JP3800694B2 - 流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置 - Google Patents
流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流込み式水力発電設備のガバナフリー運転時における水位調整制御の応答遅れをなくすようにした流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水位調整装置は水槽水位一定に保つことで水槽の流入量と発電機出力となる流出量を同一にするため設置される。例えば、水車の主制御方式が水車の回転数と出力（もしくは、出力に代わってガイドベーン開度で近似させる）との関連によって制御する調定率制御でも水位の変動に応じて水車出力を制御するために設置される。
【０００３】
流込み式水力発電の水槽水位調整装置は出力容量が小さなため、調速機制御が負荷制限方式の設備に多く適用されている。近年、このような発電設備に緊急負荷対策として電力不足時の周波数低下に応動するガバナフリー運転方式が適用される場合が増えてきた。
【０００４】
図２にガバナフリー運転方式適用の水槽水位調整装置の制御ブロックを示す。図２において、負荷制限運転の場合、水車発電機１９が電力系統と並列運転中は、速度設定器１３の設定を上限とし、水位調整部１１からの水槽水位の設定値と検出値との差の値に基づいた上／下信号を負荷制限設定器１２に与える。
【０００５】
負荷制限設定器１２はこの上／下信号に基づいたリミッタ値でＰＩＤ制御部１６のリミッタを制御し、サーボストローク制御部１７はＰＩＤ制御部のリミッタから出力されるストローク指令に基づいて水車発電機１９のガイドベーン開度（サーボ開度）を制御して水車発電機１９を速度制御する。このサーボ開度の制御により水槽水位も制御されることになる。
【０００６】
また、ガバナフリー運転の場合、水車発電機１９が電力系統と並列運転中は、負荷制限設定器１２の設定を上限とし、速度設定器１３は水位調整部１１からの上／下信号を受けて速度設定する。ＰＩＤ制御部１６はこの速度設定値と速度検出値との偏差値に調定率を加えた信号をＰＩＤ演算し、サーボストローク制御部１７はＰＩＤ制御部からのストローク指令に基づいて水車発電機１９のガイドベーン開度を制御して水車発電機１９を速度制御する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の水位調整装置は、負荷制限運転の場合、ＰＩＤ制御が働かないので、水位調整部による上／下信号の設定からサーボ開度制御までの応答が速いため、水位調整の制御の応答は問題とならない。
【０００８】
しかし、ガバナフリー運転の場合、水位調整部からの上／下信号は速度設定部に与えられ、ＰＩＤ制御部を通りサーボ開度制御を行うためＰＩＤ制御の応答が問題となる。ＰＩＤ制御部は水理系の伝達関数により単独運転時の速度安定を保つには応答を上げることができない。このため、水位調整部による上／下信号の設定からサーボ開度制御までの応答が遅くなるので、水位調整制御全体の応答を上げることができない。応答遅れがあると、流入量の変化があったとき水位のオーバーシュートや追従遅れが発生する。
【０００９】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガバナフリー運転時における水位調整制御の応答を上げることができる流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、水槽水位の設定値と検出値との偏差に基づく水位の上げ下げ信号を出力する水位調整部と、カバナフリー運転時に前記上げ下げ信号を受けて水車発電機の速度設定をする速度設定器と、この速度設定値と速度検出値との差にサーボ開度に基づく調定率を加算した信号をＰＩＤ演算するＰＩＤ制御部と、このＰＩＤ制御部からの信号を受けて水車発電機のガイドベーンの開度を制御するサーボストローク制御部とを備えた流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置において、前記速度設定器の後段に進み補償回路を設け、速度設定値を進み補償することで前記ＰＩＤ制御部による制御遅れをなくし制御応答を上げるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に実施の形態にかかる水槽水位調整装置の制御ブロックを示す。図中１１は水槽水位の設定値と検出値との差に基づいて水位上げ，下げ指令値（上／下信号）を出力する水位調整部、１２は負荷制限運転時に水位調整部１１からの上／下信号に基づいてリミッタ設定値を出力する負荷制限設定器、１３はガバナフリー運転時に水位調整部１１からの上／下信号に基づいて速度設定する速度設定器、１４はこの速度設定値に進み補償を与える進み補償回路。
【００１２】
１５は進み補償された速度設定値と速度検出値との差をとり調定率を加えるつき合わせ器、１６はつき合わせ器からの信号をＰＩＤ演算増幅するＰＩＤ制御部で、負荷制限設定器１２からのリミッタ設定値により出力を制限するリミッタ機能を有する。１７はＰＩＤ制御部１６の出力を増幅して水車発電機１９のガイドベーンのサーボを制御するサーボストローク制御部、１８は水車発電機への水理系。
【００１３】
２１はサーボ開度から水車出力の近似値を求めてつき合わせ器１５に出力する調定率演算部、２２は水車発電機の速度を検出してつき合わせ器１５に出力する速度検出部、２３は水槽への水理系、２４は水槽の流入，流出の流量差、２５は水槽、２６は水位設定値と水槽水位との偏差検出器を示す。
