JPH01163474A - Control method for operation of variable speed water turbine - Google Patents

Control method for operation of variable speed water turbine

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JPH01163474A
JPH01163474A JP62318847A JP31884787A JPH01163474A JP H01163474 A JPH01163474 A JP H01163474A JP 62318847 A JP62318847 A JP 62318847A JP 31884787 A JP31884787 A JP 31884787A JP H01163474 A JPH01163474 A JP H01163474A
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JP
Japan
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water turbine
power generation
variable speed
speed
mode
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Application number
JP62318847A
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Japanese (ja)
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Hisao Kuwabara
尚夫 桑原
Yasuteru Ono
大野 泰照
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Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable the smooth and sure changeover of a mode by shifting the mode while holding a rotating speed in the vicinity of the lower limit within a variable speed band at the time of the changeover from an idling operation mode to a power generating operation mode. CONSTITUTION:When the variation in the frequency (f) of an electric power system is large during an idling operation, the temporary following variation of an effective electric power P is permitted. Hence, it is necessary to give due consideration to not making the comparison element or integral element gain in a speed control portion 31 excessively large. As the result of thus restricting the response speed of a speed control system, although the temporary variation in rotating speed N is unavoidable, normal operation can be continued so far as the rotating speed N is within a variable speed band. If the rotating speed tends to get off of the variable speed band, the holding in the variable band is carried out by means of a kick-back circuit 42.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水車運転領域で8字特性いわゆるNI(但しQ
は水車流−!?t)やTI=(但しTは水車■( の発生トルク)が低下する特性を有し、可変速発電が可
能な水車設備に係り、特に空転運転が可能で、かつ空転
→発電への運転モード切換時に電力系統への外乱を最小
に抑えるに好適な制御方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention applies the so-called 8-character characteristic NI (however, Q
It's like a waterwheel! ? t) or TI= (where T is the water turbine ■ (generated torque) of the water turbine has the characteristic of decreasing, and relates to water turbine equipment that is capable of variable speed power generation, in particular, is capable of idling operation, and is an operating mode from idling to power generation. The present invention relates to a control method suitable for minimizing disturbance to the power system during switching.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

本発明の公知例として、以下のものが知られている。 The following are known examples of the present invention.

a、電力技術ハンドブック(電気書院、埴野一部早大教
授監修)pi−64,7,5,3項p5−819.4項 す、特開昭6l−170300 C1特公告6l−31312 d、861年電気学会全国大会発表に1028「可変速
揚水発電システム用発電電動機の2軸励磁電流制御系検
討」 上記公知例aでは同期電動機とこれに駆動される水力機
械の調和運転の原理と方法が記述されている。但し電力
変換器を備え可変速運転可能な可変速水力機械の調和運
転制御方法については一切述べていない。
a, Electric Power Technology Handbook (Denki Shoin, partially supervised by Professor Hanino, Waseda University) pi-64, 7, 5, 3, p5-819.4, JP-A-6L-170300 C1 Special Publication 6L-31312 d, 1028 "Study of two-axis excitation current control system of generator motor for variable speed pumped storage power generation system" presented at the National Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan in 1961 It has been described. However, there is no mention of a harmonic operation control method for variable speed hydraulic machines equipped with power converters and capable of variable speed operation.

第7図は公知例すに係る制御装置にブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a control device according to a known example.

水車特性関数発生器5には発電出力指令Poと水位検−
出信号Hが入力されて、ここで最適回転速度指令Naと
最適案内弁開度指令Yaが算出される。最適回転速度指
令N&は回転速度検出器6で検出された実際の回転速度
信号Nと比較器10で比較され、その偏差ff1Na 
(=Na−N)が演算器11に入力される。演算器11
は比例要素CI)、積分要素Cr/S、微分要素Cos
および加算器12からなり、前記偏差ENaがある限り
これを零にするように最適案内弁開度指令Y&を補正す
る補正信号ΔYを出力する。この補正信号ΔYは加算器
13で最適案内弁開度指令Y&と加算され、加算器13
からの出力、すなわち補正された案内弁開度指令(ya
+ΔY)が案内弁駆動装置8に入力される。案内弁駆動
装置8は加算器14と積分要素に4/Sからなり、その
出力が加算器14に負帰還されている。また、前記発電
出力指令Pxoは比較器15にも入力され、他方の入力
である発電出力検出器16で検出された実際の発電出力
信号Pと比較されて、その偏差ΔP(=Pxo−P)が
電力制御装置17に入力される。電力制御装置17は比
例要素Ka、積分要素Ke/Sおよび加算器18からな
り、その出力がサイクロコンバータ3に入力される。
The water turbine characteristic function generator 5 has a power generation output command Po and a water level detection
The output signal H is input, and the optimum rotational speed command Na and the optimum guide valve opening command Ya are calculated here. The optimum rotational speed command N& is compared with the actual rotational speed signal N detected by the rotational speed detector 6 by a comparator 10, and the deviation ff1Na is compared with the actual rotational speed signal N detected by the rotational speed detector 6.
(=Na−N) is input to the arithmetic unit 11. Arithmetic unit 11
are proportional element CI), integral element Cr/S, and differential element Cos.
and an adder 12, which outputs a correction signal ΔY for correcting the optimum guide valve opening command Y& so as to reduce the deviation ENa to zero as long as the deviation ENa exists. This correction signal ΔY is added to the optimum guide valve opening command Y& in the adder 13.
The output from , that is, the corrected guide valve opening command (ya
+ΔY) is input to the guide valve drive device 8. The guide valve drive device 8 consists of an adder 14 and an integral element of 4/S, the output of which is negatively fed back to the adder 14. The power generation output command Pxo is also input to a comparator 15, and is compared with the actual power generation output signal P detected by the power generation output detector 16, which is the other input, and its deviation ΔP (=Pxo-P) is calculated. is input to the power control device 17. The power control device 17 includes a proportional element Ka, an integral element Ke/S, and an adder 18, the output of which is input to the cycloconverter 3.

