JP5268871B2 - Turbine generator - Google Patents

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Description

本発明は水車発電装置に関する。 The present invention relates to a water turbine power generator.

従来から、水の位置エネルギーを利用して水車を運転し、水車の発生するトルクで発電機を運転して、発電した電力を、負荷に供給するシステムが使用されている。これらの参考例として、特開平5−10245号(外輪駆動式水車発電機:特許文献1)がある。これらの参考技術においては、簡単操作による自動運化及び水車の水量、有効落差が変動した際の最適運転制御化が課題となっていた。   Conventionally, a system is used in which a turbine is operated using the potential energy of water, a generator is operated with torque generated by the turbine, and the generated power is supplied to a load. As a reference example of these, there is Japanese Patent Laid-Open No. 5-10245 (outer ring drive type water turbine generator: Patent Document 1). In these reference technologies, automatic operation by simple operation and optimal operation control when the water amount and effective head of the water turbine fluctuate have been problems.

特開平5−10245号公報JP-A-5-10245

本発明は、簡単操作による自動運転化及び水車の水量、有効落差(水車前後の圧力差)が変動した際の運転制御を好適に実施可能な水車発電機の運転制御装置を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide an operation control device for a turbine generator that can suitably perform operation control when automatic operation by simple operation and the amount of water in the turbine, the effective head (pressure difference before and after the turbine) fluctuates. .

(課題を解決するための手段)
上記課題を解決するための本発明の一実施態様は、水の位置エネルギーで回転する水車と、水車の発生するトルクで運転する発電機とを備え、発電機によって発電された電力がインバータを介して負荷に供給される水車発電装置において、水車の有効落差を検出する有効落差検出手段と、予め有効落差に応じて発電機が最高効率となるインバータ周波数を記憶する記憶手段と、有効落差検出手段により検出された有効落差に応じた前記記憶手段に記憶されたインバータ周波数となるようにインバータを制御するインバータ制御手段とを備えた。
(Means for solving the problem)
An embodiment of the present invention for solving the above-described problem includes a water turbine that rotates with the potential energy of water, and a generator that operates with the torque generated by the water turbine, and the electric power generated by the generator passes through an inverter. In the water turbine generator supplied to the load, the effective head detecting means for detecting the effective head of the water turbine, the storage means for storing the inverter frequency at which the generator has the highest efficiency according to the effective head in advance, and the effective head detecting means And inverter control means for controlling the inverter so as to have the inverter frequency stored in the storage means corresponding to the effective head detected by.

また上記した水車発電装置において、以下の態様であることが望ましい。 Moreover, in the above-described water turbine power generator, it is desirable that the following aspect be adopted.
(1)有効落差検出手段は、水車の入口側に設けられた圧力センサと、水車の出口側に設けられた圧力センサとで構成されること。 (1) The effective head detection means is composed of a pressure sensor provided on the inlet side of the water wheel and a pressure sensor provided on the outlet side of the water wheel.
(2)水車に流れる水の流量を検出する流量検出手段と、予め水の流量に応じて発電機が最高効率となるインバータ周波数を記憶する第2の記憶手段とを備え、インバータ制御手段は、流量検出手段により検出された流量に応じた第2の記憶手段に記憶されたインバータ周波数となるようにインバータを制御すること。(2) Flow rate detection means for detecting the flow rate of water flowing through the water turbine, and second storage means for storing in advance an inverter frequency at which the generator has the highest efficiency in accordance with the flow rate of water, Controlling the inverter so that the inverter frequency is stored in the second storage means corresponding to the flow rate detected by the flow rate detection means;
(3)インバータ制御手段は、有効落差検出手段が故障した場合に、流量検出手段により検出された流量に応じた第2の記憶手段に記憶されたインバータ周波数となるようにインバータを制御すること。(3) The inverter control means controls the inverter so that the inverter frequency is stored in the second storage means according to the flow rate detected by the flow rate detection means when the effective head detection means fails.
(4)有効落差、発電機の発電量を表示する表示手段を備えたこと。(4) Equipped with display means for displaying the effective head and the amount of power generated by the generator.

