JPH01130070A - Driving method for variable speed hydraulic machine - Google Patents

Driving method for variable speed hydraulic machine

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JPH01130070A
JPH01130070A JP62285985A JP28598587A JPH01130070A JP H01130070 A JPH01130070 A JP H01130070A JP 62285985 A JP62285985 A JP 62285985A JP 28598587 A JP28598587 A JP 28598587A JP H01130070 A JPH01130070 A JP H01130070A
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guide vane
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variable speed
rotational speed
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Toshifumi Kurokawa
敏史 黒川
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Abstract

PURPOSE:To obtain an output of good following characteristic and stability by correcting a rotational speed with a value obtained through multiplication of the changed rate of a guide vane opening by a gain. CONSTITUTION:The opening of a guide vane is detected by a guide vane opening detector 20 so as to be inputted in a rotational speed correction control circuit 21. A change rate of a guide vane opening (a) or its differential value is calculated, and multiplied by a negative gain to obtain a speed correction value Nc, and a value obtained by adding this value Nc to a rotational target value N* is transmitted to a rotational speed controller 18. The rotational speed controller 18 controls a real rotational number at a rotational speed higher than the rotational speed target value N* by the speed correction values Nc. When the rotational speed is raised, one part of the hydraulic turbine shaft output is absorbed as the inertia energy of the rotational part.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はガイドベーンを有するポンプまたはポンプ水車
等の水力機械の運転制御方法に係わり、特に口■変速運
転が可能な水力機械の発電時運転制御方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for controlling the operation of a hydraulic machine such as a pump having a guide vane or a pump water turbine, and particularly relates to a method for controlling the operation of a hydraulic machine such as a pump having a guide vane or a pump water turbine. This invention relates to a method for controlling the operation of a machine during power generation.

(従来の技術) 水力発電所に設置された水車またはポンプ水車などの水
力機械において、水車運点時の軸出力は落差一定のもと
では、ガイドベーンの開度によって定まるので、水車ま
たはポンプ水車と発電機または発電電動機を備えた水力
発電設備において出力を変化させる場合には、発電機ま
たは発電電動機の出力目標値に応じたガイドベーン開度
となるようにガイドベーンを開閉制御するのが通例であ
る。
(Prior art) In hydraulic machines such as water turbines or pump-turbines installed in hydroelectric power plants, the shaft output when the water turbine is in operation is determined by the opening degree of the guide vane when the head is constant. When changing the output in hydroelectric power generation equipment equipped with a generator or generator-motor, it is customary to control the opening and closing of the guide vanes so that the guide vane opening degree corresponds to the output target value of the generator or generator-motor. It is.

第5図は本発明が適用される水力発電設備の概略構成を
示すもので、上池10から水圧鉄管11で導かれた水の
エネルギーは水車またはポンプ水車12により機械エネ
ルギーに変換されて発電機または発電電動機13を駆動
し、発生したエネルギーは電力として電力系統(図示せ
ず)へ供給される。水車またはポンプ水車12によりエ
ネルギーを吸収された後の水は廃棄水として下池14へ
排水される。
FIG. 5 shows a schematic configuration of a hydroelectric power generation facility to which the present invention is applied, in which the energy of water led from an upper reservoir 10 through a penstock 11 is converted into mechanical energy by a water wheel or a pump water wheel 12, and is then converted into mechanical energy to generate a generator. Alternatively, the generator motor 13 is driven, and the generated energy is supplied as electric power to an electric power system (not shown). After energy has been absorbed by the water wheel or pump water wheel 12, the water is drained to the lower pond 14 as waste water.

水車またはポンプ水車12にはガイドベーン(図示せず
)が設けられており、その開度を変えることにより水圧
鉄管11を経て水車またはポンプ水rt112に供給さ
れる水の流ff1Qは調節される。
The water wheel or pump water wheel 12 is provided with a guide vane (not shown), and by changing the opening degree of the guide vane, the flow ff1Q of water supplied to the water wheel or pump water rt112 via the penstock 11 is adjusted.

