JP2003083226A - 水力発電所の調速制御方法および調速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷調整装置を有する変落差発電所の水車調速
機において系統並列後速度調整装置を定格回転速度に再
調整した際ガイドベーンサーボモータの開閉動作が発生
する。本発明は前記開閉動作による負荷急増減を防止す
る信頼性の高い水力発電所の調速制御方法および調速機
を提供することにある。 【解決手段】速度調整装置及び負荷調整装置を装備した
水車調速機１において系統並列を条件に系統並列時のガ
イドベーンサーボモータの開度を保持し、負荷調整装置
の出力信号に加算し、速度偏差信号を見かけ上ゼロに補
正し、調速制御を行う。

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調速機
に係り、特に水車の運転落差が変動するいわゆる変落差
の、水力発電所の調速機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に採用されている水力発電所の
調速機は、一般には図２に示されているように構成され
ている。すなわち、図２の１は調速機を示している。水
車の目標回転速度設定器３による速度設定信号３ａ対
し、現在の水車回転速度を水車回転速度検出装置２によ
り速度信号２ａを取り込み、減算器４により、速度偏差
４ａを演算する。そして、速度偏差４ａに応じガイドベ
ーンサーボモータ９を開閉動作させ、図示していない
が、水車に流入する水量を調整し、水車の速度信号２ａ
が目標回転速度３ａになるように制御するものである。
以下、調速機の各構成要素の動作を説明する。

【０００３】図２の３は水車の目標回転速度３ａを設定
する速度調整装置、１１は速度偏差に対するガイドベー
ンサーボモータの動作目標値を与える速度垂下率手段で
垂下率特性信号１２を発生する。すなわち、速度偏差信
号に対するガイドベーンサーボモータの動作量を設定す
る信号を発生する。２は図示しない水車に直結された発
電々動機の回転速度を検出する速度検出装置である。速
度垂下率手段１１については図３で説明する。

【０００４】図３は速度垂下率特性を表した図である。
横軸がガイドベーンサーボモータストローク、縦軸が回
転速度である。いま、水車が定格回転速度、ガイドベー
ンサーボモータストロークがａ点で運転していた時に、
水車の回転速度が図のｂ点に上昇した場合、ガイドベー
ンサーボモータは速度垂下率特性により、点ｃに示すよ
うに閉方向に動作し、水車に流入する水量を減少させ
る。そして発電々動機の出力を減少させることにより、
水車の回転速度を低下させ目標回転速度となるように作
用するものである。

【０００５】図２の４は減算器である。減算器４は、水
車の目標回転速度を設定する速度調整器３の信号３ａに
対し、現在の水車の回転速度を検出する速度検出装置２
からの速度信号２ａと、速度垂下率手段１１からの出力
信号１２との差を演算する。減算器４の出力信号は目標
回転速度に対する速度偏差信号４ａとなる。速度偏差信
号４ａは調速機の即応性、安定性を調整し、目標開度信
号を保持するために設けられた比例ゲイン要素５、積分
ゲイン要素６、微分ゲイン要素７（いわゆるＰＩＤ演算
要素）で演算処理され、この総和が目標ガイドベーン開
度信号８となる。

【０００６】また図２の９は、ガイドベーンサーボモー
タである。１０は現在のガイドベーンサーボモータの位
置信号（開度信号）である。ガイドベーンサーボモータ
９は目標ガイドベーン開度信号８に対する現在のガイド
ベーンサーボモータの位置信号１０との偏差、すなわち
開度偏差信号８ａで制御される。

【０００７】図２の１３は負荷調整装置を示している。
目標発電電動機出力を調整するために設けられるもので
あり、発電々動機出力はガイドベーンサーボモータの開
度にほぼ比例するため、負荷調整装置１３の出力信号は
ガイドベーンサーボモータ開度信号に匹敵する。他方水
車は目標回転速度に到達するまでは発電々動機から電力
の供給は出来ない。すなわち水車を目標回転速度まで昇
速するために必要な流量を与えるガイドベーンサーボモ
ータストロークは、発電に対し有効ではない。この開度
を水車の無負荷開度と称し、図２の無負荷開度補正信号
発生手段１４の出力信号として、負荷調整装置出力信号
に加算する。このことによって、負荷調整装置１３は発
電々動機の出力だけを調整することが可能となる。

