JP2005339315A - Control device for hydraulic power plant - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a control device suitable for controlling control equipment related to a hydraulic power plant. <P>SOLUTION: This control device for hydraulic power plant comprises a computer control system 12 controlling control equipment related to hydraulic power generation (e.g., a servo motor 10). The computer control system 12 divides the processing for controlling the control equipment according to the length of control period, and makes a plurality of computer control devices (e.g., a main control device 16 and a sub-control device 18) share and execute each piece of the divided processing. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水力発電所の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a hydroelectric power plant.

水力発電所は、例えば、ダムの水を水車に流入させて水車を回転させ、その回転に伴って発電機を稼動することにより電力を生成する。このような水力発電所は、水力発電に係る制御機器(例えば、水車に流入する水量を調整する開閉弁など)を制御する制御装置が備えられる。   For example, a hydroelectric power plant generates electric power by flowing water from a dam into a water turbine, rotating the water turbine, and operating the generator along with the rotation. Such a hydroelectric power plant is provided with a control device that controls a control device (for example, an on-off valve that adjusts the amount of water flowing into the water turbine) related to hydroelectric power generation.

この制御装置は、一般に、上位制御系からの、例えば、運転指令、運手モードの切り替え指令、系統周波数の変動、ダムの水位変動、電力量などの指令に基づいて各制御機器の制御指令を生成する主制御系と、生成された制御指令に従って各制御機器を制御するサブ制御系とに分けられる。   This control device generally gives control commands for each control device based on commands from a higher-level control system, for example, commands such as operation commands, switching modes for operator modes, system frequency fluctuations, dam water level fluctuations, and electric energy. The control system is divided into a main control system to be generated and a sub-control system that controls each control device in accordance with the generated control command.

従来、主制御系とサブ制御系の双方を単一の計算機制御装置により時分割で実行させるディジタル制御が行われている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, digital control has been performed in which both a main control system and a sub-control system are executed in a time-sharing manner by a single computer control device (see, for example, Patent Document 1).

特開平7−35023号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-35023

ところで、水力発電所の制御装置の主制御は、上位制御系から予め決められたシーケンスに従って指令を受けて制御を実行することから、その制御周期に一定の制限がある。一方、サブ制御は、制御機器の状態を制御指令に的確に合わせるように、比較的短い制御周期で実行する必要がある。   By the way, the main control of the control device of the hydroelectric power station receives a command according to a sequence determined in advance from the host control system and executes the control, so that the control cycle has a certain limitation. On the other hand, the sub-control needs to be executed in a relatively short control cycle so that the state of the control device is accurately matched to the control command.

ここで、特許文献1のように、主制御とサブ制御を単一の計算機制御装置により実行させるようにすると、主制御が設定周期で割り込み実行されることから、サブ制御に待ち時間が生じることがあり、制御機器の制御の応答性が低下する場合がある。また、計算機制御装置に異常が生じた場合、主制御とサブ制御の挙動が同時に不安定になることから、水力発電所を安定に制御できないおそれがある。   Here, if the main control and the sub control are executed by a single computer control device as in Patent Document 1, the main control is interrupted at a set cycle, so that a waiting time occurs in the sub control. In some cases, the control response of the control device may be reduced. In addition, when an abnormality occurs in the computer control apparatus, the behavior of the main control and the sub-control becomes unstable at the same time, so there is a possibility that the hydroelectric power plant cannot be stably controlled.

本発明の課題は、水力発電所に係る制御機器を制御するのに好適な制御装置を実現することにある。   The subject of this invention is implement | achieving the control apparatus suitable for controlling the control apparatus which concerns on a hydroelectric power station.

上記課題を解決するため、本発明の水力発電所の制御装置は、水力発電に係る制御機器を制御する計算機制御系を備え、計算機制御系は、制御機器を制御する処理を制御周期の長さに応じて分け、分けた各処理を複数の計算機制御装置に分担して実行することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a control device for a hydroelectric power plant according to the present invention includes a computer control system that controls a control device related to hydropower generation, and the computer control system performs a process for controlling the control device with a length of a control cycle. The processing is divided according to the above, and each divided processing is executed by being shared by a plurality of computer control devices.

このようにすれば、制御周期が異なる処理を各計算機制御装置によって独立して同時に実行させることができるから、各処理の制御周期の違いに起因する待ち時間が生じず、制御機器の制御の応答性を向上させることができる。   In this way, processes with different control cycles can be executed simultaneously and independently by each computer control device, so there is no waiting time due to the difference in the control cycle of each process, and the control response of the control device Can be improved.

