JPH02201613A - 水車ガイドベーン制御装置 - Google Patents
水車ガイドベーン制御装置Info
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- JPH02201613A JPH02201613A JP1021617A JP2161789A JPH02201613A JP H02201613 A JPH02201613 A JP H02201613A JP 1021617 A JP1021617 A JP 1021617A JP 2161789 A JP2161789 A JP 2161789A JP H02201613 A JPH02201613 A JP H02201613A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
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- Control Of Water Turbines (AREA)
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、水車ガイドベーンの開度制御によるヘッドタ
ンク水位自動制御装置の制御性の改善に関する。
ンク水位自動制御装置の制御性の改善に関する。
〈従来の技術〉
第５図に基づいて従来技術の一例を説明する。
１はヘッドタンク、２は水圧管路であり、ヘッドタンク
の水を水車３に導く。水車３の入口にはガイドベーン（
図示せず）か有り、この開度の調節で水車に流す流体流
量か制御され、ヘッドタンクの水位が調節される。
の水を水車３に導く。水車３の入口にはガイドベーン（
図示せず）か有り、この開度の調節で水車に流す流体流
量か制御され、ヘッドタンクの水位が調節される。
４は水車に連結される発電機である。５はガイドベーン
開度を調節するカバナーであり、原理的には直流電源Ｅ
で励振される抵抗Ｒ１〜Ｒ４のブリッジと不平衡電圧を
増幅してガイドベーン操作信号Ｇを発信する増幅器Ａで
構成される。
開度を調節するカバナーであり、原理的には直流電源Ｅ
で励振される抵抗Ｒ１〜Ｒ４のブリッジと不平衡電圧を
増幅してガイドベーン操作信号Ｇを発信する増幅器Ａで
構成される。
対向するブリッジの辺抵抗Ｒ１と１−り３は可変抵抗と
され、可変抵抗Ｒ１は水位センサー６の測定値１１に連
動して変化し、可変抵抗Ｒ３はガイドベーン開成センサ
ー７の測定値Ｇに連動して変化する。
され、可変抵抗Ｒ１は水位センサー６の測定値１１に連
動して変化し、可変抵抗Ｒ３はガイドベーン開成センサ
ー７の測定値Ｇに連動して変化する。
この結果、水位の変動に応じ”Ｃカイトベージの開度が
調節される。この調節は垂下率調節と呼ばれ、第６図に
示す特性を有している。
調節される。この調節は垂下率調節と呼ばれ、第６図に
示す特性を有している。
即ち、任意のヘッドタンク流入量により現れる水位に応
じてこの特性線」１のガイドベーン開度とすることによ
り流入量に応じた水車の運転を実行する。
じてこの特性線」１のガイドベーン開度とすることによ
り流入量に応じた水車の運転を実行する。
まなこの特性におけるΔＨは垂下幅と呼ばれ、３０（７
）程度である。
）程度である。
〈発明か解決しようとする課題〉
このような垂下率調節では、次のような問題点がある。
（１）最大出力運転（ガイドベーン開度最大）では最高
水位で運転できるか、流入量の減少と共に出力か低下し
た場合はこれに応じてヘッドタンク７と？１７Ｇ低１・
′Ｉる２１．ｌ（：ｌ）発数における出力Ｐは、Ｐ−９
、３−Ｑ □ Ｈ（ｉ □ ｙ７で表される。こ
ご゛、７ Ｑ：使用７に域 ！−１ｆ！ ： ：＃”効落 り１７７：ｙｋ、
′ｄｉ発電機ぞ！干 であり、ヘッドタンク水位低ドにより出カド）も低下し
損失と７．− ’）−（い）ミニ。
水位で運転できるか、流入量の減少と共に出力か低下し
た場合はこれに応じてヘッドタンク７と？１７Ｇ低１・
′Ｉる２１．ｌ（：ｌ）発数における出力Ｐは、Ｐ−９
、３−Ｑ □ Ｈ（ｉ □ ｙ７で表される。こ
ご゛、７ Ｑ：使用７に域 ！−１ｆ！ ： ：＃”効落 り１７７：ｙｋ、
′ｄｉ発電機ぞ！干 であり、ヘッドタンク水位低ドにより出カド）も低下し
損失と７．− ’）−（い）ミニ。
（２）一方、框１・皐１ｉＩ８］整の初期チューニング
における最適な制御′、ト数り）決宇には、オペレータ