上述によれば、簡単操作による自動運転化及び水車の水量、有効落差が変動し
た際の運転制御を好適に実施可能な水車発電機の運転制御が出来るようになるも
のである。
According to the above, it is possible to perform operation control of a turbine generator capable of suitably performing automatic operation by simple operation and operation control when the amount of water in the turbine and the effective head fluctuate.

図1は、システム系統及び回路図である。FIG. 1 is a system system and circuit diagram. 図2は、前述した水車.発電機を運転した場合の運転特性図である。FIG. 2 shows the water turbine described above. It is an operating characteristic figure at the time of driving a generator. 図3は、有効落差とインバータ周波数との関係を示した線図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the effective head and the inverter frequency. 図4は、有効落差とインバータ周波数との関係を示した線図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the effective head and the inverter frequency. 図5は、水量とインバータ周波数との関係を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amount of water and the inverter frequency. 図6は、制御装置、インバータの運転手順を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the operation procedure of the control device and the inverter. 図7は、制御装置、インバータの運転手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing the operation procedure of the control device and the inverter. 図8は、制御装置、インバータの運転手順を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the operation procedure of the control device and the inverter. 図9は、別の実施例のシステム系統及び回路図である。FIG. 9 is a system system and circuit diagram of another embodiment.

以下、本発明の実施例を図1〜図6により説明する。
図1はシステム系統及び回路図である。Tは、水の位置エネルギーによって運転する配管1に設けられた水車、Gは該水車の発生するトルクで運転し発電する発電機、PS1、PS2はそれぞれ水車入口及び出口の圧力を検出する圧力センサである。両圧力センサによって水車入口及び出口の圧力差を求める。即ち両圧力センサによって落差検出手段を構成する。PG1、PG2は前述の圧力センサ対応に設けそこの圧力を測定するための圧力計、FMは配管1に備わり水車を流れる流量を検出するための流量検出手段、S1〜S5は保守用の仕切り弁である。又、AVは停止時に配管内の水が落下してしまわないようにするための落水防止弁であり、目的によって機械式や電気式のものが選定される。R、S、Tは電源(商用)、ELB1は漏電遮断器、INV1はインバータ(コントローラ)であり前記発電機Gとを端子U,V,Wを介して接続する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a system system and circuit diagram. T is a water wheel provided in the pipe 1 operated by the potential energy of water, G is a generator that generates power by operating with the torque generated by the water wheel, and PS1 and PS2 are pressure sensors that detect the pressure at the inlet and the outlet of the water wheel, respectively. It is. The pressure difference between the water turbine inlet and outlet is determined by both pressure sensors. That is, the head detecting means is constituted by both pressure sensors. PG1 and PG2 are pressure gauges for measuring the pressure provided corresponding to the above-described pressure sensor, FM is a flow rate detecting means for detecting the flow rate flowing in the water turbine provided in the pipe 1, and S1 to S5 are maintenance gate valves. It is. AV is a water fall prevention valve for preventing water in the pipe from dropping when stopped, and a mechanical or electrical type is selected depending on the purpose. R, S, and T are power sources (commercial), ELB1 is a leakage breaker, INV1 is an inverter (controller), and the generator G is connected via terminals U, V, and W.

発電電力は、インバータINV1内フライホイルダイオウードとし回生制御を掛けられて、取り込まれP,N間に直流電力として蓄えられる(コンデンサCに溜まる。例えば発電機の発生電圧がAC200Vであれば、インバータP,N間電圧(直流電圧)は280Vとなる。)。   The generated power is subjected to regenerative control as a flywheel diode in the inverter INV1, and is taken in and stored as DC power between P and N (for example, if the generated voltage of the generator is 200V AC, the inverter The voltage between P and N (DC voltage) is 280V.)

また、P,N間電圧を検出して、ここの電圧が280Vを下回るごとに図示していないがPWM処理によりインバータ周波数を下げれば回生制動がかかり、P,N間電圧が上がる。RC,SCは制御電源、SWは自動、手動運転モード切替スイッチであり、その接点をaからbに切り替えられaに合わせたときが自動運転、bに合わせたときが手動運転である。   Moreover, although not shown every time the voltage between P and N is detected and the voltage falls below 280V, if the inverter frequency is lowered by PWM processing, regenerative braking is applied and the voltage between P and N increases. RC and SC are control power supplies, and SW is an automatic / manual operation mode changeover switch. When the contact is switched from a to b and set to a, automatic operation is performed, and when it is set to b, manual operation is performed.

