JPH0531227Y2

JPH0531227Y2 -

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Publication number: JPH0531227Y2
Application number: JP1989023602U
Authority: JP
Priority date: 1989-03-01
Filing date: 1989-03-01
Publication date: 1993-08-11
Anticipated expiration: 2003-08-11
Also published as: JPH02114774U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、水力発電所の水位調整装置に係り、
特に放流弁を使用することにより余水路を省略し
た水力発電所の水位調整装置に関する。

〔従来の技術〕

近年では、中小規模の水力発電所の建設時に余
水路を省略することがある。その理由は建設費を
低減するためである。

余水路は余水が生じたとき、上部水槽の水位上
昇を避けるべくその余水を安全に河川に放出する
ためのものである。従つて、このような機能をも
つ余水路を省略するためには、上部水槽の水位を
許容値以下になるように抑制し、上部水槽が溢水
しないような対策を講じなければならない。

第６図にかかる対策を講じた水力発電所設備の
一例の概念図を示す。

第６図に示すように、上部水槽１０１からは圧
力鉄管１０２が下方に配設されており、下端部側
で分岐されている。一方の側にはガイドベーン１
０３を介して水車１０４が配置され、他方の側に
は放流弁１０５が配置されている。

ガイドベーン１０３はガイドベーン駆動部１０
６によつて開閉駆動される。ガイドベーン１０３
は、第７図に示すように、水槽水位が下限水位Ｏ
のときは全閉され、水槽水位の上昇により開方向
に動作して基準水位（FULL）になると全開にな
るように制御され、逆に水槽水位の低下により閉
方向に制御される機能（以下、水調機能という。）
を有している。ガイドベーン１０３の開度は開度
検出器（開度レターン）１０７で検出されてガイ
ドベーン開度信号GS１として制御装置１０８に
送られる。制御装置１０８からはガイドベーン駆
動部１０６を駆動するガイドベーン開度指令信号
GS２信号が送出される。

放流弁１０５は放流弁駆動部１０９によつて開
閉駆動される。放流弁１０５も第７図に示した水
調機能を有している。放流弁１０５の開度は開度
検出器（開度レターン）１１１で検出されて放流
弁開度信号HS１として制御装置１０８に送られ
る。制御装置１０８からは放流弁駆動部１０９を
駆動する放流弁開度指令信号HS２が送出される。

上部水槽１０１には水位検出器１１２が配置さ
れており、その検出水位が水位送信器１１３から
水槽水位信号LSとして制御装置１０８に送出さ
れる。

次に、動作を説明する。

第８図は水槽水位に応じてガイドベーンまたは
放流弁が開いて放流する状況を示すものである。
即ち、縦軸に上部水槽１０１の水槽水位をとり、
水調下限水位Ａからガイドベーン基準水位Ｂまで
がガイドベーン１０３だけから放流するガイドベ
ーン水調範囲である。また、ガイドベーン基準水
位Ｂから放流弁基準水位Ｃまでがガイドベーン１
０３を全開し、更に放流弁１０５から放流する放
流弁水調範囲であり、放流弁基準水位Ｃを越える
と放流弁１０５も全開し水調不能の範囲である。

第８図に示すように、現在の水槽水位（実水槽
水位）がガイドベーン水調範囲内にあるとする。
すると、水槽水位信号LSの水位を受けた制御装
置１０８は、ガイドベーン開度指令信号GS２と
してガイドベーン１０３の開指令信号をガイドベ
ーン駆動部１０６に送る。これを受けてガイドベ
ーン駆動部１０６はガイドベーン１０３を開くべ
く駆動する。このときガイドベーン１０３の開度
はガイドベーン開度信号GS１として開度検出器
１０７から制御装置１０８にレターンされ、フイ
ードバツク制御される。この開度信号GS１に応
じて制御装置１０８からは開信号または閉信号が
ガイドベーン駆動部１０６に送出される。

そして、上部水槽１０１の水位が上昇しガイド
ベーン基準水位Ｂを越えると、ガイドベーン１０
３は全開となり、制御装置１０８は放流弁駆動部
１０９に放流弁開度指令信号HS２として開指令
信号を送出するので放流弁１０５が開動作をす
る。このようにして上部水槽１１２からの溢水を
防止している。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、第８図に示したガイドベーン水調範
囲（符号Ａ〜Ｂ）でガイドベーン１０３だけを開
いて発電機並列運転中に、例えば送電線の短絡事
故等により負荷遮断状態となり、ガイドベーン急
閉鎖信号が発生したとする。すると、ガイドベー
ン１０３が急激に閉鎖し、放流が停止するため、
水槽水位がガイドベーン基準水位Ｂを越え、放流
弁１０５が開動作を開始する。

しかし、放流弁１０５の開度は、水槽水位の上
昇に従つて増大して行くから、放流弁開度がガイ
ドベーン１０３の急閉鎖直前の開度に達するまで
には時間を要し、この間は放流水量が減少するた
め、水槽水位が放流弁基準水位Ｃを大きく越え上
部水槽１０１から水が溢れることがある。

そこで、本考案は、ガイドベーン水調範囲で放
流中にガイドベーン急閉鎖条件が発生したとして
も上部水槽が溢水しないようにした水力発電所の
水位調整装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本考案は、水槽の
水位上昇または水位低下に対応して開方向または
閉方向に作動するガイドベーンおよび放流弁とを
備え、水槽の水位が水調の下限水位を越えガイド
ベーン基準水位までにあるときはガイドベーンの
みにより放流し、水槽の水位がガイドベーン基準
水位を越えたときは更に放流弁により放流するよ
うにした水力発電所の水位調整装置において、ガ
イドベーン急閉鎖条件に対応して放流弁基準水位
をガイドベーン基準水位に移動させることを特徴
とする。