の経験と自動制御理論６７よ−）゛ているが、多大の時
間を要し、かつある程度の制御性て゛妥協せさ′るをえ
ない （３）また、制御対象（：、［東、Ｌ木設倫）の経年変
化により制御定数も変更７３−る必要があるが−１分な
追従が不ｉｉ１’能であ−）な。
における最適な制御′、ト数り）決宇には、オペレータ
の経験と自動制御理論６７よ−）゛ているが、多大の時
間を要し、かつある程度の制御性て゛妥協せさ′るをえ
ない （３）また、制御対象（：、［東、Ｌ木設倫）の経年変
化により制御定数も変更７３−る必要があるが−１分な
追従が不ｉｉ１’能であ−）な。
（４）更に、従来の乗■ζ率調節では、ノ＼ツドタンク
流入厳に応じス二運転を実行するため、ガイドベーン開
度か効率の良い開度を常に保持できず、特にフランシス
水車の場合（頗著であるが、部分賃荷で低効率領域での
運転をせざるをえない状況であった。
流入厳に応じス二運転を実行するため、ガイドベーン開
度か効率の良い開度を常に保持できず、特にフランシス
水車の場合（頗著であるが、部分賃荷で低効率領域での
運転をせざるをえない状況であった。
本発明はこれらの問題点を解消できるガイドベーン制御
装置の提供を目的とする。
装置の提供を目的とする。
く課題を解決するための手段〉
本発明の構成」−の特徴の第１は、ヘッドタンク水位測
定値と基準水位設定値の偏差を制御演算するセルフチュ
ーニング機能付きのプログラマブル調節計と、この調節
計の操作出力により水車ガイドベーン手段の開度を制御
する自動水位制御ループを具備ぜしめた点にある。
定値と基準水位設定値の偏差を制御演算するセルフチュ
ーニング機能付きのプログラマブル調節計と、この調節
計の操作出力により水車ガイドベーン手段の開度を制御
する自動水位制御ループを具備ぜしめた点にある。
更に特徴の第２は、上記自動水位制御ループと、上記水
車ガイドベーン手段の開度が一定開度以下のときには上
記自動水位制御ループを′切り離して一定開度運転を実
行し、上記ヘッドタンク水位が停止水位に達した時には
水車ガイドベーンを閉じて水車の運転をを停止せしめ、
上記ヘッドタンク水位か上記基準水位に達した時には上
記自動水位制御を実行せしめるシーケンス制御手段とを
具備ぜしめた点にある。
車ガイドベーン手段の開度が一定開度以下のときには上
記自動水位制御ループを′切り離して一定開度運転を実
行し、上記ヘッドタンク水位が停止水位に達した時には
水車ガイドベーンを閉じて水車の運転をを停止せしめ、
上記ヘッドタンク水位か上記基準水位に達した時には上
記自動水位制御を実行せしめるシーケンス制御手段とを
具備ぜしめた点にある。
く作用〉
セルフチューニング機能付きのプログラマブル調節計は
、ヘッドタンク水位測定値と基準水位設定値の偏差を制
御演算する。
、ヘッドタンク水位測定値と基準水位設定値の偏差を制
御演算する。
この調節計の操作出力により水車ガイドベーン手段の開
度か制御され、自動水位制御ループが形成される。
度か制御され、自動水位制御ループが形成される。
シーケンス制御手段により、上記水車ガイドベーン手段
の開度か一定開度以下のときには上記自動水位制御ルー
プが切り離されて一定開度運転が実行される。
の開度か一定開度以下のときには上記自動水位制御ルー
プが切り離されて一定開度運転が実行される。
上記ヘッドタンク水位が停止水位に達した時には水車ガ
イドベーンが閉止され、水車の運転が停止される。
イドベーンが閉止され、水車の運転が停止される。
上記ヘッドタンク水位か上記基準水位に達した時には上
記自動水位制御が実行される。
記自動水位制御が実行される。
〈実施例〉
第１図に基づいて本発明の詳細な説明する。
第５図で説明した要素と同一要素には同−符月を付して
説明を省略し、本発明の特徴部についての説明を追加す
る。
説明を省略し、本発明の特徴部についての説明を追加す
る。
８は自動水位制御ループの制御部であり、８０１は公知
のセルフヂューユンク機能付きのプログラマブル調節計
である。この調節計は、水位センサー６の測定値Ｈと基
準水位設定値１（０の偏差を例えばＰＴＤ制御演算して
、その操作出力としてガイドベーンの開度設定値ＧＯが
発信される。
のセルフヂューユンク機能付きのプログラマブル調節計
である。この調節計は、水位センサー６の測定値Ｈと基
準水位設定値１（０の偏差を例えばＰＴＤ制御演算して
