JP2766502B2 - 水力発電所の水位一定制御装置 - Google Patents

水力発電所の水位一定制御装置

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JP2766502B2
JP2766502B2 JP1070175A JP7017589A JP2766502B2 JP 2766502 B2 JP2766502 B2 JP 2766502B2 JP 1070175 A JP1070175 A JP 1070175A JP 7017589 A JP7017589 A JP 7017589A JP 2766502 B2 JP2766502 B2 JP 2766502B2
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克己 野村
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水力発電所の水車発電機を駆動する水車の
放水量を調整し、ダム水位を一定に保つように水車のガ
イドベーン開度調整を行なわせる水力発電所の水位一定
制御装置に関する。
〔従来の技術〕
ダム式発電所において、水車のガイドベーン開度を調
整してダム水位を一定に保つには従来流れ込み発電所で
よく行われる自動水位調整制御いわゆる水調と呼んでい
る制御方法を適用している。
第5図に示すブロック図にて水調の制御方法を説明す
る。
ダム100に流入する流入量102が変化するとダム水位10
3が変化する。このダム水位103と基準水位設定器104に
より設定された基準水位105との偏差106とガイドベーン
開度のレターン信号を剛性復原部107を通して得られる
ガイドベーン開度値108との偏差109が不感帯以下となる
様偏差109の極性に応じて制御部110からガイドベーン駆
動部111に駆動信号を与え水車112のガイドベーン開度を
調整する。ガイドベーン開度を開・閉することにより、
水車放流量113が変化する。以上のような動きにより流
入量102と水車放流量113を等しくして、ダム水位の安定
化を目的とするのが水調である。尚、水調においては水
車無負荷流量から定格流量まで変化させるのに必要な水
位変化いわゆる水位垂下率を設けて安定な運転を実現さ
せている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記したような従来技術の水調では、
水位垂下率というある一定の水位変化の間で水車放流量
調整を行なうものであるが、ダムによってはその水位変
化を極力押さえできる限り水位一定を要求される場合が
ある。これに対し水調を適用して水位垂下率を小さくし
ていくと、ダム水位のさざ波及びダム水位信号に対する
外乱がガイドベーン開度に大きく影響し、ひいては水車
のハンチングを起こす可能性があり水位垂下率を小さく
するにしても限界がある。本発明は、上記した従来技術
に鑑みてなされたものでダム式発電所において水車発電
機の放流量によってダム水位を一定に保つよう、水車の
ガイドベーン開度を自動的に調整する水位一定制御装置
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題を解決するために、本発明は、水力発電所
のダムの水位を予め設定されている目標水位に一定化す
るための水位一定制御装置において、前記ダムの現在水
位と前記目標水位との偏差である水位偏差が予め設定さ
れた所定の範囲を越えたことを検出する不感帯回路等の
不感帯部と、前記現在水位を用いて前記ダムの水位の変
化率を一定周期で演算する水位変化率演算部等の変化率
演算部と、前記水位偏差が前記所定の範囲を越えたと
き、前記現在水位と前記変化率に基づいてガイドベーン
の目標開度を算出する目標開度演算部と、前記目標開度
と前記ガイドベーンの現在開度との偏差である開度偏差
に基づいて、前記ガイドベーンを駆動する駆動部を駆動
して前記ガイドベーンの開度を制御する制御信号を生成
する制御部と、を備え、前記目標開度演算部は、前記ダ
ムに予め設定されている第1の関数を用いて前記現在水
位から当該ダムの流域面積を算出すると共に、当該流域
面積と前記変化率とを用いて前記ダムへの水の流入量の
変化量を算出し、更に、前記ダムに予め設定されている
第2の関数を用いて前記ガイドベーンの現在開度に対応
する水車放流量を算出し、前記算出された水車放流量に
前記変化量を加算して得られた値を用いて前記目標開度
を算出するように構成される。
〔作用〕
本発明によれば、不感帯部は、水位偏差が所定の範囲
を越えたことを検出する。
一方、変化率演算部は、現在水位を用いてダムの水位
の変化率を一定周期で演算する。
そして、制御部は、開度偏差に基づいてガイドベーン
を駆動する駆動部を駆動してガイドベーンの開度を制御
する制御信号を生成する。
このとき、目標開度演算部は、第1の関数を用いて現
在水位から当該ダムの流域面積を算出すると共に、当該
流域面積と変化率とを用いてダムへの水の流入量の変化
量を算出し、更に、第2の関数を用いてガイドベーンの
現在開度に対応する水車放流量を算出し、算出された水
車放流量に変化量を加算して得られた値を用いて目標開
度を算出する。
よって、目標水位と現在水位とが所定範囲以上に異な
ったとき、常にガイドベーンの開度調整を実行し、現在
水位を目標水位に引き戻すように制御するので、安定に
水位一定制御を行うことができる。
また、現在水位から当該ダムの流域面積を算出すると
共に、当該流域面積と変化率とを用いてダムへの水の流
入量の変化量を算出し、更に、ガイドベーンの現在開度
から算出した水車放流量に上記変化量を加算して得られ
た値を用いて目標開度を算出するので、より正確に現在
水位と目標水位とを一致させることができる。
〔実施例〕
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は、本発明の水位一定制御装置のブロック図で
ある。
ダム1のダム水位3はダム流入量2によって変化す
る。また水位一定制御装置は、目標水位設定値5が設定
される目標水位設定器4を有し、ダム水位の変化を一定
周期ごとに水位変化率15として検出する水位変化率演算
部14を有する。不感帯回路17は、ダム水位3と目標水位
