【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水車及びポンプ水車等の水力機械の調速機制御装置におけるオペレータコンソール（以下、オペコと称する）などから構成され、汎用に用いられたパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと称する）により、固有の水車制御のデータをパソコン画面に表示・編集・解析・評価するに最適な顧客メンテナンスを有する水車の調速機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水車の調速機制御におけるデータ評価においては、発電所機器全般の状態監視は専用回線を用いて実現していた。このため個々の制御機器の状態を把握するのには不十分であった。この代替手段として発電所に出向き個々の制御機器に計測器例えば速度検出器、案内羽根開度検出器を取付けている。尚、水車の調速機制御装置として特開平５−５６１２０号公報を挙げることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの計測器により計測するには時間を必要な上、顧客には発電所の運転制限（停止等）を要求することが発生する。更に限られたセンサの設置であり、評価するにも時間が必要とされていた。
【０００４】
また、調速機制御装置にアナログ用の速度検出器、案内羽根開度検出器を設ければ、調速機制御装置が大型化すると共に、装置の構成が複雑化することは避けられない。
【０００５】
本発明の目的は、装置を小型化すると共に、測定結果を見やすく表示した水力機械の調速機制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、本発明の水力機械の調速機制御装置では、ディジタル演算部に回転速度信号及び調整回転速度信号を出力する箇所にディジタル速度信号を検出するディジタル速度検出機能を設け、開度信号及び起動時は負荷制限開度信号を出力する箇所にディジタル開度信号を検出するディジタル開度検出機能を設け、ディジタル速度検出機能及びディジタル開度検出機能を電気的表示制御装置に出力し、この電気表示制御装置にディジタル速度量及びディジタル開度量を表示するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１に示す水車の調速機制御装置により説明する。
【０００８】
水力発電所内に引き込まれた外部電力系統からの周波数に応じて発電機（また発電電動機等の回転電機）が回転する。水車発電機の回転速度は速度発信器を介して速度検出器に入力され、速度検出器からの回転速度信号３として出力される。速度調整器からの調整回転速度信号４は５０又は６０（ＨＺ）において１００％（５０又は６０ＨＺ）の調整回転速度を出力するように指示している。速度調整器の微調整は負荷調整器により行うが、省略することもできる。
【０００９】
水車又はポンプ水車等の水力機械に設けた案内羽根の開度を制御して流量を調節し、負荷に見合った出力を発生するために、案内羽根を開閉するストロークの位置を検出するストローク発信器から開度信号５を出力する。
【００１０】
回転速度信号３及び調整回転速度信号４と開度信号５はアナログであるため、これらの信号をディジタル調速制御装置１に入力し、Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換される。加算点２Ａにおいて回転速度信号３と調整回転速度信号４及び開度信号５とが比較され、その偏差に応じたディジタル開度信号６が発生する。ディジタル開度信号６を比例・積分・微分の各演算をディジタル演算部で行ない、ディジタル演算部から開度信号７として出力される。開度信号７と開度信号５とは加算点２Ｂで比較し、その偏差開度信号に応じて案内羽根を開閉する。
【００１１】
この場合、起動時には全開信号であっても、負荷制限器から負荷制限開度信号８を低値選択器に入力し、低値選択器により案内羽根の開度を１０％，２０％，３０％の如く順次開度するようにしている。そして、起動過程（周波数制御へ移行）が過ぎると、低値選択器は負荷制限器の制限を解き、ディジタル演算部からの開度信号７により案内羽根を開閉するようにする。従って、低値選択器の制限がとかれると、負荷制限器は全開状態になる。尚、低値選択器は負荷制限器により行うこともできる。
【００１２】
加算点２Ｂにおいて、開度信号９と開度信号１０とを比較した偏差開度信号により、現在位置から偏差開度信号に応じた位置との差を出す。この差位置により配圧弁にて案内羽根を開くか、又は閉じるかを決める。水車（又はポンプ水車）に設けた案内羽根の開度を制御して流量を調節し、負荷に見合った出力を発生し、発電機（又は電動発電機）を運転する。
【００１３】
加算点２Ｂとストローク発信器との間に速度垂下率を設け、この速度垂下率は発電機が速度変動を生じたときに、直ぐに案内羽根が開閉変動するのを防止する役目をしている。
【００１４】
回転速度信号３及び調整回転速度信号４と開度信号９，１０及び負荷制限開度信号８を出力するディジタル調速制御装置１の箇所にディジタル速度検出機能Ａ，Ｂとディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄを設ける。また負荷調整器が出力するディジタル調速制御装置１の箇所にもディジタル開度検出機能Ｅを設ける。つまり、速度検出器と速度調整器との出力側及びストローク発信器と負荷制限器との出力側にそれぞれディジタル速度検出機能Ａ，Ｂ及びディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄ，Ｅとを設ける。ディジタル速度検出機能Ａ，Ｂ及びディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄ，Ｅは接続線Ｚを介して電気的表示制御装置であるパソコン又はオペコン１０Ｐの接続端子に接続されている。