、その操作出力としてガイドベーンの開度設定値ＧＯが
発信される。
８０２はパルス幅出力調節計であり、ガイドベーン開度
センサーの測定値Ｇとガイドベーンの開度設定値ＧＯの
偏差を例えばＰＩ演算し、パルス幅信号で与えられる操
作出力ｐ Ｗを水車３のガイドベーン操作機構に供給し
て開度を操作する６第２図はこのように形成される自動
水位制御ループのループ構成を示ずブ１７ツクダイヤグ
ラムである。ヘッドタンク内の一点Ｒを考え、この点へ
の流入量Ｑｉｎと水圧管路への流出量Ｑｏｕｔの偏差Δ
Ｑにヘッドタンクの水面積Ａを乗じた値Δ１］が水位測
定値Ｈの変化量である。
センサーの測定値Ｇとガイドベーンの開度設定値ＧＯの
偏差を例えばＰＩ演算し、パルス幅信号で与えられる操
作出力ｐ Ｗを水車３のガイドベーン操作機構に供給し
て開度を操作する６第２図はこのように形成される自動
水位制御ループのループ構成を示ずブ１７ツクダイヤグ
ラムである。ヘッドタンク内の一点Ｒを考え、この点へ
の流入量Ｑｉｎと水圧管路への流出量Ｑｏｕｔの偏差Δ
Ｑにヘッドタンクの水面積Ａを乗じた値Δ１］が水位測
定値Ｈの変化量である。
プログラマフル調節計８０１において、水位測定値Ｈと
基準水位設定値Ｈ’ Ｏの偏差εＨがＰＩＤ演算され、
操作出力ＧＯが開度設定値として発信される。
基準水位設定値Ｈ’ Ｏの偏差εＨがＰＩＤ演算され、
操作出力ＧＯが開度設定値として発信される。
パルス幅出力調節計８０２では、操作出力ＧＯとガイド
ベーン開度測定値Ｇの偏差がＰＩ演算され、パルス幅出
力ＰＷか負荷制限器９を介してガイドベーン開度を制御
する調速機１０に出力される。
ベーン開度測定値Ｇの偏差がＰＩ演算され、パルス幅出
力ＰＷか負荷制限器９を介してガイドベーン開度を制御
する調速機１０に出力される。
この構成では、調速機１０は最大出力状態にセラ１〜さ
れ、負荷制限器つのリミット値をＰＷの平均値で制御す
る構成となっている。
れ、負荷制限器つのリミット値をＰＷの平均値で制御す
る構成となっている。
調速機によるガイドベーン開度の結果水車の使用水量か
制御され、水圧管流量ＱＯＬ１１が変化して流入量Ｑｉ
ｎとバランスしてヘッドタンクの水位が基準水位ＨＯに
保持される自動水位制御のループか形成される。
制御され、水圧管流量ＱＯＬ１１が変化して流入量Ｑｉ
ｎとバランスしてヘッドタンクの水位が基準水位ＨＯに
保持される自動水位制御のループか形成される。
この、自動水位制御ループにより、従来問題とされてい
た垂下率調整における落差損失を有効に回避することが
可能となる。
た垂下率調整における落差損失を有効に回避することが
可能となる。
ここで、プログラマブル調節計８０１は制御定数のセル
チューニング機能を有しており、設定値変更に対する操
作出力の応答、外乱による操作出力の応答水位測定値の
変化等を情報としてＡ１機能により常に最適な演算パラ
メータを選択することが可能であり、オペレータの経験
と勘を必要とすることなく、初期設置の調整期間の短縮
並びに水車の経年特性変化に対する制御定数のメンテナ
ナンスを自動的に実現することができる。
チューニング機能を有しており、設定値変更に対する操
作出力の応答、外乱による操作出力の応答水位測定値の
変化等を情報としてＡ１機能により常に最適な演算パラ
メータを選択することが可能であり、オペレータの経験
と勘を必要とすることなく、初期設置の調整期間の短縮
並びに水車の経年特性変化に対する制御定数のメンテナ
ナンスを自動的に実現することができる。
次にヘッドタンクの水位状態に基づくガイドベーン開度
のシーケンス制御機能について説明する。
のシーケンス制御機能について説明する。
第３図は、ガイドベーン開度と水車発電機効率ηの関係
を示す特性図であり、最も発電効率のよい開度があり、
この近傍の開度で運転することが望ましい。
を示す特性図であり、最も発電効率のよい開度があり、
この近傍の開度で運転することが望ましい。
第４図は自動水位制御運転を含めた高効率運転のための
シーケンス制御の手順を示ずフローヂャート図である。
シーケンス制御の手順を示ずフローヂャート図である。
ここで、第１図に示すように、ヘッドタンク１の水位は
基準水位ＨＯよりも高い起動水位Ｈｓと、基準水位ＨＯ
よりも低い停止水位Ｈ１か予め定められている。
基準水位ＨＯよりも高い起動水位Ｈｓと、基準水位ＨＯ
よりも低い停止水位Ｈ１か予め定められている。
停止中の状態からステップ（１）において、ヘッドタン