AX1、AX2はリレー、AVRは安定化電源ユニット、CUは、マイコンであり、中央演算処理ユニットCPU、メモリM、電源端子E、入出力インターフェースI/O−1〜I/O−4より構成される。前述の圧力センサPS1、PS2及び流量検出手段の検出値はそれぞれO0、01、O2端子を介して入出力インターフェースI/O−4より取り込まれメモリMに保存される。DO1はデジタルオペレータであり、表示部HYOと操作部OP1で構成される。即ちこの操作部によって始動、停止有効落差、及び始動、停止流量などのパラメータを設定し、これが入出力インターフェースI/O−2より読み込まれメモリMに保存される。   AX1 and AX2 are relays, AVR is a stabilized power supply unit, and CU is a microcomputer, which includes a central processing unit CPU, a memory M, a power supply terminal E, and input / output interfaces I / O-1 to I / O-4. The The detected values of the pressure sensors PS1 and PS2 and the flow rate detecting means are taken in from the input / output interface I / O-4 via the O0, 01, and O2 terminals, respectively, and stored in the memory M. DO1 is a digital operator and includes a display unit HYO and an operation unit OP1. That is, parameters such as start, stop effective head, start, stop flow rate, etc. are set by this operation unit, and these are read from the input / output interface I / O-2 and stored in the memory M.

インバータINV1は、端子A,Cに信号が入ったとき(切替スッチSWが自動に選択されそのリレーAX1の接点AX1Cがa側に閉じ、マイコンCUの指令によって動作するリレーAX2の接点AX2aが閉じて短絡状態となる)に運転を開始し、マイコンCUから入出力インターフェースI/O−3を介してO−L端子に信号(アナログ信号)が入ったときその値に応じた周波数で運転する。   When the inverter INV1 receives a signal at the terminals A and C (the switching switch SW is automatically selected, the contact AX1C of the relay AX1 is closed to the a side, and the contact AX2a of the relay AX2 operated by a command from the microcomputer CU is closed. When a signal (analog signal) is input from the microcomputer CU to the OL terminal via the input / output interface I / O-3, the operation is performed at a frequency corresponding to the value.

以上で構成された一点鎖線の枠内で示すのが制御装置CTL1である。次に、発電電力を負荷に供給することを考える。CTL2は負荷である揚水ポンプPを駆動する電動機Mの運転用制御装置であり、インバータINV2、漏電遮断器RLB2で構成される。該インバータINV2にはデジタルオペレータDO2を備えている。又、両制御装置CTL1、CTL2間はケーブルCAで接続される。前記発電機Gで発生した電力はインバータINV1の直流端子P,Nより、負荷側INV2の直流端子P,N間で直流送電される。図2は前述した水車.発電機を運転した場合の運転特性図であり、横軸に水車の水量Q、縦軸に水車の有効落差、発電効率、及び発電機の発電電力を示している。曲線Aは、水車の水量と有効落差との関係を示し、曲線Bは発電効率、曲線Cは発電電力を示している。例えば、水の位置エネルギーとして、水車に水量Q0、有効落差H0を与えれば水車及び発電機はf0の周波数で運転し、S0の電力発電することを示している(点O0、O0参照)。勿論、この運転点が設計値であり、最高効率が得られる。   A control device CTL1 is shown in the frame of the one-dot chain line configured as described above. Next, consider supplying generated power to a load. CTL2 is an operation control device for an electric motor M that drives a pumping pump P that is a load, and includes an inverter INV2 and a leakage breaker RLB2. The inverter INV2 includes a digital operator DO2. Further, the two control devices CTL1 and CTL2 are connected by a cable CA. The electric power generated by the generator G is DC-transmitted from the DC terminals P and N of the inverter INV1 between the DC terminals P and N of the load side INV2. FIG. 2 shows the above-described water wheel. It is an operation characteristic figure at the time of operating a generator, the amount Q of a water wheel is shown on a horizontal axis, the effective head of a water wheel, the power generation efficiency, and the generated power of a generator are shown on the vertical axis. Curve A shows the relationship between the amount of water in the turbine and the effective head, curve B shows power generation efficiency, and curve C shows generated power. For example, if the water quantity Q0 and the effective head H0 are given to the water wheel as the potential energy of water, the water wheel and the generator operate at the frequency of f0, and power generation of S0 is indicated (see points O0 and O0). Of course, this operating point is a design value, and the highest efficiency can be obtained.