また、各計算機制御装置に処理を分けることから、その処理に応じて一の計算機制御装置の容量を必要に応じて増加させることができ、装置コストの増大を抑えることができる。例えば、主制御は上位制御系から複数の指令を受けて制御指令を生成するため、その制御プログラムは比較的大きくなるが、主制御を実行する計算機制御装置の容量(例えば、演算に必要な記憶手段)だけを増大すればよく、他の計算機制御装置の容量を増大させる必要がないので、装置コストの増大を抑えることができる。   Further, since the processing is divided into each computer control device, the capacity of one computer control device can be increased as necessary according to the processing, and an increase in device cost can be suppressed. For example, since the main control receives a plurality of commands from the host control system and generates a control command, the control program becomes relatively large, but the capacity of the computer control device that executes the main control (for example, the memory necessary for the calculation) It is sufficient to increase only the means), and it is not necessary to increase the capacity of the other computer control device, so that an increase in device cost can be suppressed.

この場合において、複数の計算機制御装置の異常を相互に感知する監視手段を設け、監視手段により一の計算機制御装置の異常が感知されたとき、異常な計算機制御装置から制御機器に出力されていた指令を健全な計算機制御装置により保持して制御機器に出力するようにすることができる。これにより、一の計算機制御装置に異常が生じたときでも、異常が生じていない健全な計算機制御装置により水力発電所の運転を継続することができることから、水力発電所の信頼性が向上する。   In this case, a monitoring unit that mutually senses an abnormality of a plurality of computer control devices is provided, and when an abnormality of one computer control device is detected by the monitoring unit, the abnormal computer control device outputs to the control device. The command can be held by a sound computer controller and output to the control device. As a result, even when an abnormality occurs in one computer control device, the operation of the hydroelectric power plant can be continued by a sound computer control device in which no abnormality has occurred, so the reliability of the hydroelectric power plant is improved.

このような制御装置は、例えば、上位制御系からの指令に基づいて制御機器の制御指令を生成する主計算機制御系と、主計算機制御系により生成された制御指令に従って制御機器を制御するサブ計算機制御系とに分け、制御機器を制御する処理のうち制御周期の長い処理を主計算機制御系に実行させるとともに、制御周期の短い処理を前記サブ計算機制御系に分担して実行させることができる。   Such a control device includes, for example, a main computer control system that generates a control command for a control device based on a command from a host control system, and a sub computer that controls the control device according to a control command generated by the main computer control system. The main computer control system can execute a process with a long control cycle among the processes for controlling the control device, and the sub computer control system can execute the process with a short control cycle.

また、主計算機制御系に、サブ計算機制御系の異常を感知する監視手段の出力信号に応じて、サブ計算機制御系に代わって、サブ計算機制御系から制御機器に出力されていた指令を保持して制御機器に出力する保護手段を設けることができる。さらに、サブ計算機制御系に、主計算機制御系の異常を感知する監視手段の出力信号に応じて、主計算機制御系に代わって、主計算機制御系から制御機器に出力されていた指令を保持して制御機器に出力する保護手段を設けることができる。ここで、保護手段によって主計算機制御系又はサブ計算機制御系から制御機器に出力される指令を可変する手段を備えてもよい。   In addition, the main computer control system retains the command output from the sub computer control system to the control device on behalf of the sub computer control system in accordance with the output signal of the monitoring means for detecting the abnormality of the sub computer control system. Thus, it is possible to provide protection means for outputting to the control device. Furthermore, the sub computer control system retains the command output from the main computer control system to the control device on behalf of the main computer control system in accordance with the output signal of the monitoring means for detecting the abnormality of the main computer control system. Thus, it is possible to provide protection means for outputting to the control device. Here, there may be provided means for varying a command output from the main computer control system or the sub computer control system to the control device by the protection means.

本発明によれば、水力発電所に係る制御機器を制御するのに好適な制御装置を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus suitable for controlling the control apparatus which concerns on a hydropower station is realizable.

(第1の実施形態) 本発明を適用した水力発電所の制御装置の第1の実施形態について図1を参照して説明する。図1は、本発明を適用した水力発電所の制御装置の構成図である。   (1st Embodiment) 1st Embodiment of the control apparatus of the hydroelectric power station to which this invention is applied is described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of a control apparatus for a hydroelectric power plant to which the present invention is applied.

図1に示すように、水力発電所の制御装置は、水力発電所に係る制御機器としての例えばサーボモータ10を制御する計算機制御系12を備えている。計算機制御系12は、上位制御装置14からの指令に基づいてサーボモータ10の制御指令を生成する主計算機制御系としてのメイン制御装置16と、メイン制御装置16により生成された制御指令に従ってサーボモータ10を制御するサブ計算機制御系としてのサブ制御装置18に分けて構成されている。なお、メイン制御装置16およびサブ制御装置18は、CPUなどから構成される。また、上位制御装置14として、例えば操作者が常駐する遠隔制御装置が適用される。   As shown in FIG. 1, the control device for a hydroelectric power plant includes a computer control system 12 that controls, for example, a servo motor 10 as a control device related to the hydroelectric power plant. The computer control system 12 includes a main control device 16 as a main computer control system that generates a control command for the servo motor 10 based on a command from the host control device 14, and a servo motor according to the control command generated by the main control device 16. 10 is divided into a sub-control device 18 as a sub-computer control system for controlling 10. The main control device 16 and the sub control device 18 are constituted by a CPU or the like. Further, as the host control device 14, for example, a remote control device in which an operator resides is applied.