第6図は従来から使用れている出力制御方法の一例を示
すもので、出力目標値P*と発電機出力PGは出力制御
装置15に人力され、ガイドベーン開度目標値a本を出
力する。ガイドベーン制御装置16はガイドベーン開度
目標値a*に合せてガイドベーン開度aを設定する。こ
のガイドベーン開度aによってガイドベーン17は開度
を制御され、水車またはポンプ水車12に流入する流量
を調節し、その軸出力Ptを調節している。
FIG. 6 shows an example of a conventionally used output control method, in which the output target value P* and the generator output PG are manually input to the output control device 15, and a number of guide vane opening target values are output. . The guide vane control device 16 sets the guide vane opening degree a in accordance with the guide vane opening degree target value a*. The opening degree of the guide vane 17 is controlled by this guide vane opening degree a, thereby adjusting the flow rate flowing into the water wheel or pump water wheel 12, and adjusting the shaft output Pt thereof.

一方、発電機または発電電動機13には、回転速度を制
御するサイクロコンバータ等の可変速度制御装置18が
接続されており、回転速度は最適回転速度設定器19に
より出力目標値P*に応じた回転速度目標値N*に制御
される。
On the other hand, a variable speed control device 18 such as a cycloconverter that controls the rotational speed is connected to the generator or generator motor 13, and the rotational speed is set according to the output target value P* by the optimum rotational speed setting device 19. The speed is controlled to the target speed value N*.

発電機出力PGは水車またはポンプ水車12の軸出力p
tと回転速度Nの変化による回転部の慣性エネルギの放
出、吸収分の和によって定まる値になっている。
The generator output PG is the shaft output p of the water turbine or pump water turbine 12.
The value is determined by the sum of the release and absorption of inertial energy of the rotating part due to changes in t and rotational speed N.

このようにして出力を変化をさせた場合の出力制御例を
第7図に示す。この図は横軸に時間Tをとり、縦軸に発
電機出力PC、ガイドベーン開度a1水車の有効落差H
e、水車流量Q1回転速度N1回転速度目標値N*の変
化の様子を示したものであり、発電機出力PGの図にお
ける実線は実際の発電機出力PGを示し、破線は出力目
標値P*を示している。第7図からも分るように、発電
機出力が変化し始めた点Aの直後で、実際の出力PGは
出力目標値P*から大きく離れ、しかも出力をドげるの
が目標であるにもかかわらず、−旦上昇してから下降す
る現象が見られる。この現象は水車またはポンプ水車に
接続されている水圧鉄管11内の水撃が原因で発生する
ものである。
FIG. 7 shows an example of output control when the output is changed in this way. In this figure, the horizontal axis shows time T, and the vertical axis shows generator output PC, guide vane opening a1, and effective head H of the water turbine.
e, shows how the turbine flow rate Q1 rotational speed N1 rotational speed target value N* changes, the solid line in the diagram of generator output PG indicates the actual generator output PG, and the broken line indicates the output target value P* It shows. As can be seen from Figure 7, immediately after point A, where the generator output begins to change, the actual output PG deviates significantly from the output target value P*, and even though the goal is to lower the output. Despite this, there is a phenomenon in which it rises for -10 seconds and then falls. This phenomenon is caused by water hammer in the penstock 11 connected to the water wheel or pump water wheel.

すなわち、前述した構成の水力発電設備において、ガイ
ドベーンの開度を変えることによって、水の流量を変化
させた場合には、水圧鉄管11の水撃作用により、その
末端部に設置された水車またはポンプ水車12の入口部
の水圧が変動する。
That is, in the hydroelectric power generation equipment having the above-mentioned configuration, when the flow rate of water is changed by changing the opening degree of the guide vane, the water hammer installed at the end of the penstock 11 or The water pressure at the inlet of the pump turbine 12 fluctuates.

この時の水車またはポンプ水車12の入口圧をHとする
と、この人口圧Hは水撃の基本式から次のように表すこ
とができる。
Assuming that the inlet pressure of the water wheel or pump water wheel 12 at this time is H, this population pressure H can be expressed as follows from the basic equation of water hammer.