【０００８】図２の１８は、目標発電々動機出力にたい
する現在のガイドベーンサーボモータの開度偏差を演算
する減算器である。その出力信号、すなわち、この開度
偏差信号は速度垂下率手段１１に入力される。そして、
速度垂下率発生器１１の出力信号１２は、図３に示す特
性より速度信号となり、前記の減算器４に入力される。
そして、ガイドベーンサーボモータの開度を調整するよ
うに作用する。

【０００９】次に系統並列接続運転について説明する。
図２において系統並列接続時には、上位制御装置１７で
系統側の電圧、周波数、位相を検出し、系統に並列しよ
うとする水車，発電々動機の電圧，回転速度を系統側の
状態に一致させるように制御信号を各調整器に出力す
る。電圧に関しては図示しない自動電圧調整器に対し制
御信号を出力するが説明は省略する。周波数に関して
は、速度調整器３に対し信号を出力し、水車の目標回転
速度を系統側周波数に一致させるよう上げ下げ信号を出
力し、調整する。

【００１０】電圧，周波数が許容値以内になると、図示
しない系統へ接続する遮断器の投入遅れ時間を考慮し発
電機電圧が同期点に到達する前に周波数差相当分の位相
角で系統へ接続する遮断器に対し投入指令を出力し系統
に並列接続される。したがって、系統に並列接続した直
後の速度調整器は、系統側の周波数に一致するよう制御
されから、必ずしも水車の定格回転速度とは一致しない
ことがある。

【００１１】また、水車は水の位置エネルギーを利用し
た発電方法、すなわち上ダムまたは上水槽から下ダムま
たは河川へ水が流れることで発電するため、上ダムまた
は上水槽と下ダムまたは河川の位置差、いわゆる落差が
変化する（以下、変落差と称する）発電所においては、
変落差により発電量が変化する。したがって、同一ガイ
ドベーン開度でも落差が高ければ発電量は増加し、落差
が低ければ発電量は減少する。このため前述の水車の無
負荷開度も図３に示すように落差が低い、最低静落差時
にはａ点までガイドベーンを開く必要があるが、落差が
高い最高静落差時はａ点まで開かなくてもｃ点までガイ
ドベーンを開けば水車を定格回転速度で回転させること
が可能となる。

【００１２】従来、上記のような変落差発電所における
図２に示す調速機の無負荷開度補正信号発生手段１４出
力信号は固定であった。例えば最高静落差側無負荷開度
に設定し、最低静落差の状態で運転したと仮定すると、
図２の減算器１８の出力信号は図３に示す最低静落差時
のガイドベーンサーボモータ開度ａと最高静落差時のガ
イドベーン開度ｃの差分プラス信号となり、図２に示す
速度垂下率手段１１を経由し、減算器４に入力される信
号はマイナス信号となる。

【００１３】他方速度検出器２の出力信号はほぼ定格周
波数であるため速度調整器３は前述のマイナス信号分、
定格回転速度より高く上位制御装置１７により制御さ
れ、速度偏差４ａが生じないように制御し、水車は定格
回転速度で運転される。次に系統に並列に接続される
と、系統事故等により単独運転状態となった場合、速度
調整器３が系統並列運転時の状態のままであると、基準
周波数を電力の需要家に供給できないため、速度調整器
３は上位制御装置１７により定格回転速度に再度制御さ
れる。

【００１４】前記のような従来技術に対し、その対策と
して例えば特開昭５８−２０００８２号公報がある。こ
こで提案されているのは、水車の回転速度が定格回転速
度に達した時のガイドベーンサーボモータの開度を記憶
しておく方法である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように形成されて
いる従来の調速機では、系統並列を条件に図２に示す速
度調整器３が定格回転速度に再制御されるため、系統並
列時の系統周波数及び水車運転落差の状態により速度調
整器の位置が異なり、速度調整器３が定格回転速度以上
の状態にあれば定格回転速度に再制御されたことによ
り、速度偏差信号（４ａ）はマイナス信号となる。した
がって、ガイドベーンサーボモータは閉動作し、閉動作
した分の電力が、系統から供給されるいわゆるモータリ
ング状態となり、発電々動機が損傷する可能性があると
いう問題がある。

