JP2554123B2 - 可変速発電システムの制御方法及び同制御装置 - Google Patents
可変速発電システムの制御方法及び同制御装置Info
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- JP2554123B2 JP2554123B2 JP63078198A JP7819888A JP2554123B2 JP 2554123 B2 JP2554123 B2 JP 2554123B2 JP 63078198 A JP63078198 A JP 63078198A JP 7819888 A JP7819888 A JP 7819888A JP 2554123 B2 JP2554123 B2 JP 2554123B2
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力系統に接続されるとともに水車で駆動
される２次励磁形の交流発電機の、２次励磁制御により
該発電機の出力制御を行なう可変速発電システムの制御
方法に関するものである。
される２次励磁形の交流発電機の、２次励磁制御により
該発電機の出力制御を行なう可変速発電システムの制御
方法に関するものである。
従来一般に、水力発電所で用いられる発電機は、系統
周波数により決定される一定の回転数、即ち同期速度る
運転しか行えないので、出力及び落差等の変化によりシ
ステム効率が変化するという問題があつた。このため、
近年、従来の定速度運転の発電機に替つえて２次交流励
磁発電機を用いて同期速度以外の回転数でも運転を行な
い、最適効率となる点で運転する可変速発電システムの
適用が検討されている。この種の交流可変速システムの
電力系統へ適用については、特開昭61−173698号に開示
された技術が公知である。
周波数により決定される一定の回転数、即ち同期速度る
運転しか行えないので、出力及び落差等の変化によりシ
ステム効率が変化するという問題があつた。このため、
近年、従来の定速度運転の発電機に替つえて２次交流励
磁発電機を用いて同期速度以外の回転数でも運転を行な
い、最適効率となる点で運転する可変速発電システムの
適用が検討されている。この種の交流可変速システムの
電力系統へ適用については、特開昭61−173698号に開示
された技術が公知である。
上記従来技術においては、可変速交流発電機を駆動す
る原動機側、即ち水車の制御および水車制御系と２次励
磁制御系との関係については具体的に触れられていなか
つた。
る原動機側、即ち水車の制御および水車制御系と２次励
磁制御系との関係については具体的に触れられていなか
つた。
２次励磁交流発電機を用いた可変速発電システムで
は、２次励磁量を制御することにより発電機出力を調整
できる。しかしながら、発電所への適用においては電力
の安定供給という目的から考えた場合、２次励磁量を制
御して発電機出力を調整すると同時に、水車出力も調整
して定常的に電力を電力系統へ供給することが重要であ
る。２次励磁交流発電機の回転数は、発電機出力と水車
出力とのバランスで決まり、このバランスが崩れると速
度変動を招くことになる。
は、２次励磁量を制御することにより発電機出力を調整
できる。しかしながら、発電所への適用においては電力
の安定供給という目的から考えた場合、２次励磁量を制
御して発電機出力を調整すると同時に、水車出力も調整
して定常的に電力を電力系統へ供給することが重要であ
る。２次励磁交流発電機の回転数は、発電機出力と水車
出力とのバランスで決まり、このバランスが崩れると速
度変動を招くことになる。
一方、２次励磁源としては可変電圧源であるサイクロ
コンバータが用いられ、その最大出力電圧は可変速範囲
により決定される。即ち、可変速範囲が大きくなれば、
サイクロコンバータの所要最大出力電圧も大きくなり、
２次励磁源の設備容量も増大することになる。この為、
可変速発電システムに於いては、可変速範囲を制限する
とともに、これに見合うように、２次励磁源であるサイ
クロコンバータの最大出力電圧を決めている。
コンバータが用いられ、その最大出力電圧は可変速範囲
により決定される。即ち、可変速範囲が大きくなれば、
サイクロコンバータの所要最大出力電圧も大きくなり、
２次励磁源の設備容量も増大することになる。この為、
可変速発電システムに於いては、可変速範囲を制限する