【００１５】
パソコン又はオペコン１０Ｐは表示部１０Ａ及び制御部（図示せず）を備えており、この表示部１０Ａに図２、図３の特性図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが表示される。ディジタル速度検出機能Ａ，Ｂはディジタル速度を検出して、このディジタル速度は図３の表示部１０Ａに特性図Ａ，Ｂとして表示される。またディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄはディジタル開度を検出し、このディジタル開度を図２の特性図Ｃ，Ｄとして表示部１０Ａに表示される。
【００１６】
更に、パソコン又はオペコン１０Ｐと接続したモデムは伝送手段である電話回線を介して遠方例えば水車製造工場等に設置された中央制御部のパソコン１１に接続されている。パソコン１１はパソコン１０Ｐと同じ機能と表示部１１Ａ及び制御部を備えている。
【００１７】
次にディジタル調速制御装置１により図２，図３の特性図を得る場合を説明する。
【００１８】
先ず、パソコン１０Ｐをオンしてディジタル速度検出機能Ａ，Ｂ及びディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄからディジタル速度及びディジタル開度を表示部１０Ａに特性図として表示する。
【００１９】
この特性図において、起動時には、発電機は回転速度が零なので、加算点２Ａでは速度調整器から１００％（５０又は６０ＨＺ）の調整回転速度４を出力し、この速度をディジタル演算部に入力する。ディジタル演算部で１００％のディジタル開度信号７を低値選択器に入力する。１００％のディジタル開度信号７は、案内羽根を全開度する旨の指示が低値選択器に入力されることである。
【００２０】
起動時にはディジタル開度信号７が全開信号であっても、負荷制限器からの負荷制限開度信号８により、低値選択器は案内羽根の開度を１０％，２０％，３０％の如く順次低開度するように指示を出す。案内羽根は１０％，２０％，３０％の如く順次開度し、この開度に応じてディジタル開度が順次増加して図２に示す起動時間時の起動開度特性図Ｃ‘である。起動時間時において、案内羽根が順次開度し、流量を調節し、水車は起動時の開度に見合った回転速度を発生し、これに応じて系統並列後の発電機が発電をする。水車発電機の起動に応じて、ディジタル速度は順次増加して図３の起動時間の起動特性図３Ｂ‘となる。又起動時間時を過ぎると、負荷制限器は制限を解き開度特性図Ｃとなる。
【００２１】
そして、発電機及び案内羽根が起動時間を経過して発電時間に入る場合を説明する。この場合、負荷制限器からの負荷制限開度信号８が出され、開度信号７と１０との偏差開度信号により案内羽根を開度する指令をするので、案内羽根は図２のように、開度特性図Ｄとなり流量を増し、水車の出力が増加する。
【００２２】
又図２の特性図には開度特性図Ｃ，Ｄに応じてディジタル開度検出機能Ｅの特性図が表示される。
【００２３】
案内羽根の全開度に追従して発電機の回転速度が図３の速度特性図Ｂ‘，Ｂに示ように１００％の定格速度運転に入る。この時、ディジタル速度は調整回転速度信号４（Ａ）とほぼ同じ値で運転される。
【００２４】
このように、ディジタル速度検出機能Ａ，Ｂ及びディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄからディジタル速度量及びディジタル開度量を表示部１０Ａに図２，３のように特性図として表示することができる。このため、従来技術の計測器がいらなくなった分だけ、調速機制御装置を小型化及び簡素化することができる。
【００２５】
又表示部１０Ａ，１１Ａには、ディジタル速度量Ａ，Ｂ及びディジタル開度量Ｃ，Ｄの時間的変化を時系列的に表示し、発電機系統及び案内羽根系統での正常及び異常Ｘを直ぐに認識することができる。事故時において早急に対策をとることができるようになった。
【００２６】
更に、表示部１０Ａ，１１Ａからのデータを介して遠方のパソコン１１により、監視制御することができる。このため、固有の水車制御のデータをパソコン画面に表示・編集・解析・評価するに最適な顧客メンテナンスを行うことができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の調速機制御装置によれば、電気表示制御装置にディジタル速度量及びディジタル開度量を表示するようにしたので、従来の計測器がいらなくなつた分だけ、調速機制御装置を小型化できる。また、発電機系統及び案内羽根系統での正常及び異常を直ぐに認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例として示した水車の調速機制御装置を示すブロック図。
【図２】図１の装置により測定したディジタル速度量を示す特性図。
【図３】図１の装置により測定したディジタル開度量を示す特性図。
【符号の説明】