この公知例すによるとこの制御装置において、いま時点
toで例えば発電出力Pをステップ状に上昇させようと
して、発電出力指令Pxoを第8図(a)に示すように
ステップ状に上昇させると、発電機1の発電出力Pは、
第8図(g)に示すように、発電出力指令Pxoの変化
に追従して上昇する。すなわち、電力制御装置17に含
まれる積分要素Ke/Sと、電力制御装置17.サイク
ロコンバータ32発電機19発電出力検出器16および
比較器15によって構成される負帰還回路により、偏差
ΔP=(Pxo−P)は次第に減少して定常時にP:P
xoとなる。一方、最適案内弁開度指令Yaに対しての
案内弁9の開度Yの応答性は、前述の発電出力指令Px
oに対しての発電出力Pの応答性よりも遅い。このため
、発電出力Pよりも水車出力Ptの方が小さくなり、第
8図(f)に示すように、回転速度Nは発電出力指令P
xoの急変後、−時的に減速され、その後、時点t1で
第8図(d)に示すように、案内弁開度Yは最適案内弁
開度指令Yaと等しくなり、発電出力Pと水車出力PT
がほぼ等しくなるので、回転速度Nの低下は止む。なお
、時点tlでは実際の回転速度Nの方が最適回転速度指
令Naよりも低く、偏差εsa= (Na  N)が正
で、演算器11から出力される補正信号ΔYは正である
から、この補正信号ΔYで補正された案内弁開度指令(
ya+ΔY)は最適案内弁開度指令Y&よりも大となり
、やがて水車出力PTは発電出力Pよりも大となる。し
たがって、回転速度Nは増大して最適回転速度指令N&
に近付くとともに、補正信号ΔYも零に近付き、最終的
に案内弁開度Yは最適案内弁開度指令Y&と一致し、回
転速度Nは最適回転速度指令Naと等しくなる。すなわ
ち、演算器11に含まれる積分要素Ct/Sと、演算器
11.加算器13、案内弁駆動装置8.案内弁9.水車
22発電機12回転速度検出器6および比較器10によ
って構成される負帰還回路により、偏差εNa”Dya
−N)は次第に減少して定常時にN = N aとなる
。また、定常時、偏差ΔY=(Y−Ya)=O1すなわ
ちYa”:Yは次のようにして達成される。(イ)水車
特性関数発生器5から出力される最適案内弁開度指令Y
aは当然のことであるが発電出力指令Pxoに相当する
ものである。(ロ)前記したように、定常時P : P
 oとなる。(ハ)水車2のランす1発電機1の回転子
等の総ての回転部の慣性効果は水車出力Ptと発電出力
Pの差によって加速されたり、減速されたりするもので
、一種の積分要素とみることができ、しかも前記したよ
うに11.13,8,9,2,1,6.10によって負
帰還回路が構成されているので、定常時にはPt=Pと
なる。(ニ)案内弁開度Yは水車出力PTに相当するも
のである。以上(イ)〜に)を総合すれば、偏差Δy=
 (y−ya )=0、すなわちYa”Yとなる。
According to this known example, in this control device, if, for example, the power generation output P is to be increased in a stepwise manner at a time point to, the power generation output command Pxo is increased in a stepwise manner as shown in FIG. 8(a). The power generation output P of the generator 1 is
As shown in FIG. 8(g), it increases following the change in the power generation output command Pxo. That is, the integral element Ke/S included in the power control device 17 and the power control device 17. Due to the negative feedback circuit constituted by the cycloconverter 32, the generator 19, the generated output detector 16, and the comparator 15, the deviation ΔP=(Pxo-P) gradually decreases to P:P in steady state.
It becomes xo. On the other hand, the responsiveness of the opening Y of the guide valve 9 to the optimum guide valve opening command Ya is the above-mentioned power generation output command Px
It is slower than the response of the power generation output P to o. For this reason, the water turbine output Pt becomes smaller than the power generation output P, and as shown in FIG. 8(f), the rotational speed N is
After the sudden change in xo, the speed is decelerated temporarily, and then, as shown in FIG. 8(d) at time t1, the guide valve opening Y becomes equal to the optimum guide valve opening command Ya, and the power generation output P and the water turbine Output PT
Since these become almost equal, the rotational speed N stops decreasing. Note that at time tl, the actual rotational speed N is lower than the optimum rotational speed command Na, the deviation εsa= (Na N) is positive, and the correction signal ΔY output from the calculator 11 is positive. Guide valve opening command corrected by correction signal ΔY (
ya+ΔY) becomes larger than the optimum guide valve opening command Y&, and eventually the water turbine output PT becomes larger than the power generation output P. Therefore, the rotational speed N increases and the optimum rotational speed command N&
, the correction signal ΔY also approaches zero, and finally the guide valve opening Y becomes equal to the optimum guide valve opening command Y&, and the rotational speed N becomes equal to the optimum rotational speed command Na. That is, the integral element Ct/S included in the arithmetic unit 11 and the arithmetic unit 11. Adder 13, guide valve drive device 8. Guide valve 9. A negative feedback circuit composed of a water turbine 22, a generator 12, a rotation speed detector 6, and a comparator 10 allows the deviation εNa"Dya
-N) gradually decreases until N = Na at steady state. In addition, during steady state, the deviation ΔY=(Y-Ya)=O1, that is, Ya'':Y is achieved as follows: (a) Optimal guide valve opening command Y output from the water turbine characteristic function generator 5
Of course, a corresponds to the power generation output command Pxo. (b) As mentioned above, steady state P: P
It becomes o. (c) The inertia effect of all rotating parts such as the rotor of the run 1 generator 1 of the water turbine 2 is accelerated or decelerated by the difference between the water turbine output Pt and the generated output P, and is a kind of integral In addition, as described above, since a negative feedback circuit is constituted by 11.13, 8, 9, 2, 1, and 6.10, Pt=P in steady state. (d) The guide valve opening degree Y corresponds to the water turbine output PT. If we combine the above (a) to), the deviation Δy=
(y-ya)=0, that is, Ya''Y.

即ち公知例すは可変速水力発電装置の発電モードにおけ
る好ましい制御方法を開示している。
That is, the known example discloses a preferable control method in the power generation mode of a variable speed hydroelectric power generation device.

特に回転速度制御は発電機側の電気出力制御より水車側
の機械的出力制御で行なうのが好ましいとしてその具体
例を紹介している。
In particular, it is preferable to control the rotational speed by mechanical output control on the water turbine side rather than electrical output control on the generator side, and introduces a specific example.

但し、この公知例すでは本発明が対象にしている様な空
転運転モードや空転→発電モード切換については一切触
れていない。
However, this known example does not mention at all the idling operation mode or the idling→power generation mode switching, which is the object of the present invention.

公知例Cでは水車方向回転の空転モード、特に無効電力
制御を行う調和モードから発電モードへ切換する際−度
発電機を電力系統から解列し水車の回転速度を一度下げ
、その後案内羽根を開いて再度加速し、同期された上電
力系統に再並入する制御方法を開示している。
In known example C, when switching from the idling mode of rotation in the direction of the water turbine, especially the harmonic mode that performs reactive power control, to the power generation mode, the generator is disconnected from the power grid, the rotational speed of the water turbine is lowered once, and then the guide vanes are opened. This disclosure discloses a control method for accelerating the vehicle again and rejoining the synchronized upper power grid.

尚、この公知例も本発明同様水車の8字特性を意識して
発明されたものである。
Incidentally, like the present invention, this known example was also invented keeping in mind the eight-character characteristics of water turbines.

但し、この方法では切換時に一度電力系統から解列し再
同期、再並入という煩わしい操作、制御が必要でありシ
ステム信頼性が劣るばかりではなく切換時間が長くなる
のが決定的欠陥となっている。
However, this method requires cumbersome operations and controls such as disconnecting from the power grid, resynchronizing, and reconnecting at the time of switching, which not only degrades system reliability but also lengthens the switching time, which is a decisive flaw. There is.

