JP2987765B2 - 発電用水車の負荷制限装置 - Google Patents
発電用水車の負荷制限装置Info
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- JP2987765B2 JP2987765B2 JP9061636A JP6163697A JP2987765B2 JP 2987765 B2 JP2987765 B2 JP 2987765B2 JP 9061636 A JP9061636 A JP 9061636A JP 6163697 A JP6163697 A JP 6163697A JP 2987765 B2 JP2987765 B2 JP 2987765B2
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- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
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- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、発電用水車（以
下水車と記す）の負荷制限装置の改良に関し、特に水車
発電機（以下発電機と記す）が電力系統に並入された直
後から、河川への水車放流量を最低流量から制御可能に
した発電用水車の負荷制限装置に関するものである。
下水車と記す）の負荷制限装置の改良に関し、特に水車
発電機（以下発電機と記す）が電力系統に並入された直
後から、河川への水車放流量を最低流量から制御可能に
した発電用水車の負荷制限装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水車として多用されている反動形の水
車、例えばフランシス水車では、停止状態から起動する
場合、静止力に打勝つトルクを与える必要がある。その
ため、水車に起動指令を与え水車ガイドベーンを開制御
し、水車ランナが回転を開始する水車の始動時点に於て
は、水車を無負荷で運転する時よりも通常多量の水を一
時的に必要とし、従って、水車始動時の水車ガイドベー
ンの開度も無負荷運転時の開度よりも大きくなる。
車、例えばフランシス水車では、停止状態から起動する
場合、静止力に打勝つトルクを与える必要がある。その
ため、水車に起動指令を与え水車ガイドベーンを開制御
し、水車ランナが回転を開始する水車の始動時点に於て
は、水車を無負荷で運転する時よりも通常多量の水を一
時的に必要とし、従って、水車始動時の水車ガイドベー
ンの開度も無負荷運転時の開度よりも大きくなる。
【０００３】ところで、水力発電用水車のガイドベーン
制御装置には、水車の回転速度を制御する部分である速
度調整機構と、負荷制限装置と呼ばれ水車ガイドベーン
の開度を制限するガイドベーン開度制限機構とが設けら
れている。
制御装置には、水車の回転速度を制御する部分である速
度調整機構と、負荷制限装置と呼ばれ水車ガイドベーン
の開度を制限するガイドベーン開度制限機構とが設けら
れている。
【０００４】図３は、従来の水車の起動制御タイムチャ
ートであり、横軸は時間，縦軸は水車の回転速度及びガ
イドベーンの開度を示している。図３に於て、ＬＬ（一
点鎖線）は負荷制限開度、ＧＶ（実線）はガイドベーン
開度、ＷＳ（実線）は水車の回転速度である。ＳＴは水
車への起動指令発時点、ＲＴは水車の始動時点、ＰＬは
発電機の電力系統への並入時点である。又、Ｓはガイド
ベーンの起動開度（水車の始動時点に於けるガイドベー
ン開度）、ＲＳは水車の定格回転速度、ＮＬはガイドベ
ーンの無負荷開度である。
ートであり、横軸は時間，縦軸は水車の回転速度及びガ
イドベーンの開度を示している。図３に於て、ＬＬ（一
点鎖線）は負荷制限開度、ＧＶ（実線）はガイドベーン
開度、ＷＳ（実線）は水車の回転速度である。ＳＴは水
車への起動指令発時点、ＲＴは水車の始動時点、ＰＬは