H−C−dQ/ d t +Ho    ・・・(1)
ここで、流mQは水圧鉄管1]を流れる水の流量、Ho
は流HQが変化する前の水車またはポンプ水車12の入
口水圧を示し、Cは水圧鉄管11の長さ、断面積、水の
密度なとて決まる負の定数である。
H-C-dQ/dt+Ho...(1)
Here, the flow mQ is the flow rate of water flowing through the penstock 1], Ho
represents the inlet water pressure of the water turbine or pump water turbine 12 before the flow HQ changes, and C is a negative constant determined by the length, cross-sectional area, and water density of the penstock 11.

すなわち、水の流HQの変化率dQ/dtに応じて水圧
Hが定まり、流量Qが減少する場合には水圧Hは変化前
の水圧HOより高くなる。
That is, the water pressure H is determined according to the rate of change dQ/dt of the water flow HQ, and when the flow rate Q decreases, the water pressure H becomes higher than the water pressure HO before the change.

従って、第7図の特性を考慮し、発電機出力PGを減少
させようとしてガイドベーン開度aを閉じはじめると、
流ff1Qが減少し、その結果、前述の水圧鉄管内に水
撃現象が発生して水車の入口圧が上昇するため、水車の
有効落差Heも上昇する。
Therefore, considering the characteristics shown in Fig. 7, when the guide vane opening degree a starts to be closed in an attempt to decrease the generator output PG,
The flow ff1Q decreases, and as a result, the above-mentioned water hammer phenomenon occurs in the penstock, and the inlet pressure of the water turbine increases, so that the effective head He of the water turbine also increases.

水車の軸出力ptは水の流量Qと水車の有効落差Heの
積にほぼ比例するため、上記の水撃作用による水車台゛
効落差Heの上昇分が大きい場合には、水車の軸出力が
−q上昇する。すなわち、水の流mQの時間変化率の絶
対値l dQ/d t/ 1が大きいと、前記の不具合
が生ずることになる。
Since the shaft output pt of a water turbine is approximately proportional to the product of the water flow rate Q and the effective head He of the water turbine, if the increase in the effective head He of the water turbine platform due to the above-mentioned water hammer effect is large, the shaft output of the water turbine will increase. −q rises. That is, if the absolute value l dQ/d t/ 1 of the time rate of change of the water flow mQ is large, the above-mentioned problem will occur.

上述のように、水の流ff1Qはガイドベーン開度aに
よって調節される。すなわち、流量の変化率dQ/dt
はガイドベーンの変化率da/dtに応じて変化する。
As described above, the water flow ff1Q is adjusted by the guide vane opening a. In other words, the rate of change in flow rate dQ/dt
changes depending on the rate of change da/dt of the guide vane.

従って、ガイドベーン開度aの変化率da/dtが大き
いときにはdQ/dtが大きくなり、水撃現象による入
口水圧上昇が大きくなる。その結果、水車の軸出力Pt
が出力目標値P*に対して一時的に逆方向に変化する現
象が表れることになる。
Therefore, when the rate of change da/dt of the guide vane opening degree a is large, dQ/dt becomes large, and the increase in inlet water pressure due to the water hammer phenomenon becomes large. As a result, the shaft output Pt of the water turbine
A phenomenon occurs in which the output value temporarily changes in the opposite direction to the output target value P*.

一方、最適回転速度設定器1つ(第6図)では出力目標
値P*に基づいて水車最高効率運転を実現するために、
回転速度目標値N*を出力している。この最適回転速度
N*と出力目標値P*との間には第8図のように関係が
ある。すなわち、出力目標値P*が大きい所では回転速
度目標値N*も大きく、2本が小さい所ではN*も小さ
くなる。
On the other hand, with one optimum rotation speed setting device (Fig. 6), in order to achieve the highest efficiency operation of the water turbine based on the output target value P*,
The rotational speed target value N* is output. There is a relationship between this optimum rotational speed N* and the output target value P* as shown in FIG. That is, where the output target value P* is large, the rotational speed target value N* is also large, and where the two outputs are small, N* is also small.

