ａ４の起動開度設定値の関数の一例
を図７に示す。図２の関数は有効落差信号が大きくなる
と小さい値となるような反比例関数である。図３の関数
は有効落差信号が大きくなると大きい値となるような比
例関数である。図７の関数は有効落差信号が大きくなる
と小さい値となるような反比例関数である。

【００４１】前記可変係数設定器Ａ５，Ａ６，Ａ７の各
ゲイン設定の関数と、Ａ６，Ａ７の各時定数設定の関数
は比例演算器９と積分演算器１０と微分演算器１１に対
して個別に設定可能とする。このような構成とすれば、
有効落差信号Ｌ３が大きい時には比例演算、積分演算、
微分演算のゲイン係数を小さく、有効落差信号Ｌ３が小
さい時には前記ゲイン係数を大きく設定できる。

【００４２】又、有効落差信号Ｌ３が大きい時には積分
演算、微分演算の時定数を大きく、有効落差信号Ｌ３が
小さい時には前記時定数を小さく設定できる。又、有効
落差信号Ｌ３が大きい時には起動開度設定値を小さく、
有効落差信号Ｌ３が小さい時には前記起動開度設定値を
大きく設定できる。

【００４３】更に、前記ゲイン係数と前記時定数と前記
起動開度設定値は関数を使用することで連続的に変化さ
せることができるため、有効落差が変化しても良好な制
御性能で制御を行なうことができる。本実施の形態によ
れば、起動時の速度制御において有効落差に応じた前記
各定数が設定可能となるため、起動時の速度制御に関す
る速応性が改善される。

【００４４】図８は第４の実施の形態を示す構成図であ
り、図１における一点鎖線で囲んだ部分、即ち、有効落
差信号Ｌ３を得るための構成を示す。なお、その他の全
体構成は図１と同様であるため説明を省略する。本実施
の形態では有効落差の変化に係わらず良好な制御性能で
速度・負荷制御又は解列時の速度制御又は起動時の速度
制御を行なえるようにしたものである。

【００４５】そして、構成上の特徴点は図示しない外部
制御装置より有効落差信号を入力して前記有効落差信号
Ｌ３を得るための外信号部入力器Ａ８を有している点で
ある。なお、変形例として近似可能な場合は有効落差信
号Ｌ３の代わりに静落差信号を用いても良い。

【００４６】次に作用について説明する。図８において
図示しない外部制御装置より有効落差信号が外信号部入
力器Ａ８に入力される。外信号部入力器Ａ８は前記有効
落差信号Ｌ３を出力する。本実施の形態によれば、取水
口水位信号と放水口水位信号の入力回路及び有効落差の
演算回路を必要とせずに、有効落差の大小の値の如何に
係わらず良好な制御が可能である。

【００４７】図９は第５の実施の形態を示す構成図であ
り、図１における一点鎖線で囲んだ部分、即ち、有効落
差信号Ｌ３を得るための構成を示す。なお、その他の全
体構成は図１と同様であるため説明を省略する。本実施
の形態では有効落差の変化に係わらず良好な制御性能で
速度・負荷制御又は解列時の速度制御又は起動時の速度
制御を行なえるようにしたものであり、そのための構成
は有効落差を得る際に、取水口水位信号を入力する手段
と、前記取水口水位信号と予め設定してある放水口水位
設定信号とＧＶ開度信号より算出するようにしたもので
ある。

【００４８】具体的には前記有効落差信号Ｌ３を得る際
に、放水口水位信号Ｌ２を得るための放水口水位設定信
号を予め設定する設定器Ａ９を有している点である。な
お、変形例として取水口水位信号Ｌ１は図示しない外部
制御装置より入力するようにしても良い。

【００４９】次に作用について説明する。図９において
放水口水位設定信号を予め設定する設定器Ａ９より放水
口水位信号Ｌ２が演算器Ａ３に入力される。演算器Ａ３
は取水口水位信号Ｌ１と放水口水位信号Ｌ２とＧＶ開度
信号Ｇ１から前記有効落差信号Ｌ３を算出する。