【００１４】
この水槽水位調整装置は速度設定器１３の後に進み補償回路１４を設けているので、ガバナフリー運転の場合に速度設定値が進み補償されＰＩＤ制御部１６の遅れを補償することかでき、水位調整制御全体の応答を速くすることができる。そのため水位のオーバーシュートや追従遅れがなくなる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【００１６】
（１）ＰＩＤ制御部の遅れを進み補償により補償することにより水位調整装置全体の応答を上げることができる。そのため水位のオーバーシュートや追従遅れがなくなる。
【００１７】
（２）比較的簡単な回路で進み補償ができる。
【００１８】
（３）ＰＩＤ制御部を再調整することなく進み補償回路を追加できる。
【００１９】
（４）他の回路を変更することなく進み補償回路を追加できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を示すブロック図。
【図２】従来例を示すブロック回路図。
【符号の説明】
１１…水位調整部
１２…負荷制限設定器
１３…速度設定器
１４…進み補償回路
１６…ＰＩＤ制御部
１７…サーボストローク制御部
１８…水車発電機側水理系
１９…水車発電機
２１…調定率制御部
２２…速度検出部
２３…水槽側水理系
２５…水槽。
【発明の属する技術分野】
本発明は、流込み式水力発電設備のガバナフリー運転時における水位調整制御の応答遅れをなくすようにした流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水位調整装置は水槽水位一定に保つことで水槽の流入量と発電機出力となる流出量を同一にするため設置される。例えば、水車の主制御方式が水車の回転数と出力（もしくは、出力に代わってガイドベーン開度で近似させる）との関連によって制御する調定率制御でも水位の変動に応じて水車出力を制御するために設置される。
【０００３】
流込み式水力発電の水槽水位調整装置は出力容量が小さなため、調速機制御が負荷制限方式の設備に多く適用されている。近年、このような発電設備に緊急負荷対策として電力不足時の周波数低下に応動するガバナフリー運転方式が適用される場合が増えてきた。
【０００４】
図２にガバナフリー運転方式適用の水槽水位調整装置の制御ブロックを示す。図２において、負荷制限運転の場合、水車発電機１９が電力系統と並列運転中は、速度設定器１３の設定を上限とし、水位調整部１１からの水槽水位の設定値と検出値との差の値に基づいた上／下信号を負荷制限設定器１２に与える。
【０００５】
負荷制限設定器１２はこの上／下信号に基づいたリミッタ値でＰＩＤ制御部１６のリミッタを制御し、サーボストローク制御部１７はＰＩＤ制御部のリミッタから出力されるストローク指令に基づいて水車発電機１９のガイドベーン開度（サーボ開度）を制御して水車発電機１９を速度制御する。このサーボ開度の制御により水槽水位も制御されることになる。
【０００６】
また、ガバナフリー運転の場合、水車発電機１９が電力系統と並列運転中は、負荷制限設定器１２の設定を上限とし、速度設定器１３は水位調整部１１からの上／下信号を受けて速度設定する。ＰＩＤ制御部１６はこの速度設定値と速度検出値との偏差値に調定率を加えた信号をＰＩＤ演算し、サーボストローク制御部１７はＰＩＤ制御部からのストローク指令に基づいて水車発電機１９のガイドベーン開度を制御して水車発電機１９を速度制御する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の水位調整装置は、負荷制限運転の場合、ＰＩＤ制御が働かないので、水位調整部による上／下信号の設定からサーボ開度制御までの応答が速いため、水位調整の制御の応答は問題とならない。
【０００８】
しかし、ガバナフリー運転の場合、水位調整部からの上／下信号は速度設定部に与えられ、ＰＩＤ制御部を通りサーボ開度制御を行うためＰＩＤ制御の応答が問題となる。ＰＩＤ制御部は水理系の伝達関数により単独運転時の速度安定を保つには応答を上げることができない。このため、水位調整部による上／下信号の設定からサーボ開度制御までの応答が遅くなるので、水位調整制御全体の応答を上げることができない。応答遅れがあると、流入量の変化があったとき水位のオーバーシュートや追従遅れが発生する。
【０００９】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガバナフリー運転時における水位調整制御の応答を上げることができる流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、水槽水位の設定値と検出値との偏差に基づく水位の上げ下げ信号を出力する水位調整部と、カバナフリー運転時に前記上げ下げ信号を受けて水車発電機の速度設定をする速度設定器と、この速度設定値と速度検出値との差にサーボ開度に基づく調定率を加算した信号をＰＩＤ演算するＰＩＤ制御部と、このＰＩＤ制御部からの信号を受けて水車発電機のガイドベーンの開度を制御するサーボストローク制御部とを備えた流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置において、前記速度設定器の後段に進み補償回路を設け、速度設定値を進み補償することで前記ＰＩＤ制御部による制御遅れをなくし制御応答を上げるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に実施の形態にかかる水槽水位調整装置の制御ブロックを示す。図中１１は水槽水位の設定値と検出値との差に基づいて水位上げ，下げ指令値（上／下信号）を出力する水位調整部、１２は負荷制限運転時に水位調整部１１からの上／下信号に基づいてリミッタ設定値を出力する負荷制限設定器、１３はガバナフリー運転時に水位調整部１１からの上／下信号に基づいて速度設定する速度設定器、１４はこの速度設定値に進み補償を与える進み補償回路。