第7図に示したように、出力目標値P*に下げ方向命令
を出した場合には、回転速度目標値N*も下げ方向命令
となる。回転速度Nは、回転速度目標値N*を入力され
た回転速度制御装置18によって回転速度目標値N*に
近づくように制御されている。この結果、第7図に示し
たように回転速度Nは減速されていく。
As shown in FIG. 7, when a command is issued to lower the output target value P*, the rotational speed target value N* is also commanded to lower. The rotational speed N is controlled to approach the rotational speed target value N* by the rotational speed control device 18 to which the rotational speed target value N* is input. As a result, the rotational speed N is reduced as shown in FIG.

上述のように、出力目標値P*が減少していくと、水圧
鉄管の水撃により、水車軸出力ptが一旦上昇し、しか
も回転速度Nは減少方向に制御されるので、回転部の慣
性エネルギーが放出されることになる。従って、出力目
標値P*が減少方向であるにもかかわらず、発電機出力
PCが一旦逆に上昇するという現象が現れることになる
As mentioned above, when the output target value P* decreases, the water wheel shaft output pt increases once due to the water hammer of the penstock, and the rotational speed N is controlled in the decreasing direction, so the inertia of the rotating part increases. Energy will be released. Therefore, even though the output target value P* is in the decreasing direction, a phenomenon occurs in which the generator output PC increases once.

(発明が解決しようとする問題点) このように従来の出力制御方式では、電力系統からの要
求に対し、発電機または発電電動機の出力が一ロー逆の
応答をすることになるため、系統電力の運用上、問題と
なっていた。
(Problem to be solved by the invention) In this way, in the conventional output control method, the output of the generator or generator motor responds in the opposite direction to the request from the power grid, so This was a problem in terms of operation.

(発明の目的) 本発明は従来技術における上述のごとき欠点を解決すべ
くなされたもので、系統からの出力要求に対して追従性
か良く、安定して出力を制御できる水力機械の運転方法
を提供することを目的とするものである。
(Objective of the Invention) The present invention was made to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional technology, and provides a method for operating a hydraulic machine that can easily follow the output request from the system and can stably control the output. The purpose is to provide

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明の可変速水力機械の運転方法は、水量を調節する
ガイドベーンを有する水車またはポンプ水車等の水力機
械と、この水力機械に直結された巻線形誘導発電機また
は巻線形誘導発電電動機等の可変速発電電動機等を備え
、この可変速発電電動機等の回転速度を制御する回転速
度制御装置をaする可変速制御水力機械の運転方法にお
いて、前記ガイドベーン開度またはその目標値の変化率
もしくは微分値を検出し、この変化率または微分値に負
の利得を乗じた値をもって、前記可変速発電電動機等の
回転速度を制御することを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) A method for operating a variable speed hydraulic machine according to the present invention includes a hydraulic machine such as a water turbine or a pump water turbine having guide vanes for adjusting the amount of water, and a winding guide directly connected to the hydraulic machine. A method for operating a variable speed control hydraulic machine comprising a variable speed generator/motor such as a generator or a wound induction generator/motor, and a rotation speed control device for controlling the rotational speed of the variable speed generator/motor, etc., wherein the guide vane It is characterized in that the rate of change or differential value of the opening degree or its target value is detected, and the rotational speed of the variable speed generator motor etc. is controlled using a value obtained by multiplying the rate of change or differential value by a negative gain.

(作 用) 上述のように構成した本発明の方法によれば、出力[:
1標の変化に応じてガイドベーン開度が変化し、その変
化率に負の利得を乗じた値によって回転速度を補正する
ので、ガイドベーンの開閉により水圧鉄管の水撃作用に
起因した落差変動によって起る出力の変動分を、回転部
分の回転エネルギーとして吸収あるいは放出することに
よって、発電機出力が出力目標に対して逆方向に一旦振
られる過度現象を抑制できる。
(Function) According to the method of the present invention configured as described above, the output [:
The guide vane opening changes according to a change in one mark, and the rotation speed is corrected by the value obtained by multiplying the rate of change by a negative gain, so opening and closing of the guide vane reduces head fluctuations caused by water hammer action on the penstock. By absorbing or discharging the fluctuations in the output caused by this as rotational energy of the rotating part, it is possible to suppress a transient phenomenon in which the generator output swings once in the opposite direction to the output target.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明による制御方法を適用した出力制御シス
テムの構成例を示すもので、水圧鉄管11により導かれ
た水はガイドベーン17を通り、水車またはポンプ水車
12を回転させる。これによって発生した水車またはポ
ンプ水車の軸出力ptは、可変速発電機13により電気
的出力PGに変換される。
FIG. 1 shows a configuration example of an output control system to which the control method according to the present invention is applied. Water guided by a penstock 11 passes through a guide vane 17 and rotates a water wheel or a pump water wheel 12. The shaft output pt of the water turbine or pump water turbine thus generated is converted into an electrical output PG by the variable speed generator 13.