まして調相モード→発電モードへ切換しようとした時は
電力系統が一刻も早い有効電力供給を求めている時であ
り、この間の無駄時間はこのプラントの電力系統への貢
献度を著しく損するものである。
Furthermore, when attempting to switch from phase modulation mode to power generation mode, the power system is demanding the earliest possible supply of active power, and the wasted time during this time significantly reduces the contribution of this plant to the power system. be.

尚この公知例Cは可変速発電装置に関しては一切触れて
いない。
Note that this known example C does not mention the variable speed power generator at all.

更に公知例dでは可変速揚水発電システム用発電電動機
の2軸励磁電流制御方法が開示されている。
Further, Publication Example d discloses a two-axis exciting current control method for a generator motor for a variable speed pumped storage power generation system.

第5図はその説明図で発電/電動機1の二次側即ち回転
子側を電力変換器3 (CYC)により可変周波数励磁
をして発電/電動機1の一次側即ち固定子側の電力周波
数を一定に保持したまま回転子の回転速度を可変にした
可変速発電/電flljaに関するものである。17の
APR(出力制御装置)が図示してない出力指令(即ち
有効電力指令)と実出力検出器16の出力を比較し乍ら
ACR(励磁電流制御装置)37に対しであるべき有効
電力相当の直軸電流の値Iqを指令する。
FIG. 5 is an explanatory diagram of this, in which the secondary side, that is, the rotor side of the generator/motor 1 is subjected to variable frequency excitation by the power converter 3 (CYC), and the power frequency on the primary side, that is, the stator side of the generator/motor 1 is adjusted. This relates to variable speed power generation/electric fullja in which the rotational speed of the rotor is made variable while being held constant. The APR (output control device) 17 compares the output command (i.e., active power command) not shown in the figure with the output of the actual output detector 16, and calculates the effective power equivalent that should be for the ACR (exciting current control device) 37. command the value Iq of the direct axis current.

他方36のAVR(電圧制御装置)が図示してない電圧
指令と電圧検出器39で検出した実際の発電/電動機電
圧を比較しであるべき電圧相当の横軸電流の値i−を指
令する。
On the other hand, an AVR (voltage control device) 36 compares a voltage command (not shown) with the actual generator/motor voltage detected by the voltage detector 39 and commands a horizontal axis current value i- corresponding to the voltage that should be.

ACR(励磁電流制御装置)37は上記i、。ACR (exciting current control device) 37 is as described in i.

i、の他に位相検出器7が検出する実際のスリップ位相
角O8、実際の各相電流i、を考慮して各相電圧指令V
を決める。
i, the actual slip phase angle O8 detected by the phase detector 7, and the actual phase current i, each phase voltage command V
decide.

尚38は発電/電動機の電流検出器、40は3電力変換
器用のトランスである。ところでこの公知例では水力機
械の空転運転中の制御方法については一切触れていない
Note that 38 is a current detector for the generator/motor, and 40 is a transformer for the three power converters. By the way, this known example does not mention at all a method of controlling a hydraulic machine during idling operation.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明の課題は、今迄全く触れられたことのない新課題
である可変速発電プラントの空転モードから発電モード
へのモード切換に関し、切換中に予想される発電機のモ
ータリング(負側出力)の異常変動を抑え又は水車の回
転速度異常落ち込みを防止し、スムースで確実なモード
切換を可能にすること。
The problem of the present invention is to solve the problem of mode switching from idle mode to power generation mode in a variable speed power generation plant, which is a new problem that has never been touched before. ) or prevent an abnormal drop in the rotational speed of a water turbine, and enable smooth and reliable mode switching.

しかも解列等によって時間を損することなく短時間切換
を可能にし電力系統への貢献度を増すこと。
Furthermore, it is possible to perform switching in a short time without losing time due to disconnection, etc., thereby increasing the degree of contribution to the power system.

しかも空転2発電両運転モードでの制御事情によく適合
する切換制御方法を提供すること、特に空転運転モード
では無効電力制御のみでなく有効電力制御もできるよう
にし、発電モードでは回転速度を水車側で行うシステム
に好適な切換方法を提供すること。
In addition, it is necessary to provide a switching control method that is well suited to the control situation in the idling, two-generation, and two-generation operation modes.In particular, in the idling operation mode, it is possible to perform not only reactive power control but also active power control, and in the generation mode, the rotation speed is changed to the water turbine side. To provide a switching method suitable for a system that uses

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

(1)まず空転→発電モード切換中(特にランナ室を充
水し、案内羽根を無負荷開度付近まで開き終るまで)水
車の回転速度を可変速バンドの下限近くに保持する。
(1) First, the rotational speed of the water turbine is maintained near the lower limit of the variable speed band while switching from idle to power generation mode (especially until the runner chamber is filled with water and the guide vanes are fully opened to near the no-load opening position).

(2)案内羽根が無負荷開度付近まで開き終った段階で
回転速度制御を発電機側の駆動出力による制御から水車
側の案内羽根による制御に切換する。
(2) When the guide vanes have finished opening to around the no-load opening degree, the rotational speed control is switched from control based on the drive output on the generator side to control using the guide vanes on the water turbine side.

(3)空転運転中の目標回転速度は可変速バンドの中央
付近に設定し、発電モードへの切換に際して可変速バン
ドの下限近くへと移す。
(3) The target rotation speed during idle operation is set near the center of the variable speed band, and is moved to near the lower limit of the variable speed band when switching to power generation mode.

(4)空転運転中と切換中は発電機の駆動出力をル制御
して回転速度を目標値に合せる様に作用する同一の速度
制御系を使うが同制御系の時定数は空転運転中は長く、
切換中は短かくなるよう切換設定する。
(4) During idling operation and during switching, the same speed control system is used that controls the drive output of the generator to match the rotation speed to the target value, but the time constant of the control system is different during idling operation. long,
Set the switching to be short during switching.

〔作用〕[Effect]

上記の各手段の作用は下記。 The effects of each of the above measures are as follows.

Ω工!UロLL 本題に入る前に8字特性について説明する。Omega! Uro LL Before getting into the main topic, I will explain the 8-character characteristics.

一般的に、ポンプ水車、特に高落差ポンプ水車のランナ
ーはポンプ運転時に高揚程を得る為に、充分なる遠心ポ
ンプ作用を発揮するべく設計される。
Generally, the runner of a pump-turbine, especially a high-head pump-turbine, is designed to exhibit sufficient centrifugal pumping action in order to obtain a high head during pump operation.

しかしながら、この設計は、ポンプ水車の水車運転に悪
影響を与える。特に後述の8字特性と呼ばれる特性を伴
うことが必至と考えられている。
However, this design adversely affects the turbine operation of the pump turbine. In particular, it is considered inevitable that a characteristic called the 8-character characteristic, which will be described later, is accompanied.