計算機制御系12は、切替器19とアクチュエータ20を介して、サーボモータ10に接続されている。切替器19は、入力信号に応じて、計算機制御系12から出力される信号を選択してアクチュエータ20に出力するものである。アクチュエータ20は、切替器19から出力される信号に応じて配圧弁リフトを駆動して油をサーボモータ10に供給し、供給した油の油圧によりサーボモータ10の開閉弁を駆動する。なお、メイン制御装置16は、外部から指令を取り込む入力モジュール(DI)を複数有し、その入力モジュールの数を増設可能に構成されている。   The computer control system 12 is connected to the servo motor 10 via a switch 19 and an actuator 20. The switch 19 selects a signal output from the computer control system 12 according to the input signal and outputs it to the actuator 20. The actuator 20 drives the pressure distribution valve lift in accordance with a signal output from the switch 19 to supply oil to the servo motor 10, and drives the opening / closing valve of the servo motor 10 by the oil pressure of the supplied oil. The main control device 16 has a plurality of input modules (DI) for fetching commands from the outside, and is configured such that the number of input modules can be increased.

このように構成される水力発電所の制御装置の動作について説明する。まず、上位制御装置14から、例えば、運転指令、運転モードの切替指令、系統周波数の変動、ダムの水位変動、電力量などの指令や、センサにより検出されたサーボモータ10の開閉弁の開度が、設定周期(例えば、数十ms〜数百ms)でメイン制御装置16に取り込まれる。取り込まれた指令に基づいて、メイン制御装置16により、サーボモータ10の目標開度に関する指令Xが演算される。演算された指令Xに基づいて、サブCPU制御システム18により、アクチュエータ20の開閉弁の開度を指示する指令Yが演算される。演算された指令Yは、切替器19を介してアクチュエータ20に入力される。入力された指令Yに基づきアクチュエータ20の配圧弁リフトが目標状態になるまで所定速度で駆動することにより、サーボモータ10に油が供給される。要するに、アクチュエータ20により電気信号を機械的運動に変換し、その機械的運動に対応させて油をサーボモータ10に供給する。供給された油の油圧により、サーボモータ10の開閉弁が目標開度になるまで所定速度で開閉する。そして、開閉弁が駆動することによって、ダムの水が水車に所定量だけ流入し、流入した水により水車が回転する。水車の回転に伴って発電機が稼動することによって電力が生成される。生成された電力は、系統負荷に供給される。   The operation of the control device for a hydroelectric power plant configured as described above will be described. First, from the host controller 14, for example, an operation command, an operation mode switching command, a system frequency variation, a dam water level variation, an electric energy amount command, and the opening / closing valve opening degree of the servo motor 10 detected by the sensor. Are taken into the main controller 16 at a set cycle (for example, several tens to several hundreds of ms). Based on the fetched command, the main control device 16 calculates a command X related to the target opening of the servo motor 10. Based on the calculated command X, the sub CPU control system 18 calculates a command Y for instructing the opening degree of the on-off valve of the actuator 20. The calculated command Y is input to the actuator 20 via the switch 19. Oil is supplied to the servo motor 10 by driving at a predetermined speed until the pressure distribution valve lift of the actuator 20 reaches a target state based on the input command Y. In short, the electric signal is converted into mechanical motion by the actuator 20, and oil is supplied to the servo motor 10 in accordance with the mechanical motion. The oil pressure of the supplied oil opens and closes at a predetermined speed until the on-off valve of the servo motor 10 reaches the target opening. Then, when the on-off valve is driven, the water in the dam flows into the water wheel by a predetermined amount, and the water wheel is rotated by the water that has flowed in. Electric power is generated by the operation of the generator as the water turbine rotates. The generated electric power is supplied to the system load.

