JP2537671Y2 - Control device for movable wing turbine - Google Patents

Control device for movable wing turbine

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JP2537671Y2
JP2537671Y2 JP1990039864U JP3986490U JP2537671Y2 JP 2537671 Y2 JP2537671 Y2 JP 2537671Y2 JP 1990039864 U JP1990039864 U JP 1990039864U JP 3986490 U JP3986490 U JP 3986490U JP 2537671 Y2 JP2537671 Y2 JP 2537671Y2
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opening
racing
runner vane
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runner
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秀信 今井
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東芝エンジニアリング株式会社
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 [考案の目的] (産業上の利用分野) 本考案は可動翼水車の制御装置に係わり、特にレーシ
ング時の発電機出力の動揺や振幅の拡大を抑制可能な可
動翼水車の制御装置に関する。
[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a control device for a movable wing turbine, and in particular, a movable wing capable of suppressing fluctuations in generator output and an increase in amplitude during racing. The present invention relates to a control device for a water turbine.

(従来の技術) 水力発電所の発電機の負荷は一定ではなく、ときどき
変化する。水車の流入口開度を一定にしておいて負荷を
変えると、流入水量の過不足が起こるために水車の回転
数が変化する。この場合、負荷が減れば回転数が上り、
負荷が増せば回転数が下がる。このような回転数の変動
があると、水車に直結された発電機は出力電圧の不調・
周波数の不整を生じる。従って、水車は負荷の如何にか
かわらず常に規定の回転数を保持しなければならない。
このように負荷が変わっても、規定回転数を保つには負
荷の増減に対して流入口の開度を調整し、水車へ流入す
る水量を増減するようにすればよい。このように水量を
調節して回転数を一定に保持するものとして調速装置が
ある。
(Prior Art) The load on the generator of a hydroelectric power station is not constant but changes from time to time. If the load is changed while the inlet opening of the turbine is kept constant, the number of rotations of the turbine changes because the amount of inflow water is excessive or insufficient. In this case, if the load decreases, the rotation speed increases,
If the load increases, the speed decreases. If there is such a fluctuation in the number of revolutions, the generator directly connected to the turbine
This causes frequency irregularities. Therefore, the turbine must always maintain the specified rotation speed regardless of the load.
Even if the load changes in this way, in order to maintain the specified number of revolutions, the opening degree of the inflow port may be adjusted in response to the increase or decrease in the load to increase or decrease the amount of water flowing into the water turbine. There is a governing device as a device that regulates the amount of water and keeps the rotation speed constant.

ところで水車の負荷が一定であるにもかかわらず、調
速装置が水口の開閉動作を行い、あるいは水口の開閉動
作と回転速度の昇降を交互に繰り返し、いつまでも平衡
状態に落ち着かない現象を生じることがあり、これはレ
ーシング(racing)と言われる。この原因として復元機
構の不良、油圧機械系、または電気回路等の故障があ
る。このレーシングが生じると発電機の振動を誘起した
り、また発電機出力の動揺を生じたりする。
By the way, despite the constant load of the turbine, the speed governor opens and closes the water port, or alternately repeats the opening and closing operation of the water port and the rise and fall of the rotation speed. Yes, this is called racing. The cause is a failure of the restoration mechanism, a failure of the hydraulic mechanical system, or the failure of the electric circuit. When this racing occurs, the vibration of the generator is induced or the output of the generator fluctuates.