又、同図に示すHONは始動有効落差、HOFFは停止有効落差であり、それぞれ曲線図A上のO1、O2点上にある。これは始動、停止ポイントを有効落差で見たもので、水量で見るとFONが始動水量(HONNに対応)、FOFFが停止水量である。これらは前述のように始動、停止用のパラメータとしデジタルオペレータにて設定され、マイコンCUのメモリに保存されている。落水防止弁を閉じているときは、水量が流れていないので有効落差は0である。   In addition, HON shown in the figure is a start effective head, and HOFF is a stop effective head, which are on points O1 and O2 on the curve diagram A, respectively. This is a start and stop point viewed from an effective head, and FON is the start water amount (corresponding to HONN) and FOFF is the stop water amount in terms of water amount. These are set by the digital operator as parameters for starting and stopping as described above, and are stored in the memory of the microcomputer CU. When the water fall prevention valve is closed, the effective head is 0 because the amount of water does not flow.

水車はインバータの周波数と同期をとって同一周波数で運転しているので、水車に流す水量が減ってくると当然有効落差も効率も低下してくる。水車を可能な限り最高効率点付近で運転させることは当然の要求である。   Since the water turbine is operated at the same frequency in synchronism with the frequency of the inverter, when the amount of water flowing to the water turbine is reduced, the effective head and efficiency are naturally reduced. It is a natural requirement to operate the water turbine as close to the highest efficiency point as possible.

図3は、水車の水量を変動させたときの効率が最高点付近となるようにインバータ周波数を変化させ、有効落差とインバータ周波数との関係を求めて示した線図である。図1と同じ記号で示しているものは図1と同じ状態を表す。即ち、水量をQ1とするとインバータ周波数をf1に変える(減ずる)と有効落差はH1(O11)で、最高効率(O13)が得られ、水量をQ2とするとインバータ周波数をf2に変える(減ずる)と有効落差はH2(O11)で、最高効率(O14)が得られることが分かる。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the effective head and the inverter frequency by changing the inverter frequency so that the efficiency when the water amount of the water turbine is changed is near the maximum point. What is indicated by the same symbol as in FIG. 1 represents the same state as in FIG. That is, when the water amount is Q1, the effective frequency is H1 (O11) when the inverter frequency is changed (decreased) to f1, and the maximum efficiency (O13) is obtained. When the water amount is Q2, the inverter frequency is changed (reduced) to f2. It can be seen that the effective head is H2 (O11), and the highest efficiency (O14) is obtained.

それぞれの水量時に最高効率が得られるようにインバータ周波数に対する水量−有効落差曲線上の交点O0、O15、O16を結んだ線Xが最適値である。   The line X connecting the intersections O0, O15 and O16 on the water amount-effective head curve with respect to the inverter frequency is the optimum value so that the maximum efficiency can be obtained at each water amount.

図4は、図3で求めた関係を有効落差とインバータ周波数に関係付けて示したものである。同図は、有効落差を検出し、有効落差とインバータ周波数との関係からインバータ周波数を求め、この周波数でインバータを運転すれば良いことを示している。   FIG. 4 shows the relationship obtained in FIG. 3 in relation to the effective head and the inverter frequency. The figure shows that an effective head is detected, an inverter frequency is obtained from the relationship between the effective head and the inverter frequency, and the inverter is operated at this frequency.