発電機の電力系統への並入時点である。又、Ｓはガイド
ベーンの起動開度（水車の始動時点に於けるガイドベー
ン開度）、ＲＳは水車の定格回転速度、ＮＬはガイドベ
ーンの無負荷開度である。
【０００５】次に、図３を用いて従来の水車起動時に於
ける負荷制限開度ＬＬ，ガイドベーン開度ＧＶ，水車の
回転速度ＷＳの３つの関係に就いて簡単に説明する。水
車の起動時には、時点ＳＴに於て、水車に起動指令が与
えられると、先ず、負荷制限装置の負荷制限開度ＬＬを
ガイドベーンの起動開度Ｓまで上げ、速度調整機構によ
りガイドベーンを起動開度Ｓに向けて所定の速度で開
き、水車に導入される流水量を次第に増加して行く。し
かし、水車は停止したままであり、ガイドベーン開度を
更に増加し、その起動開度Ｓに達する時点ＲＴにて水車
は初めて始動する。
ける負荷制限開度ＬＬ，ガイドベーン開度ＧＶ，水車の
回転速度ＷＳの３つの関係に就いて簡単に説明する。水
車の起動時には、時点ＳＴに於て、水車に起動指令が与
えられると、先ず、負荷制限装置の負荷制限開度ＬＬを
ガイドベーンの起動開度Ｓまで上げ、速度調整機構によ
りガイドベーンを起動開度Ｓに向けて所定の速度で開
き、水車に導入される流水量を次第に増加して行く。し
かし、水車は停止したままであり、ガイドベーン開度を
更に増加し、その起動開度Ｓに達する時点ＲＴにて水車
は初めて始動する。
【０００６】水車が始動し回転を始めると、ガイドベー
ン制御装置の調速機能により水車は次第に加速されて所
定の速度に達すると、ガイドベーンの閉方向制御が開始
され、水車速度がその定格回転速度ＲＳに達し、更にオ
ーバーシュートしない様にガイドベーンは急速に無負荷
開度ＮＬまで閉じられ、水車は定格回転速度ＲＳで回転
を継続する。その後、発電機を励磁して電圧を確立さ
せ、電力系統との同期をとり、時点ＰＬにて発電機を電
力系統へ同期並入する。この間、負荷制限開度ＬＬは一
定値（ガイドベーンの起動開度Ｓ）に保持される。
ン制御装置の調速機能により水車は次第に加速されて所
定の速度に達すると、ガイドベーンの閉方向制御が開始
され、水車速度がその定格回転速度ＲＳに達し、更にオ
ーバーシュートしない様にガイドベーンは急速に無負荷
開度ＮＬまで閉じられ、水車は定格回転速度ＲＳで回転
を継続する。その後、発電機を励磁して電圧を確立さ
せ、電力系統との同期をとり、時点ＰＬにて発電機を電
力系統へ同期並入する。この間、負荷制限開度ＬＬは一
定値（ガイドベーンの起動開度Ｓ）に保持される。
【０００７】次に、発電機の負荷制御を行うためにガイ
ドベーン制御装置による設定を上限とする必要があり、
調速・負荷設定器に連続した“増”指令を与える。この
様にして、ガイドベーンは急速に負荷制限開度まで開か
れ、発電機はガイドベーン開度に応ずる負荷を取る。そ
の後ガイドベーンは、更に“増”指令により負荷制限開
度ＬＬに沿って徐々に開かれ、後述の自動負荷調整装置
による自動負荷調整目標開度ＡＬに達し、発電機はガイ
ドベーンの開度に応じて徐々に負荷を取って行く。
ドベーン制御装置による設定を上限とする必要があり、
調速・負荷設定器に連続した“増”指令を与える。この
様にして、ガイドベーンは急速に負荷制限開度まで開か
れ、発電機はガイドベーン開度に応ずる負荷を取る。そ
の後ガイドベーンは、更に“増”指令により負荷制限開
度ＬＬに沿って徐々に開かれ、後述の自動負荷調整装置
による自動負荷調整目標開度ＡＬに達し、発電機はガイ
ドベーンの開度に応じて徐々に負荷を取って行く。
【０００８】ところで、水力発電所の運転による河川水
位の上昇率が河川法により規定されている場合があり、
特に、規定されている場合には、放流量が０である水車
の停止状態から起動放流する場合は、水位の上昇率を低
く抑える必要がある。上記理由から、前述のガイドベー
ンを起動開度Ｓまで開いて水車を起動し、発電機を同期
並入して負荷を取る従来の起動方法により起動すると、
放流量上昇率が大きくなり過ぎて河川法に触れる場合が
あった。
位の上昇率が河川法により規定されている場合があり、