(考案が解決しようとする課題) ところで、カプラン水車,チューブラ水車等の可動翼
水車は、ガイドベーンの開度に関係なく常に最高効率で
運転できるように、ガイドベーンの開度に対応してラン
ナベーンの目標開度が予め設定されている。この一例を
第4図を用いて説明する。第4図において横軸はガイド
ベーン開度をパーセント表示したもので、縦軸はランナ
ベーン開度をパーセント表示している。落差をパラメー
タとしてガイドベーン開度に対するランナベーン開度を
表す曲線からガイドベーン開度aのとき最高効率を得る
ランナベーン開度bが求められる。従って、制御装置は
ガイドベーン開度を検出し、これをランナベーンの目標
開度に変換し、ランナベーン作動用配圧弁を動かすこと
によりランナベーンを開閉制御する。しかし、ガイドベ
ーンに対してランナベーンの制御に遅れ時間が生じ、レ
ーシング発生時には発電機の振動や出力動揺の振幅を増
幅する可能性があった。
(Problems to be Solved by the Invention) By the way, movable wing turbines such as Kaplan turbines and tubular turbines can be operated at the highest efficiency regardless of the guide vane opening so that the runner vanes correspond to the guide vane opening. Is set in advance. This example will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the guide vane opening in percentage, and the vertical axis represents the runner vane opening in percentage. From the curve representing the runner vane opening with respect to the guide vane opening using the head as a parameter, the runner vane opening b that achieves the highest efficiency when the guide vane opening a is obtained. Therefore, the control device detects the guide vane opening, converts it to the target opening of the runner vane, and controls the opening and closing of the runner vane by operating the runner vane operating pressure distribution valve. However, there is a delay in the control of the runner vanes with respect to the guide vanes, and when racing occurs, there is a possibility that the amplitude of the vibration of the generator or the output fluctuation is amplified.

本考案は、上述の問題点に鑑みてなされたものであ
り、レーシングによる発電機出力の動揺や振幅の拡大を
防止する可動翼水車の制御装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a control device of a movable wing turbine that prevents fluctuation of a generator output and expansion of amplitude due to racing.

[考案の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本考案の可動翼水車の制御
装置は、可動翼水車を用いて発電する発電装置の発電機
出力を一定時間毎に入力して発電機出力の相隣る時点の
差を連続して3回以上取り、その差が「正、負、正」で
あるか、「負、正、負」であることを条件にレーシング
と判断してレーシング信号を出力するレーシング検出手
段と、前記可動翼水車のガイドベーン開度にもとづきラ
ンナベーンを目標開度に制御するランナベーン制御手段
と、このランナベーン制御手段に設けられ前記ランナベ
ーンの開度が所定値又はレーシング時のランナベーン開
度になるように固定する開度固定手段と、前記レーシン
グ検出手段によりレーシングが検出されると、前記発電
機が電力系統に並列運転されていることを条件に前記ラ
ンナベーン制御手段に切換え指令を与えて前記ランナベ
ーンの目標開度制御から前記開度固定手段による固定開
度に切換える切換手段とを備えたものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the control device for the movable wing turbine of the present invention uses the movable wing turbine to generate power from the generator of the power generator at regular intervals. And the difference between adjacent points in the generator output is taken three or more times in succession, provided that the difference is "positive, negative, positive" or "negative, positive, negative" Racing detection means for judging racing and outputting a racing signal; runner vane control means for controlling the runner vane to a target opening based on the guide vane opening of the movable wing turbine; and opening of the runner vane provided in the runner vane control means. Opening degree fixing means for fixing the degree to a predetermined value or a runner vane opening degree at the time of racing, and when racing is detected by the racing detecting means, the generator is operated in parallel with the power system. It is those provided with a switching means for switching from the target opening control of the given switching command runner vanes to the fixed opening by the opening the fixing means to the runner vane control unit on condition.

(作用) 上記構成によりレーシング検出回路によりレーシング
が検出されると、切換手段はこのレーシング検出信号と
発電機が電力系統と並列して運転していることを示す並
列信号との論理積条件により、ランナベーン制御回路に
設けられた開度固定手段に切換えられるので、ランナベ
ーン制御回路は、ランナベーンの開度が固定開度となる
ようにランナベーン駆動装置を制御する。このランナベ
ーンの開度固定によりレーシングによる発電機出力の動
揺による振幅の拡大が抑制され、電力系統,機器への悪
影響が減少する。
(Operation) When the racing is detected by the racing detection circuit according to the above-described configuration, the switching means uses a logical product condition of the racing detection signal and a parallel signal indicating that the generator is operating in parallel with the power system. Since the mode is switched to the opening degree fixing means provided in the runner vane control circuit, the runner vane control circuit controls the runner vane driving device so that the opening degree of the runner vane becomes the fixed opening degree. By fixing the opening of the runner vane, the expansion of the amplitude due to the fluctuation of the generator output due to racing is suppressed, and the adverse effect on the power system and equipment is reduced.