【００１２】
１５は進み補償された速度設定値と速度検出値との差をとり調定率を加えるつき合わせ器、１６はつき合わせ器からの信号をＰＩＤ演算増幅するＰＩＤ制御部で、負荷制限設定器１２からのリミッタ設定値により出力を制限するリミッタ機能を有する。１７はＰＩＤ制御部１６の出力を増幅して水車発電機１９のガイドベーンのサーボを制御するサーボストローク制御部、１８は水車発電機への水理系。
【００１３】
２１はサーボ開度から水車出力の近似値を求めてつき合わせ器１５に出力する調定率演算部、２２は水車発電機の速度を検出してつき合わせ器１５に出力する速度検出部、２３は水槽への水理系、２４は水槽の流入，流出の流量差、２５は水槽、２６は水位設定値と水槽水位との偏差検出器を示す。
【００１４】
この水槽水位調整装置は速度設定器１３の後に進み補償回路１４を設けているので、ガバナフリー運転の場合に速度設定値が進み補償されＰＩＤ制御部１６の遅れを補償することかでき、水位調整制御全体の応答を速くすることができる。そのため水位のオーバーシュートや追従遅れがなくなる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【００１６】
（１）ＰＩＤ制御部の遅れを進み補償により補償することにより水位調整装置全体の応答を上げることができる。そのため水位のオーバーシュートや追従遅れがなくなる。
【００１７】
（２）比較的簡単な回路で進み補償ができる。
【００１８】
（３）ＰＩＤ制御部を再調整することなく進み補償回路を追加できる。
【００１９】
（４）他の回路を変更することなく進み補償回路を追加できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を示すブロック図。
【図２】従来例を示すブロック回路図。
【符号の説明】
１１…水位調整部
１２…負荷制限設定器
１３…速度設定器
１４…進み補償回路
１６…ＰＩＤ制御部
１７…サーボストローク制御部
１８…水車発電機側水理系
１９…水車発電機
２１…調定率制御部
２２…速度検出部
２３…水槽側水理系
２５…水槽。
Claims (1)
- 水槽水位の設定値と検出値との偏差に基づく水位の上げ下げ信号を出力する水位調整部と、カバナフリー運転時に前記上げ下げ信号を受けて水車発電機の速度設定をする速度設定器と、この速度設定値と速度検出値との差にサーボ開度に基づく調定率を加算した信号をＰＩＤ演算するＰＩＤ制御部と、このＰＩＤ制御部からの信号を受けて水車発電機のガイドベーンの開度を制御するサーボストローク制御部とを備えた流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置において、
前記速度設定器の後段に進み補償回路を設け、速度設定値を進み補償することで前記ＰＩＤ制御部による制御遅れをなくし制御応答を上げることを特徴とした流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31573296A JP3800694B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31573296A JP3800694B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10159705A JPH10159705A (ja) | 1998-06-16 |
| JP3800694B2 true JP3800694B2 (ja) | 2006-07-26 |
Family
ID=18068875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31573296A Expired - Fee Related JP3800694B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 流込み式水力発電設備の水槽水位調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3800694B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100413180C (zh) * | 2006-04-21 | 2008-08-20 | 清华大学 | 梯级串联电站联合运行控制调节器 |
| CN103452967B (zh) * | 2013-08-28 | 2016-06-29 | 杭州亿恒科技有限公司 | 一种基于pid调节的双闭环电液伺服控制装置 |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP31573296A patent/JP3800694B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10159705A (ja) | 1998-06-16 |
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