出力目標値P*が与えられると、出力制御装置15によ
って実際の発電機出力PGと比較され、ガイドベーンの
開度口(票値a*が導出される。この値はガイドベーン
制御装置16に人力されてガイドベーン開度aを出力す
る。
When the output target value P* is given, the output control device 15 compares it with the actual generator output PG and derives the guide vane opening (vote value a*).This value is sent to the guide vane control device 16. The guide vane opening degree a is output manually.

一方、最適回転速度設定器19は出力目標値P*に応じ
た回転速度目標値N*を回転速度制御装置18に向けて
出力している。ガイドベーンの開度はガイドベーン開度
検出装置20によって検出され、回転速度補正制御回路
21へ入力されている。
On the other hand, the optimum rotational speed setter 19 outputs a rotational speed target value N* corresponding to the output target value P* to the rotational speed control device 18. The opening degree of the guide vane is detected by a guide vane opening degree detection device 20 and input to a rotation speed correction control circuit 21 .

ここで、出力目標値P*とじて下げ命令が与えられたと
すると、出力制御装置15はガイドベーン開度目標値a
*を減らす指令を出す。これによってガイドベーンは閉
鎖していく。
Here, if a command is given to lower the output target value P*, the output control device 15 controls the guide vane opening degree target value a
Issue a command to reduce *. This causes the guide vane to close.

その結果、水圧鉄管11内の水量が減少し、水撃現象が
起り、水車またはポンプ水車にかかる有効落差が増すの
で、水車またはポンプ水車の軸出力Ptが上昇する。
As a result, the amount of water in the penstock 11 decreases, a water hammer phenomenon occurs, and the effective head applied to the water turbine or pump turbine increases, so that the shaft output Pt of the water turbine or pump turbine increases.

このとき、ガイドベーン開度検出装置20は、ガイドベ
ーン開度aを検出して回転速度補正制御回路21へ送る
。この回転速度補正制御回路ではガイドベーン開度aの
変化率あるいは微分値を算出する。
At this time, the guide vane opening degree detection device 20 detects the guide vane opening degree a and sends it to the rotational speed correction control circuit 21 . This rotational speed correction control circuit calculates the rate of change or differential value of the guide vane opening degree a.

次に、第1図と第2図を参照して前述した本発明の実施
例の作用を説明する。なお、線および記号の定義は前述
した図におけると同一である。
Next, the operation of the embodiment of the present invention described above will be explained with reference to FIGS. 1 and 2. Note that the definitions of lines and symbols are the same as in the previous figures.

第2図は出力目標値P*が下げ方向の場合を示すが、こ
の場合、ガイドベーンは閉鎖中なので、変化率あるいは
微分値は負の値をとる。そこで、回転速度補正制御回路
21では、この変化率あるいは微分値に負の利得を乗じ
て速度補正値Ncとする。この場合、速度補正値Ncを
前記回転速度目標値N*に加えた値が回転速度制御装置
18へ送られる。
FIG. 2 shows a case where the output target value P* is in the downward direction, but in this case, the guide vane is closed, so the rate of change or differential value takes a negative value. Therefore, in the rotational speed correction control circuit 21, this rate of change or differential value is multiplied by a negative gain to obtain a speed correction value Nc. In this case, a value obtained by adding the speed correction value Nc to the rotational speed target value N* is sent to the rotational speed control device 18.