(実施例) 以下本考案の実施例を第1図〜第3図を参照して説明
する。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図は本考案の第1実施例の構成を示すブロック図
である。第1実施例のランナベーン制御装置は、ガイド
ベーン開度を高効率となるランナベーン開度に変換する
関数発生器1と、この関数発生器1の出力と予め定めた
ランナベーン開度の設定とを切換える切換スイッチ2
と、この切換スイッチ2の出力からランナベーン5のベ
ーン開度のフィードバック値を減算する加減算器3と、
発電機出力を入力してレーシングを検出するレーシング
検出回路6と、レーシング検出回路6の出力と発電機が
電力系統と並列運転していることを示す並列信号17との
論理積をとるAND回路7と、このAND回路7の出力により
切換スイッチ2の切換えを行うリレー8とから構成され
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. The runner vane control device according to the first embodiment switches a function generator 1 that converts a guide vane opening into a runner vane opening with high efficiency, and switches between an output of the function generator 1 and a predetermined runner vane opening setting. Changeover switch 2
An adder / subtractor 3 for subtracting the feedback value of the vane opening of the runner vane 5 from the output of the changeover switch 2;
A racing detection circuit 6 for inputting a generator output to detect racing, and an AND circuit 7 for performing an AND operation of an output of the racing detection circuit 6 and a parallel signal 17 indicating that the generator is operating in parallel with the power system. And a relay 8 for switching the changeover switch 2 by the output of the AND circuit 7.

上述のように構成されたランナベーン制御装置の動作
を説明する。
The operation of the runner vane control device configured as described above will be described.

通常運転時はガイドベーン開度10を関数発生器1によ
りランナベーン目標開度11に変換し、加減算器3でラン
ナベーン5よりのランナベーン開度14のフィードバック
値を減算してランナベーン駆動装置4に入力しランナベ
ーン5を開閉操作する。
During normal operation, the guide vane opening 10 is converted into the runner vane target opening 11 by the function generator 1, the feedback value of the runner vane opening 14 from the runner vane 5 is subtracted by the adder / subtractor 3 and input to the runner vane driving device 4. The runner vane 5 is opened and closed.

レーシング発生時は、レーシング検出回路6が発電機
出力15を入力し、レーシング信号16を出力し、このレー
シング信号16と並列信号17をAND回路7に入力してリレ
ー駆動信号18を出力する。リレー8はこのリレー駆動信
号18により切換スイッチ2を切換えランナベーン目標開
度11を任意な開度設定値12(例えば50%開度)に強制的
に持って行き、この開度設定値12で固定する。これによ
りレーシングによる発電機出力の動揺による振幅の拡大
が抑制され、電力系統,機器への悪影響を減少する。
When a racing occurs, the racing detection circuit 6 inputs the generator output 15 and outputs a racing signal 16, and inputs the racing signal 16 and the parallel signal 17 to the AND circuit 7 to output the relay drive signal 18. The relay 8 switches the changeover switch 2 by the relay drive signal 18 to forcibly bring the target runner vane opening 11 to an arbitrary opening set value 12 (for example, 50% opening), and fixes the opening set value 12. I do. This suppresses an increase in amplitude due to fluctuations in the generator output due to racing, and reduces adverse effects on the power system and equipment.

次に第2図によりレーシングの検出法を説明する。 Next, a method of detecting racing will be described with reference to FIG.

第2図は発電機の出力(MW)の時間Tに対する変化を
表したものである。発電機出力を一定時間t毎に相隣る
時点の差(Wn−Wn-1)を取り、この差が正であれば出力
は増加方向として「1」とし、負であれば出力は減少方
向であるとして「0」として順次メモリし、一定時間tc
のうち(0−1−0)又は(1−0−1)のパターンが
あれば、レーシングと判断してレーシング信号を出力す
る。
FIG. 2 shows a change in the output (MW) of the generator with respect to time T. The difference (W n −W n−1 ) between adjacent points in the generator output is taken at regular time intervals t. If this difference is positive, the output is set to “1” in the increasing direction. The memory is sequentially stored as “0” as it is in the decreasing direction, and a certain time tc
If there is a pattern of (0-1-0) or (1-0-1), it is determined to be racing and a racing signal is output.

