JP6400402B2 - 可変速水力発電制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
最初に、第1の実施形態について説明する。
第一の周波数指令値演算手段7は、周波数高効率関数7’として例えば図2に示すような関数(もしくは対応表)を用いて、落差Hと水量指令値Qとから、水車1が最高効率η1となる回転速度に対応する周波数指令値F1を求める。図2中の複数本の曲線は、想定される水量指令値Q1,Q2…毎に、落差Hに対して水車1が最高効率η1となる回転速度に対応する周波数fを示す関数である。例えば、水量指令値がQ1である場合、Q1に対応する関数を用いて、落差Hから、水車1が最高効率η1となる回転速度に対応する周波数f、すなわち周波数指令値F1を求める。
次に、上述したすべり演算手段8における、すべりS1の算出方法について、詳細に説明する。
次に、すべり演算手段8は、その出力指令値P1と、第一の周波数指令値演算手段7により算出された周波数指令値F1とから、次の(2)式を用いて、トルクτ1を求める。
更に、すべり演算手段8は、例えば図4に示すようなトルクτとすべりSとの関係(誘導発電機2のすべり特性)を示す関数(もしくは対応表)を用いて、トルクτ1からすべりS1を求める。すべりS1の演算式は、次の(3)式で表すことができる。
なお、図4に示されるすべりSは、次のように定義される。
(但し、N0:誘導発電機の同期速度,N:水車の回転速度)
・補正周波数指令値F3の算出
補正周波数指令値演算手段6は、第一の周波数指令値演算手段7により算出された第一の周波数演算結果F1と、すべり演算手段8により算出されたすべりS1とから、誘導発電機のすべりS1を考慮した補正周波数指令値F3を算出する。補正周波数指令値F3の演算式は、次の(4)式で表すことができる。
補正周波数指令値演算手段6により算出された補正周波数指令値F3は、周波数指令値出力手段5へ送られ、周波数指令値出力手段5により、周波数変換器3に対する周波数指令値として周波数変換器3へ与えられる。これにより、周波数変換器3は、与えられた周波数指令値で誘導発電機2を励磁すると共に、誘導発電機2および水車1を最適回転速度で運転する。
この場合、周波数指令値F1の45Hzで水車1を運転するために、周波数変換器3は44・1Hzの周波数指令値で誘導発電機2を励磁することとなる。
開度指令値演算手段9は、開度高効率関数9’として例えば図5に示すような関数(もしくは対応表)を用いて、落差Hと水量指令値Qとから、水車1が最高効率η1となる開度GV1を求める。図5中の複数本の曲線は、想定される水量指令値Q1,Q2…毎に、落差Hに対して水車1が最高効率η1となる開度GVを示す関数である。例えば、水量指令値がQ1である場合、Q1に対応する関数を用いて、落差Hから、水車1が最高効率η1となる開度GV、すなわち開度GV1を求める。
次に、第2の実施形態について説明する。
水量指令値演算手段13Bは、例えば図7に示すような関数(もしくは対応表)を用いて、出力指令値Pと落差Hとから、水量指令値Qを求める。図7に示される複数本の曲線は、想定される落差H1,H2,H3…毎に、出力指令値Pに対応する水量指令値Qを示す関数である。例えば、落差がH1で、出力指令値Pが80%である場合、H1に対応する関数を用いて、出力指令値P(=80%)から水量指令値Q(=70%)を求める。
図8に示される複数本の曲線は、想定される落差H1,H2,H3…毎に、出力指令値Pに対応する水車1の効率ηを示す関数である。例えば、落差がH1で、出力指令値Pが80%である場合、H1に対応する関数を用いて、出力指令値P(=80%)から効率η(=85%)を求める。更に、(5)式を用いて、出力指令値P(=80%)と効率η(=85%)とから水量指令値Q(=70%)を求める。
Claims (14)
- 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御装置であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得手段と、
水車の水量を指示する水量指令値を取得する水量指令値取得手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値と前記すべり演算手段により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算手段と、
を具備することを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、前記水車の流量を調整する流量調整器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御装置であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得手段と、
水車の水量を指示する水量指令値を取得する水量指令値取得手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値と前記すべり演算手段により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値とから、前記流量調整器に対する開度指令値を演算する開度指令値演算手段と、
前記開度指令値演算手段の演算結果から得られる開度指令値を前記流量調整器に与える開度指令値出力手段と、
を具備することを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御装置であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得手段と、
水車の水量を指示する水量指令値を取得する水量指令値取得手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値と前記すべり演算手段により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算手段と、
を具備し、
前記すべり演算手段は、前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、水車を一定以上の効率で運転するための出力指令値を演算する出力高効率関数を有し、前記出力高効率関数により算出された出力指令値と前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、トルクを求め、該トルクから前記誘導発電機のすべりを求めることを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、前記水車の流量を調整する流量調整器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御装置であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得手段と、