とともに、これに見合うように、２次励磁源であるサイ
クロコンバータの最大出力電圧を決めている。
出力制御を２次励磁制御単独で行なつただけでは水車
出力との協調がとれず、速度変動が可変速範囲を超える
場合があり、２次電圧が前記のサイクロコンバータの最
大出力電圧を超える場合もあり、所定の２次励磁電流が
流せなくなつて、このため発電機出力が所期の値となら
ず、発電システムとしての機能を満足しなくなる。さら
には、サイクロコンバータ出力電圧不足により過電流、
ひいては転流失敗を起こす虞れがある。
出力との協調がとれず、速度変動が可変速範囲を超える
場合があり、２次電圧が前記のサイクロコンバータの最
大出力電圧を超える場合もあり、所定の２次励磁電流が
流せなくなつて、このため発電機出力が所期の値となら
ず、発電システムとしての機能を満足しなくなる。さら
には、サイクロコンバータ出力電圧不足により過電流、
ひいては転流失敗を起こす虞れがある。
本発明は、過大な速度変化を生じることなく安定した
運転を行なえるにした可変速発電システムの制御方法及
び制御装置を提供することを目的とする。
運転を行なえるにした可変速発電システムの制御方法及
び制御装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成する為に創作した本発明の基本的原
理は、目標回転数と実回転数との偏差に基づいて、出力
制御装置へ与える出力指令値の変化率を制限するもので
ある。
理は、目標回転数と実回転数との偏差に基づいて、出力
制御装置へ与える出力指令値の変化率を制限するもので
ある。
上記の原理を実用面に適用するため、本発明に係る制
御方法は、（ａ）１次側が電力系統に接続され、かつ、
交流２次励磁巻線を備えた発電機と、（ｂ）外部から与
えられる出力指令値に基づいて該発電機の２次励磁量を
調整して１次側出力を制御する出力制御装置と、（ｃ）
前記発電機を回転駆動する水車と、（ｄ）該水車の回転
速度を制御する調速機とを備えた可変速発電システムに
適用され、（ｅ）前記発電機の目標回転数と実回転数と
の偏差を求め、（ｆ）前記出力指令値が変化した場合、
上記の偏差に基づいて該出力指令値の変化率を制限する
ものである。
御方法は、（ａ）１次側が電力系統に接続され、かつ、
交流２次励磁巻線を備えた発電機と、（ｂ）外部から与
えられる出力指令値に基づいて該発電機の２次励磁量を
調整して１次側出力を制御する出力制御装置と、（ｃ）
前記発電機を回転駆動する水車と、（ｄ）該水車の回転
速度を制御する調速機とを備えた可変速発電システムに
適用され、（ｅ）前記発電機の目標回転数と実回転数と
の偏差を求め、（ｆ）前記出力指令値が変化した場合、
上記の偏差に基づいて該出力指令値の変化率を制限する
ものである。
また、上記の発明方法を実施する為に創作した本発明
の装置は、上記発明方法と同じく上記（ａ）〜（ｄ）の
可変速発電システムに適用され、（ｇ）前記出力指令値
と、前記水車に加えられている落差とに基づいて、発電
機に対して目標回転数を与える回転数指令回路と、
（ｈ）前記発電機の実回転数を検出する手段と、（ｉ）
前記の目標回転数と実回転数との偏差を算出する手段
と、（ｉ）前記出力指令値の値が変化した場合に、その
変化率を加減して出力目標値を出力して、この出力目標
値を出力制御装置に与える変化率制御回路とを設け、か
つ、（ｊ）上記の変化率制限回路は、前記の偏差に応じ
て出力目標値の変化率を制御する機能を備えたものとし
た。
の装置は、上記発明方法と同じく上記（ａ）〜（ｄ）の
可変速発電システムに適用され、（ｇ）前記出力指令値
と、前記水車に加えられている落差とに基づいて、発電
機に対して目標回転数を与える回転数指令回路と、
（ｈ）前記発電機の実回転数を検出する手段と、（ｉ）
前記の目標回転数と実回転数との偏差を算出する手段
と、（ｉ）前記出力指令値の値が変化した場合に、その
変化率を加減して出力目標値を出力して、この出力目標
値を出力制御装置に与える変化率制御回路とを設け、か
つ、（ｊ）上記の変化率制限回路は、前記の偏差に応じ
て出力目標値の変化率を制御する機能を備えたものとし
た。
後述の実施例について詳しく説明する如く、目標回転
数と実回転数との偏差に応じて、出力制御装置へ与えら
れる出力指令値の変化率を制限することにより、電気的