なお、発電機出力の増減はガイドベーンの開閉に対応
するので、レーシング現象は、ガイドベーンの開閉動作
を発電機出力の代わりに使用しても検出できる。
Since the increase / decrease of the generator output corresponds to the opening / closing of the guide vane, the racing phenomenon can be detected by using the opening / closing operation of the guide vane instead of the generator output.

次に第2実施例を第3図を用いて説明する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.

第3図は第2実施例の構成を表すブロック図を示す。
第1実施例との相違点は、ランナベーン開度設定値12を
ランナベーン開度14に変更した点である。この変更によ
りレーシングを検出すると、その検出時点のランナベー
ンの開度で固定し、第1実施例と同様な効果が得られ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment.
The difference from the first embodiment is that the runner vane opening set value 12 is changed to the runner vane opening 14. When the racing is detected by this change, the opening degree of the runner vane at the time of the detection is fixed, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

[考案の効果] 以上の説明から明らかのように、本考案はレーシング
を検出するとランナベーン開度を所定の値又はレーシン
グ検出時の開度に固定することにより、発電機出力の動
揺や振幅の拡大を防止し、電力系統,機器への悪影響を
減少させることができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the present invention fixes the runner vane opening to a predetermined value or the opening at the time of racing detection when racing is detected, thereby causing fluctuation of generator output and expansion of amplitude. Can be prevented, and adverse effects on the power system and equipment can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本考案の第1実施例の構成を示すブロック図、
第2図はレーシング検出方法を説明する図、第3図は第
2実施例の構成を示すブロック図、第4図はガイドベー
ン開度とランナベーン開度の関係を示す図である。 1……関数発生器、2……切換スイッチ、3……加減算
器、4……ランナベーン駆動装置、5……ランナベー
ン、6……レーシング検出回路、7……AND回路、8…
…リレー。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a diagram for explaining a racing detection method, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing a relationship between guide vane opening and runner vane opening. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Function generator, 2 ... Changeover switch, 3 ... Adder / subtractor, 4 ... Runner vane drive device, 5 ... Runner vane, 6 ... Racing detection circuit, 7 ... AND circuit, 8 ...
…relay.

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】可動翼水車を用いて発電する発電装置の発
電機出力を一定時間毎に入力して発電機出力の相隣る時
点の差を連続して3回以上取り、その差が「正、負、
正」であるか、「負、正、負」であることを条件にレー
シングと判断してレーシング信号を出力するレーシング
検出手段と、前記可動翼水車のガイドベーン開度にもと
づきランナベーンを目標開度に制御するランナベーン制
御手段と、このランナベーン制御手段に設けられ前記ラ
ンナベーンの開度が所定値又はレーシング時のランナベ
ーン開度になるように固定する開度固定手段と、前記レ
ーシング検出手段によりレーシングが検出されると、前
記発電機が電力系統に並列運転されていることを条件に
前記ランナベーン制御手段に切換え指令を与えて前記ラ
ンナベーンの目標開度制御から前記開度固定手段による
固定開度に切換える切換手段とを備えたことを特徴とす
る可動翼水車の制御装置。
1. A generator output of a power generator for generating electricity using a movable wing turbine is input at regular intervals, and a difference between adjacent points of the generator output is continuously taken three times or more. positive and negative,
`` Positive '' or `` negative, positive, negative '' on the condition that it is determined to be racing and outputs a racing signal, and a target opening of the runner vane based on the guide vane opening of the movable wing turbine. Runner vane control means, an opening degree fixing means provided in the runner vane control means for fixing the opening degree of the runner vane to a predetermined value or a runner vane opening degree at the time of racing, and racing detected by the racing detection means. Then, under the condition that the generator is operated in parallel with the electric power system, a switching command is given to the runner vane control means to switch from the target opening control of the runner vane to the fixed opening by the opening fixing means. And a control unit for a movable wing turbine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6116799U (en) * 1984-06-30 1986-01-31 日本ビクター株式会社 Remote controller attachment/detachment mechanism
JPS62121871A (en) * 1985-11-14 1987-06-03 Hitachi Ltd Method and device for controlling movable vane water turbine

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