ク水位が起動水位Ｈｓに達した時にステップ（２）で起
動となり、ステップ（３）で最も効率のよいガイドベー
ンの一定開度運転となる。
ク水位が起動水位Ｈｓに達した時にステップ（２）で起
動となり、ステップ（３）で最も効率のよいガイドベー
ンの一定開度運転となる。
ステラフ責４）でヘッドタンク水位かチエツクされ、一
定開度運転の結果、ヘッドタンクの水位か停止水位Ｈ：
に低下した場合はステップ（５）でガイドベーンを閉じ
て水車発電機は停止状態とされる。
定開度運転の結果、ヘッドタンクの水位か停止水位Ｈ：
に低下した場合はステップ（５）でガイドベーンを閉じ
て水車発電機は停止状態とされる。
ステップ（５）で停止水位でないと判断された場合は、
ステラフ責６）に進み水位か」−昇しているが否かがチ
エツクされ、上昇していなければステラフ責３）に戻っ
て一定開度運転が実行される。
ステラフ責６）に進み水位か」−昇しているが否かがチ
エツクされ、上昇していなければステラフ責３）に戻っ
て一定開度運転が実行される。
このチエツクで水位か上昇していると判断された場合に
は、ステップ（７）で自動水位制御運転が実行される。
は、ステップ（７）で自動水位制御運転が実行される。
ステラフ責８）では、自動水位制御運転の結果のガイド
ベーン開度がチエツクされ、効率の高い一定開度以上で
あればステップ（７）の自動水位制御運転か続行され、
一定開度以一トであればスデップ（３）に戻り一定開度
の運転を実行する。
ベーン開度がチエツクされ、効率の高い一定開度以上で
あればステップ（７）の自動水位制御運転か続行され、
一定開度以一トであればスデップ（３）に戻り一定開度
の運転を実行する。
このように、本発明におけるシーケンス制御機能は、ガ
イドベーン開度を常に効率のよい一定開度以上の状態で
用いることができ、従来の部分負荷での低効率運転を防
止し、常に効率のよい運転状態を保持することが可能と
なる。
イドベーン開度を常に効率のよい一定開度以上の状態で
用いることができ、従来の部分負荷での低効率運転を防
止し、常に効率のよい運転状態を保持することが可能と
なる。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、（１）垂下幅に
相当する落差損失か回避され、更にガイドベーン開度の
一定開度保持制御シーケンスにより、発生電力量で約７
％程度の改善が期待できる。
相当する落差損失か回避され、更にガイドベーン開度の
一定開度保持制御シーケンスにより、発生電力量で約７
％程度の改善が期待できる。
（２ンセルフチ、２−ニンク機能により、初期調整作業
を期間、工数を節約できる。また、機械段歯。
を期間、工数を節約できる。また、機械段歯。
土木設備等の制御対象の経年変化に対して自動的に最適
制御の定数メンテナンスか実現できる。
制御の定数メンテナンスか実現できる。
第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は自動水
位制御ループを示すブロック線図、第３は図はガイドベ
ーン開度の発電効率の関係を示す特性図 第４図は本発
明のレーケンス制御手段の処理手順を示すフローチャー
１−図、第５図は従来技術の一例を示ず構成図、第６図
はその垂下４Ｓ調整の特性図である。 ■・・・ヘッドタンク、２・・・水圧管路、３・・・水
車、４・・・発電機、６・・・水位センサー、７・・・
ガイドベーン開度センサー、８・・・制御部、８０１・
・・セルフチュニンダＲ能付きプログラマブル調節計、
８０２第３ 図 イービ４１憶ｊ 第５
位制御ループを示すブロック線図、第３は図はガイドベ
ーン開度の発電効率の関係を示す特性図 第４図は本発
明のレーケンス制御手段の処理手順を示すフローチャー
１−図、第５図は従来技術の一例を示ず構成図、第６図
はその垂下４Ｓ調整の特性図である。 ■・・・ヘッドタンク、２・・・水圧管路、３・・・水
車、４・・・発電機、６・・・水位センサー、７・・・
ガイドベーン開度センサー、８・・・制御部、８０１・
・・セルフチュニンダＲ能付きプログラマブル調節計、
８０２第３ 図 イービ４１憶ｊ 第５
Claims (2)
- （１）ヘッドタンク水位測定値と基準水位設定値の偏差
を制御演算するセルフチューニング機能付きのプログラ
マブル調節計と、この調節計の操作出力により水車ガイ
ドベーン手段の開度を制御する自動水位制御ループを有