【００１６】また、逆に定格回転速度以下の位置に速度
調整装置があれば、速度偏差信号４ａはプラス信号とな
りガイドベーンサーボモータは開動作し発電量が急増す
るという問題がある。さらに変落差発電所の場合負荷調
整装置のゼロ位置がかならずしも発電々動機の発電量の
ゼロ位置と一致せず系統運用上の問題がある。

【００１７】また、前記公報の従来技術は、単に定格回
転速度に達したことを条件にその時のガイドベーンサー
ボモータの開度を記憶し、速度垂下率発生器に入力する
ようにしたものである。しかしながら、定格回転速度に
達した状態においては速度調整装置と水車の回転速度が
一致した安定した状態で前述の速度垂下率手段１１から
の信号が入力されると、制御系に対しステップ状に偏差
信号が加わった状態となり、ガイドベーンサーボモータ
は開閉動作するという問題がある。

【００１８】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、系統に投入され、並列運転により
速度調整装置を定格回転速度に再制御されても、ガイド
ベーンサーボモータを開閉動作させず、負荷調整装置の
ゼロ位置と発電々動機の発電量のゼロ位置を一致させる
調速機を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記課題は、以下の手段
により解決することが出来る。水車発電電動機の回転速
度検出手段と、速度調整装置と、負荷調整装置と、ガイ
ドベーンサーボモータとを有し目標回転数になるように
ガイドベーンの制御を行う調速制御方法において、系統
並列接続運転または定格回転速度運転時のガイドベーン
サーボモータの開度を保持し、前記系統並列接続運転ま
たは定格回転速度運転時に前記保持信号を前記負荷調整
装置の出力信号に加算し、前記加算により発生するガイ
ドベーンサーボモータの開閉を抑制するために見かけ上
速度偏差がなくなるように補正し、調速制御をおこなう
ことにある。

【００２０】また、前記ガイドベーンサーボモータの開
閉を抑制する補正は、系統並列接続および負荷調整装置
への上位制御装置からの制御信号がないことを条件にお
こなうことにある。また、前記負荷調整装置の出力信号
に加算する無負荷開度補正量は運転時の変落差に応じて
補正し、調速制御をおこなうことにある。また、前記前
記ガイドベーンサーボモータの開度保持信号は、水車の
停止条件および負荷調装置の出力開度信号がほぼゼロで
あることを条件に徐々にゼロに調整する制御方法に特徴
がある。

【００２１】また、水車発電電動機の回転速度検出手段
と、速度調整装置と、負荷調整装置と、ガイドベーンサ
ーボモータとを有し目標回転数になるようにガイドベー
ンの制御を行う調速機において、系統並列接続運転また
は定格回転速度運転時のガイドベーンサーボモータの開
度保持手段と，前記系統並列接続運転または定格回転速
度運転時に前記保持信号を前記負荷調整装置の出力信号
に加算する加算手段と，前記加算により発生するガイド
ベーンサーボモータの開閉を抑制するために見かけ上速
度偏差がなくなるように補正する補正手段とから構成し
たことに特徴がある。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１は、本発明による水力発電
所の調速機のブロック構成図を示している。１ａは本発
明による調速機のブロック構成図であり、系統並列前、
系統並列後、そして水車停止時における各要素の動作を
説明する。