特に、規定されている場合には、放流量が０である水車
の停止状態から起動放流する場合は、水位の上昇率を低
く抑える必要がある。上記理由から、前述のガイドベー
ンを起動開度Ｓまで開いて水車を起動し、発電機を同期
並入して負荷を取る従来の起動方法により起動すると、
放流量上昇率が大きくなり過ぎて河川法に触れる場合が
あった。
【０００９】この対策として、起動時に水車が回転を開
始したら、負荷制限を無負荷近くまで下げる制御、或い
は発電機を同期並入後、調速・負荷設定器を断続器を用
いて徐々に上げる制御を行っていた。又、最近の自動負
荷調整装置（以下ＡＬＲと記す）では、負荷制限装置を
制御するのに対し河川法を考慮し、負荷の少ない時には
制御量を少なくする様な「負荷に応じた制御」を行う機
能を持たせたものもある。
始したら、負荷制限を無負荷近くまで下げる制御、或い
は発電機を同期並入後、調速・負荷設定器を断続器を用
いて徐々に上げる制御を行っていた。又、最近の自動負
荷調整装置（以下ＡＬＲと記す）では、負荷制限装置を
制御するのに対し河川法を考慮し、負荷の少ない時には
制御量を少なくする様な「負荷に応じた制御」を行う機
能を持たせたものもある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記、河川法に触れな
いための対策としての、負荷制限を無負荷近くまで下げ
る制御では、落差変動の大きい発電所に於ては、無負荷
の位置（開度）が落差により変化するために、負荷制限
装置の無負荷位置調整が困難になる点が問題であり、
又、調速・負荷設定器を断続器を用いて徐々に上げる制
御方式では、ＡＬＲと制御が競合し、調速・負荷設定器
の制御速度が遅いために、ＡＬＲ偏差継続検出，又は制
御渋滞検出となって、ＡＬＲ制御はロックされ現状維持
となってしまう場合があり問題であった。本発明は、上
記問題点を解決すべくなされたもので、発電用水車の起
動時に、河川法を考慮して負荷制御を行う場合に、河川
法に触れることの無い発電用水車の負荷制限装置を得る
ことを目的とする。
いための対策としての、負荷制限を無負荷近くまで下げ
る制御では、落差変動の大きい発電所に於ては、無負荷
の位置（開度）が落差により変化するために、負荷制限
装置の無負荷位置調整が困難になる点が問題であり、
又、調速・負荷設定器を断続器を用いて徐々に上げる制
御方式では、ＡＬＲと制御が競合し、調速・負荷設定器
の制御速度が遅いために、ＡＬＲ偏差継続検出，又は制
御渋滞検出となって、ＡＬＲ制御はロックされ現状維持
となってしまう場合があり問題であった。本発明は、上
記問題点を解決すべくなされたもので、発電用水車の起
動時に、河川法を考慮して負荷制御を行う場合に、河川
法に触れることの無い発電用水車の負荷制限装置を得る
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、ガイドベーンとこのガイドベーンの開度を増
減制御するガイドベーン制御装置を備え発電機を回転駆
動する発電用水車の負荷制限装置において、前記発電機
が電力系統に並入したときの並入検出信号を受けてプリ
セット指令信号を出力するオン状態変化検出回路と、前
記ガイドベーン制御装置からの増減指令信号と無負荷開
度プリセット値を入力され前記オン状態変化検出回路か
らプリセット指令信号を受けたとき前記無負荷開度プリ
セット値を出力するカウンタと、このカウンタの出力と
前記ガイドベーン制御装置からの速度信号を入力されい
ずれか一方の低い方の値を選択して負荷制限開度として
出力する低値優先回路とを備えた構成としたものであ
る。
本発明は、ガイドベーンとこのガイドベーンの開度を増
減制御するガイドベーン制御装置を備え発電機を回転駆
動する発電用水車の負荷制限装置において、前記発電機
が電力系統に並入したときの並入検出信号を受けてプリ
セット指令信号を出力するオン状態変化検出回路と、前
記ガイドベーン制御装置からの増減指令信号と無負荷開
度プリセット値を入力され前記オン状態変化検出回路か