水車の水量を指示する水量指令値を取得する水量指令値取得手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値と前記すべり演算手段により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値とから、前記流量調整器に対する開度指令値を演算する開度指令値演算手段と、
前記開度指令値演算手段の演算結果から得られる開度指令値を前記流量調整器に与える開度指令値出力手段と、
を具備し、
前記すべり演算手段は、前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、水車を一定以上の効率で運転するための出力指令値を演算する出力高効率関数を有し、前記出力高効率関数により算出された出力指令値と前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、トルクを求め、該トルクから前記誘導発電機のすべりを求めることを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の可変速水力発電制御装置において、
前記第一の周波数指令値演算手段は、前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値とから、水車を一定以上の効率で運転するための周波数指令値を演算する周波数高効率関数を有することを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御装置であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得手段と、
水車の水量を指示する水量指令値を取得する水量指令値取得手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値と前記すべり演算手段により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値とから、前記水車に対する開度指令値を演算する開度指令値演算手段と、
を具備し、
前記すべり演算手段は、前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、水車を一定以上の効率で運転するための出力指令値を演算する出力高効率関数を有し、前記出力高効率関数により算出された出力指令値と前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、トルクを求め、該トルクから前記誘導発電機のすべりを求め、
前記開度指令値演算手段は、前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量指令値取得手段により取得された水量指令値とから、水車を一定以上の効率で運転するための開度指令値を演算する開度高効率関数を有する
ことを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御装置であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得手段と、
前記水車の出力を指示する出力指令値を取得する出力指令値取得手段と、
前記出力指令値取得手段により取得された出力指令値と、前記落差信号取得手段により取得された落差とから、水車の水量を指示する水量指令値を演算する水量出力指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値と前記すべり演算手段により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算手段と、
を具備することを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、前記水車の流量を調整する流量調整器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御装置であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得手段と、
前記水車の出力を指示する出力指令値を取得する出力指令値取得手段と、
前記出力指令値取得手段により取得された出力指令値と、前記落差信号取得手段により取得された落差とから、水車の水量を指示する水量指令値を演算する水量出力指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値と前記すべり演算手段により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値とから、前記流量調整器に対する開度指令値を演算する開度指令値演算手段と、
前記開度指令値演算手段の演算結果から得られる開度指令値を前記流量調整器に与える開度指令値出力手段と、
を具備することを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御装置であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得手段と、
前記水車の出力を指示する出力指令値を取得する出力指令値取得手段と、
前記出力指令値取得手段により取得された出力指令値と、前記落差信号取得手段により取得された落差とから、水車の水量を指示する水量指令値を演算する水量出力指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値と前記すべり演算手段により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算手段と、
を具備し、
前記すべり演算手段は、前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、水車を一定以上の効率で運転するための出力指令値を演算する出力高効率関数を有し、前記出力高効率関数により算出された出力指令値と前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、トルクを求め、該トルクから前記誘導発電機のすべりを求めることを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、前記水車の流量を調整する流量調整器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御装置であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得手段と、