【００２３】はじめに系統並列前における動作について
説明する。図１の接点２１（ａ）は、上位制御装置１７
からの水車運転信号２１により、図のａ接点側が閉路す
るよう動作し、水車運転中は保持される。また、接点２
０（ａ）および２０（ｂ）は上位制御装置１７からの系
統並列条件信号２０により、図のａ接点側が閉路するよ
う動作し、系統並列中は保持されている。したがって、
水車に運転指令が入力され、系統への並列接続運転前
は、水車運転前に設定される固定の無負荷開度補正信号
１４ａが接点２０（ｂ）のａ接点側、および２１（ａ）
のａ接点側を経由し、負荷調整装置１３の信号１３ａに
加算されることになる。なお、無負荷開度補正信号１４
ａはガイドベーンサーボモータ開度が小さい最高静落差
の無負荷開度またはゼロに設定しておく。

【００２４】水車に運転指令が入力され図示しない負荷
制限装置が動作し、ガイドベーンサーボモータ９は徐々
に開動作する。なお、負荷制限装置は無負荷開度特性よ
り若干高い開度に設定され、水車が定格回転速度より若
干速い回転速度まで回転できるガイドベーン開度に制限
するように作用する。ガイドベーンサーボモータ９の動
作量は系統並列前の状態であるため２０（ａ）接点のａ
接点側を通り減算器１９の入力信号となる。３８は積分
器であり、その時定数はガイドベーンサーボモータ最短
開閉時間より充分速い時定数に設定する。したがって、
積分器３８の出力はほぼ時間遅れなしでガイドベーンサ
ーボモータの動作に追従した信号となる。

【００２５】また積分器３８の出力信号は前述の減算器
１９のマイナス側に入力され、一次遅れ制御要素を構成
することにより、積分器の出力信号が入力信号であるガ
イドベーンサーボモータの開度信号をこえることはな
い。従って積分器３８の出力信号は常にガイドベーンサ
ーボモータ開度信号に一致した出力信号となる。なお、
積分器３８の出力信号は、系統並列接続運転を条件に、
ｂ接点側に切り変る。そして現在は接点２０（ａ）およ
び２０（ｂ）のｂ接点側に信号が到達しているが、系統
並列接続前なので、積分器３８の出力信号が減算器１９
の入力信号及び負荷調整装置への加算信号である無負荷
開度補正信号として選択されることはない。

【００２６】また系統並列接続前にａ接点側が閉路する
接点２０（ｂ）の出力信号は接点３０（ａ）のａ接点側
に到達している。接点３０（ａ）は条件３０によりａ接
点側、ｂ接点側に切り替えられる。その条件３０は、負
荷調整器１３の出力信号１３ａと、定数２７の出力信号
２７ａの大小を比較する比較器２８の出力信号におい
て、定数２７の出力信号２７ａが大きくなり（信号１３
ａ＜信号２７ａ）、かつ上位制御装置１７から水車停止
信号２９が出力されていることによる論理積により、ｂ
接点側に切り替わるよう構成されている。水車運転中は
ａ接点側が閉路されている。従って前述の接点２０
（ｂ）の出力信号は、接点３０（ａ）のａ接点側を経由
して減算器３３への入力信号となる。図中３２は積分器
であり、その時定数は負荷調整装置１３の動作速度相当
に設定され、積分器３２の出力は接点２０（ｂ）の出力
信号に追従した信号となる。

【００２７】また積分器３２の出力信号は、前記減算器
３３のマイナス側に入力され、一次遅れ制御要素を構成
することにより、積分器３２の出力信号が入力信号をこ
えることはない。なお、積分器３２の出力信号は接点２
１（ａ）のｂ接点側に到達するが、水車運転中は前述の
ごとく接点２１（ａ）はａ接点側が閉路した状態に保持
されるため積分器３２の出力信号が調速機１ａの制御に
影響を与えることはない。

【００２８】次に接点２２（ａ）は上位制御装置１７か
ら出力される信号２２で接点が開閉するように構成して
おり、系統並列接続運転および負荷調整装置１３への制
御信号がないことを条件に、並列接続前は２２（ａ）接
点が開路するよう構成している。そのため、積分器２５
へ速度偏差信号４ａは入力されない。また２４は積分器
２５の初期値設定手段（定数設定）であり、上位制御装
置１７から出力される信号２３で接点２３（ａ）が開閉
するよう構成している。接点２３（ａ）は水車が完全に
停止したことを条件に閉路し、水車が起動したことを条
件に開路するよう構成しており系統並列接続運転前の積
分器２５の出力は、積分器の初期値定数２４が出力され
る。しかしながら、積分器の初期値２４をゼロに設定す
ることにより加算器２６への出力２５ａはゼロであり、
系統並列接続運転前は調速機１ａの制御に影響を与える
ことはない。