また、アクチュエータ20の配圧弁リフトの状態がセンサにより検出され、検出値が帰還装置により設定周期T(例えば、数ms〜数十ms)でサブ制御装置18にフィードバックされる。フィードバックされた検出値を制御指令Xに基づき目標値に合わせるための制御指令Yが、サブ制御装置18により制御周期(設定周期Tの1/2〜1/4以下の時間)で演算される。演算された制御指令Yは、アクチュエータ20に再び入力される。これによって、アクチュエータ20の配圧弁リフトの状態が目標状態に維持されるようになっている。   Further, the state of the pressure distribution valve lift of the actuator 20 is detected by a sensor, and the detected value is fed back to the sub-control device 18 by a feedback device at a set cycle T (for example, several ms to several tens of ms). A control command Y for matching the detected value fed back to the target value based on the control command X is calculated by the sub-control device 18 in a control cycle (a time that is 1/2 to 1/4 or less of the set cycle T). The calculated control command Y is input to the actuator 20 again. Thereby, the state of the pressure distribution valve lift of the actuator 20 is maintained in the target state.

このような水力発電所の制御装置においては、メイン制御装置16の制御は、上位制御装置14から予め決められたシーケンスに従って指令を受けて実行されることから、比較的長い制御周期(例えば、数十ms〜数百msの範囲内)に設定されている。一方、サブ制御装置18の制御の制御周期は、アクチュエータ20の配圧弁リフトの状態を制御指令Xに的確に合わせるように、比較的短い制御周期(例えば、数ms〜数十msの1/2〜1/4以下)に設定される。   In such a hydroelectric power plant control device, the control of the main control device 16 is executed in response to a command from the host control device 14 according to a predetermined sequence, so that a relatively long control cycle (for example, several 10 ms to several hundred ms). On the other hand, the control cycle of the control of the sub-control device 18 is a comparatively short control cycle (for example, ½ of several ms to several tens of ms so that the state of the pressure distribution valve lift of the actuator 20 is accurately matched with the control command X. ˜¼ or less).

本実施形態では、サーボモータ10を制御する指令のうち制御周期の長い処理をメイン制御装置16に実行させるとともに、制御周期の短い処理をサブ制御装置18に分担して実行させている。これにより、制御周期が異なる処理をメイン制御装置16とサブ制御装置18に独立して同時に実行させることができる。したがって、メイン制御とサブ制御の制御周期の違いに起因する待ち時間などが生じることを抑制でき、サーボモータ10の制御の応答性を向上させることができる。   In the present embodiment, the main control device 16 executes a process having a long control cycle among the commands for controlling the servo motor 10, and the sub-control device 18 executes a process having a short control cycle. As a result, it is possible to cause the main control device 16 and the sub control device 18 to simultaneously execute processes having different control cycles independently. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a waiting time due to the difference between the control cycles of the main control and the sub control, and the control responsiveness of the servo motor 10 can be improved.

また、メイン制御は、上位制御装置14や他の複数の計測器から入力モジュールを介して指令を受けて制御指令Xを生成するため、その制御プログラムは比較的大きなものとなる。その場合、メイン制御装置16の容量(例えば、演算に必要な記憶手段)を増大させるだけでよく、サブ制御装置18の容量を増大させる必要がないため、装置コストの増大を抑えることができる。   In addition, since the main control receives a command from the host control device 14 and other plural measuring instruments via the input module and generates the control command X, the control program is relatively large. In that case, it is only necessary to increase the capacity of the main control device 16 (for example, storage means necessary for the calculation), and it is not necessary to increase the capacity of the sub-control device 18, so that an increase in device cost can be suppressed.

また、サーボモータ10を制御する例を説明したが、様々な機器を制御する場合にも本発明を適用することができる。要するに、制御機器を制御する処理を制御周期の長さに応じて分け、分けた各処理(例えば、仕事量)を複数の計算機制御装置に分担して実行するようにすることにより、様々な機器の制御の応答性を向上させつつ、装置コストの増大を抑制できる。   Moreover, although the example which controls the servomotor 10 was demonstrated, this invention is applicable also when controlling various apparatuses. In short, a variety of devices can be obtained by dividing the processing for controlling the control device according to the length of the control cycle, and sharing the divided processing (for example, work) among a plurality of computer control devices. The increase in device cost can be suppressed while improving the control response.

また、メイン制御装置16とサブ制御装置18という2つの計算機制御装置に分けた例を説明したが、3つ以上の計算機制御装置に分けてもよい。その場合、サーボモータ10を制御する処理が、制御周期の長さに応じて計算機制御装置の数に対応して分けられ、分けられた各処理が各計算機制御装置に分担して実行される。   Moreover, although the example divided into two computer control apparatuses called the main control apparatus 16 and the sub control apparatus 18 was demonstrated, you may divide into three or more computer control apparatuses. In this case, the process for controlling the servo motor 10 is divided according to the number of computer control devices according to the length of the control cycle, and each divided process is executed by being shared by each computer control device.

(第2の実施形態) 第1の実施形態の制御装置に保護装置を設けた形態を図1ないし図3を参照して説明する。したがって、第1の実施形態と同一部分については説明を省略し、相違点を中心に説明する。   (2nd Embodiment) The form which provided the protective device in the control apparatus of 1st Embodiment is demonstrated with reference to FIG. Therefore, the description of the same parts as those of the first embodiment will be omitted, and the description will be focused on the differences.