らプリセット指令信号を受けたとき前記無負荷開度プリ
セット値を出力するカウンタと、このカウンタの出力と
前記ガイドベーン制御装置からの速度信号を入力されい
ずれか一方の低い方の値を選択して負荷制限開度として
出力する低値優先回路とを備えた構成としたものであ
る。
【００１２】このようにすることによって、水車の起動
制御に際し、発電機が電力系統に並入されると、負荷制
限を予めプリセットされた値に下げ、この位置から負荷
制限を放流量に応じて漸増する様にしたから、河川法に
触れることなく水車の起動制御が可能となる。
制御に際し、発電機が電力系統に並入されると、負荷制
限を予めプリセットされた値に下げ、この位置から負荷
制限を放流量に応じて漸増する様にしたから、河川法に
触れることなく水車の起動制御が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図１は、本発明に係る発電用水車の負荷制限装
置の一実施の形態の要部を示すブロック図である。図２
は、同装置による水車起動時の起動制御タイムチャート
の一例であり、図３の相当部分には同一符号を付してい
る。図１に於て、全体を一点鎖線で囲み符号１０を付し
た装置が、本発明に係る発電用水車の負荷制限装置であ
る。この装置１０を構成する１１は、オン状態変化検出
回路（以下オン状変回路と記す）、１２はカウンタ、１
３は低値優先回路である。２０は、図示しない発電機が
電力系統に同期並入されたことを検出する検出器（説明
の便宜上ａ接点で示す）であり、その検出信号２０ａは
オン状変回路１１に加えられる。オン状変回路１１は、
上記の検出信号２０ａを受信した時のみ出力１１ａを生
じ、この出力１１ａはプリセット指令信号としてカウン
タ１２に加えられる。２１は、図示しないガイドベーン
制御装置の増・減指令接点であり、その増・減指令はカ
ウンタ１２に加えられる。２２は、ガイドベーン制御装
置から出力されるガイドベーンの開度を規定するプリセ
ット値（無負荷開度）であり、カウンタ１２に加えられ
る。１２ａは、カウンタ１２の出力で、低値優先回路１
３に加えられる。２３は、図示しないガイドベーン制御
装置の速度調整機構から出力される開度指令で、低値優
先回路１３に加えられる。低値優先回路１３は、２つの
入力であるカウンタの出力１２ａと、開度指令２３とを
比較し、両者の中の何れか一方の低い方の値を選択し
て、負荷制限開度１３ａとして出力する。
明する。図１は、本発明に係る発電用水車の負荷制限装
置の一実施の形態の要部を示すブロック図である。図２
は、同装置による水車起動時の起動制御タイムチャート
の一例であり、図３の相当部分には同一符号を付してい
る。図１に於て、全体を一点鎖線で囲み符号１０を付し
た装置が、本発明に係る発電用水車の負荷制限装置であ
る。この装置１０を構成する１１は、オン状態変化検出
回路（以下オン状変回路と記す）、１２はカウンタ、１
３は低値優先回路である。２０は、図示しない発電機が
電力系統に同期並入されたことを検出する検出器（説明
の便宜上ａ接点で示す）であり、その検出信号２０ａは
オン状変回路１１に加えられる。オン状変回路１１は、
上記の検出信号２０ａを受信した時のみ出力１１ａを生
じ、この出力１１ａはプリセット指令信号としてカウン
タ１２に加えられる。２１は、図示しないガイドベーン
制御装置の増・減指令接点であり、その増・減指令はカ
ウンタ１２に加えられる。２２は、ガイドベーン制御装
置から出力されるガイドベーンの開度を規定するプリセ
ット値（無負荷開度）であり、カウンタ１２に加えられ
る。１２ａは、カウンタ１２の出力で、低値優先回路１
３に加えられる。２３は、図示しないガイドベーン制御
装置の速度調整機構から出力される開度指令で、低値優
先回路１３に加えられる。低値優先回路１３は、２つの
入力であるカウンタの出力１２ａと、開度指令２３とを
比較し、両者の中の何れか一方の低い方の値を選択し
て、負荷制限開度１３ａとして出力する。