回転速度制御装置18は回転速度目標値N*より速度補
正値Ncだけ高い回転速度に実回転数を制御する。回転
速度を上昇させると、水車軸出力Ptの一部が回転部の
慣性エネルギーとして吸収される。従って、第7図に示
した、発電機出力PGか出力目標値P*に対して逆に上
昇する余剰分のエネルギー(水車軸出力)を回転部の慣
性エネルギーとして吸収するように回転速度を上昇させ
れば、出力目標値P*の下げ指令に対して発電機出力P
Cが一旦上昇するようなこともなくなり、第2図に示し
たように出力目標値P*に対して発電機出力PCの追従
性が良くなり、安定した出力制御が可能となる。
The rotational speed control device 18 controls the actual rotational speed to be higher than the rotational speed target value N* by the speed correction value Nc. When the rotational speed is increased, a part of the water wheel shaft output Pt is absorbed as inertial energy of the rotating part. Therefore, as shown in Fig. 7, the rotation speed is increased so that the excess energy (water wheel shaft output) that increases contrary to the generator output PG or output target value P* is absorbed as inertia energy of the rotating part. If the output target value P* is lowered, the generator output P
C will no longer rise once, and as shown in FIG. 2, the followability of the generator output PC to the output target value P* will improve, making stable output control possible.

第3図に本発明の他の実施例を示す。この実施例におい
て前述した実施例と異なるのは、ガイドベーン開度aを
検出する替わりにガイドベーン開度a*を回転速度補正
制御回路21に送り、ガイドベーン開度a*の変化率あ
るいは微分値を算出し、この値に負の利得を乗じた速度
補正値Ncを回転速度目標値N*に加えて回転速度制御
装置18に送り回転速度Nを制御する。
FIG. 3 shows another embodiment of the invention. This embodiment differs from the previously described embodiments in that instead of detecting the guide vane opening a*, the guide vane opening a* is sent to the rotational speed correction control circuit 21, and the change rate or differential of the guide vane opening a* is A speed correction value Nc obtained by multiplying this value by a negative gain is added to the rotational speed target value N* and sent to the rotational speed control device 18 to control the rotational speed N.

この制御方法では、出力目標値P*が下がる場合には、
ガイドベーン開度a*を減少する°ので、a*の変化率
または微分値は負になる。一方、ガイドベーン開度aも
a*の減少にともなって閉鎖していくので、水圧鉄管1
1内の流量減少によって起こる水撃現象により有効落差
が上昇し、水車またはポンプ水車の軸出力ptが増加す
るが、ガイドベーン開度目標値a*の変化率または微分
値に負の利得を乗じた速度補正値Ncにより回転速度目
標値N*を補正して回転速度を上昇させることによって
、上述の水車またはポンプ水車の軸出力ptの増加分を
回転部の回転エネルギ(慣性エネルギ)として吸収する
In this control method, when the output target value P* decreases,
Since the guide vane opening degree a* is decreased, the rate of change or differential value of a* becomes negative. On the other hand, the guide vane opening a also closes as a* decreases, so the penstock 1
The effective head rises due to the water hammer phenomenon caused by the decrease in the flow rate within 1, and the shaft output pt of the water turbine or pump water turbine increases. By correcting the rotational speed target value N* using the speed correction value Nc obtained by increasing the rotational speed and increasing the rotational speed, the increase in the shaft output pt of the water turbine or pump turbine described above is absorbed as rotational energy (inertial energy) of the rotating part. .

この方法よれば、第7図に示した、出力目標値P*の下
げ命令時に発電機出力PCか逆方向に一ロー振れる現象
もなくなり、出力目標値P*に対する発電機出力PGの
追従性か良くなる。
According to this method, the phenomenon in which the generator output PC swings by one row in the opposite direction when the command to lower the output target value P* shown in FIG. 7 is eliminated, and the followability of the generator output PG to the output target value P* is improved. Get better.