【００５０】演算の一例として、演算器Ａ３では取水口
水位信号Ｌ１と放水口水位信号Ｌ２の差とＧＶ開度信号
Ｇ１により得られる流量信号に各種係数を掛けて得られ
る各種損失落差を、取水口水位信号Ｌ１と放水口水位信
号Ｌ２の差から減算して有効落差信号Ｌ３を算出する。
損失落差の係数をＧＶ開度信号Ｇ１より求めても良い。
この有効落差信号を有効落差信号Ｌ３とする。本実施の
形態によれば、放水口水位信号の入力回路を必要とせず
に、有効落差の大小の値の如何に係わらず適用できる。

【００５１】図１０は第６の実施の形態を示す構成図で
あり、図１における一点鎖線で囲んだ部分、即ち、有効
落差信号Ｌ３を得るための構成を示す。なお、その他の
全体構成は図１と同様であるため説明を省略する。本実
施の形態では有効落差の変化に係わらず良好な制御性能
で速度・負荷制御又は解列時の速度制御又は起動時の速
度制御が行なえるようにしたものである。具体的には、
前記有効落差信号Ｌ３を得る際に、取水口水位信号Ｌ１
を得るための取水口水位設定信号を予め設定する設定器
Ａ１０を有している点である。なお、変形例として放水
口水位信号Ｌ２は図示しない外部制御装置より入力する
ようにしても良い。

【００５２】次に作用について説明すると、図１０にお
いて取水口水位設定信号を予め設定する設定器Ａ１０よ
り取水口水位信号Ｌ１が演算器Ａ３に入力される。演算
器Ａ３は取水口水位信号Ｌ１と放水口水位信号Ｌ２とＧ
Ｖ開度信号Ｇ１とから前記有効落差信号Ｌ３を算出す
る。

【００５３】演算の一例として、演算器Ａ３では取水口
水位信号Ｌ１と放水口水位信号Ｌ２との差とＧＶ開度信
号Ｇ１により得られる流量信号に各種係数を掛けて得ら
れる各種損失落差を、取水口水位信号Ｌ１と放水口水位
信号Ｌ２の差から減算して有効落差信号Ｌ３を算出す
る。損失落差の係数をＧＶ開度信号Ｇ１より求めても良
い。本実施の形態によれば、取水口水位信号の入力回路
を必要とせずに、有効落差の大小の値の如何に係わらず
良好な制御が可能である。

【００５４】図１１は第７の実施の形態を示す構成図で
あり、図１における一点鎖線で囲んだ部分、即ち、有効
落差信号Ｌ３を得るための構成を示す。なお、その他の
全体構成は図１と同様であるため省略する。本実施の形
態では有効落差の変化に係わらず良好な制御性能で速度
・負荷制御又は解列時の速度制御又は起動時の速度制御
が行なえるようにしたものであり、有効落差を得る際
に、流量信号を入力する手段と取水口水位信号と放水口
水位信号と前記流量信号より算出するようにしたもので
ある。

【００５５】具体的には、有効落差信号Ｌ３を得る際
に、流量信号Ｌ４を得るための流量信号を検出する検出
器Ａ１１を備えている。図１１において流量信号を検出
する検出器Ａ１１より流量信号Ｌ４が演算器Ａ１２に入
力される。

【００５６】演算の一例として、演算器Ａ１２では流量
信号Ｌ４に各種係数を掛けて得られる各種損失落差を取
水口水位信号Ｌ１と放水口水位信号Ｌ２の差から減算し
て前記有効落差信号Ｌ３を算出する。損失落差の係数を
ＧＶ開度信号Ｇ１より求めても良い。なお、流量信号Ｌ
４は図示しない外部制御装置より入力するようにしても
良い。本実施の形態によれば、演算器Ａ１２での損失落
差の演算が簡略化可能であり、有効落差の大小の値の如
何に係わらず良好な制御が可能である。