【００１４】次に、上記構成の本発明装置の作動を、図
１及び図３の相当部分に同一符号を付した図２を用いて
説明する。図２と図３との比較から明らかな様に、発電
機の系統への同期並入直前までは、従来装置と同様であ
る。即ち、時点ＳＴにて起動指令を与え、ガイドベーン
制御装置の増・減指令接点２１の“増”指令により、負
荷制限開度ＬＬをガイドベーンの起動開度Ｓまで上げ、
水車（発電機）を起動する。水車が定格回転速度ＲＳに
達し、発電機に励磁を与え電圧を確立させて電力系統と
の同期をとり、時点ＰＬにて発電機を電力系統へ同期並
入する。
１及び図３の相当部分に同一符号を付した図２を用いて
説明する。図２と図３との比較から明らかな様に、発電
機の系統への同期並入直前までは、従来装置と同様であ
る。即ち、時点ＳＴにて起動指令を与え、ガイドベーン
制御装置の増・減指令接点２１の“増”指令により、負
荷制限開度ＬＬをガイドベーンの起動開度Ｓまで上げ、
水車（発電機）を起動する。水車が定格回転速度ＲＳに
達し、発電機に励磁を与え電圧を確立させて電力系統と
の同期をとり、時点ＰＬにて発電機を電力系統へ同期並
入する。
【００１５】発電機が電力系統へ同期並入されると、検
出器２０は、これを検出してそのａ接点を閉じ検出信号
２０ａを出力し、検出信号２０ａはオン状変回路１１に
加えられる。検出信号２０ａを受信すると、オン状変回
路１１は出力１１ａを生じ、出力１１ａはカウンタ１２
にプリセット指令信号として加えられる。カウンタ１２
には予め、ガイドベーン制御装置からガイドベーンの開
度（無負荷開度）を規定するプリセット値２２が入力さ
れており、プリセット指令信号１１ａを受信すると、カ
ウンタ１２には、プリセット値（無負荷開度）２２がセ
ットされ、このプリセット値は、カウンタ１２の出力１
２ａとして低値優先回路１３に加えられる。一方、低値
優先回路１３には、図示しないガイドベーン制御装置よ
り速度信号２３が加えられているから、カウンタ１２よ
り出力１２ａが加えられると、低値優先回路１３は、両
入力の中の低い方の値（無負荷開度）を選択し、負荷制
限開度１３ａとして出力する。従って、図２に示す様
に、発電機が電力系統に同期並入された時点ＰＬに於
て、負荷制限開度ＬＬは無負荷開度ＮＬと一致する位置
に下降制御される。
出器２０は、これを検出してそのａ接点を閉じ検出信号
２０ａを出力し、検出信号２０ａはオン状変回路１１に
加えられる。検出信号２０ａを受信すると、オン状変回
路１１は出力１１ａを生じ、出力１１ａはカウンタ１２
にプリセット指令信号として加えられる。カウンタ１２
には予め、ガイドベーン制御装置からガイドベーンの開
度（無負荷開度）を規定するプリセット値２２が入力さ
れており、プリセット指令信号１１ａを受信すると、カ
ウンタ１２には、プリセット値（無負荷開度）２２がセ
ットされ、このプリセット値は、カウンタ１２の出力１
２ａとして低値優先回路１３に加えられる。一方、低値
優先回路１３には、図示しないガイドベーン制御装置よ
り速度信号２３が加えられているから、カウンタ１２よ
り出力１２ａが加えられると、低値優先回路１３は、両
入力の中の低い方の値（無負荷開度）を選択し、負荷制
限開度１３ａとして出力する。従って、図２に示す様
に、発電機が電力系統に同期並入された時点ＰＬに於
て、負荷制限開度ＬＬは無負荷開度ＮＬと一致する位置
に下降制御される。
【００１６】この後は、ガイドベーン制御装置の増・減
指令接点２１により“増”指令を与え、負荷制限開度Ｌ
Ｌを徐々に増大させ、河川法を考慮したＡＬＲにより、
又は手動等の外部増減指令により、負荷制限開度ＬＬ内
で発電機の負荷制御を行う。従って水車の起動時に河川
法に触れること無く起動することが可能となる。
指令接点２１により“増”指令を与え、負荷制限開度Ｌ
Ｌを徐々に増大させ、河川法を考慮したＡＬＲにより、
又は手動等の外部増減指令により、負荷制限開度ＬＬ内
で発電機の負荷制御を行う。従って水車の起動時に河川
法に触れること無く起動することが可能となる。