図1に示すように、メイン制御装置16に、サブ制御装置18の異常を例えばウォッチドッグタイマ(WDT)により感知する監視手段23と、アクチュエータ20の配圧弁リフトの状態を入力信号とする保護手段22が設けられている。また、サブ制御装置18に、メイン制御装置16の異常を例えばWDTにより感知する監視手段25と、サーボモータ10の開閉弁の開度信号を入力信号とする保護手段24が設けられている。なお、ウォッチドッグタイマ(WDT)とは、制御周期が乱れたときに制御系に異常が生じたと判定するものである。また、ウォッチドッグタイマに限らず、制御系に異常が生じたことを検出できれば、いずれのものでも適用してよい。   As shown in FIG. 1, the main control device 16 includes a monitoring means 23 for detecting an abnormality of the sub-control device 18 by, for example, a watchdog timer (WDT), and a protection means having the pressure distribution valve lift state of the actuator 20 as an input signal. 22 is provided. The sub-control device 18 is provided with monitoring means 25 that senses an abnormality of the main control device 16 by, for example, WDT, and protection means 24 that uses the opening / closing valve signal of the servo motor 10 as an input signal. The watchdog timer (WDT) is used to determine that an abnormality has occurred in the control system when the control cycle is disturbed. Further, not limited to the watchdog timer, any device may be applied as long as it can detect that an abnormality has occurred in the control system.

図2は、サブ制御装置18に設けられた保護手段24の構成図である。図2に示すように、保護手段24は、積分器30と、積分器30の入力側に設けられた加算点36を有している。加算点36のプラス側に、サーボモータ10の開閉弁の検出信号が接点34を介して入力されるとともに、マイナス側に、積分器30の出力が接点32を介して帰還入力される。また、加算点36にオアゲート38が接続されている。オアゲート38の入力側に、接点41を介して増加手段40が接続されると共に、接点43を介して減少手段42が接続されている。なお、積分器30は、時間積分に従って出力値が変化し、入力値がゼロになると出力値を一定値として保持するものである。また、接点32、34は、メイン制御装置16が正常に動作しているときは閉じられ、異常が生じたときは開放される。   FIG. 2 is a configuration diagram of the protection means 24 provided in the sub-control device 18. As shown in FIG. 2, the protection means 24 has an integrator 30 and an addition point 36 provided on the input side of the integrator 30. A detection signal of the opening / closing valve of the servo motor 10 is input to the plus side of the addition point 36 via the contact 34, and the output of the integrator 30 is fed back to the minus side via the contact 32. An OR gate 38 is connected to the addition point 36. An increasing means 40 is connected to the input side of the OR gate 38 via a contact 41 and a decreasing means 42 is connected via a contact 43. The integrator 30 holds the output value as a constant value when the output value changes according to time integration and the input value becomes zero. The contacts 32 and 34 are closed when the main control device 16 is operating normally, and are opened when an abnormality occurs.

このような保護手段24においては、メイン制御装置16が正常動作しているとき、サーボモータ10の開度信号が加算点36のプラス側に入力されるとともに、積分器30の出力が加算点36のマイナス側に入力される。加算点36に入力された信号の偏差が積分器30に出力される。このような閉ループにより、積分器30に入力される偏差がゼロになったとき、積分器30は所定値を維持して出力するようになる。要するに、保護手段24は、メイン制御装置16が正常動作しているときは、積分器30の出力をサーボモータ10の開度信号と同一に保持するようになっている。   In such a protection means 24, when the main control device 16 is operating normally, the opening signal of the servo motor 10 is input to the plus side of the addition point 36, and the output of the integrator 30 is added to the addition point 36. It is input on the minus side of. The deviation of the signal input to the addition point 36 is output to the integrator 30. Due to such a closed loop, when the deviation input to the integrator 30 becomes zero, the integrator 30 maintains a predetermined value and outputs it. In short, the protection means 24 keeps the output of the integrator 30 the same as the opening signal of the servo motor 10 when the main control device 16 is operating normally.