この設計に採用されるポンプ水車の特性を、所定案内羽
根開度の下における単位落差当り回転数(N1)と単位
落差当り流量(Qz )との関係を表わす特性曲線によ
り示した場合、この特性曲線は、水車運転領域において
、N1の値の増加に伴ってQlの値が減少する第1の部
分と、N1の値の減少に伴ってQlの値が減少する第2
の部分とを有する。説明の便宜上、本明細書においては
、前記第2の部分を、8字特性部分と称する。更に、8
字特性部分におけるポンプ水車の特性を、以後8字特性
と称する。8字特性部分における水車運転にあっては、
単位落差当りトルク(T1)もまた、単位落差当り回転
数(Ni )の減少に伴い。
When the characteristics of the pump-turbine adopted in this design are shown by a characteristic curve representing the relationship between the number of revolutions per unit head (N1) and the flow rate per unit head (Qz) under a predetermined guide vane opening, this characteristic The curve has a first part in which the value of Ql decreases as the value of N1 increases and a second part in which the value of Ql decreases as the value of N1 decreases in the turbine operation region.
It has a part. For convenience of explanation, the second portion is referred to herein as the character eight characteristic portion. Furthermore, 8
The characteristics of the pump-turbine in the character-shape characteristic portion are hereinafter referred to as the character-eight characteristics. Regarding water turbine operation in the character 8 characteristic part,
The torque per unit head (T1) also decreases as the number of revolutions per unit head (Ni) decreases.

減少する。Decrease.

水車運転領域において8字特性を有するポンプ。A pump with figure 8 characteristics in the water turbine operation area.

水車の特性を、第6図Aおよび第6図已に示す。The characteristics of the water turbine are shown in Figures 6A and 6B.

第6図Aにおいては、ポンプ水車の特性が案内羽根開度
をパラメーターにとり、単位落差当りの回転数(N1)
と単位落差当りの流量(Ql)との関係として示されて
いる。一方、第1図Bにおいては、ポンプ水車の特性が
、同じパラメーターにより、単位落差当りの回転数(N
1)と単位落差当りのトルク(Tz)との関係として示
されている。Nl t QtおよびT1は次の式により
表現される。
In Figure 6A, the characteristics of the pump-turbine are determined by the number of revolutions per unit head (N1) using the guide vane opening as a parameter.
and the flow rate per unit head (Ql). On the other hand, in Figure 1B, the characteristics of the pump-turbine are determined by the same parameters as the number of revolutions per unit head (N
1) and torque per unit head (Tz). Nl t Qt and T1 are expressed by the following equations.

Nx” N / /7Tr−Qt= Q //Tr  
、 T t= T / H上式において、符号N、Q、
HおよびTは、それぞれ、ポンプ水車の回転数、流量、
有効落差およびトルクを示す。
Nx” N//7Tr-Qt=Q//Tr
, T t= T/H In the above formula, the symbols N, Q,
H and T are the rotation speed and flow rate of the pump turbine, respectively.
Indicates effective head and torque.

特性曲線101および101′は、所定の比較的大きな
案内羽根開度の下で得られる。特性曲線102および1
02′は、それよりも小さな案内羽根開度の下で得られ
る。特性曲線103および103′は更にそれよりも小
さい案内羽根開度の下で得られる。
Characteristic curves 101 and 101' are obtained under certain relatively large guide vane openings. Characteristic curves 102 and 1
02' is obtained under a smaller guide vane opening. Characteristic curves 103 and 103' are also obtained at smaller guide vane openings.

特性曲線101のa−d−h部分においては、Qlの値
は、Nlの減少に伴い減少する。上述の様に、この曲線
部分a−d−hを、本明細書においては、8字特性部分
と称する。同様に、曲線部分b −e −iは、特性曲
線102の8字特性部分であり、曲線部分c −f −
jは、特性曲線103の8字特性部分である。−見して
明らかなように、特性曲線101の8字特性部分a−d
−hは、特性曲線102の8字特性部分b −e −i
より長く、特性曲線102の8字特性部分b −e −
iは、特性曲線103の8字特性部分c −f −jよ
りも長い。このことは、案内羽根開度が小さくなるとS
字特性部分の長さが短くなることを意味する。
In the a-dh portion of the characteristic curve 101, the value of Ql decreases as Nl decreases. As mentioned above, this curved portion a-d-h is referred to herein as the figure-eight characteristic portion. Similarly, curve portion b-e-i is a character-eight characteristic portion of characteristic curve 102, and curve portion c-f-
j is the figure 8 characteristic portion of the characteristic curve 103. - As can be seen, the 8-character characteristic portions a-d of the characteristic curve 101
-h is the 8-character characteristic portion b of the characteristic curve 102 -e -i
longer, the 8-character characteristic part b −e − of the characteristic curve 102
i is longer than the 8-character characteristic portion c − f − j of the characteristic curve 103. This means that when the guide vane opening becomes smaller, S
This means that the length of the character characteristic part becomes shorter.

第6図Aにおけると同様に、第6図Bにおいても1曲線
部分a’ ””d’ −h’ 、b’ −e’ −1′
およびc/ −fl−j/は、それぞれ特性曲線1’ 
、2’および3′の8字特性部分である。
As in FIG. 6A, in FIG.
and c/-fl-j/ are the characteristic curve 1', respectively
, 2' and 3'.

第6図Bは、第6図Aと密接な関係がある0例えば、第
6図Aの曲線103上のQ1=Qtx*N1=NIXを
満たす点Xは、第6図Bの曲線103′上の点X′に対
応している。点X′は、Tl=TIX’ t Nt :
NIX’ (=Ntx)を満たす点である。
6B has a close relationship with FIG. 6A. For example, a point corresponds to point X'. Point X' is Tl=TIX' t Nt:
This is a point that satisfies NIX' (=Ntx).

同様に、第6図Aにおける点a、b、C9d、e。Similarly, points a, b, C9d, e in FIG. 6A.

f、h、iおよびjはそれぞれ第6図Bにおける点a′
、b′、C′、d′、e′、f′、h′。
f, h, i and j are respectively points a' in FIG. 6B.
, b', C', d', e', f', h'.

i′およびj′に対応している。It corresponds to i' and j'.

曲線nrは、無負荷流量曲線である。曲線1゜2.3と
曲線nrとの交点α、β、γは、それぞれ1曲線1’ 
、2’ 、3’ と直線Ti =Oとの交点α′、β′
、γ′に対応している。
Curve nr is a no-load flow rate curve. The intersection points α, β, and γ of curve 1゜2.3 and curve nr are each 1 curve 1'
, 2', 3' and the straight line Ti=O at the intersection α', β'
, γ′.

ところで金集内羽根開度が特性曲線103及び103′
に相当する位置にあり、がっNx”−、/T がNILにあったとしこの状態から回転速度が上昇する
かHが低下しNlが上昇した場合を考えてみる。
By the way, the opening degree of the inner blade is the characteristic curve 103 and 103'.
Let's consider a case where the rotational speed increases or H decreases and Nl increases from this state, assuming that Nx''-, /T is at NIL.

