JPH01195977A - Starting method for variable speed hydraulic power generating facilities - Google Patents
Starting method for variable speed hydraulic power generating facilitiesInfo
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Abstract
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、可変速運転が可能な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発電機または
発電電動機をスムーズに始動させる可変速水力発電設備
の始動方法に関する。Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a hydraulic machine such as a water turbine or a pump water turbine capable of variable speed operation, and a generator or power generator directly connected to the hydraulic machine. This invention relates to a method for starting variable speed hydroelectric power generation equipment that starts an electric motor smoothly.
（従来の技術）
水力発電所においては、従来、同期発電機または同期発
電電動機が多用されていたが、最近は、誘導発電機や誘
導発電電動機を用い、これらの発電機または発電電動機
の回転速度を速度制御装置によって制御するようにした
可変速水力発電設備が採用されるようになってきた。(Prior art) In the past, synchronous generators or synchronous generator-motors were frequently used in hydroelectric power plants, but recently induction generators and induction generator-motors have been used to increase the rotational speed of these generators or generator-motors. Variable-speed hydroelectric power generation equipment that is controlled by a speed control device has come to be adopted.
第２図は、水力発電設備の制御装置の構成例を示すもの
で、出力制御装置１は出力目標値Ｐ＊が入力されると、
この目標値Ｐ＊に対応する回転速度目標値Ｎ＊を算定す
るとともに、開度調整器２に指令して水車またはポンプ
水車のガイドベーン３を操作し、ランナ４を回転させる
。このランナに直結されている誘導発電機または誘導発
ｍ電動機５の実回転速度は速度検出器６によって検出さ
れる。FIG. 2 shows an example of the configuration of a control device for hydroelectric power generation equipment. When the output control device 1 receives the output target value P*,
A rotation speed target value N* corresponding to this target value P* is calculated, and a command is given to the opening degree regulator 2 to operate the guide vane 3 of the water turbine or pump water turbine to rotate the runner 4. The actual rotational speed of the induction generator or induction motor 5 directly connected to this runner is detected by a speed detector 6.
速度制御回路７は速度検出器６によって検出れた実回転
速度Ｎと、出力制御装置１から出力される回転速度目標
値Ｎ＊との差を検出し、この差に応じた大きさの制御信
号を速度制御装置８に向けて出力する。なお速度制御回
路７には、可変速制御する際の主機の回転速度追従性を
よくするために制御利得回路（図示せず）が組込まれて
おり、主機が目標の回転速度から離脱しないよう作動し
ている。The speed control circuit 7 detects the difference between the actual rotation speed N detected by the speed detector 6 and the rotation speed target value N* output from the output control device 1, and generates a control signal of a magnitude corresponding to this difference. is output to the speed control device 8. The speed control circuit 7 is equipped with a control gain circuit (not shown) in order to improve the ability to follow the rotational speed of the main engine during variable speed control, and is operated to prevent the main engine from departing from the target rotational speed. are doing.
この場合、発電機または発電電動機を始動時から電力系
統に並列して制御しようとすると、速度制御装置８の必
要容量が大きくなり、現実的でないため、通常は、可変
速制御が可能な回転速度範囲を定めている。即ち、発電
機または発１！電動機を始動させる場合には、当初は電
力系統から解列させておき、回転速度が次第に上昇し、
可変速制御が可能な下限回転速度に達してから初めて発
電機または発電電動機を系統に並太し、その時点から速
度制御回路７による速度制御を行うのが通例である。In this case, if you try to control the generator or generator motor in parallel with the power system from the time of startup, the required capacity of the speed control device 8 will increase, which is impractical. The scope is defined. i.e. generator or generator 1! When starting an electric motor, it is initially disconnected from the power grid, and the rotation speed gradually increases.
It is customary to connect the generator or generator motor to the system only after the lower limit rotational speed at which variable speed control is possible is reached, and from that point on, the speed control circuit 7 performs speed control.