１…ディジタル調速機制御装置、２Ａ，２Ｂ…加算点、３…回転速度信号、４…調整回転速度信号、５，７、１０…開度信号、６…ディジタル速度信号、８…負荷制限開度信号、Ａ，Ｂ…ディジタル速度検出機能、Ｃ，Ｄ，Ｅ…ディジタル開度検出機能、１１…パーソナルコンピュータ、Ｘ…事故箇所、１０Ｐ…パソコン又はオペコン。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention comprises an operator console (hereinafter, referred to as an OPEC) in a governor control device of a hydraulic machine such as a water turbine and a pump turbine, and is uniquely designed by a general-purpose personal computer (hereinafter, referred to as a personal computer). The present invention relates to a water turbine speed governor control device having optimal customer maintenance for displaying, editing, analyzing, and evaluating data of water turbine control on a personal computer screen.
[0002]
[Prior art]
In the data evaluation in the conventional governor control of a water turbine, the state monitoring of the power station equipment in general has been realized using a dedicated line. For this reason, it was insufficient to grasp the state of each control device. As an alternative to this, go to the power plant and attach a measuring device such as a speed detector and a guide vane opening detector to each control device. Japanese Patent Laid-Open No. 5-56120 is an example of a governor control device for a water turbine.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
It takes time to measure with these measuring instruments, and the customer may be required to restrict the operation of the power plant (stop or the like). In addition, the installation of the sensors is limited, and it takes time to perform the evaluation.
[0004]
Further, if an analog speed detector and a guide vane opening detector are provided in the governor control device, the governor control device becomes large and the configuration of the device is inevitably complicated.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a governor control device for a hydraulic machine that can reduce the size of the device and display the measurement results in an easily viewable manner.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the governor control device for a hydraulic machine of the present invention has a digital speed detection function for detecting a digital speed signal at a position where a rotation speed signal and an adjusted rotation speed signal are output to a digital operation unit. A digital opening detection function for detecting a digital opening signal is provided at a position where the opening signal and a load limiting opening signal are output at startup, and the digital speed detection function and the digital opening detection function are provided by an electrical display control device. And the digital display amount is displayed on the electronic display control device.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to a governor control device for a water turbine shown in FIG.