メイン制御装置16の異常が監視手段23により検出されたとき、保護手段24の接点32、34が開放されることにより、サーボモータ10の開度信号や積分器30からのフィードバック信号が加算点36に入力されなくなる。これによって、積分器30の出力値(積分値)は、一定値(指令α)に保持される。そして、積分器30から出力される指令αが、メイン制御装置16から出力されていた指令Xに代わって、サブ制御装置18の入力指令として利用される。ここで、指令αは、メイン制御装置16に異常が生じた時のサーボモータ10の開閉弁の開度に対応する指令である。そして、サブ制御装置18は、指令αに基づいてアクチュエータ20に制御指令を出力する。これによって、メイン制御装置16に異常が生じたときでも、保護手段24がバックアップ手段として機能することにより、サーボモータ10の開閉弁の開度が現状維持されるため、水力発電所の運転を継続することができる。   When an abnormality of the main control device 16 is detected by the monitoring means 23, the contacts 32 and 34 of the protection means 24 are opened, so that the opening signal of the servo motor 10 and the feedback signal from the integrator 30 are added points 36. Is no longer entered. Thereby, the output value (integrated value) of the integrator 30 is held at a constant value (command α). Then, the command α output from the integrator 30 is used as an input command for the sub control device 18 instead of the command X output from the main control device 16. Here, the command α is a command corresponding to the opening degree of the on-off valve of the servo motor 10 when an abnormality occurs in the main control device 16. Then, the sub control device 18 outputs a control command to the actuator 20 based on the command α. Thus, even when an abnormality occurs in the main control device 16, the protection means 24 functions as a backup means, so that the opening degree of the on-off valve of the servo motor 10 is maintained, so that the operation of the hydroelectric power plant is continued. can do.

この場合において、増加手段40から接点41とオアゲート38を介して加算点38に指令を入力することにより、保護手段24から出力される指令αが増加補正される。また、減少手段42から接点43とオアゲート38を介して加算点38に指令を入力することにより、保護手段24から出力される指令が減少補正される。要するに、増加手段40又は減少手段42により、積分器30の出力値(積分値)を増減補正できるから、サーボモータ10の開閉弁の開度を微調整できる。なお、増加手段40および減少手段42を手動により駆動してもよいし、上位制御装置14から出力される指令などに基づいて自動的に駆動してもよい。   In this case, by inputting a command from the increasing means 40 to the adding point 38 via the contact 41 and the OR gate 38, the command α output from the protecting means 24 is corrected to be increased. Further, by inputting a command from the reducing means 42 to the addition point 38 via the contact 43 and the OR gate 38, the command output from the protecting means 24 is corrected to be reduced. In short, since the output value (integrated value) of the integrator 30 can be increased or decreased by the increase means 40 or the decrease means 42, the opening degree of the opening / closing valve of the servo motor 10 can be finely adjusted. The increase means 40 and the decrease means 42 may be driven manually, or may be automatically driven based on a command output from the host controller 14.

図3は、メイン制御系に設けられた保護手段22の構成図である。図3に示すように、保護手段22は、積分器50と、積分器50の出力側に設けられた加算点52と、加算点52の出力側に設けられたリミッタ54と、積分器50に接点56を介してリセット信号を入力するリセット手段58を有している。加算点52のプラス側に、積分器50の出力が入力されるとともに、マイナス側に、アクチュエータ20の配圧弁の開度信号が入力される。また、積分器50の入力側にオアゲート60が接続されている。オアゲート60の入力側に、接点62を介して増加手段64が接続されると共に、接点66を介して減少手段68が接続されている。なお、接点56は、サブ制御装置18が正常に動作しているときは閉じられ、異常が生じたときは開放される。   FIG. 3 is a configuration diagram of the protection means 22 provided in the main control system. As shown in FIG. 3, the protection means 22 includes an integrator 50, an addition point 52 provided on the output side of the integrator 50, a limiter 54 provided on the output side of the addition point 52, and the integrator 50. A reset means 58 for inputting a reset signal via the contact 56 is provided. The output of the integrator 50 is input to the plus side of the addition point 52, and the opening signal of the pressure distribution valve of the actuator 20 is input to the minus side. An OR gate 60 is connected to the input side of the integrator 50. An increasing means 64 is connected to the input side of the OR gate 60 via a contact 62 and a decreasing means 68 is connected via a contact 66. The contact 56 is closed when the sub-control device 18 is operating normally, and is opened when an abnormality occurs.

このような保護手段22においては、サブ制御装置18が正常動作しているとき、リセット手段58によりリセット信号(積分値=0)が設定時間間隔で積分器50に入力される。積分器50の出力が中立信号として加算点52のプラス側に入力される共に、アクチュエータ20の開度信号が加算点52のマイナス側に入力される。そして、加算点52に入力された信号の偏差が、リミッタ54を介して指令βとして出力される。要するに、保護手段22は、サブ制御装置18が正常動作しているとき、アクチュエータ20の配圧弁の開度に対応した指令βを出力するようになっている。   In such a protection means 22, when the sub-control device 18 is operating normally, a reset signal (integral value = 0) is input to the integrator 50 by the reset means 58 at set time intervals. The output of the integrator 50 is input as a neutral signal to the plus side of the addition point 52, and the opening signal of the actuator 20 is input to the minus side of the addition point 52. Then, the deviation of the signal input to the addition point 52 is output as a command β through the limiter 54. In short, the protection means 22 outputs the command β corresponding to the opening degree of the pressure distribution valve of the actuator 20 when the sub-control device 18 is operating normally.