第6図AのN1 Qt曲線上の運転点は最初は2である
がN1の上昇につれγそしてCへと移動する。
The operating point on the N1 Qt curve in FIG. 6A is initially 2, but moves to γ and then to C as N1 increases.

第6図BのNI Ti曲線上では2′→γ′→C′と移
動する。
On the NI Ti curve in FIG. 6B, it moves from 2' to γ' to C'.

そしてCに至るとその後は8字特性に突入し特開昭61
−170300にて詳述している理由によりN1の上昇
どころか流量Qの激しい減少を伴い、(従ってHの上昇
を伴って)逆に下降し引め運転点はc−*f→jと自然
に激しく落ち込んでしまう。
Then, when it reaches C, it enters the 8-character characteristic and JP-A-61
-For the reason detailed in 170300, instead of N1 increasing, the flow rate Q drastically decreases, and instead decreases (accompanied by an increase in H), and the pull-back operating point naturally becomes c-*f→j. I feel deeply depressed.

即ち、水車は水車方向回転であるにもかかわらず負流れ
即ちポンプ流れに移行する。第6図Bの上でも同様に運
転点はC′→f′→j′と自然に激しい落ち込みが起き
発電機にかかる駆動負荷が急増する。ところで発電機出
力がゼロになる案内羽根開度即ち無負荷開度は図から解
る通り運転Nlが低ければ低い程小さくなる関係にある
That is, even though the water wheel is rotating in the direction of the water wheel, the flow shifts to a negative flow, that is, a pump flow. Similarly, in FIG. 6B, the operating point naturally falls sharply from C' to f' to j', and the driving load on the generator rapidly increases. By the way, as can be seen from the figure, the guide vane opening at which the generator output becomes zero, ie, the no-load opening, decreases as the operating Nl decreases.

そしてNZが充分低くなり、例えばNルになると、無負
荷開度は曲線104や104′相当になる。
When NZ becomes sufficiently low, for example Nl, the no-load opening becomes equivalent to curves 104 and 104'.

そして、その様に小さい開度になると曲線104や10
4′の様に上述の8字特性は消失し流量や水車トルクの
急落上現象の心配はなくなる。
When the opening is small like that, curves 104 and 10
4', the above-mentioned 8-character characteristic disappears, and there is no need to worry about sudden drops in flow rate or turbine torque.

上述の8字特性に関する説明から解る様に水車を無負荷
状態にした時N1が充分低ければ8字特性の心配をしな
くともよいということである。
As can be seen from the above explanation regarding the figure 8 characteristic, if N1 is sufficiently low when the water turbine is placed in an unloaded state, there is no need to worry about the figure 8 characteristic.

即ち手段(1)は8字特性の影響を受けず空転運転→発
電運転に移行する過程でポンプ流れを回避し、発電機出
力がマイナス側に大きく落ち込む現象を避けることを可
能にする。
That is, means (1) avoids the pump flow in the process of transition from idle operation to power generation operation without being affected by the figure-8 characteristic, and makes it possible to avoid a phenomenon in which the generator output greatly drops to the negative side.

■L立止夙 案内羽根が無負荷開度付近まで開き終った段階では案内
羽根をわずかでも開けることにより即回転速度を上昇さ
せ、わずかでも閉めれば即回転速度は下降させることが
できる。もし無負荷開度まで開き終ってない時にモード
切換しこの時何らかの理由で回転速度が下降し始めたと
したら案内羽根を無負荷開度へ開くまで回転速度の修正
はできないばかりかこの間にも降下中が増大することに
なり好ましくない。
(L) When the guide vane has finished opening to near the no-load opening, the rotational speed can be immediately increased by opening the guide vane even slightly, and the rotational speed can be immediately decreased by closing it even slightly. If you change the mode before the opening is completed to the no-load opening, and for some reason the rotational speed starts to decrease at this time, the rotational speed cannot be corrected until the guide vanes are opened to the no-load opening, and the rotational speed is still falling during this time. This is undesirable as it increases the

又案内羽根開度が無負荷開度以上になれば、無負荷開度
を超えた過開分だけ発電機にかかる電気的負荷即ち発電
機出力を増せばよく回転速度制御は矢張り可能である。
Also, if the guide vane opening exceeds the no-load opening, the rotational speed can be controlled by simply increasing the electrical load on the generator, that is, the generator output, by the amount of over-opening that exceeds the no-load opening. .

Ω工Ju笠匹 空転運転中には後で詳述するように無効電力制御の他に
電力系統の周波数変動を抑えるように作用する有効電力
制御も同時に行うのが望ましい。
During idling operation, it is desirable to simultaneously perform active power control, which acts to suppress frequency fluctuations in the power system, in addition to reactive power control, as will be described in detail later.

その結果として回転速度が過渡的に目標値から上・へ又
は下へと振れるがその振れ余裕を決められた可変速バン
ド内で上にも下にもできるだけ広くとるためには目標値
を可変速バンドの中央付近に設定するのがよい。
As a result, the rotational speed may transiently swing upwards, upwards, or downwards from the target value, but in order to keep the swing margin as wide as possible both above and below within the predetermined variable speed band, the target value must be changed to a variable speed. It is best to set it near the center of the band.

これに対し空転→発電切換時は前述の(1)の作用の説
明の如く回転速度の目標値を可変速バンドの下限近くに
移す必要がある。即ちモード切換時に目標回転速度の設
定変更を行うべきである。
On the other hand, when switching from idling to power generation, it is necessary to move the target value of the rotational speed to near the lower limit of the variable speed band, as explained in the effect (1) above. That is, the setting of the target rotation speed should be changed at the time of mode switching.

ムL立ユ几 時定数が長いと回転速度制御系の応答は、鈍くなる。即
ち電力系統周波数の変動に応答して有効電力の修正をし
た場合回転速度は目標値から外れ上又は下へ振られるが
これが元の目標値に復する時間が長くなる。但し他方で
は電力系統周波数応動の有効電力制御をより大きな割合
で分担させることができることを意味する。
If the time constant is long, the response of the rotational speed control system will be slow. That is, when the active power is corrected in response to fluctuations in the power system frequency, the rotational speed deviates from the target value and swings upward or downward, but it takes a long time for it to return to the original target value. However, on the other hand, it means that the active power control in response to the power system frequency can be shared in a larger proportion.

反対に時定数を小さくし過ぎると折角電力系統の周波数
変動に応じて有効電力が修正されようとしても回転速度
変化を抑えようとする制御が余りにも早く応答し、折角
の有効電力の修正信号を殺すように作用する。
On the other hand, if the time constant is made too small, even if the active power is corrected in response to frequency fluctuations in the power system, the control that attempts to suppress rotational speed changes will respond too quickly, making it difficult to use the effective power correction signal. It acts to kill.