【００１７】
【発明の効果】以上、本発明に就いて詳細に説明した
が、本発明によれば、河川法により放流量変化率の規制
を受けている水力発電所に於て、落差の変動があって
も、完全に無負荷位置から負荷制御が出来るので、放流
量の制御が容易となり、河川法に触れること無く水車の
起動を可能にした発電用水車の負荷制限装置を得ること
が出来る。
が、本発明によれば、河川法により放流量変化率の規制
を受けている水力発電所に於て、落差の変動があって
も、完全に無負荷位置から負荷制御が出来るので、放流
量の制御が容易となり、河川法に触れること無く水車の
起動を可能にした発電用水車の負荷制限装置を得ること
が出来る。
【図１】本発明に係る発電用水車の負荷制限装置への追
加装置の一実施の形態を示すブロック図。
加装置の一実施の形態を示すブロック図。
【図２】図１に示す装置による水車起動時の起動制御タ
イムチャートの一例。
イムチャートの一例。
【図３】従来の水車の起動制御タイムチャート。
１０……負荷制限装置への追加装置、 １１……オン状態変化検出装置、 １２……カウンタ、 １３……低値優先回路、 ２０……同期並入検出器、 ２１……負荷制限装置の増・減指令接点、 ２２……プリセット値、 ２３……開度指令。
Claims (1)
- 【請求項１】ガイドベーンとこのガイドベーンの開度を
増減制御するガイドベーン制御装置を備え発電機を回転
駆動する発電用水車の負荷制限装置において、前記発電
機が電力系統に並入したときの並入検出信号を受けてプ
リセット指令信号を出力するオン状態変化検出回路と、
前記ガイドベーン制御装置からの増減指令信号と無負荷
開度プリセット値を入力され前記オン状態変化検出回路
からプリセット指令信号を受けたとき前記無負荷開度プ
リセット値を出力するカウンタと、このカウンタの出力
と前記ガイドベーン制御装置からの速度信号を入力され
いずれか一方の低い方の値を選択して負荷制限開度とし
て出力する低値優先回路とを備えたことを特徴とする発
電用水車の負荷制限装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061636A JP2987765B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 発電用水車の負荷制限装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061636A JP2987765B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 発電用水車の負荷制限装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09329076A JPH09329076A (ja) | 1997-12-22 |
| JP2987765B2 true JP2987765B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=13176895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9061636A Expired - Fee Related JP2987765B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 発電用水車の負荷制限装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2987765B2 (ja) |
-
1997
- 1997-02-07 JP JP9061636A patent/JP2987765B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09329076A (ja) | 1997-12-22 |
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