図5は、図3で求めた関係を水量とインバータ周波数に関係付けて示したものである。同図は、水量を検出し、この水量とインバータ周波数との関係からインバータ周波数を求め、この周波数でインバータを運転すれば良いことを示している。   FIG. 5 shows the relationship obtained in FIG. 3 in relation to the amount of water and the inverter frequency. The figure shows that the amount of water is detected, the inverter frequency is obtained from the relationship between the amount of water and the inverter frequency, and the inverter is operated at this frequency.

図6、図7は制御装置、インバータをどのように制御し運転するかの手順を示したフローチャートであり、マイコンCUのメモリにプログラムとして予め記憶されている。例えば図6はそのメイン処理部を、図7は割込み処理部を示している。以下、図1〜図7により詳細に説明する。   6 and 7 are flowcharts showing the procedure of how to control and operate the control device and the inverter, and are stored in advance in the memory of the microcomputer CU as a program. For example, FIG. 6 shows the main processing unit, and FIG. 7 shows the interrupt processing unit. Hereinafter, it will be described in detail with reference to FIGS.

今、図1システム系統及び回路図において、落水防止弁AVは閉じ、水車を流れる水量及び有効落差はゼロとする。又、漏電遮断器ELB1、ELB2は投入され、切替えスイッチSWは自動が選択され、リレーAX1が付勢し、安定化電源ユニットAVRかマイコンCUの電源端子Eへ電源が供給され初期設定が完了し運転準備が完了しているものとする(図6の500ステップまで処理が進んでいる)。   Now, in the system system and circuit diagram of FIG. 1, the water fall prevention valve AV is closed, and the amount of water flowing through the water turbine and the effective head are zero. The earth leakage breakers ELB1 and ELB2 are turned on, the switch SW is automatically selected, the relay AX1 is energized, the power is supplied to the stabilized power supply unit AVR or the power supply terminal E of the microcomputer CU, and the initial setting is completed. It is assumed that the preparation for operation has been completed (the process has progressed to step 500 in FIG. 6).

さて、501ステップでは割込み処理を許可する命令を実行し、502ステップ以降の処理に備えている。そして、502ステップを実行するとパラメータ設定のための割込み処理(図7に示すラベルPARA)へジャンプする。   In step 501, an instruction for permitting interrupt processing is executed to prepare for processing after step 502. When step 502 is executed, the process jumps to an interrupt process (label PARA shown in FIG. 7) for parameter setting.

そして、601ステップにおいてデジタルオペレータDO1で設定するパラメータとして、始動有効落差HON、停止有効落差HOFF、始動水量FON、停止水量HOFF等のデータを読み込み、CUのメモリMに格納する。   Then, data such as the start effective head HON, the stop effective head HOFF, the start water amount FON, and the stop water amount HOFF are read as parameters set by the digital operator DO1 in step 601 and stored in the memory M of the CU.

この後、603ステップでRETIを実行して割込み処理より503ステップへ戻る。ここで、503ステップの処理を実行し、落差検出するための割込み処理(図7に示すラベルRAKUSA)へジャンプする。   Thereafter, RETI is executed in step 603, and the process returns to step 503 from the interrupt processing. Here, the process of step 503 is executed, and the process jumps to an interrupt process (label RAKUSA shown in FIG. 7) for detecting a head.

そして、前述と同様に604ステップで水車出入口に取り付けてある圧力センサの検出した信号(データ)を読み込み、メモリに格納する。更に、入り口圧力と出口圧力との圧力差(入口>出口)、即ち、有効落差を求め、これもメモリに格納しておく。また。デジタルオペレータに表示する処理を行う。   Then, in the same manner as described above, the signal (data) detected by the pressure sensor attached to the water turbine inlet / outlet is read in step 604 and stored in the memory. Further, a pressure difference between the inlet pressure and the outlet pressure (inlet> outlet), that is, an effective head is obtained and stored in the memory. Also. Processing to display to the digital operator.

この後、606ステップでRETIを実行して割込み処理より504ステップに復帰する。ここで再度、流量を検出するための割込み処理(図7に示すラベルRYURYO)へジャンプする。そして、前述と同様に607ステップで流量を検出し、そのデータをメモリに格納し、又、デジタルオペレータに表示する処理を行う。   Thereafter, RETI is executed in step 606, and the process returns to step 504 from the interrupt processing. Here, the process jumps again to the interrupt process for detecting the flow rate (labeled RYURYYO shown in FIG. 7). Then, in the same manner as described above, the flow rate is detected in step 607, the data is stored in the memory, and the processing for displaying it on the digital operator is performed.