【００２９】水車運転指令が入力されると、図示しない
負荷制限装置によりガイドベーンサーボモータ９が開動
作し、水車は回転を始める。水車の回転速度は速度検出
装置２で検出され、調速機１ａに入力される。３は水車
の目標回転速度信号３ａを与える速度調整器であり、減
算器４により目標回転速度３ａに対し、速度検出装置２
の出力信号２ａと速度垂下率発生器１１からの出力信号
１２に、積分器２５の出力信号２５ａを加算した加算器
２６の出力信号２６ａとの偏差を演算する。

【００３０】したがって、減算器４の出力信号は目標回
転速度信号３ａに対する速度偏差信号４ａとなる。速度
偏差信号４ａは調速機の即応性、安定性を調整し、目標
開度信号を保持するために設けられた比例ゲイン（Ｐ）
５、積分ゲイン（Ｉ）６、微分ゲイン（Ｄ）７で演算処
理されこの総和が目標ガイドベーン開度信号８となる。

【００３１】水車の回転速度信号２ａが、定格回転速度
に対して低い状態では、目標ガイドベーン開度信号８の
出力はほぼ１００％信号となるが、前記のように図示し
ない負荷制限装置の作用によりガイドベーンサーボモー
タは無負荷開度特性より若干高い開度位置以上に開動作
することはない。水車の回転速度が定格回転速度に近づ
くと系統周波数に一致させるよう上位制御装置１７から
速度調整装置３に上げ下げ信号が出力され、水車の回転
速度を制御する。この結果水車の回転速度が上昇し目標
ガイドベーン開度信号８が図示しない負荷制限装置の開
度信号以下となるとガイドベーンサーボモータ９は閉動
作し系統周波数に一致させるよう水車に流入する水量を
調整する。

【００３２】他方、負荷調整器１３は系統並列接続運転
後動作するものであるため、系統に並列接続する前は、
上位制御装置１７からの信号で負荷調整装置への制御信
号を出力する負荷調整装置用制御装置１６から信号が出
力されない。したがって、負荷調整装置１３の出力信号
はゼロであり、速度垂下率手段１１への入力信号はガイ
ドベーンサーボモータの位置信号１０から負荷調整装置
の無負荷開度補正信号１４ａを減算した信号が入力され
る。無負荷開度補正信号１４ａは前述のごとく最高静落
差の無負荷開度またはゼロに調整されているため水車運
転時の落差が最高静落差以外の場合、または無負荷開度
補正信号がゼロに設定された場合、速度垂下率手段１１
への入力信号は図４に示す無負荷開度特性によりきま
る。例えば水車運転時の静落差が最低静落差の場合図４
のａ点ガイドベーンサーボモータストロークからｂ点の
ガイドベーンサーボモータストロークを引いた開度差分
プラス信号が入力される。

【００３３】次に速度垂下率特性は図３に示す特性であ
り、横軸がガイドベーンサーボモータストローク、縦軸
が回転速度であり、図４に示す速度垂下率手段１１の出
力信号１２は、図３に示す特性の傾きの絶対値に速度垂
下率手段１１への入力信号を掛け合わせた信号が出力さ
れる。速度垂下率手段１１の出力信号１２は積分器２５
の出力信号２５ａと加算器２６で加算されるが、前述の
ごとく積分器２５の信号はゼロであるため加算器２６の
出力信号２６ａは速度垂下率手段１１の出力信号１２と
なる。

【００３４】他方系統並列運転時、水車の回転速度は、
ほぼ定格回転速度を維持する必要があるため、速度偏差
信号４ａはほぼゼロでなければならない。従って速度調
整器３の出力信号は、速度検出装置の出力信号２ａがほ
ぼ定格回転速度であることから、加算器２６の出力信号
２６ａ分定格回転速度より高い位置に調整されることに
なる。