調整と機械的調整との応答を一致させて回転速度変化を
抑えることができる。
数と実回転数との偏差に応じて、出力制御装置へ与えら
れる出力指令値の変化率を制限することにより、電気的
調整と機械的調整との応答を一致させて回転速度変化を
抑えることができる。
第１図は、本発明の装置に係る制御装置の１実施例を
示すブロツク図である。本第１図において１は２次励磁
交流発電機で、該発電機１の回転子は直結された水車２
により駆動され、発電機１の２次巻線はサイクロコンバ
ータ３により励磁され、その交流側は電力系統４に接続
されている。５は出力制御装置、６は電力系統４への発
生電力Peを検出する変換器、７は水車２の調速機、８は
水車２のガイドベーン、９は落差検出器、10は回転数指
令回路、11は回転数検出器、12は変化率制限回路、Poは
外部から与えられる出力指令値、Po1は出力目標値、Ｈ
は落差信号、Noは目標回転数、Ｎは実回転数信号であ
る。
示すブロツク図である。本第１図において１は２次励磁
交流発電機で、該発電機１の回転子は直結された水車２
により駆動され、発電機１の２次巻線はサイクロコンバ
ータ３により励磁され、その交流側は電力系統４に接続
されている。５は出力制御装置、６は電力系統４への発
生電力Peを検出する変換器、７は水車２の調速機、８は
水車２のガイドベーン、９は落差検出器、10は回転数指
令回路、11は回転数検出器、12は変化率制限回路、Poは
外部から与えられる出力指令値、Po1は出力目標値、Ｈ
は落差信号、Noは目標回転数、Ｎは実回転数信号であ
る。
第２図は第１図に示した可変速発電システムの出力の
流れを示す図で、Pmは水車２の軸出力、Peは電力系統４
への発生電力、Ｎは実回転数を示す。
流れを示す図で、Pmは水車２の軸出力、Peは電力系統４
への発生電力、Ｎは実回転数を示す。
上記構成の可変速発電システムの動作を以下に説明す
る。外部から与えられる出力指令値Poは変化率制限回路
12を通つて出力目標値Po1となる。変化率制限回路12へ
は変化率制限信号として目標回転数Noと実回転数Ｎとの
偏差ΔＮをは入力しており、回転数偏差ΔＮが小さい場
合は入力信号Poに対する出力Po1の変化率は大きく、Δ
Ｎが大きい場合は率化率が小さくなる様に設定されてい
る。出力制御装置５では、変換器６によつて検出される
出力Peが出力目標値Po1と一致するように、サイクロコ
ンバータ３を制御して２次励磁量を調整し、発電機１の
電気出力を制御する。同時に、出力指令値Poは回転数指
令回路10へ入力され、この指令値Poと落差信号Ｈとに応
じて最適効率となる目標回転数信号Noが出力される。調
速機７は目標回転数Noと実回転数Ｎとが一致するように
ガイドベーン８の開度を制御し、水車２の軸出力Pmを調
整する。回転数Ｎは、水車軸出力Pmと発電気出力とがバ
ランスしていれば一定となり、アンバランスが生じると
速度偏差ΔＮを生じる。本実施例では、回転数偏差ΔＮ
に応じて出力指令値Poに対する出力指令値Po1の制限し
ているため、水車２のガイドベーン８の開度を調整する
機械的調整と、発電機１の励磁調整による出力制御との
応答を一致させることにより回転数変化を抑えることが
できる。
る。外部から与えられる出力指令値Poは変化率制限回路
12を通つて出力目標値Po1となる。変化率制限回路12へ
は変化率制限信号として目標回転数Noと実回転数Ｎとの
偏差ΔＮをは入力しており、回転数偏差ΔＮが小さい場
合は入力信号Poに対する出力Po1の変化率は大きく、Δ
Ｎが大きい場合は率化率が小さくなる様に設定されてい
る。出力制御装置５では、変換器６によつて検出される
出力Peが出力目標値Po1と一致するように、サイクロコ
ンバータ３を制御して２次励磁量を調整し、発電機１の
電気出力を制御する。同時に、出力指令値Poは回転数指
令回路10へ入力され、この指令値Poと落差信号Ｈとに応
じて最適効率となる目標回転数信号Noが出力される。調
速機７は目標回転数Noと実回転数Ｎとが一致するように
ガイドベーン８の開度を制御し、水車２の軸出力Pmを調
整する。回転数Ｎは、水車軸出力Pmと発電気出力とがバ
ランスしていれば一定となり、アンバランスが生じると
速度偏差ΔＮを生じる。本実施例では、回転数偏差ΔＮ
に応じて出力指令値Poに対する出力指令値Po1の制限し
ているため、水車２のガイドベーン８の開度を調整する