する水車ガイドベーン制御装置。 - （２）ヘッドタンク水位測定値と基準水位設定値の偏差
を制御演算するセルフチューニング機能付きのプログラ
マブル調節計と、この調節計の操作出力により水車ガイ
ドベーン手段の開度を制御する自動水位制御ルーズと、
上記水車ガイドベーン手段の開度が一定開度以下のとき
には上記自動水位制御ループを切り離して一定開度運転
を実行し、上記ヘッドタンク水位が停止水位に達した時
には水車ガイドベーンを閉じて水車の運転をを停止せし
め、上記ヘッドタンク水位が上記基準水位に達した時に
は上記自動水位制御を実行せしめるシーケンス制御手段
とを有する水車ガイドベーン制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1021617A JP2737202B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 水車ガイドベーン制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1021617A JP2737202B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 水車ガイドベーン制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02201613A true JPH02201613A (ja) | 1990-08-09 |
| JP2737202B2 JP2737202B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=12060012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1021617A Expired - Fee Related JP2737202B2 (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 水車ガイドベーン制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2737202B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103676984A (zh) * | 2012-09-25 | 2014-03-26 | 张美沛 | 基于pid的液位控制器 |
| WO2018135661A1 (ja) * | 2017-01-23 | 2018-07-26 | ダイキン工業株式会社 | 水力発電システム |
Citations (5)
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| JPS4873628A (ja) * | 1971-12-30 | 1973-10-04 | ||
| JPS5696173A (en) * | 1979-12-28 | 1981-08-04 | Toshiba Corp | Pumping-up power station equipment |
| JPS59211110A (ja) * | 1983-05-16 | 1984-11-29 | Fuji Electric Co Ltd | 水力発電所の水位調整装置 |
| JPS6375364A (ja) * | 1986-09-18 | 1988-04-05 | Toshiba Corp | 分岐水路揚水発電所のポンプ定常運転制御方法 |
-
1989
- 1989-01-31 JP JP1021617A patent/JP2737202B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US11313343B2 (en) | 2017-01-23 | 2022-04-26 | Daikin Industries, Ltd. | Hydroelectric power generation system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2737202B2 (ja) | 1998-04-08 |
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