（発明が解決しようとする課題）
上述のように、従来の可変速水力機械の運転方法におい
ては、主機の回転速度が上昇し、可変速制御が可能な下
限回転速度に達した段階で電力系統に並入するようにし
ているが、その場合には、発電機または発電電動機の系
統への並入と同時に速度制御回路７による制御が開始さ
れるため、速度制御装置８によって発電機または発電電
動機の回転速度の上昇は急激に抑制されることになる。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional operating method of variable speed hydraulic machinery, when the rotational speed of the main engine increases and reaches the lower limit rotational speed at which variable speed control is possible, the power grid However, in that case, control by the speed control circuit 7 is started at the same time as the generator or generator motor is connected to the system, so the speed control device 8 controls the generator or generator motor. The increase in rotational speed will be rapidly suppressed.
このため、発電機または発電電動機５には瞬間的に大き
な制動トルクが加わり、発電機または発電電動機は瞬時
に大きな出力を発生することになる。このような大きな
電力嚢動は系統に悪影響を及ぼし、系統の運用を困難に
するという欠点がある。Therefore, a large braking torque is instantaneously applied to the generator or generator motor 5, and the generator or generator motor instantly generates a large output. Such large power fluctuations have the disadvantage of adversely affecting the grid and making grid operation difficult.
これを図面を参照して説明すると、第３図は可変速水力
発電設備の始動時における発電機の出力Ｐ１ガイドベー
ン開度Ａ１回転速度Ｎおよび速度制御利得Ｇの変化の様
子を示すもので、この図から明らかなように、先ず、ガ
イドベーンは起動ガイドベーン開度Ａｔに達するまで徐
々に開操作される。回転速度Ｎが次第に上昇し、可変速
制御可能な下限回転速度Ｎ１に近づいたらガイドベーン
を無負６１開度Ａ１に調整する。To explain this with reference to the drawings, Fig. 3 shows changes in the generator output P1 guide vane opening A1 rotational speed N and speed control gain G at the time of starting the variable speed hydroelectric power generation equipment. As is clear from this figure, first, the guide vane is gradually opened until the starting guide vane opening degree At is reached. When the rotational speed N gradually increases and approaches the lower limit rotational speed N1 at which variable speed control is possible, the guide vane is adjusted to a non-negative 61 opening degree A1.
回転速度Ｎが可変速制御制御可能な下限回転速度Ｎ１に
達した時刻ｔ１において、発電機または発電電動機を電
力系統に並入し、同時に並入時の回転速度目標値Ｎ＊は
下限回転進度Ｎ１に設定される。この時、速度制御回路
７が作動し、速度制御装置８によって回転速度Ｎの上昇
は急激に拘束される。その結果、時刻ｔ１にて出力Ｐが
ステップ状に変化し、出力変動ΔＰを発生させることに
なる。At time t1 when the rotation speed N reaches the lower limit rotation speed N1 that can be controlled by variable speed control, the generator or generator motor is connected to the power system, and at the same time, the rotation speed target value N* at the time of parallel connection is set to the lower limit rotation speed N1. is set to At this time, the speed control circuit 7 is activated, and the speed control device 8 rapidly restricts the increase in the rotational speed N. As a result, the output P changes stepwise at time t1, causing an output fluctuation ΔP.
この瞬時に発生するステップ状の出力変動を無くす方法
としては、起動ガイドベーン開度Ａ２を無負荷開度Ａｌ
にすることも考えられるが、その場合には、回転速度Ｎ
が下限回転進度Ｎ１に達するま、でに長時間を要し、発
電所の機能的運用に支障をきたすという不都合がある。As a method to eliminate this step-like output fluctuation that occurs instantaneously, the starting guide vane opening A2 is changed to the no-load opening Al.
However, in that case, the rotation speed N
It takes a long time for the speed to reach the lower limit rotational progress N1, which is disadvantageous in that it impedes the functional operation of the power plant.