サブ制御装置18の異常が監視手段23により検出されたとき、検出信号γが監視手段23から切替器19に出力されると共に、保護手段22の接点56が開放される。そして、保護手段22から出力される指令βが、切替器19により、サブ制御装置18から出力されていた指令Yに代わって、アクチュエータ20に入力される。ここで、指令βは、サブ制御装置18に異常が生じた時のアクチュエータ20の配圧弁の開度に対応する指令である。これによって、サブ制御装置18に異常が生じたときでも、保護手段22がバックアップ手段として機能することにより、アクチュエータ20の配圧弁の開度が現状維持されることから、水力発電所の運転を継続することができる。   When an abnormality of the sub-control device 18 is detected by the monitoring means 23, a detection signal γ is output from the monitoring means 23 to the switch 19, and the contact 56 of the protection means 22 is opened. Then, the command β output from the protection unit 22 is input to the actuator 20 by the switch 19 in place of the command Y output from the sub-control device 18. Here, the command β is a command corresponding to the opening degree of the pressure distribution valve of the actuator 20 when an abnormality occurs in the sub-control device 18. As a result, even when an abnormality occurs in the sub-control device 18, the opening of the pressure distribution valve of the actuator 20 is maintained as a result of the protection means 22 functioning as a backup means, so the operation of the hydroelectric power plant is continued. can do.

この場合においては、積分器50にリセット手段58からリセット信号が入力されないことから、増加手段64から接点62とオアゲート60を介して加算点52に指令を入力することにより、保護手段22から出力される指令βが増加補正される。また、減少手段68から接点66とオアゲート60を介して加算点52に指令を入力することにより、保護手段22から出力される指令βが減少補正される。要するに、増加手段64又は減少手段68により、積分器50の出力値(積分値)を増減補正できるから、アクチュエータ20の配圧弁を微調整することができる。なお、増加手段64および減少手段68を手動により駆動してもよいし、上位制御装置14から出力される指令などに基づいて自動的に駆動してもよい。また、リミッタ54により、指令βの上限値および下限値が制限されている。   In this case, since no reset signal is input from the reset means 58 to the integrator 50, a command is input from the increase means 64 to the addition point 52 via the contact 62 and the OR gate 60, and is output from the protection means 22. Command β is corrected to increase. Further, by inputting a command from the reducing unit 68 to the addition point 52 via the contact 66 and the OR gate 60, the command β output from the protection unit 22 is corrected to decrease. In short, since the output value (integrated value) of the integrator 50 can be increased or decreased by the increase means 64 or the decrease means 68, the pressure distribution valve of the actuator 20 can be finely adjusted. The increase means 64 and the decrease means 68 may be driven manually, or may be automatically driven based on a command output from the host controller 14. Further, the limiter 54 limits the upper limit value and the lower limit value of the command β.

本実施形態によれば、メイン制御装置16に保護手段22を設けると共に、サブ制御装置18に保護手段24を設けることにより、メイン制御装置16又はサブ制御装置18のいずれか一方に異常が生じたときでも、異常が生じていない健全な制御系の方で水力発電所の運転を継続することができ、水力発電所の信頼性が向上する。また、同一の計算機制御系を2台設けた二重系システムよりも、装置コストを抑えることができる。   According to the present embodiment, the main control device 16 is provided with the protection means 22, and the sub control device 18 is provided with the protection means 24, thereby causing an abnormality in either the main control device 16 or the sub control device 18. Sometimes, the operation of the hydroelectric power plant can be continued with a sound control system in which no abnormality has occurred, and the reliability of the hydroelectric power plant is improved. Further, the apparatus cost can be reduced as compared with a dual system in which two identical computer control systems are provided.

特に、水力発電所は山間部などに設置されることが多いことから、落電による影響を受け易い。落電による影響を受けると、ノイズなどが生じて誤動作や故障の原因となり、水力発電所の運転に異常が生じてダウンタイムが発生する。この点、本実施形態によれば、監視手段23、25および保護手段22、24により、水力発電所のダウンタイムを低減できる。   In particular, since hydroelectric power plants are often installed in mountainous areas, they are easily affected by power failure. If it is affected by a power failure, noise will be generated, causing malfunctions and failures, resulting in abnormal operation of the hydropower plant and downtime. In this respect, according to the present embodiment, the monitoring means 23 and 25 and the protection means 22 and 24 can reduce the downtime of the hydroelectric power plant.