この後、609ステップでRETIを実行して割込み処理より505ステップに復帰する。ここで、検出しメモリに格納してある落差と始動有効落差とを比較する。比較した結果、この有効落差が始動有効落差HON未満であれば、HON以上となるまでMAINへ戻りこれ以降の処理を実行する。HON以下となったら次の506ステップへ進み、ここでインバーを初期速度で運転し発電を始める。   Thereafter, RETI is executed in step 609, and the process returns to step 505 from the interrupt processing. Here, the head detected and stored in the memory is compared with the effective starting head. As a result of the comparison, if this effective head is less than the starting effective head HON, the process returns to MAIN until it becomes equal to or higher than HON, and the subsequent processing is executed. When HON or lower, the process proceeds to the next step 506, where the invar is operated at the initial speed and power generation is started.

507ステップで図3に示すように有効落差よりインバータに指令するための周波数を求める。   In step 507, the frequency for commanding the inverter is obtained from the effective head as shown in FIG.

508ステップでは、求めたインバータ周波数をインバータに指令する。このように水車発電機が最高効率点付近で運転することとなる(水車発電機が最高効率点付近で運転されるよう有効落差からインバータ周波数が関係ずけられている)。   In step 508, the obtained inverter frequency is commanded to the inverter. In this way, the turbine generator is operated near the maximum efficiency point (the inverter frequency is related from the effective head so that the turbine generator is operated near the maximum efficiency point).

次に、509ステップで検出しメモリに格納してある落差と停止有効落差HOFFとを比較する。比較した結果、この有効落差が停止有効落差HOFFを越えていれば、HOFF以下となるまで511(503ステップと同じ処理)、512(504ステップと同じ処理)ステップを実行して507ステップへジャンプする。そして、これ以降の処理を実行する。   Next, the head detected in step 509 and stored in the memory is compared with the stop effective head HOFF. As a result of comparison, if this effective head exceeds the stop effective head HOFF, steps 511 (same processing as 503 step) and 512 (same processing as 504 step) are executed until jumping to 507 step until it becomes HOFF or less. . Then, the subsequent processing is executed.

HOFF以下となっている場合は、次の510ステップへ進みインバータを停止し発電を停止する処理を実行してMAINへ戻る。   If it is equal to or lower than HOFF, the process proceeds to the next 510 step, the inverter is stopped and the power generation is stopped, and the process returns to MAIN.

以下、上述した処理を繰り返し、自動運転を続けていく。以上の実施例は有効落差を検出して、これが始動有効落差以上の場合にはインバータを運転して発電を行い、これが停止有効落差以下の場合にはインバータを停止し、発電を停止する。あるいは、運転中は水車発電機が最高効率点付近で運転されるよう有効落からインバータ周波数が関係ずけられており、この関係に基づいてインバータ波数を制御するものである。   Hereinafter, the above-described processing is repeated to continue the automatic operation. In the above embodiment, an effective head is detected, and if it is equal to or greater than the starting effective head, the inverter is operated to generate power, and if this is less than the stop effective head, the inverter is stopped and power generation is stopped. Alternatively, during operation, the inverter frequency is related from the effective drop so that the turbine generator is operated near the maximum efficiency point, and the inverter wave number is controlled based on this relationship.

別の実施例として、有効落差に代えて水量とすることも可能である。具体的には、図6の505ステップの落差を水量とし、始動有効落差を始動水量に変更する。507ステップの図4の関係を図5の関係に代え、有効落差により周波数を求めるを水量により周波数を求める変更する。509ステップの落差を水量とし、停止有効落差を停止水量に変更する。   As another example, the amount of water can be used instead of the effective head. Specifically, the drop at step 505 in FIG. 6 is used as the water amount, and the start effective head is changed to the start water amount. The relationship of FIG. 4 in step 507 is changed to the relationship of FIG. 5, and the frequency is calculated from the effective head, but the frequency is calculated from the amount of water. The head of 509 step is the water amount, and the stop effective head is changed to the stop water amount.