機械的調整と、発電機１の励磁調整による出力制御との
応答を一致させることにより回転数変化を抑えることが
できる。
第３図は、第１図に示した本発明の一実施例の効果を
説明する図表である。本図表の上半は、縦軸に電気出力
をとり、下半は縦軸に回転数をとつてある。而して、横
軸は上半、下半に共通する時間軸である。図において、
Poは外部からの出力指令値、Noは目標回転数である。
説明する図表である。本図表の上半は、縦軸に電気出力
をとり、下半は縦軸に回転数をとつてある。而して、横
軸は上半、下半に共通する時間軸である。図において、
Poは外部からの出力指令値、Noは目標回転数である。
Peは本実施例における実際の電気出力である。ただ
し、実際の電気出力とは、目標出力でない実出力の意で
ある。Ｎは、実回転数である。
し、実際の電気出力とは、目標出力でない実出力の意で
ある。Ｎは、実回転数である。
一方、Pe′は従来例における実電気出力、Pe′は従来
例における実回転数である。
例における実回転数である。
Po1は、Poに変化率制限回路に通して得られた出力目
標値である。
標値である。
この第３図は、時刻t1にて出力指令値Poが変更された
場合を例示している。発電機出力Pe′は指令値Poにほぼ
追従して変化する。同時に速度指令回路においても目標
回転数Noが変更される。電気的な制御状態は、上述の如
く瞬時にして即応・追随し得るが、ガイドベーン８を操
作する機械的な制御状態の変更は、電気的制御状態の変
化に比して時間的遅れを避け難い。このため、従来例に
おける実回転数Ｎ′は一旦下がり可変速範囲を逸脱した
後に回復していく。一方、本実施例における出力指令値
Poは、目標回転数Noと実回転数Ｎとの偏差ΔＮに応じて
その変化率を制限されPo1となつて出力制御装置へ与え
られる。このため、電気出力Peの変化は水車軸出力に見
合つたものとなり回転数の変動を抑えることができる。
場合を例示している。発電機出力Pe′は指令値Poにほぼ
追従して変化する。同時に速度指令回路においても目標
回転数Noが変更される。電気的な制御状態は、上述の如
く瞬時にして即応・追随し得るが、ガイドベーン８を操
作する機械的な制御状態の変更は、電気的制御状態の変
化に比して時間的遅れを避け難い。このため、従来例に
おける実回転数Ｎ′は一旦下がり可変速範囲を逸脱した
後に回復していく。一方、本実施例における出力指令値
Poは、目標回転数Noと実回転数Ｎとの偏差ΔＮに応じて
その変化率を制限されPo1となつて出力制御装置へ与え
られる。このため、電気出力Peの変化は水車軸出力に見
合つたものとなり回転数の変動を抑えることができる。
以上述べたように、本発明の方法によれば、発電機出
力と水車軸出力との応答速度の違いを考慮して、目標回
転数と実回転数との偏差により２次励磁制御系へ与える
目標値の変化を制限し、過大な速度変化を生じることな
く安定した運転を行なうことができる。
力と水車軸出力との応答速度の違いを考慮して、目標回
転数と実回転数との偏差により２次励磁制御系へ与える
目標値の変化を制限し、過大な速度変化を生じることな
く安定した運転を行なうことができる。
また、本発明の制御装置によれば、前記の発明方法を
容易に実施して、その効果を十分に発揮せしめることが
出来る。
容易に実施して、その効果を十分に発揮せしめることが
出来る。
第１図は本発明装置の一実施例を示すブロツク図、第２
図は可変速発電システムの出力の流れを示す説明図、第
３図は本発明に係る制御方法の効果を示す図表である。 １……２次励磁交流発電機、２……水車、３……サイク
ロコンバータ、４……電力系統、５……出力制御装置、
６……変換器、７……調速機、８……水車のガイドベー
ン、９……落差検出器、10……回転数指令回路、11……
回転数検出器、12……変化率制限器、Pm……水車軸出
力、Pe……電気出力、Ｎ……回転数、Po……出力指令
値、Po1……出力目標値、No……目標回転数。
図は可変速発電システムの出力の流れを示す説明図、第
３図は本発明に係る制御方法の効果を示す図表である。 １……２次励磁交流発電機、２……水車、３……サイク
ロコンバータ、４……電力系統、５……出力制御装置、
６……変換器、７……調速機、８……水車のガイドベー
ン、９……落差検出器、10……回転数指令回路、11……