従って空転運転中は回転速度制御系の時定数は長めに設
定する。他方空転→発電への切換中は元元回転速度は下
変速バンドの下限近くに保持するつもりであり、これ以
上低下させてはならないので回転速度制御系の時定数は
短めに設定すべきである。
Therefore, during idling operation, the time constant of the rotational speed control system is set to be long. On the other hand, during the transition from idling to power generation, the original rotation speed is intended to be maintained near the lower limit of the lower shift band and must not be lowered any further, so the time constant of the rotation speed control system should be set to a short value. .

【実施例〕【Example〕

第1図は本発明の実施例を示すブロック図である。1は
発電機としても電動機としても使用可能な誘導形発電機
を示し、2は発電機1の回転子に直結された水力機械、
3は電力変換器、即ち1発電機の二次励磁回路にスリッ
プ相当分の可変周波数励磁をするサイクロコンバーター
、6は水力機械の実際の回転速度Nを検出する速度検出
器、7はスリップ位相検出器で1発電機の一次側即ち電
力系系の電圧位相と電気角で表わした1発電機の二次側
回転位相の差に等しいスリップ位相角θSを検出する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. 1 indicates an induction generator that can be used as both a generator and an electric motor; 2 indicates a hydraulic machine directly connected to the rotor of the generator 1;
3 is a power converter, that is, a cycloconverter that provides variable frequency excitation corresponding to the slip in the secondary excitation circuit of 1 generator, 6 is a speed detector that detects the actual rotational speed N of the hydraulic machine, and 7 is a slip phase detector A slip phase angle θS, which is equal to the difference between the voltage phase of the primary side of one generator, that is, the power system, and the rotational phase of the secondary side of one generator expressed in electrical angle, is detected by the device.

スリップ位相検出器の回転子は1発電機の一次巻線と並
列に接続された3相巻線が設けられ、スリップ位相検出
器の固定子側には電気角でπ/2だけ異る位置にホール
コンバーターがそれぞれ1個設けられていて、1発電機
の二次側から見た電力系統の電圧位相が一致した信号が
該ホールコンバーターより検出され、スリップ位相角U
sに変換される。
The rotor of the slip phase detector is provided with three phase windings connected in parallel with the primary winding of the generator, and the stator side of the slip phase detector is provided with three phase windings at positions different by π/2 in electrical angle. One Hall converter is provided for each, and a signal in which the voltage phase of the power system as seen from the secondary side of one generator matches is detected by the Hall converter, and the slip phase angle U is detected by the Hall converter.
converted to s.

Nozは該水力機械の空転運転中の目標速度で可変速バ
ンドの中央付近に選ぶ。これに対しNotは空転→発電
切換中の目標速度で可変速バンドの下限付近の値とする
。スイッチ29はこのNOlとNotの運転モードに応
じた切換を行うものである。
Noz is the target speed during idling operation of the hydraulic machine and is selected near the center of the variable speed band. On the other hand, Not is set to a value near the lower limit of the variable speed band at the target speed during switching from idling to power generation. The switch 29 performs switching according to the NOl and Not operation modes.

30は加算器でこのNo1又はNo2と実際の回転速度
Nの差εsbを導出するものである。31は上述の速度
偏差εNbを入力として定常的にはこの偏差εNbをゼ
ロならしめ、かつ該水力機械の速度制御系の安定性を確
保するように発電機に対し有効電力指令Pxrを与える
速度制御部である。
30 is an adder for deriving the difference εsb between this No. 1 or No. 2 and the actual rotational speed N. 31 is a speed control that uses the above-mentioned speed deviation εNb as an input, constantly makes this deviation εNb zero, and gives an active power command Pxr to the generator so as to ensure the stability of the speed control system of the hydraulic machine. Department.

fはこの発電機が接続される電力系統の周波数、foは
その定格周波数、Δfはfとfoの偏差を示す。
f represents the frequency of the power system to which this generator is connected, fo represents its rated frequency, and Δf represents the deviation between f and fo.

24は、速度変化率演算部でゲインK11時定数Tll
の不完全微分回路になっている。
24 is a speed change rate calculating section and a gain K11 time constant Tll
It is an incomplete differentiator circuit.

25は不動帯要素で24速度変化率演算部から出力され
る速度変化率がプラス側の所定値より高くなったり、マ
イナス側の所定値より低くなった時にこれらオーバーシ
ュート分に応じて増減する有効電力指令Pχ2を出力す
る。
25 is a fixed band element, and 24 is an effective element that increases or decreases according to the overshoot when the speed change rate output from the speed change rate calculating section becomes higher than a predetermined value on the plus side or lower than a predetermined value on the minus side. Output power command Pχ2.

尚このPI3はjが急上昇しΔjが急上昇した時には発
電機の駆動出力(電力系統から見れば負荷)を上げる方
向に作用し、反対にfが急降下した時は駆動出力を下げ
る方向に作用し電力系統の安定化に役立つように作用す
る。
In addition, this PI3 acts in the direction of increasing the drive output (load from the power system's perspective) of the generator when j and Δj rise sharply, and on the other hand, when f suddenly falls, it acts in the direction of lowering the drive output and reduces the electric power. Acts to help stabilize the system.

図はΔfからPXzまでの部分の回路の代案でこの場合
は単純に周波数偏差Δf自身がプラスの所定値以上にな
ったりマイナスの所定値以下になった時にオーバーシュ
ート量に応じて応答するものである。
The figure shows an alternative circuit for the part from Δf to PXz. In this case, it simply responds according to the amount of overshoot when the frequency deviation Δf itself exceeds a predetermined positive value or falls below a predetermined negative value. be.

第3図は31速度制御部の詳細を示すブロック図である
FIG. 3 is a block diagram showing details of the 31 speed control section.

31bは積分要素31eの空転運転中のゲインK11の
設定器で31cは同じく積分要素31eの空転→発電モ
ード切換時のゲインKJ2の設定器である。尚、本発明
の技術手段の作用説明の部分で述べた理由によりKI2
はKllより格段に大きくする。積分要素31aは乏N
b即ちNの偏差が少しでも残っておれば出力Px1を所
望の方向に増し続けNをNoに引き戻すように発電機の
出力を制御せんとするものである。
31b is a setter for the gain K11 during idle operation of the integral element 31e, and 31c is a setter for the gain KJ2 when the integral element 31e is switched from idle to power generation mode. Furthermore, for the reason stated in the explanation of the operation of the technical means of the present invention, KI2
is much larger than Kll. The integral element 31a is N-poor
b, that is, if even a slight deviation of N remains, the output of the generator is controlled so that the output Px1 continues to increase in the desired direction and N returns to No.

31aは比例要素でこのN制御系の安定性を改善するた
めのものである。尚31fは加算器である。41は不動
帯要素でNが可変速バンド内に留る限り何の出力も出さ
すNが可変速バンドの上限や下限を超えてオーバーシュ
ートしようとした時、該オーバーシュート量を検出する
ための要素である。
31a is a proportional element for improving the stability of this N control system. Note that 31f is an adder. 41 is a stationary band element that outputs no output as long as N remains within the variable speed band.When N attempts to overshoot beyond the upper or lower limit of the variable speed band, it is used to detect the amount of overshoot. is an element.