このようにすれば、水量を検出して、これが始動水量以上の場合にはインバータを運転して発電を行い、これが停止水量以下の場合にはインバータを停止し、発電を停止する。あるいは、運転中は水車発電機が最高効率点付近で運転されるよう水量からインバータ周波数が決定するよう関係づけられており、この関係に基づいてインバータ周波数を制御するものである。   If it does in this way, the amount of water will be detected, if this is more than a starting water amount, an inverter will be operated and electric power will be generated, and if this is below the amount of stop water, an inverter will be stopped and electric power generation will be stopped. Alternatively, during operation, the inverter frequency is determined from the amount of water so that the turbine generator is operated near the maximum efficiency point, and the inverter frequency is controlled based on this relationship.

このようにすれば簡単操作で自動運転ができ大変便利であり、人手が省ける効果がでる。さらに、作動の信頼性をあげるために、有効落差と水量を併用してもよい。即ち、図8フローチャートのようにすればよい。   In this way, automatic operation can be performed with simple operation, which is very convenient and can save labor. Furthermore, in order to improve the operation reliability, an effective head and a water amount may be used in combination. That is, what is necessary is just to make it like the flowchart of FIG.

このようにすれば、落差検出手段と流量検出手段の一方が壊れても運転が可能となり信頼性が向上する。又、詳細には図示していないが、水車の有効落差(水車前後の圧力差)及び水車に流入する水量を検出し制御装置で発電機において発電される電力量、電圧、電流を検出して表示部に水車流量、有効落差、発電機において発電される電力量、電圧、電流をそれぞれ表示する。これによって保守時に便利となる。   In this way, operation is possible even if one of the head detecting means and the flow rate detecting means is broken, and reliability is improved. Although not shown in detail, the effective head of the turbine (pressure difference before and after the turbine) and the amount of water flowing into the turbine are detected, and the control device detects the amount of power, voltage, and current generated by the generator. The display unit displays the turbine flow rate, the effective head, the amount of power generated by the generator, the voltage, and the current. This is convenient during maintenance.

更に別実施例を図9により説明する。同図はシステム系統及び回路図であり図1と同じ記号で示すものは同じものであるから説明を省く。   Still another embodiment will be described with reference to FIG. This figure is a system system and circuit diagram, and the same symbols as those in FIG.

図9は図1に対して、マイコンCU、同マイコン、センサ用安定化電源を省略し、マイコンCUの代わりにインバータINV1内マイコン(図示せず)を、AVRの代わりインバータINV1内AVR(図示せず)を使用したものである。圧力センサPS1、PS2、流量センサFMとインバータINV1(端子s0、s1、o1、o2、o3)間をケーブルCA2で結線している。又、前述した制御手順フローチャート図6、図7、図8がプログラムとしてインバータINV1内マイコン(図示せず)に予め格納されている。動作については前述と同じなので説明を省く。このようにすれば、更に簡単で、小型軽量となり低コスト化が実現する。   9 omits the microcomputer CU, the microcomputer, and the stabilized power supply for the sensor, and replaces the microcomputer CU with the microcomputer (not shown) in the inverter INV1, and replaces the AVR with the AVR in the inverter INV1 (not shown). Z)). The pressure sensors PS1, PS2, the flow rate sensor FM and the inverter INV1 (terminals s0, s1, o1, o2, o3) are connected by a cable CA2. Further, the control procedure flowcharts shown in FIGS. 6, 7, and 8 are stored in advance in a microcomputer (not shown) in the inverter INV1 as a program. Since the operation is the same as described above, the description is omitted. In this way, it becomes simpler, smaller and lighter, and the cost can be reduced.

以上に本発明の実施例を説明したが、上記実施例に限定されるものではなく、水車の運転状況等によって、制御の仕方、更なる構成等を適宜追加、変えるものであっても、本発明が実施可能であることは言うまでもないものである。また、発電機の始動、停止等に関する有効落差の検出は、その検出が可能であるならば、特に限定するものではない。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention is not limited to the above-described embodiments. It goes without saying that the invention can be implemented. In addition, the detection of the effective head related to the start and stop of the generator is not particularly limited as long as the detection is possible.