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、発電機または発電電動機の電力系統
への並列時における大きな電力変動を回避し、可変速水
力発電設備を短時間に、しかもスムーズに始動させるこ
とのできる可変速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。The present invention was made to solve the above-mentioned drawbacks in the prior art, and it avoids large power fluctuations when a generator or generator motor is connected in parallel to the power system, and enables variable speed hydroelectric power generation equipment to be installed in a short time. The object of the present invention is to provide a method of operating a variable speed hydraulic machine that can be started smoothly.
（課題を解決するための手段）
本発明の可変速水力発電設備の始動方法は、ガイドベー
ンを備えた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の発電機または発電電動機
と、この発電機または発電電動機の回転速度を目標速度
に制御する速度制御装置とを備えた可変速水力発電設備
の始動方法において、前記発電機または発電電動機が電
力系統から解列され、停止している状態から前記水力機
械を始動・加速させ、前記速度制御装置の制御利得が第
一設定値にある間に前記発電機または発電電動機を電力
系統に並入させ、その後、並入時の動揺がおさまったこ
とを確認した後、前記速度制御装置の制御利得を前記第
一設定値よりも大きな第二設定値に切替え、定常運転に
移行させることを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) A method for starting a variable speed hydroelectric power generation facility according to the present invention includes a hydraulic machine such as a water turbine or a pump water turbine equipped with guide vanes, and a variable speed generator or a generator directly connected to the hydraulic machine. In a method for starting a variable speed hydroelectric power generation facility including a generator motor and a speed control device that controls the rotational speed of the generator or generator motor to a target speed, the generator or generator motor is disconnected from the power system; Starting and accelerating the hydraulic machine from a stopped state, connecting the generator or generator motor to the power system while the control gain of the speed control device is at a first setting value, and then, when connecting the hydraulic machine, After confirming that the oscillation has subsided, the control gain of the speed control device is switched to a second set value that is larger than the first set value, and a transition is made to steady operation.
（作 用）
上述のように構成した本発明の可変速水力発電設備の始
動方法においては、主機を系統に並列させる際の速度制
御回路の制御利得が小さいため、主機の回転速度は緩や
かに上昇し、回転速度目標値Ｎ＊に達することになる゛
。従って、発電機または発電電動機に、回転速度の上昇
を抑制するために必要なトルク、すなわち大きな出力変
動は発生しない。(Function) In the method for starting the variable speed hydroelectric power generation equipment of the present invention configured as described above, since the control gain of the speed control circuit is small when the main engine is paralleled to the grid, the rotational speed of the main engine gradually increases. Then, the rotational speed target value N* is reached. Therefore, the torque required to suppress the increase in rotational speed, that is, the large output fluctuation, is not generated in the generator or generator motor.
また、主機の並列後には、所定の時間が経過する等、並
入時の動揺がおさまったことを確認した時点で、速度制
御回路の制御利得を、それまでの制御利得よりも大きな
第二の値に切替えるため、定常運転時における回転速度
の追従性も損なわれない。In addition, after paralleling the main engines, when it is confirmed that the vibration caused by paralleling has subsided, such as after a predetermined period of time has elapsed, the control gain of the speed control circuit is changed to a second control gain that is larger than the previous control gain. Since the rotational speed is switched to the specified value, the ability to follow the rotational speed during steady operation is not impaired.
（実施例）
以下、第１図および第２図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 FIGS. 1 and 2.
本発明において使用される制御装置の基本的な構成は第
２図と同じであるが、速度制御回路７には大きさの異な
る２種類の制御利得Ｇｌ、Ｇ２が記憶されている。The basic configuration of the control device used in the present invention is the same as that shown in FIG. 2, but the speed control circuit 7 stores two types of control gains G1 and G2 having different magnitudes.