設定値5の偏差がある範囲以上となると、水位変化率15
を目標開度演算部18に与えるようになっている。また、
制御部10が目標開度演算部18に接続され、目標開度値19
と剛性復原部7を通して得られるガイドベーン開度値8
を等しくする様偏差9の極性に応じてガイドベーン駆動
部11に駆動信号を与え、ガイドベーン駆動部11はその信
号に基づいて水車12のガイドベーン開度を調整するよう
になっている。
このように構成された水位一定制御装置の動作を説明
する。
今、ダム1の水位が制御装置の目標水位設定器4にて
設定された設定値5と同じ状態からダム流入量2が変化
していくと、水車12のガイドベーン開度は一定の状態す
なわち水車放流量13も一定である為ダム流入量2の変化
に従って、ダム水位3も変化していく。ダム水位3の変
化は水位変化率演算部14にて一定周期ごとに水位変化率
15として検出する。また、ダム水位3と目標水位設定値
5の偏差6が不感帯回路17にて設定された不感帯幅を越
えるすなわち、水位偏差がある範囲以上となると接点16
が閉じて水位変化率15が目標開度演算部18に与えられ
る。次に目標開度演算部18の中の動作を第2図のフロー
チャート図及び第3図、第4図を用いて説明する。第2
図を参照すると、まず現在のダム水位Hからその特性の
一例を第3図に示す関数発生器を使い現水位のダム流域
面積(ダム表面積)(S)を求める(ステップ100)。
次に、水位変化率×時間×ダム流域面積(ダム表面積)
の演算を行い、ダム流入量の変化量(ΔQi)を算出する
(ステップ101)。第4図は、水車放水量(Q0)とガイ
ドベーン開度(GV)20との関係を表わすグラフで、この
ような特性の関数発生器を用いて現在のガイドベーン開
度(GV)20における水車放水量(Q0)を求める(ステッ
プ102)。その後、ステップ101で求めたダム流入量の変
化量(ΔQi)に現水車放水量Q0を加えた放流量から目標
ガイドベーン開度値(MGV)19を求める(ステップ10
3)。このようにして目標ガイドベーン開度値19と剛性
復原部7を通して得られるガイドベーン開度値8を等し
くする様、制御部10は偏差9の極性に応じてガイドベー
ン駆動部11に駆動信号を与え、水車12のガイドベーン開
度20を調整する。ガイドベーン開度20を開・閉すること
により、水車放流量13が変化する。以上の一連の動作に
よってダム水位Hを目標水位の不感帯幅に追い込むよう
制御する。この不感帯幅は水調の水位垂下率よりは小さ
く設定可能であると共に水位変化率の算出周期ごとにガ
イドベーン開度調整を行う。従ってダム式発電所のよう
な水位変化の少ない発電所のダム水位一定制御を自動的
かつ安定に保つことができる。以上に述べた実施例で
は、ガイドベーン開度20をフィードバック信号とした
が、水車放流量を検出した放流量値をフィードバック信
号としてガイドベーン開度調整することも可能である。
季節によってダム水位が大きく変化する場合は本方式が
有効である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、目標水位と現
在水位とが所定範囲以上に異なったとき、常にガイドベ
ーンの開度調整を実行し、現在水位を目標水位に引き戻
すように制御するので、安定に水位一定制御を行うこと
ができる。
また、現在水位から当該ダムの流域面積を算出すると
共に、当該流域面積と変化率とを用いてダムへの水の流
入量の変化量を算出し、更に、ガイドベーンの現在開度
から算出した水車放流量に上記変化量を加算して得られ
た値を用いて目標開度を算出するので、より正確に現在
水位と目標水位とを一致させることができる。
更に、目標水位設定を変えることにより、季節に応じ
たダム水位一定制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の水力発電所の水位一定制御装置の一
実施例を示すブロック図、第2図は、目標開度演算部の
制御フローチャート、第3図及び第4図は、目標開度演
算部に使用する関数発生器の特性の一例を示すグラフ、
第5図は、従来の水力発電所の水位一定制御装置のブロ
ック図である。 1……ダム、3……ダム水位、4……目標水位設定器、
5……目標水位設定値、6……偏差、7……剛性復原
部、10……制御部、12……水車、13……水車放流量、14
……水位変化率演算部、15……水位変化率、16……接
点、17……不感帯回路、18……目標開度演算部、19……
目標ガイドベーン開度値。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水力発電所のダムの水位を予め設定されて
    いる目標水位に一定化するための水位一定制御装置にお
    いて、 前記ダムの現在水位と前記目標水位との偏差である水位
    偏差が予め設定された所定の範囲を越えたことを検出す
    る不感帯部と、 前記現在水位を用いて前記ダムの水位の変化率を一定周
    期で演算する変化率演算部と、 前記水位偏差が前記所定の範囲を越えたとき、前記現在
    水位と前記変化率に基づいてガイドベーンの目標開度を
    算出する目標開度演算部と、 前記目標開度と前記ガイドベーンの現在開度との偏差で
    ある開度偏差に基づいて、前記ガイドベーンを駆動する
    駆動部を駆動して前記ガイドベーンの開度を制御する制
    御信号を生成する制御部と、を備え、 前記目標開度演算部は、前記ダムに予め設定されている
    第1の関数を用いて前記現在水位から当該ダムの流域面
    積を算出すると共に、当該流域面積と前記変化率とを用
    いて前記ダムへの水の流入量の変化量を算出し、更に、
    前記ダム毎に予め設定されている第2の関数を用いて前
    記ガイドベーンの現在開度に対応する水車放流量を算出
    し、前記算出された水車放流量に前記変化量を加算して
    得られた値を用いて前記目標開度を算出することを特徴
    とする水力発電所の水位一定制御装置。
JP1070175A 1989-03-22 1989-03-22 水力発電所の水位一定制御装置 Expired - Lifetime JP2766502B2 (ja)

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