[0008]
A generator (and a rotating electric machine such as a generator motor) rotates according to a frequency from an external power system drawn into the hydroelectric power plant. The rotation speed of the turbine generator is input to a speed detector via a speed transmitter, and is output as a rotation speed signal 3 from the speed detector. The adjustment rotation speed signal 4 from the speed adjuster instructs to output an adjustment rotation speed of 100% (50 or 60 HZ) at 50 or 60 (HZ). Fine adjustment of the speed adjuster is performed by the load adjuster, but may be omitted.
[0009]
A stroke transmitter that detects the position of a stroke that opens and closes the guide vanes to control the opening of guide vanes provided on a hydraulic machine such as a water turbine or a pump turbine to adjust the flow rate and generate an output corresponding to the load. Outputs an opening signal 5.
[0010]
Since the rotation speed signal 3, the adjustment rotation speed signal 4, and the opening signal 5 are analog, these signals are input to the digital speed controller 1 and converted into digital signals by the A / D converter. At the addition point 2A, the rotation speed signal 3 is compared with the adjusted rotation speed signal 4 and the opening signal 5, and a digital opening signal 6 corresponding to the deviation is generated. The digital opening signal 6 is subjected to each operation of proportionality, integration and differentiation by a digital operation unit, and is output as an opening signal 7 from the digital operation unit. The opening signal 7 and the opening signal 5 are compared at an addition point 2B, and the guide blade is opened and closed according to the deviation opening signal.
[0011]
In this case, at the time of startup, even if the signal is a fully open signal, the load limiter opening signal 8 is input from the load limiter to the low value selector, and the opening of the guide blade is set to 10%, 20%, 30% by the low value selector. As shown in FIG. Then, after the start-up process (transition to frequency control), the low value selector releases the restriction of the load limiter, and opens and closes the guide blade by the opening signal 7 from the digital operation unit. Thus, when the low value selector is limited, the load limiter is fully open. Note that the low value selector can also be performed by a load limiter.
[0012]
At the addition point 2B, a difference between the current position and a position corresponding to the difference opening signal is output from a difference opening signal obtained by comparing the opening signal 9 and the opening signal 10. The difference position determines whether the pressure distribution valve opens or closes the guide vane. The flow rate is adjusted by controlling the degree of opening of guide vanes provided on the water turbine (or pump water wheel), an output corresponding to the load is generated, and the generator (or motor generator) is operated.
[0013]
A speed droop rate is provided between the addition point 2B and the stroke transmitter, and this speed droop rate serves to prevent the guide vanes from immediately opening and closing when the generator fluctuates in speed.
[0014]
Digital speed detecting functions A and B and digital opening detecting function C are provided at the position of the digital speed controller 1 which outputs the rotation speed signal 3, the adjusted rotation speed signal 4, the opening signals 9 and 10, and the load limiting opening signal 8. , D are provided. A digital opening detection function E is also provided at the position of the digital speed controller 1 output from the load adjuster. That is, digital speed detecting functions A and B and digital opening degree detecting functions C, D and E are provided on the output side of the speed detector and the speed regulator and on the output side of the stroke transmitter and the load limiter, respectively. The digital speed detecting functions A and B and the digital opening detecting functions C, D and E are connected via a connection line Z to a connection terminal of a personal computer or an operation computer 10P as an electric display control device.
[0015]
The personal computer or the operation controller 10P includes a display unit 10A and a control unit (not shown), and the characteristic diagrams A, B, C, D, and E of FIGS. 2 and 3 are displayed on the display unit 10A. The digital speed detection functions A and B detect the digital speed, and the digital speed is displayed as characteristic diagrams A and B on the display unit 10A of FIG. The digital opening detecting functions C and D detect the digital opening, and the digital opening is displayed on the display unit 10A as the characteristic diagrams C and D in FIG.
[0016]
Further, the modem connected to the personal computer or the operation computer 10P is connected to a personal computer 11 of a central control unit installed at a distant place, for example, at a water mill, etc., via a telephone line as a transmission means. The personal computer 11 has the same functions as the personal computer 10P, a display unit 11A, and a control unit.