【００５７】図１２は第８の実施の形態を示す構成図で
あり、図１における一点鎖線で囲んだ部分、即ち、有効
落差信号Ｌ３を得るための構成を示す。なお、その他の
全体構成は図１と同様であるため省略する。本実施の形
態では有効落差の変化に係わらず良好な制御性能で速度
・負荷制御又は解列時の速度制御又は起動時の速度制御
が行なえるようにしたものであり、有効落差を得る際
に、発電機出力信号を入力する手段と取水口水位信号と
放水口水位信号と前記発電機出力信号より算出するよう
にしたものである。

【００５８】具体的には、有効落差信号Ｌ３を得る際
に、発電機出力信号Ｌ５を得るための発電機出力信号を
検出する検出器Ａ１３を備えている。なお、発電機出力
信号Ｌ５は図示しない外部制御装置より入力するように
しても良い。

【００５９】次に作用について説明する。図１２におい
て発電機出力信号を検出する検出器Ａ１３より発電機出
力信号Ｌ５が演算器Ａ１４に入力される。演算の一例と
して、演算器Ａ１４では発電機出力信号Ｌ５を落差に対
する流量信号に換算し、この流量信号に各種係数を掛け
て得られる各種損失落差を取水口水位信号Ｌ１と放水口
水位信号Ｌ２の差から減算して前記有効落差信号Ｌ３を
算出する。

【００６０】損失落差の係数はＧＶ開度信号Ｇ１より求
めても良い。本実施の形態によれば、演算器Ａ１４での
損失落差の演算の簡略化が可能であり、有効落差の大小
の値の如何に係わらず良好な制御が可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば有
効落差の大小の値の如何に係わらず、適切な前記比例演
算と前記積分演算と前記微分演算の各定数を設定するこ
とが可能であるため、良好な制御性で速度・負荷制御を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態における速度・負荷制御及び無
負荷時速度制御の調速制御ブロック図。