【００３５】次に系統並列時の各要素の動作に関し説明
する。系統並列運転時には、上位制御装置１７で系統側
の電圧、周波数、位相を検出し系統に並列しようとする
水車，発電々動機の電圧，回転速度を、系統側の状態に
一致させるように制御信号を各調整器に出力する。電圧
に関しては図示しない自動電圧調整器に対し制御信号を
出力するが、説明は省略する。周波数に関しては速度調
整器３に対し信号を出力し水車の目標回転速度を系統側
周波数に一致させるよう上げ下げ信号を出力し調整す
る。電圧、周波数が許容値以内になれば図示しない系統
へ接続する遮断器の投入遅れ時間を考慮し、発電機電圧
が同期点に到達する前に周波数差相当分の位相角で系統
へ接続する遮断器に対し投入指令を出力し系統に並列接
続される。

【００３６】系統に並列されると図１に示す上位制御装
置１７からの信号２０により、接点２０（ａ）および２
０（ｂ）を図のｂ側に切り替えられる。この時積分器３
８の出力信号は系統並列時のガイドベーンサーボモータ
の開度を出力しているため加算器１９の入力信号は積分
器３８の出力信号となり、加算器１９のマイナス側信号
も積分器３８の信号で等しい値であるため減算器１９の
出力信号、すなわち積分器３８への入力信号はゼロとな
る。積分器の動作は停止し、系統並列時のガイドベーン
サーボモータ開度を保持していることになる。また積分
器３８の出力信号は接点２０（ｂ）のｂ接点側、接点２
１（ａ）のａ接点側を経由し、負荷調整装置１３の出力
信号１３ａに加算される。以下、系統並列前で説明した
各要素の働きにより速度垂下率手段１１を経由し減算器
４に入力されることになるがガイドベーンサーボモータ
の開度信号１０と負荷調整装置の出力信号１５は前述の
説明のごとく一致しているため速度垂下率手段１１への
入力信号はゼロとなる。

【００３７】次に速度調整器３は一般的に系統並列接続
後、上位制御装置１７により定格回転速度位置に事前に
設定された時間で再調整される。この結果前述の無負荷
開度補正信号の切換と速度調整装置３の再調整により速
度偏差信号４ａはゼロ以外の値となる。

【００３８】他方系統並列により接点２２（ａ）は負荷
調整装置が動作していないことを条件に閉路するため、
前記速度偏差信号４ａは積分器２５に入力される。積分
器２５の時定数はガイドベーンサーボモータ開閉最短動
作速度に比較し充分速い値に設定されており積分器２５
は速度偏差に見合った出力を瞬時に出力することが可能
である。また積分器２５の出力信号は減算器４のマイナ
ス信号として作用するため速度偏差信号４ａをゼロにす
るよう作用するためガイドベーンサーボモータ９が前述
の負荷調整装置の無負荷開度補正信号切り替えおよび速
度調整器３の再調整により動作することはなくなる。こ
の結果、変落差の発電所において負荷調整装置の無負荷
開度補正量を運転時の落差に応じた量に自動的に調整
し、かつ負荷調整装置のゼロ位置と発電々動機の発電量
のゼロ位置を一致させることが可能となる。

【００３９】次に上位制御装置１７から負荷調整装置用
制御装置１６へ負荷調整指令が出力されれば接点２２
（ａ）は開放されるため積分器２５への入力はゼロとな
り積分器２５の出力は一定値を保持することになるため
負荷調整装置が開動作をはじめるまでガイドベーンサー
ボモータ９が動作することは無く、負荷調整装置１３の
出力信号に応じてガイドベーンサーボモータ９を開閉制
御し、目的の発電電力量を得ることが可能となる。

【００４０】次に水車停止時の各要素の動作について説
明する。水車停止時、上ダムまたは上水槽の水位は上ダ
ムまたは上水槽への流入量と発電で使用した流量の差分
だけ水位が変化することになる。水位が低下すれば負荷
調整装置１３を徐々にゼロに調整する過程で発電々動機
出力がゼロとなるが上ダムまたは上水槽の水位が上昇す
れば負荷調整装置１３がゼロに到達しても発電々動機の
出力はゼロにならないことになる。