1、2…配管、T…水車、G…発電機、PS1、PS2…圧力センサ、PG1、PG2…圧力計、FM…流量検出手段、R、S、T…電源、INV1…インバータ、CU…マイコン、CTL1…制御装置、INV2…インバータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Piping, T ... Water wheel, G ... Generator, PS1, PS2 ... Pressure sensor, PG1, PG2 ... Pressure gauge, FM ... Flow rate detection means, R, S, T ... Power source, INV1, ... Inverter, CU ... Microcomputer , CTL1 ... control device, INV2 ... inverter.

Claims (5)

水の位置エネルギーで回転する水車と、
該水車の発生するトルクで運転する発電機とを備え、該発電機によって発電された電力がインバータを介して負荷に供給される水車発電装置において、
前記水車の有効落差を検出する有効落差検出手段と、
予め複数の異なる有効落差に対して、発電機が最高効率となるインバータ周波数をそれぞれ記憶する記憶手段と、
該水車の水量を変動させたとき、発電の効率が最高点となるように、前記有効落差検出手段により検出された有効落差に応じた前記記憶手段に記憶されたインバータ周波数となるように前記インバータ周波数を変化させるインバータ制御手段とを備えたことを特徴とする水車発電装置。
A turbine that rotates with the potential energy of the water,
In the water turbine power generator comprising a generator that operates with the torque generated by the water turbine, and the power generated by the power generator is supplied to a load via an inverter,
Effective head detecting means for detecting an effective head of the water wheel;
Storage means for storing each inverter frequency at which the generator has the highest efficiency for a plurality of different effective heads in advance
When the water amount of the water turbine is changed, the inverter is configured to have the inverter frequency stored in the storage unit corresponding to the effective head detected by the effective head detecting unit so that the efficiency of power generation becomes the highest point. A water turbine generator comprising: inverter control means for changing a frequency.
請求項1に記載の水車発電装置において、前記有効落差検出手段は、前記水車の入口側に設けられた圧力センサと、前記水車の出口側に設けられた圧力センサとで構成されることを特徴とする水車発電装置。   2. The water turbine generator according to claim 1, wherein the effective head detecting means includes a pressure sensor provided on an inlet side of the water wheel and a pressure sensor provided on an outlet side of the water wheel. A turbine generator. 請求項1に記載の水車発電装置において、
前記水車に流れる水の流量を検出する流量検出手段と、
予め水の流量に応じて発電機が最高効率となるインバータ周波数を記憶する第2の記憶手段とを備え、
前記インバータ制御手段は、前記流量検出手段により検出された流量に応じた前記第2の記憶手段に記憶されたインバータ周波数となるように前記インバータを制御することを特徴とする水車発電装置。
The water turbine generator according to claim 1,
Flow rate detection means for detecting the flow rate of water flowing through the water wheel;
A second storage means for storing in advance an inverter frequency at which the generator has the highest efficiency in accordance with the flow rate of water;
The said turbine control means controls the said inverter so that it may become the inverter frequency memorize | stored in the said 2nd memory | storage means according to the flow volume detected by the said flow volume detection means, The turbine generator apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項3に記載の水車発電装置において、前記インバータ制御手段は、前記有効落差検出手段が故障した場合に、前記流量検出手段により検出された流量に応じた前記第2の記憶手段に記憶されたインバータ周波数となるように前記インバータを制御することを特徴とする水車発電装置。   4. The water turbine generator according to claim 3, wherein the inverter control means is stored in the second storage means according to the flow rate detected by the flow rate detection means when the effective head detection means fails. A turbine generator that controls the inverter to have an inverter frequency. 請求項1〜4の何れかに記載の水車発電装置において、前記有効落差、前記発電機の発電量を表示する表示手段を備えたことを特徴とする水車発電装置。   The water turbine generator according to any one of claims 1 to 4, further comprising display means for displaying the effective head and the amount of power generated by the generator.
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