発電指令が入力されると、それに基づいて出力目標値Ｐ
＊が出力制御装置１に入力される。この出力制御装置は
開度調整器２に指令を発してガイドベーン３を起動ガイ
ドベーン開度Ａ２まで開操作し、ランナ４およびそれに
直結されている誘導型の発電機または発電電動機５を回
転させる。When a power generation command is input, the output target value P is set based on it.
* is input to the output control device 1. This output control device issues a command to the opening regulator 2 to open the guide vane 3 to the starting guide vane opening A2, and rotates the runner 4 and the induction type generator or generator motor 5 directly connected to it. .
発電機または発電電動機５の回転速度Ｎが上昇して可変
速制御が可能な下限回転速度Ｎ１に近づいたら、ガイド
ベーン３を無負荷開度Ａ１に調整する。この時、速度制
御回路７の制御利得Ｇは小さな値の第一設定値Ｇｌに設
定されている。この第一設定値Ｇｌは大きすぎると回転
速度Ｎを急激に拘束し、反対に小さすぎると、可変速制
御が可能な上限回転速度Ｎ２以上に回転速度Ｎが上昇し
てしまうため、そのような現象を抑制しうる中間的な値
とされており、従って回転速度Ｎはある程度の範囲内に
おいて拘束されずに変化する。When the rotational speed N of the generator or generator motor 5 increases and approaches the lower limit rotational speed N1 at which variable speed control is possible, the guide vane 3 is adjusted to the no-load opening degree A1. At this time, the control gain G of the speed control circuit 7 is set to a small first set value Gl. If this first set value Gl is too large, the rotational speed N will be rapidly restricted, and if it is too small, the rotational speed N will rise above the upper limit rotational speed N2 at which variable speed control is possible. The rotational speed N is set to an intermediate value that can suppress the phenomenon, and therefore the rotational speed N changes without being restricted within a certain range.
次に、回転速度Ｎが更に上昇し、可変速制御が可能な下
限回転進度Ｎ１に達した時刻ｔ１で発電機または発電電
動機５を電力系統に並入し、その後、所定の時間が経過
した時刻ｔ２にて速度制御回路７の制御利得Ｇ＠第一般
定値Ｇ１よりも大きな第二設定値Ｇ２に切替える。これ
により、始動操作は完了する。Next, the generator or generator motor 5 is connected to the power system at time t1 when the rotational speed N further increases and reaches the lower limit rotational progress N1 at which variable speed control is possible, and thereafter, at a time when a predetermined period of time has elapsed. At t2, the control gain G of the speed control circuit 7 is switched to a second set value G2 which is larger than the first general constant value G1. This completes the starting operation.
上述のように、発電機または発電電動機５を電力系統に
並列する時刻ｔｌにおける回転速度目標値Ｎ＊は下限回
転速度Ｎ１に設定されているが、速度制御回路７の制御
利得Ｇが小さな第一設定値Ｇ１となっているため、回転
速度Ｎの上昇は急激には抑制されず、回転速度Ｎは緩や
かに変化し、多少のオーバーシュートをした後、回転速
度目標値Ｎ＊に安定する。従って発電機または発電電動
機５の出力Ｐは第１図に示すように平坦になり、第３図
の場合のようなパルス状の大きな出力変動ΔＰは発生し
ない。As mentioned above, the rotational speed target value N* at the time tl when the generator or generator motor 5 is paralleled to the power system is set to the lower limit rotational speed N1. Since the set value G1 is set, the increase in the rotational speed N is not suppressed rapidly, but the rotational speed N changes gradually, and after some overshooting, stabilizes at the rotational speed target value N*. Therefore, the output P of the generator or generator motor 5 becomes flat as shown in FIG. 1, and the large pulse-like output fluctuation ΔP as in the case of FIG. 3 does not occur.
また、速度制御回路７の制御利得Ｇの値は上限回転速度
Ｎ２を越えないように調節されているため、回転速度Ｎ
の過大な上昇によって発電機または発電電動機５が制御
不能に陥ることもない。Further, since the value of the control gain G of the speed control circuit 7 is adjusted so as not to exceed the upper limit rotation speed N2, the rotation speed N
The generator or generator motor 5 will not become uncontrollable due to an excessive rise in .