42はNltり返しゲイン部で上記41不動帯要素で検
出されたオーバーシュート量に応じてPxs有効電力指
令補正信号を発するものである。
Reference numeral 42 denotes an Nlt repetition gain unit which generates a Pxs active power command correction signal in accordance with the amount of overshoot detected by the above-described stationary band element 41.

即ち41,42よりなるNllり返し回路はNが可変速
バンドを外れようとした時、有効電力に補正を掛けてN
のその以上の暴走を喰い止めるためものである。
In other words, when N is about to go out of the variable speed band, the Nll feedback circuit consisting of 41 and 42 corrects the active power and returns N.
This is to prevent further rampage.

PΣは第1図からも明らかな様に有効電力指令PXIと
P)lそれに上述の有効電力補正信号PX8の合成信号
である。
As is clear from FIG. 1, PΣ is a composite signal of the active power commands PXI, P)l, and the above-mentioned active power correction signal PX8.

尚スイッチ32は空転中及び空転→発電切換中は第1図
の如くcの側にあり切換終了時点でG側になりOFFと
なる。
The switch 32 is on the c side as shown in FIG. 1 during idling and switching from idling to power generation, and at the end of the switching, it is on the G side and turned OFF.

更にスイッチ26は空転運転中のみC側即ちON状態に
あり発電への切換が始まると即OFF状態になる。
Furthermore, the switch 26 is in the C side, that is, in the ON state, only during idle operation, and immediately turns OFF when switching to power generation begins.

16は発電機1の実際の電力Pを検出する電力検出器で
ある。
16 is a power detector that detects the actual power P of the generator 1.

15は加算器でここでPΣとPの偏差εPが求められる
。17APR(出力制御装置)はこの電力偏差fpに応
じて37励磁電流制御装置に対して直轄電流指令工9を
支える。37励a電流制御装置は前述の第4図の公知例
と同様の横軸電流指令Idと直轄電流指令Iq、実際の
スリップ位相角O8を入力とし回転子の3相の励磁巻線
に対する電圧指令を決める。Voは発電機の電圧の設定
値、33AQRは無効電力制御器でこの出力ΔVnによ
って上記電圧設定値Voが補正を受ける。
Reference numeral 15 denotes an adder in which the deviation εP between PΣ and P is obtained. 17 APR (output control device) supports the direct current control unit 9 for the excitation current control device 37 according to this power deviation fp. 37 The excitation a current control device inputs the horizontal axis current command Id, the direct current command Iq, and the actual slip phase angle O8 similar to the known example shown in FIG. decide. Vo is a voltage setting value of the generator, and 33AQR is a reactive power controller, and the voltage setting value Vo is corrected by this output ΔVn.

■ΣはVoとΔVoの合成信号、■は実際の発電機の電
圧、35は加算器でVΣとVの偏差fVを求めるもので
ある。
(2) Σ is a composite signal of Vo and ΔVo, (2) is the actual voltage of the generator, and 35 is an adder that calculates the deviation fV between VΣ and V.

そして36AVRがこの電圧偏差EVに応じて横軸電流
Iaを決める電圧制御装置である。
36AVR is a voltage control device that determines the horizontal axis current Ia according to this voltage deviation EV.

上述においてPΣ→15→εP→A P R−+I q
→37→3→1→16→P→15の制御ループは有効電
力制御系と呼ぶことができる。
In the above, PΣ→15→εP→A P R−+I q
The control loop of →37→3→1→16→P→15 can be called an active power control system.

そしてこの有効電力系の安定性や速溶性は17APR(
出力制御装置)内の積分要素や比例要素のゲインによっ
て適切設定される。
The stability and quick solubility of this active power system is 17APR (
It is set appropriately by the gain of the integral element and proportional element in the output control device).

他方VΣ→35→tv→36→■6→37→3→1→図
示してない電圧検出器→V→35の制御ループが電圧制
御系でこの電圧制御系の安定性や速溶性は36AVR(
電圧制御袋[)内の積分要素や比例要素のゲインによっ
て適切設定される。
On the other hand, the control loop of VΣ→35→tv→36→■6→37→3→1→voltage detector (not shown)→V→35 is a voltage control system, and the stability and quick solubility of this voltage control system are 36AVR (
It is appropriately set by the gain of the integral element and proportional element in the voltage control bag [).

又N Of又はNot→30→ff1Nb→31→PX
I→27→上述の有効電力制御系→6→N→30の制御
ループは速度制御系である。そしてこの速度制御系の速
溶性や安定性は31速度制御部内の31a比例要素や3
1b又は31cの積分要素ゲイン設定器を調節して所望
のレベルに設定される。
Also N Of or Not→30→ff1Nb→31→PX
The control loop of I→27→the above active power control system→6→N→30 is a speed control system. The quick solubility and stability of this speed control system are determined by the proportional element 31a in the speed control section 31 and the
The desired level is set by adjusting the integral element gain setter 1b or 31c.

ところで本発明では空転運転中、電力系統周波数fの変
動が大きい時に有効電力Pの一時的追従変動を許すこと
がポイントになっている。
By the way, the key point in the present invention is to allow temporary follow-up fluctuations in the active power P when the fluctuations in the power system frequency f are large during idling operation.

従って、31速度制御部内の31a比例要素や31b積
分要素ゲインを過大にしないよう配慮する必要がある。
Therefore, it is necessary to take care not to increase the proportional element 31a gain and the integral element gain 31b in the speed control section 31 excessively.

即ち速度制御系の応答速度を速め過ぎると一時的にPX
2が生じてもこれをす速くPXIの逆変動で消してしま
おうと作用するからである。
In other words, if the response speed of the speed control system is made too fast, the PX
This is because even if 2 occurs, it is quickly erased by the reverse fluctuation of PXI.

ところでこの様に速度制御系の応答速度を抑える結果と
して回転速度Nの一時的変動は避けられない。
However, as a result of suppressing the response speed of the speed control system in this way, temporary fluctuations in the rotational speed N are unavoidable.

但し前にも述べた如く可変速機であるのでNが可変速バ
ンド内にある限り正常運転を継続できる。
However, as mentioned above, since it is a variable speed machine, normal operation can be continued as long as N is within the variable speed band.

但し乍らNが可変速バンドを飛び出そうとした時は上述
のf応答機能より可変速バンド保持を優先すべきでこれ
を果すのが前述のNatり返し回路であり42N蹴り返
しゲイン部のゲインも相当の高い値にする必要がある。
However, when N tries to jump out of the variable speed band, priority should be given to maintaining the variable speed band over the above f response function, and this is achieved by the aforementioned Nat return circuit, and the gain of the 42N kickback gain section. also needs to be set to a fairly high value.