前記水車の出力を指示する出力指令値を取得する出力指令値取得手段と、
前記出力指令値取得手段により取得された出力指令値と、前記落差信号取得手段により取得された落差とから、水車の水量を指示する水量指令値を演算する水量出力指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値と前記すべり演算手段により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値とから、前記流量調整器に対する開度指令値を演算する開度指令値演算手段と、
前記開度指令値演算手段の演算結果から得られる開度指令値を前記流量調整器に与える開度指令値出力手段と、
を具備し、
前記すべり演算手段は、前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、水車を一定以上の効率で運転するための出力指令値を演算する出力高効率関数を有し、前記出力高効率関数により算出された出力指令値と前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、トルクを求め、該トルクから前記誘導発電機のすべりを求めることを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 請求項7乃至10のいずれか1項に記載の可変速水力発電制御装置において、
前記第一の周波数指令値演算手段は、前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値とから、水車を一定以上の効率で運転するための周波数指令値を演算する周波数高効率関数を有することを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御装置であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得手段と、
前記水車の出力を指示する出力指令値を取得する出力指令値取得手段と、
前記出力指令値取得手段により取得された出力指令値と、前記落差信号取得手段により取得された落差とから、水車の水量を指示する水量指令値を演算する水量出力指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算手段と、
前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値と前記すべり演算手段により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算手段と、
前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値とから、前記水車に対する開度指令値を演算する開度指令値演算手段と、
を具備し、
前記すべり演算手段は、前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、水車を一定以上の効率で運転するための出力指令値を演算する出力高効率関数を有し、前記出力高効率関数により算出された出力指令値と前記第一の周波数指令値演算手段により算出された周波数指令値とから、トルクを求め、該トルクから前記誘導発電機のすべりを求め、
前記開度指令値演算手段は、前記落差信号取得手段により取得された落差と、前記水量出力指令値演算手段により演算された水量指令値とから、水車を一定以上の効率で運転するための開度指令値を演算する開度高効率関数を有する
ことを特徴とする可変速水力発電制御装置。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御方法であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得工程と、
水車の水量を指示する水量指令値を取得する水量指令値取得工程と、
前記落差信号取得工程により取得された落差と、前記水量指令値取得工程により取得された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算工程と、
前記第一の周波数指令値演算工程の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力工程と、
前記落差信号取得工程により取得された落差と、前記水量指令値取得工程により取得された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算工程により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算工程と、
前記第一の周波数指令値演算工程により算出された周波数指令値と前記すべり演算工程により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算工程と、
を含むことを特徴とする可変速水力発電制御方法。 - 水車と、前記水車に接続される誘導発電機と、前記誘導発電機の端子電圧周波数を制御する周波数変換器と、を備えた可変速水力発電システムに適用される可変速水力発電制御方法であって、
水位の落差を示す信号を取得する落差信号取得工程と、
前記水車の出力を指示する出力指令値を取得する出力指令値取得工程と、
前記出力指令値取得工程により取得された出力指令値と、前記落差信号取得工程により取得された落差とから、水車の水量を指示する水量指令値を演算する水量出力指令値演算工程と、
前記落差信号取得工程により取得された落差と、前記水量出力指令値演算工程により演算された水量指令値とから、前記周波数変換器に対する周波数指令値を演算する第一の周波数指令値演算工程と、
前記第一の周波数指令値演算工程の演算結果から得られる周波数指令値を前記周波数変換器に与える周波数指令値出力工程と、
前記落差信号取得工程により取得された落差と、前記水量出力指令値演算工程により演算された水量指令値と、前記第一の周波数指令値演算工程により算出された周波数指令値とから、前記誘導発電機のすべりを演算するすべり演算工程と、
前記第一の周波数指令値演算工程により算出された周波数指令値と前記すべり演算工程により算出されたすべりとから、補正後の周波数指令値である補正周波数指令値を演算する補正周波数指令値演算工程と、
を含むことを特徴とする可変速水力発電制御方法。
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