なお、保護手段22と保護手段24の双方を設けることに代えて、いずれか一方を設けるようにしてもよい。また、保護手段22、24は、便宜上、図2又は図3に回路構成として説明したが、ソフトウェアとしてメイン制御装置16又はサブ制御装置18に実装させることができる。また、図4に示すように、監視手段23、24の機能を有する監視装置70を計算機制御系12とは別に設けるようにしてもよい。   Instead of providing both the protection means 22 and the protection means 24, either one may be provided. Further, although the protection means 22 and 24 have been described as circuit configurations in FIG. 2 or 3 for convenience, they can be implemented in the main control device 16 or the sub control device 18 as software. As shown in FIG. 4, a monitoring device 70 having the functions of the monitoring means 23 and 24 may be provided separately from the computer control system 12.

本発明を適用した水力発電所の制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus of the hydroelectric power plant to which this invention is applied. 図1のサブ制御装置に設けられた保護手段の構成図である。It is a block diagram of the protection means provided in the sub-control apparatus of FIG. 図1のメイン制御装置に設けられた保護手段の構成図である。It is a block diagram of the protection means provided in the main control apparatus of FIG. 本発明を適用した水力発電所の制御装置の他の構成図である。It is another block diagram of the control apparatus of the hydroelectric power station to which this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

10 サーボモータ
12 計算機制御系
14 上位制御装置
16 メイン制御装置
18 サブ制御装置
19 切替器
20 アクチュエータ
22、24 保護手段
23、25 監視手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Servo motor 12 Computer control system 14 Host controller 16 Main controller 18 Sub controller 19 Switcher 20 Actuator 22, 24 Protection means 23, 25 Monitoring means

Claims (5)

水力発電に係る制御機器を制御する計算機制御系を備えた水力発電所の制御装置において、前記計算機制御系は、前記制御機器を制御する処理を制御周期の長さに応じて分け、分けた各処理を複数の計算機制御装置に分担して実行することを特徴とする水力発電所の制御装置。   In the control device of the hydroelectric power plant provided with a computer control system for controlling the control equipment related to hydroelectric power generation, the computer control system divides the processing for controlling the control equipment according to the length of the control cycle, and A control device for a hydroelectric power plant, wherein the processing is executed by being shared by a plurality of computer control devices. 前記複数の計算機制御装置の異常を相互に感知する監視手段を設け、前記監視手段により一の前記計算機制御装置の異常が感知されたとき、他の前記計算機制御装置は、前記一の計算機制御装置から前記制御機器に出力されていた指令を保持して前記制御機器に出力することを特徴とする請求項1に記載の水力発電所の制御装置。   And a monitoring unit configured to mutually detect an abnormality of the plurality of computer control devices, and when the abnormality of the one computer control device is detected by the monitoring unit, the other computer control device is configured as the one computer control device. The control apparatus for a hydroelectric power plant according to claim 1, wherein a command output to the control device is held and output to the control device. 前記計算機制御系は、上位制御系からの指令に基づいて前記制御機器の制御指令を生成する主計算機制御系と、該主計算機制御系により生成された前記制御指令に従って前記制御機器を制御するサブ計算機制御系を有し、前記制御機器を制御する処理のうち制御周期の長い処理を前記主計算機制御系に実行させるとともに、制御周期の短い処理を前記サブ計算機制御系に分担して実行させることを特徴とする請求項1に記載の水力発電所の制御装置。   The computer control system includes a main computer control system that generates a control command for the control device based on a command from a host control system, and a sub-control that controls the control device according to the control command generated by the main computer control system. Having a computer control system, causing the main computer control system to execute a process with a long control cycle among the processes for controlling the control device, and sharing and executing a process with a short control cycle to the sub-computer control system The control apparatus for a hydroelectric power plant according to claim 1. 前記主計算機制御系は、前記サブ計算機制御系の異常を感知する監視手段の出力信号に応じて、前記サブ計算機制御系に代わって、前記サブ計算機制御系から前記制御機器に出力されていた指令を保持して前記制御機器に出力する保護手段を有してなることを特徴とする請求項3に記載の水力発電所の制御装置。   The main computer control system, in response to the output signal of the monitoring means for sensing the abnormality of the sub computer control system, in place of the sub computer control system, the command that was output from the sub computer control system to the control device The control device for a hydroelectric power plant according to claim 3, further comprising a protection unit that holds and outputs the output to the control device. 前記サブ計算機制御系は、前記主計算機制御系の異常を感知する監視手段の出力信号に応じて、前記主計算機制御系に代わって、前記主計算機制御系から前記制御機器に出力されていた指令を保持して前記制御機器に出力する保護手段を有してなることを特徴とする請求項3に記載の水力発電所の制御装置。   The sub computer control system, in response to the output signal of the monitoring means for sensing an abnormality of the main computer control system, in place of the main computer control system, the command that was output from the main computer control system to the control device The control device for a hydroelectric power plant according to claim 3, further comprising a protection unit that holds and outputs the output to the control device.
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