さて空転モードから発電モードへの切換が実質的に完了
し案内羽根開度が無負荷開度以上となり水車からプラス
出力が出せるようになればスイッチ32を0FFL、ス
イッチ28をG側に切換え本格的発電モードに入る。尚
これより先空転モードから発電モードに切換する指令が
入った段階でスイッチ26はG側に切換られ即ちOFF
状態にする。そして(必要あればランナ室の圧縮空気を
排気した上で)8b強制閉鎖用切換器を切換え5強制閉
鎖指令を解き案内羽根を開き始める。
Now, when the switching from idling mode to power generation mode is substantially completed and the guide vane opening is equal to or higher than the no-load opening and positive output can be produced from the water turbine, switch 32 to 0FFL and switch 28 to G side, and the full-scale operation begins. Enter power generation mode. Further, when a command to switch from the idle mode to the power generation mode is received, the switch 26 is switched to the G side, that is, turned OFF.
state. Then (after exhausting the compressed air in the runner chamber if necessary), the forced closing switch 8b is switched to release the forced closing command 5, and the guide vanes begin to open.

尚、この時点でのP#¥l令はゼロ以上の値になるので
最適案内羽根開度指令Y&は無負荷開度以上にあること
は当然である。
Incidentally, since the P#\l command at this point is a value greater than zero, it is natural that the optimum guide vane opening command Y& is greater than the no-load opening.

前述の作用の項で説明した様に発電モードはNが可変速
パントの下限付近にある時に開始される。
As explained in the operation section above, the power generation mode is initiated when N is near the lower limit of variable speed punt.

(即ち第6図でのN1はNル相当) 従ってこの時の運転点はδ及びδ′でこの時の案内羽根
開度は104及び104′相当でこの下ではもはや8字
特性は存在せずモード切換中はもちろん本格的発電モー
ド開始時点でも異常現象は起きない。
(In other words, N1 in Fig. 6 is equivalent to Nl.) Therefore, the operating points at this time are δ and δ', and the guide vane openings at this time are equivalent to 104 and 104', and below this, the figure 8 characteristic no longer exists. No abnormal phenomenon occurs during mode switching or even when full-scale power generation mode starts.

この状態からP指令を上げれば運転点は水車特性関数発
生器が指令するN、及びY&によって移動するが一般に
はP指令が小さい間はN&は可変バンドの下限付近に留
り案内羽根開度のみ開いていく。
If the P command is increased from this state, the operating point will move according to the N and Y& commanded by the water turbine characteristic function generator, but generally as long as the P command is small, N& will remain near the lower limit of the variable band and only the guide vane opening will remain. It opens.

即ち、第6図上の運転点はδやδ′からζやζ′の方向
に移る。
That is, the operating point in FIG. 6 moves from δ and δ' to ζ and ζ'.

尚、第2図は第1図の11回転速度制御用演算器の詳細
図である。
Incidentally, FIG. 2 is a detailed diagram of the 11 rotational speed control computing unit shown in FIG. 1.

21は発電モード中に電力系統周波数の変動Δfに応じ
てP指令修正信号ΔP、を発し電力系統の安定化に貢献
しようとするf演算器である。
Reference numeral 21 denotes an f computing unit which contributes to the stabilization of the power system by issuing a P command correction signal ΔP in accordance with the fluctuation Δf of the power system frequency during the power generation mode.

尚、本発明の主旨は発電機の一次側に電力変換器を設け
た可変速発電システムにも適用できる。
Note that the gist of the present invention can also be applied to a variable speed power generation system in which a power converter is provided on the primary side of a generator.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば空転から発電モード切換時に8字特性に
起因する水車駆動負荷の急激なジャンプ現象を回避しス
ムースで確実なモード切換を可能になる。
According to the present invention, when switching from idling to power generation mode, a sudden jump phenomenon in the water turbine drive load caused by the figure-8 characteristic can be avoided, and smooth and reliable mode switching can be achieved.

しかも解列の必要がなく短時間に切換を完了することか
できる。
Moreover, there is no need to disconnect from the line, and the switching can be completed in a short time.

更に空転モードで無効電力制御の他に有効電力制御も行
い、発電モードでは水車側の案内羽根制御で出力制御を
行う理想的組合せ方式に適合するモード切換方式の具体
案を固めた。
Furthermore, we have finalized a concrete proposal for a mode switching system that is compatible with an ideal combination system in which active power control is performed in addition to reactive power control in idle mode, and output is controlled by guide vane control on the water turbine side in power generation mode.

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

第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図、第
3図、第4図は第1図の部分詳細図、第5図は公知例の
2軸励磁電流制御方法の説明図。 第6図はポンプ水車の特性図、第7図は公知例の可変速
発電システムの説明図、第8図はその動作説明図である
。 17・APR133−AQR136・AVR。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2, 3, and 4 are partial detailed views of FIG. 1, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a known biaxial excitation current control method. . FIG. 6 is a characteristic diagram of a pump water turbine, FIG. 7 is an explanatory diagram of a known variable speed power generation system, and FIG. 8 is an explanatory diagram of its operation. 17・APR133-AQR136・AVR.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、水車(又はホンプ水車)と発電モードにて可変速発
電運転が可能な電力変換器付発電機を備えた可変速水車
(又はポンプ水車)設備に関し、ランナ室の水面を押し
下げてランナを空転させる空転運転モードから発電運転
モードに切換する際、少なくとも切換開始からランナ室
の充水を経て案内羽根開度が略無負荷開度まで開き終る
迄、回転速度を可変速バンド内の下限近くに保持したま
ま移行するようにした可変速水車の運転制御方法。 2、空転運転モードから発電運転モードへの切換の際、
案内羽根開度が略無負荷開度まで開いた段階で、回転速
度制御を発電機側の駆動出力調整による制御から水車側
の案内羽根開度調整による制御に切換るようにした第1
項記載の可変速水車の運転制御方法。 3、空転運転中は目標回転速度を可変速バンドの中央付
近に選び発電モードへの切換指令が入つたらこれを可変
速バンドの下限近くに下げて発電モードへ移行するよう
にした第1項記載の可変速水車の運転制御方法。
[Claims] 1. Regarding variable speed water turbine (or pump water turbine) equipment equipped with a water turbine (or pump water turbine) and a generator with a power converter capable of variable speed power generation operation in power generation mode, When switching from the idling mode in which the runner is idling by pressing down, to the power generation mode, the rotation speed is varied at least from the start of switching until the runner chamber is filled with water and the guide vane opening reaches approximately the no-load opening. A method of controlling the operation of a variable speed water turbine that maintains the transition near the lower limit of the band. 2. When switching from idle operation mode to power generation operation mode,
At the stage when the guide vane opening reaches approximately the no-load opening, the rotational speed control is switched from control by adjusting the drive output on the generator side to control by adjusting the guide vane opening on the water turbine side.
Method for controlling the operation of a variable speed water turbine as described in Section 1. 3. During idling operation, the target rotational speed is set near the center of the variable speed band, and when a command to switch to power generation mode is received, the target rotation speed is lowered to near the lower limit of the variable speed band and the transition to power generation mode is made.The first item The method for controlling the operation of the variable speed water turbine described above.
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