【００４１】他方系統に並列接続する遮断器は発電々動
機の出力がゼロでない状態で開放すると発電々動機の出
力に見合った大電流が流れた状態で開放することにな
り、遮断器の寿命の低下をまねく可能性が高くなる。

【００４２】しかしながら本発明では系統並列接続前の
動作で説明したように、条件３０は負荷調整器１３の出
力信号と定数２７の出力信号の大小を比較する比較器２
８の出力信号において、定数２７の出力信号２７ａが大
きくなり且つ上位制御装置１７から水車停止信号２９が
出力された場合、３０（ａ）のｂ接点側に切り替わるよ
う構成されており、制御定数設定手段３１の信号をゼロ
に設定することにより積分器３２の出力信号をゼロにす
ることが可能なように構成している。接点２１（ａ）は
上位制御装置１７からの水車運転指令信号２１でａ接点
側が閉路するため水車停止の際、接点２１（ａ）のｂ接
点側に切り替わることになる。積分器３２は並列後、接
点２０（ｂ）の出力、すなわち前述のごとく系統並列接
続時のガイドベーンサーボモータ開度に調整されるた
め、積分器３８の出力に一致した状態となる。従って前
述の接点３０（ａ）のｂ接点側への切り替え条件が確立
し、ｂ接点側に切り替わった際、負荷調整器１３の出力
がゼロになれば積分器３２の出力が減少するため発電々
動機の出力をゼロに調整することが可能である。尚、積
分器３２の時定数は負荷調整器１３の動作速度とほぼ等
しい値に設定することにより接点３０（ａ）がｂ接点側
に切り替わっても、負荷調整器出力信号１５の時間あた
りの変化率の変化なし、で出力をゼロに調整し、最終的
には負荷調整器出力信号１５をゼロに調整し次の水車起
動に備えることが可能となる。

【００４３】系統並列後速度調整装置を、定格回転速度
に再調整した際発生する速度偏差をゼロに制御するため
ガイドベーンサーボモータは開閉動作せず、一定開度を
保持し、負荷調整装置のゼロ位置と発電々動機の発電量
のゼロ位置を一致させることが可能となる。

【００４４】本発明によれば、速度調整装置及び負荷調
整装置を装備した水車調速機で系統並列を条件に系統並
列時のガイドベーンサーボモータの開度を保持し負荷調
整装置の出力信号に加算する装置を有し、系統並列を条
件に速度調整装置を定格回転速度に調整した場合発生す
るガイドベーンサーボモータの開閉動作を防止するため
速度偏差信号をゼロに補正する装置を設け所期の目的を
達成するようにしたものである。また、系統並列及び負
荷調整装置への制御信号が無い場合にのみ作用させるよ
うに構成し、水車停止条件及び負荷調整装置出力開度信
号がほぼゼロであることを条件に前述の系統並列時のガ
イドベーンサーボモータの保持開度を徐々にゼロに調整
するよう構成した。したがって、この構成によれば、系
統並列時のガイドベーンサーボモータ開度を保持し、負
荷調整装置に加算するため変落差の発電所において負荷
調整装置の無負荷開度補正量を運転時の落差に応じた量
に自動的に設定すること可能である。また、系統並列
後、無負荷開度補正信号を負荷調整装置に加算、及び速
度調整装置を定格回転速度に再調整する際生じる速度偏
差をゼロに補正する装置を有しており、速度偏差をゼロ
に制御するためガイドベーンサーボモータは開閉動作せ
ず、一定開度を保持し、負荷調整装置のゼロ位置と発電
々動機の発電量のゼロ位置を一致させることが可能とな
る。

【００４５】次に前述の速度偏差を補正する装置は系統
並列及び負荷調整装置への信号がないことを条件に作用
するため負荷調整装置に上位制御から負荷指令が与えら
れれば速度偏差を補正する装置は速度偏差信号をゼロに
補正することを止めるため、負荷調整装置に与えられる
負荷指令に応じて負荷をとることが可能となる。