なお、上述した実施例はいずれも出力目標値P*が減少
する場合似ついて述べたが、出力目標値P*に上げ指令
がきた場合も同様にして出力制御が行なえる。すなわち
、出力目標値P*が増加した場合、出力制御装置15は
ガイドベーンを開口する方向の目標値a*を指令する。
Incidentally, in all of the above-mentioned embodiments, the case where the output target value P* decreases has been described, but the output control can be performed in the same manner even when a command to increase the output target value P* is received. That is, when the output target value P* increases, the output control device 15 commands the target value a* in the direction of opening the guide vane.

この開口指令a*が入力されると、ガイドベーン制御装
置16によりガイドベーンは17は開口される。
When this opening command a* is input, the guide vane 17 is opened by the guide vane control device 16.

このとき水圧鉄管内では流量が増すため水撃現象が起り
、有効落差が減少する。この有効落差減少により出目増
加指令が出ているのにもかかわらず水中またはポンプ水
車の軸出力は減少する。
At this time, the flow rate increases in the penstock, causing a water hammer phenomenon and reducing the effective head. Due to this reduction in effective head, the shaft output of the submersible or pump turbine decreases even though a command to increase output is issued.

一方、ガイドベーン開度aまたはガイドベーン開度目標
値a*の変化率または微分値(この場合、正となる)に
負の利得を生じた値Nc(この場合、負となる)を回転
速度目標値N*に加えて、回転速度Nを減速する制御を
行うことにより水車またはポンプ水車の軸出力の減少分
を回転部分の慣性エネルギの放出という形で補う。これ
により出力目標値P*に対する発電機出力PGの追従性
をよくし安定した出力制御が行なえる。
On the other hand, the value Nc (in this case, negative) that produces a negative gain in the rate of change or differential value (in this case, positive) of the guide vane opening a or the guide vane opening target value a* is the rotation speed. In addition to the target value N*, by performing control to reduce the rotation speed N, a decrease in the shaft output of the water turbine or pump water turbine is compensated for in the form of releasing inertial energy of the rotating part. This improves the followability of the generator output PG to the output target value P* and allows stable output control.