一方、制御利得Ｇの値を小さな第一設定値Ｇｌのままと
しておいたのでは、定常運転に移行した後、回転速度Ｎ
の回転速度目標値Ｎ＊への追従性が悪くなるが、本発明
においては、並列後、一定の時間を経過した時刻ｔ２に
て速度制御回路７の制御利得Ｇを第一設定値Ｇｌよりも
大きな第二設定［Ｇ２に切替えているので、定常運転時
における回転速度Ｎの追従性も向上している。On the other hand, if the value of the control gain G is left as the small first set value Gl, the rotation speed N
However, in the present invention, the control gain G of the speed control circuit 7 is set to be lower than the first set value Gl at time t2 after a certain period of time has passed after the parallelization. Since the second setting [G2] is switched to the larger setting, the followability of the rotational speed N during steady operation is also improved.
なお、以上の実施例においては、発電機または発電電動
機５の電力系統への仙人後、速度制御回路７の制御利得
を第二設定値Ｇ２に切替える条件として、並入からの経
過時間（ｔ２−ｔｌ）を用いた例につき述べたが、本発
明はこれに限定されるものではない。In the above embodiment, after the generator or generator motor 5 is connected to the power system, the elapsed time (t2 - tl), but the present invention is not limited thereto.
すなわち本発明は発電機または発電電動機の系統への並
列の瞬間、あるいはその直後における種々の動揺、例え
ば回転速度の変動や発電機出力の変動などが発生してい
る期間中、速度制御回路７の制御利得を低い値に抑えて
おくことを主目的とするものであるから、発電機または
発電電動機を電力系統に並入させた後、並入時の動揺が
おさまったことを確認したら、直ちに速度制御回路の利
得を第二設定値Ｇ２に切替えてもよい。In other words, the present invention provides control of the speed control circuit 7 during the moment when the generator or generator-motor is connected in parallel to the system, or immediately after, when various fluctuations, such as fluctuations in the rotational speed or fluctuations in the generator output, occur. The main purpose of this is to keep the control gain at a low value, so after connecting the generator or generator motor to the power grid, immediately reduce the speed after confirming that the fluctuations caused by the connection have subsided. The gain of the control circuit may be switched to the second set value G2.
この並入時動揺の終了確認の方法としては、前述した並
入からの経過時間（ｔ２−ｔｌ ）の他、並入時に生ず
る発電機出力の変動（本発明の場合１とおいても、並入
時にはごく僅かではあるが、発電機出力が変動する。）
を検出し、それが所定の許容範囲内にあることを条件と
してもよい。As a method for confirming the end of the vibration during parallel entry, in addition to the elapsed time since parallel entry (t2-tl) described above, fluctuations in the generator output that occur during parallel entry (in the case of the present invention 1), (Sometimes the generator output fluctuates, albeit very slightly.)
may be detected and the condition may be that it is within a predetermined tolerance range.
あるいは、第１図のように、並入時のオーバーシュート
後、回転速度Ｎが再び下限回転進度Ｎ１になったことを
条件としてもよい。なお、この場合には、回転速度Ｎが
アンダーシュートすることもあるので、実用的には回転
速度の変動率も同時に監視することが必要であり、従っ
て、回転速度Ｎが下限回転速度から許容される範囲内に
あり、かつ、その時間変化率（ｄ’Ｎ／ｄｔ）が予め定
められた範囲内にあることを条件とするのがよい。Alternatively, as shown in FIG. 1, the condition may be that the rotational speed N becomes the lower limit rotational progress N1 again after overshooting during parallel entry. In this case, the rotational speed N may undershoot, so in practice it is necessary to simultaneously monitor the rotational speed fluctuation rate. Preferably, the condition is that the rate of change over time (d'N/dt) is within a predetermined range.