回転数検出器、12……変化率制限器、Pm……水車軸出
力、Pe……電気出力、Ｎ……回転数、Po……出力指令
値、Po1……出力目標値、No……目標回転数。
フロントページの続き (72)発明者 中川 博人 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 大野 泰照 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−81999（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】（ａ）１次側が電力系統に接続され、か
つ、交流２次励磁巻線を備えた発電機と、（ｂ）外部か
ら与えられる出力指令値に基づいて該発電機の２次励磁
量を調整して１次側出力を制御する出力制御装置と、
（ｃ）前記発電機を回転駆動する水車と、（ｄ）該水車
の回転速度を制御する調速機とを備えた可変速発電シス
テムにおいて、（ｅ）前記発電機の目標回転数と実回転
数との偏差を求め、（ｆ）前記出力指令値が変化した場
合、上記の偏差に基づいて該出力指令値の変化率を制限
することを特徴とする、可変速発電システムの制御方
法。 - 【請求項２】（ａ）１次側が電力系統に接続され、か
つ、交流２次励磁巻線を備えた発電機と、（ｂ）外部か
ら与えられる出力指令値に基づいて該発電機の２次励磁
量を調整して１次側出力を制御する出力制御装置と、
（ｃ）前記発電機を回転駆動する水車と、（ｄ）該水車
の回転速度を制御する調速機とを備えた可変速発電シス
テムにおいて、（ｇ）前記出力指令値と、前記水車に加
えられている落差とに基づいて、発電機に対して目標回
転数を与える回転数指令回路と、（ｈ）前記発電機の実
回転数を検出する手段と、（ｉ）前記の目標回転数と実
回転数との偏差を算出する手段と、（ｉ）前記出力指令
値の値が変化した場合に、その変化率を加減して出力目
標値を出力して、この出力目標値を出力制御装置に与え
る変化率制限回路とを設け、かつ、（ｊ）上記の変化率
制限回路は、前記の偏差に応じて出力目標値の変化率を
制御する機能を備えたものであることを特徴とする、可
変速発電システムの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63078198A JP2554123B2 (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 可変速発電システムの制御方法及び同制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63078198A JP2554123B2 (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 可変速発電システムの制御方法及び同制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01255500A JPH01255500A (ja) | 1989-10-12 |
| JP2554123B2 true JP2554123B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=13655313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63078198A Expired - Lifetime JP2554123B2 (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | 可変速発電システムの制御方法及び同制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2554123B2 (ja) |
-
1988
- 1988-04-01 JP JP63078198A patent/JP2554123B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01255500A (ja) | 1989-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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