なお、上記制御方法を、第8図に示すように、1本の水
圧鉄管11から複数本の導水管が分岐し、複数台の水車
またはポンプ水車12a、12bを運転する発電所に適
用する場合、出力目標値P*に同時に制御される運転台
数が多い場合には流量変化dQ/dtが多いので、前記
した水圧鉄管の水撃現象による何効落差の変化が大きく
、また目標出力P*に同時に制御する運転台数が少ない
場合には流量変化dQ/dtが少ないので、前記水撃現
象による有効落差の変化が小さいことを考慮して回転速
度補正制御装置21でガイドベーン開度の変化率に乗じ
た負利得の絶対値を、運転台数が多い場合には大きく、
運転台数が少ない場合には小さくすることにより、運転
台数がかわっても出力目標値P*に対する発電機出力P
Gの追従性か最適になるように出力制御を行うことがで
きる。
In addition, as shown in FIG. 8, when the above control method is applied to a power plant where a plurality of water conductive pipes branch from one penstock 11 and a plurality of water turbines or pump water turbines 12a and 12b are operated. , when there are many units in operation that are simultaneously controlled to the output target value P*, the flow rate change dQ/dt is large, so the change in the effective head due to the water hammer phenomenon of the penstock described above is large, and the target output P* When the number of operating units to be controlled at the same time is small, the flow rate change dQ/dt is small, so the rotation speed correction control device 21 adjusts the rate of change of the guide vane opening, taking into account that the change in effective head due to the water hammer phenomenon is small. The absolute value of the multiplied negative gain is increased when there are many vehicles in operation,
If the number of units in operation is small, the generator output P for the target output value P* can be reduced even if the number of units in operation changes.
Output control can be performed to optimize G followability.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、発電運転時の出力
制御が極めて安定し、水力発電設備を追従性良く制御で
きる。
As described above, according to the present invention, output control during power generation operation is extremely stable, and hydroelectric power generation equipment can be controlled with good followability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の可変速水力機械の運転方法を実現する
ための制御ブロック図、第2図はその作動を示すグラフ
、第3図は本発明の他の実施例を示す制御ブロック図、
第4図は本発明の更に他の実施例を示す分岐水路を持つ
発電所の系統図、第5図は従来方式による水力発電所の
概略図、第6図は従来の水力発電所の制御ブロック図、
第7図と第8図はその作動を示すグラフである。 10・・・上池、11・・・水圧鉄管、12・・・水車
またはポンプ水車、13・・・可変速発電電動機、14
・・・下池、]5・・・出力制御装置、16・・・ガイ
ドベーン制御装置、〕7・・・ガイドベーン、18・・
・回転速度制御装置、19・・・最適回転速度設定器、
20・・・ガイドベーン開度検出装置、21・・・回転
速度制御回路。 出願人代理人  佐  藤  −雄 第2図
FIG. 1 is a control block diagram for realizing the method of operating a variable speed hydraulic machine of the present invention, FIG. 2 is a graph showing its operation, and FIG. 3 is a control block diagram showing another embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a system diagram of a power plant with a branch waterway showing still another embodiment of the present invention, Fig. 5 is a schematic diagram of a conventional hydroelectric power plant, and Fig. 6 is a control block of a conventional hydroelectric power plant. figure,
FIGS. 7 and 8 are graphs showing the operation. 10... Upper pond, 11... Penstock, 12... Water wheel or pump water wheel, 13... Variable speed generator motor, 14
...Lower pond, ]5... Output control device, 16... Guide vane control device, ]7... Guide vane, 18...
・Rotation speed control device, 19...optimum rotation speed setting device,
20... Guide vane opening detection device, 21... Rotation speed control circuit. Applicant's agent Mr. Sato - Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、水量を調節するガイドベーンを有する水車またはポ
ンプ水車等の水力機械と、この水力機械に直結された可
変速発電機または可変速発電電動機(以下、可変速発電
電動機等という。)と、この変速発電電動機等の回転速
度を制御する回転速度制御装置とを有する可変速制御水
力発電設備の発電運転方法において、前記ガイドベーン
開度またはその目標値の変化率もしくは微分値を検出し
、この変化率または微分値に負の利得を乗じた値をもっ
て、前記可変速発電電動機等の回転速度を補正制御する
ことを特徴とする可変速水力機械の運転方法。 2、水路が上池に接続された一条管路部と、それから分
岐する複数の分岐管とからなり、各分岐管に可変速制御
水力機械が接続されている水力発電所において、ガイド
ベーンまたはその目標値の変化率もしくは微分値を検出
し、この変化率または微分値に負の利得を乗じた値をも
って可変速発電電動機等の回転速度を補正制御する場合
、上記利得を上記ガイドベーンを動かす水力機械の運転
台数によって変化させることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の可変速水力機械の運転方法。
[Scope of Claims] 1. A hydraulic machine such as a water wheel or a pump water turbine having a guide vane for adjusting the amount of water, and a variable speed generator or a variable speed generator motor (hereinafter referred to as a variable speed generator motor etc.) directly connected to this hydraulic machine. ) and a rotation speed control device for controlling the rotation speed of the variable speed generator-motor, etc., in a power generation operation method of a variable speed control hydroelectric power generation facility having a rotation speed control device for controlling the rotation speed of the variable speed generator motor, etc. A method for operating a variable speed hydraulic machine, comprising: detecting the change rate or differential value, and correcting and controlling the rotational speed of the variable speed generator motor, etc. using a value obtained by multiplying the rate of change or the differential value by a negative gain. 2. In a hydroelectric power plant where the waterway consists of a single pipe section connected to the upper pond and multiple branch pipes branching from it, and a variable speed control hydraulic machine is connected to each branch pipe, the guide vane or its When the rate of change or differential value of the target value is detected and the rotational speed of a variable speed generator motor is corrected and controlled using a value obtained by multiplying this rate of change or differential value by a negative gain, the gain is used as the hydraulic power that moves the guide vane. 2. The method of operating a variable speed hydraulic machine according to claim 1, wherein the speed is changed depending on the number of machines in operation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5240392A (en) * 1975-09-26 1977-03-29 Sumitomo Metal Ind Ltd Magnetic flaw detection device

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JPS5240392A (en) * 1975-09-26 1977-03-29 Sumitomo Metal Ind Ltd Magnetic flaw detection device

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