【図２】第１の実施形態における可変係数設定器に予め
設定されるゲイン関数の一例を示す説明図。

【図３】第１の実施形態における可変係数設定器に予め
設定される時定数関数の一例を示す説明図。

【図４】第１の実施形態における負荷時の負荷指令ステ
ップ応答の一例を示す説明図。

【図５】第２の実施形態における無負荷時の速度ステッ
プ応答の一例を示す説明図。

【図６】第３の実施形態における起動時速度制御の調速
制御ブロック図。

【図７】第３の実施形態における可変係数設定器に予め
設定される起動開度設定関数の一例を示す説明図。

【図８】第４の実施形態における有効落差を説明するブ
ロック図。

【図９】第５の実施形態における有効落差を説明するブ
ロック図。

【図１０】第６の実施形態における有効落差を説明する
ブロック図。

【図１１】第７の実施形態における有効落差を説明する
ブロック図。

【図１２】第８の実施形態における有効落差を説明する
ブロック図。

【図１３】従来技術における速度・負荷制御及び無負荷
時速度制御の調速制御ブロック図。

【図１４】従来技術における起動時速度制御の調速制御
ブロック図。

【図１５】有効落差の変化に対するＧＶ開度と発電機出
力の特性の一例を示す説明図。

【図１６】従来技術における負荷時の負荷指令ステップ
応答の一例を示す説明図。

【図１７】従来技術における無負荷時の速度ステップ応
答の一例を示す説明図。

【符号の説明】

１，４，Ａ９，Ａ１０設定器１８起動開度設定器２，１７，Ａ１，Ａ２，Ａ１１，Ａ１３検出器３，５，８，１２，１３加算器６，１４係数器７，１９接点９比例演算器１０積分演算器１１微分演算器１５電気／機械変換器１６サーボモータ２０低値優先選択器Ａ３，Ａ１２，Ａ１４演算器Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７可変係数設定器Ａ８外部信号入力器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近内忠東京都府中市晴見町二丁目24番地の１東芝システムテクノロジー株式会社内Ｆターム(参考） 3H072 AA02 BB33 CC25 3H073 AA02 BB13 BB21 CC08 CD03 CD04 CE09 CE27 FF02 5H590 AA22 CA11 CC01 CE01 EA12 EB04 EB21 FA01 GA06 GA10 HA22 HA24 HA27 JA12 JA13 JA14 JB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水車の速度制御を行なうための実速度信
号と目標速度設定信号との偏差信号である速度偏差信号
と、負荷制御を行なうためのガイドベーン実開度信号と
目標負荷設定信号との偏差信号に所定の定数を乗算して
得られる負荷偏差信号とを加算して速度・負荷偏差信号
を生成し、この速度・負荷偏差信号に対して比例演算と
積分演算と微分演算とを行なってこれらを加算して得ら
れるガイドベーン開度指令信号を得ると共に、前記ガイ
ドベーン開度指令信号とガイドベーン実開度信号との偏
差信号に所定の定数を乗算して得られるガイドベーン操
作出力によりガイドベーンを操作し水車への流入水流量
を調節して発電機の回転速度と発電機出力とを制御する
調速制御装置において、取水口水位信号と放水口水位信
号とを入力する手段と、前記取水口水位信号と放水口水
位信号とガイドベーン開度信号とをもとに有効落差信号
に基づき前記比例演算と前記積分演算と前記微分演算の
各定数を増減する手段を備えたことを特徴とする調速制
御装置。
【請求項２】水車の速度制御を行なうための実速度信
号と目標速度設定信号との偏差信号である速度偏差信号
に対して比例演算と積分演算と微分演算とを行なってこ
れらを加算して得られるガイドベーン開度指令信号を得
ると共に、前記ガイドベーン開度指令信号とガイドベー
ン実開度信号との偏差信号に所定の定数を乗算して得ら
れるガイドベーン操作出力によりガイドベーンを操作し
水車への流入水流量を調節して発電機の回転速度を制御
する調速制御装置において、取水口水位信号と放水口水
位信号とを入力する手段と、前記取水口水位信号と放水
口水位信号とガイドベーン開度信号とをもとに有効落差
信号に基づき前記比例演算と前記積分演算と前記微分演
算の各定数を増減する手段を備えたことを特徴とする調
速制御装置。
【請求項３】請求項２記載の調速制御装置において、
前記有効落差信号に基づき起動開度設定信号を増減する
手段を備えたことを特徴とする調速制御装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３記載の調速制御
装置において、前記有効落差信号を得るために有効落差
信号を入力する外部信号入力手段を備えたことを特徴と
する調速制御装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項３記載の調速制御
装置において、前記有効落差信号を得るために、取水口
水位信号を入力する手段と前記取水口水位信号と予め設
定してある放水口水位設定信号とガイドベーン開度信号
をもとに前記有効落差信号を算出する手段を備えたこと
を特徴とする調速制御装置。
【請求項６】請求項１ないし請求項３記載の調速制御
装置において、前記有効落差信号を得るために、放水口
水位信号を入力する手段と前記放水口水位信号と予め設
定してある取水口水位設定信号とガイドベーン開度信号
をもとに前記有効落差信号を算出する手段を備えたこと
を特徴とする調速制御装置。
【請求項７】請求項１ないし請求項３及び請求項５な
いし請求項６記載の調速制御装置において、前記有効落
差信号を得るために、ガイドベーンにおける流量信号を
入力する手段と前記流量信号と前記取水口水位信号と前
記放水口水位信号とを用いて前記有効落差信号を算出す
る手段を備えたことを特徴とする調速制御装置。
【請求項８】請求項１ないし請求項３及び請求項５な
いし請求項６記載の調速制御装置において、前記有効落
差信号を得るために、発電機出力信号を入力する手段と
前記発電機出力信号と前記取水口水位信号と前記放水口
水位信号とを用いて前記有効落差信号を算出する手段を
備えたことを特徴とする調速制御装置。