【００４６】また、水車停止の際、水車停止指令及び負
荷調整装置の出力開度信号がほぼゼロであることを条件
に、並列条件で保持した負荷調整装置の無負荷開度補正
信号を徐々にゼロに調整するよう構成しているので水車
運転により系統並列時の落差が変化したとしても負荷を
ゼロに調整できないという問題もなく、また、次の起動
時に問題となることもない。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、負荷調整装置を有する
変落差発電所の水車調速機において系統並列後速度調整
装置を定格回転速度に再調整した際発生する速度偏差に
よるガイドベーンサーボモータの開閉動作を抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る水力発電所の調速機の制御ブロ
ック図である。

【図２】 従来技術の水力発電所の調速機の制御ブロッ
ク図である。

【図３】 一般的な水力発電所の調速機の速度垂下率特
性図である。

【図４】 変落差発電所の無負荷開度特性図である。

【符号の説明】

１ａ…調速機 ２…速度検出装置 ３…速度調整器
４，１９，３３，１８…減算器 ９…ガイドベーンサー
ボモータ １１…速度垂下率手段 １３…負荷調整器
１４…無負荷開度補正信号 １７…上位制御装置 ３
８，２５，３２…積分器 ２０（ａ），２０（ｂ），２
１（ａ），２２（ａ），２３（ａ），３０（ａ）…接点
２４，３１…制御定数 ２６…加算器 ２７…比較定
数 ２８…比較器 ３０…論理積判断手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H072 AA02 BB29 CC26 CC56 3H073 AA02 BB13 CC12 CD15 CE09 CE27 5H590 AA01 AA23 AB03 BB18 CA11 CC01 CE01 EB12 FA01 GA06 HA06 HA26 HA27 JB18

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水車発電電動機の回転速度検出手段と、速
   度調整装置と、負荷調整装置と、ガイドベーンサーボモ
   ータとを有し目標回転数になるようにガイドベーンの制
   御を行う調速制御方法において、系統並列接続運転また
   は定格回転速度運転時のガイドベーンサーボモータの開
   度を保持し、前記系統並列接続運転または定格回転速度
   運転時に前記保持信号を前記負荷調整装置の出力信号に
   加算し、前記加算により発生するガイドベーンサーボモ
   ータの開閉を抑制するために見かけ上速度偏差がなくな
   るように補正し、調速制御をおこなうことを特徴とする
   水力発電所の調速制御方法。
2. 【請求項２】前記請求項１記載において、前記ガイドベ
   ーンサーボモータの開閉を抑制する補正は、系統に並列
   接続したことおよび負荷調整装置への上位制御装置から
   の制御信号がないことを条件におこなうことを特徴とす
   る水力発電所の調速制御方法。
3. 【請求項３】前記請求項１において、負荷調整装置の出
   力信号に加算する無負荷開度補正量は運転時の変落差に
   応じて補正し、調速制御をおこなうことを特徴とする水
   力発電所の調速制御方法。
4. 【請求項４】前記請求項１において、前記ガイドベーン
   サーボモータの開度保持信号は、水車の停止条件および
   負荷調装置の出力開度信号がほぼゼロであることを条件
   に徐々にゼロに調整することを特徴とする水力発電所の
   調速制御方法。
5. 【請求項５】水車発電電動機の回転速度検出手段と、速
   度調整装置と、負荷調整装置と、ガイドベーンサーボモ
   ータとを有し目標回転数になるようにガイドベーンの制
   御を行う調速機において、系統並列接続運転または定格
   回転速度運転時のガイドベーンサーボモータの開度保持
   手段と，前記系統並列接続運転または定格回転速度運転
   時に前記保持信号を前記負荷調整装置の出力信号に加算
   する加算手段と，前記加算により発生するガイドベーン
   サーボモータの開閉を抑制するために見かけ上速度偏差
   がなくなるように補正する補正手段とから構成したこと
   を特徴とする水力発電所の調速機。