上述のように、本発明によれば、可変速水力発電設備を
始動して電力系統に並入する際、大きな出力変動が発生
することを抑制できるので、電力系統に動揺を与えるこ
とがなく、系統の運用が容品となる。また、比較的短い
時間で回転速度Ｎを回転速度目標値Ｎ＊に追従させるこ
とができるので、系統の安定性の向上にも貢献する。As described above, according to the present invention, when the variable speed hydroelectric power generation equipment is started and connected to the power grid, it is possible to suppress the occurrence of large output fluctuations, so that the power grid is not disturbed. The operation of the system becomes the product. Furthermore, since the rotational speed N can be made to follow the rotational speed target value N* in a relatively short time, it also contributes to improving the stability of the system.
第１図は本発明の実施例の作動を示すグラフ、第２図は
本発明が適用される可変速水力発電設備の概略構成を示
すブロック図、第３図は従来の制御方法の作動を示すブ
ロック図である。
１・・・出力制御装置、２・・・開度調整器、３・・・
ガイドベーン、４・・・ランナ、５・・・発電機または
発電電動機、６・・・速度検出器、７・・・速度制御回
路、８・・・速度制御装置。
出願人代理人 佐 藤 −雄
第 １ 図
第 ２ 真
第３ 図FIG. 1 is a graph showing the operation of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the schematic configuration of variable speed hydroelectric power generation equipment to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a graph showing the operation of a conventional control method. It is a block diagram. 1... Output control device, 2... Opening degree regulator, 3...
Guide vane, 4... Runner, 5... Generator or generator motor, 6... Speed detector, 7... Speed control circuit, 8... Speed control device. Applicant's agent Mr. Yu Sato Figure 1 Figure 2 True Figure 3
Claims (1)
械と、この水力機械に直結された可変速の発電機または
発電電動機と、この発電機または発電電動機の回転速度
を目標速度に制御する速度制御装置とを備えた可変速水
力発電設備の始動方法において、前記発電機または発電
電動機が電力系統から解列され、停止している状態から
前記水力機械を始動・加速させ、前記速度制御装置の制
御利得が第一設定値にある間に前記発電機または発電電
動機を電力系統に並入させ、その後、並入時の動揺がお
さまったことを確認した後、前記速度制御装置の制御利
得を前記第一設定値よりも大きな第二設定値に切替え、
定常運転に移行させることを特徴とする可変速水力発電
設備の始動方法。A hydraulic machine such as a water turbine or pump water turbine equipped with guide vanes, a variable speed generator or generator motor directly connected to this hydraulic machine, and a speed control device that controls the rotational speed of this generator or generator motor to a target speed. In a method for starting a variable speed hydroelectric power generation facility, the generator or generator motor is disconnected from the power system, the hydraulic machine is started and accelerated from a stopped state, and the control gain of the speed control device is controlled. The generator or generator-motor is connected to the power system while the speed controller is at the first set value, and after confirming that the oscillation at the time of parallel connection has subsided, the control gain of the speed control device is set to the first setting value. Switch to the second set value that is larger than the set value,
A method for starting variable speed hydroelectric power generation equipment characterized by shifting to steady operation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63019335A JP2685199B2 (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | How to start a variable speed hydropower plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63019335A JP2685199B2 (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | How to start a variable speed hydropower plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01195977A true JPH01195977A (en) | 1989-08-07 |
| JP2685199B2 JP2685199B2 (en) | 1997-12-03 |
Family
ID=11996534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63019335A Expired - Lifetime JP2685199B2 (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | How to start a variable speed hydropower plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685199B2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320089A (en) * | 1976-08-05 | 1978-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | Water wheel speed governor |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP63019335A patent/JP2685199B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320089A (en) * | 1976-08-05 | 1978-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | Water wheel speed governor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2685199B2 (en) | 1997-12-03 |
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