[0017]
Next, the case where the characteristic diagrams shown in FIGS. 2 and 3 are obtained by the digital speed controller 1 will be described.
[0018]
First, the personal computer 10P is turned on, and the digital speed and the digital opening are displayed as a characteristic diagram on the display unit 10A from the digital speed detecting functions A and B and the digital opening detecting functions C and D.
[0019]
In the characteristic diagram, when the generator is started, the rotation speed of the generator is zero. Therefore, at the addition point 2A, an adjustment rotation speed 4 of 100% (50 or 60 HZ) is output from the speed adjuster, and this speed is input to the digital arithmetic unit. . The digital operation unit inputs a 100% digital opening signal 7 to the low value selector. The 100% digital opening signal 7 indicates that an instruction to fully open the guide blade is input to the low value selector.
[0020]
At start-up, even if the digital opening signal 7 is a full opening signal, the low value selector sequentially changes the opening of the guide blades to 10%, 20%, 30% by the load limiting opening signal 8 from the load limiting device. Give an instruction to lower the opening. The guide vanes are sequentially opened in the order of 10%, 20%, and 30%, and the digital opening is sequentially increased in accordance with the opening, as shown in FIG. During the start-up time, the guide blades are sequentially opened to adjust the flow rate, the turbine generates a rotation speed corresponding to the opening at the start-up, and the generator after system paralleling generates power accordingly. In response to the start of the water turbine generator, the digital speed is sequentially increased, and the starting characteristic of the starting time shown in FIG. 3 is shown in FIG. 3B ′. Also, after the start time, the load limiter releases the restriction and becomes the opening degree characteristic diagram C.
[0021]
Then, a case where the generator and the guide blade enter the power generation time after the start time has elapsed will be described. In this case, a load limiting opening signal 8 is output from the load limiter, and a command to open the guide blades is given by a deviation opening signal between the opening signals 7 and 10, so that the guide blades are as shown in FIG. , The flow rate increases, and the output of the water turbine increases.
[0022]
Further, the characteristic diagram of the digital opening detection function E is displayed in the characteristic diagram of FIG. 2 in accordance with the opening characteristic diagrams C and D.
[0023]
Following the full opening of the guide blade, the rotation speed of the generator enters the 100% rated speed operation as shown in the speed characteristic diagrams B 'and B of FIG. At this time, the digital speed is operated at substantially the same value as the adjusted rotation speed signal 4 (A).
[0024]
As described above, the digital speed amount and the digital opening amount can be displayed as characteristic diagrams on the display unit 10A from the digital speed detecting functions A and B and the digital opening detecting functions C and D as shown in FIGS. For this reason, the governor control device can be reduced in size and simplified as much as the measuring instrument of the prior art is not required.
[0025]
The display units 10A and 11A display the time change of the digital speed amounts A and B and the digital opening amounts C and D in time series, and immediately recognize the normal and abnormal X in the generator system and the guide blade system. can do. Measures can be taken immediately in the event of an accident.
[0026]
Further, monitoring and control can be performed by the distant personal computer 11 via data from the display units 10A and 11A. For this reason, it is possible to perform optimal customer maintenance for displaying, editing, analyzing, and evaluating the unique water turbine control data on the personal computer screen.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the governor control device of the present invention, since the digital speed and the digital opening are displayed on the electric display control device, the amount of adjustment can be reduced by eliminating the need for the conventional measuring instrument. The speed controller can be downsized. Further, it is possible to immediately recognize whether the generator system and the guide blade system are normal or abnormal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a governor control device for a water turbine shown as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a digital velocity amount measured by the apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a digital opening amount measured by the apparatus of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Digital governor control device, 2A, 2B ... Addition point, 3 ... Rotation speed signal, 4 ... Adjustment rotation speed signal, 5,7,10 ... Opening signal, 6 ... Digital speed signal, 8 ... Load limit open Degree signal, A, B: Digital speed detection function, C, D, E: Digital opening detection function, 11: Personal computer, X: Fault location, 10P: Personal computer or operation computer.