〔作用〕

本考案によれば、ガイドベーン急閉鎖条件が発
生したなら直ちに放流弁基準水位をガイドベーン
基準水位に移動させるので、放流弁の応答遅れを
生ずることなく急速に放流弁を開くことが可能と
なる。よつて、従来のような溢水を生ずることが
ない。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図に本考案にかかる水力発電所の水位調整
装置の第１の実施例を示す。なお、第６図に説明
済みの構成部材には同一符号を付すに止め、重ね
て説明するのを避ける。

本実施例と従来例とで異なる点は、ガイドベー
ン急閉鎖信号RSが発生した場合の制御ロジツク
である。この制御回路を第２図に示す。

第２図に示すように、本考案に係る制御回路
は、水槽水位信号LSとガイドベーン基準水位信
号Ｂとを比較する加算要素２と、その比較偏差値
（LS−Ｂ）を増幅してガイドベーン開度指令信号
を出力する比例ゲイン要素３と、放流弁基準水位
信号Ｃからバイアス信号C_Bを減算する加算要素
５と、ガイドベーン急閉鎖条件発生時にオンとな
る接点７と、加算要素５の出力信号（Ｃ−C_B）
と水槽水位信号LSとを比較する加算要素４と、
その比較偏差値（LS−（Ｃ−C_B））を増幅して放
流弁開度指令信号HS２を出力する比例ゲイン要
素６とを備えて構成される。

次に、第１の実施例の動作を第２図乃至第４図
によつて説明する。

第４図は、通常のガイドベーンによる制御と放
流弁による制御（時間t₁〜t₃）を行つている場合
と、ガイドベーン急閉鎖信号を検出した場合（時
間t₃〜）の水槽水位と開度との関係を示す図であ
る。

第４図において、時間t₀〜t₁はガイドベーン水
調範囲である。このときは第２図において水槽水
位信号LSは第１及び第２の加算要素２及び４に
印加されている。また、この加算要素２にはガイ
ドベーン基準水位が基準値として印加されてい
て、水槽水位信号LSからガイドベーン基準水位
の減算が行われる。この減算結果は比例ゲイン３
で増幅されてガイドベーン開度指令信号GS２と
してガイドベーン駆動部１０６に送出される。

しかし、第２の加算要素４には放流弁基準水位
が基準値として印加され、これが水槽水位信号
LSから減算されるが、基準値がLSより大きいた
め、放流弁開度指令信号HS２は送出されない。

やがて第４図における時間t₁になると水槽水位
が上昇しガイドベーン基準水位を越える。このと
き第２図において、水槽水位信号LSは第２の加
算要素４に印加されてる。一方、放流弁基準水位
が第３の加算要素５を介して第２の加算要素４に
印加されており、水槽水位信号LSからこれが減
算される。この減算結果が第２の比例ゲイン要素
６で増幅され、放流弁開度指令信号HS２として
放流弁駆動部１０９に送出される。その結果、第
４図の時間t₁〜t₂で示すように、放流弁１０５が
開き、ガイドベーン１０３全開で放流されると共
に、放流弁１０５からも放流される。従つて、溢
水してしまうことはない。

放水量の増加で水槽水位が低下すると、時間t₂
〜t₃の間は再びガイドベーン水調範囲となり、ガ
イドベーン１０３のみから放水されることにな
る。そして、時間t₃においてガイドベーン急閉鎖
信号RSが検出されたとする。時間t₃〜t₄の間にガ
イドベーン１０３は閉じる動作を始める。

一方、ガイドベーン急閉鎖信号RSの印加によ
り第２図に示す接点７がオンとなるので、予め準
備されているバイアス値が第３の加算要素５に印
加される。すると、通常の放流弁基準水位からバ
イアス値が減算された状態で第２の加算要素４に
印加される。従つて、第３図に示すように放流弁
基準水位が符号Ｃの位置から符号Ｂの位置に下が
る。そのため放流弁はガイドベーンと同じ水調範
囲となり、放流弁が直ちに開いて放流が始まり放
流弁水調範囲の開度で落ち着くことになる。従つ
て、上部水槽１０１から溢水することもない。

次に、本考案の第２の実施例を第５図に示す。
これは第３の加算要素５（第２図参照）を削除
し、かつ、接点を切替え接点８に変更したもので
ある。従つて、第２図と重複する部分には同一の
符号を付し、その説明を省略する。

第５図に示すように、ガイドベーン急閉鎖条件
で動作する接点８の固定接点８ａは、第２の加算
要素４に接続されている。第１の可動接点８ｂに
はガイドベーン基準水位が印加されており、第２
の可動接点８ｃには放流弁基準水位が印加されて
いる。

次に、動作を説明する。

第４図に示す時間t₀〜t₁ではガイドベーン水調
範囲なので水槽水位信号LSは第１及び第２の加
算要素２及び４に印加される。第１の加算要素２
の出力は比例ゲイン要素３で増幅され、ガイドベ
ーン開度指令信号GS２としてガイドベーン駆動
部１０６に供給され、ガイドベーンを開閉制御す
る。しかし、前述と同様の理由で放流弁開度指令
信号HS２は送出されない。

第４図において時間t₁〜t₂の間は水槽水位がガ
イドベーン基準水位を越えるので放流弁水槽範囲
となる。このとき水槽水位信号LSは第２の加算
要素４にも印加されており、比例ゲイン要素６で
増幅後放流弁開度指令信号HS２として放流弁駆
動部１０９に印加される。これにより放流弁１０
５が開閉制御される。

やがて時間t₃でガイドベーン急閉鎖信号RSが
発生すると、ガイドベーンは閉動作を開始すると
共に、接点８が第１の可動接点８ｂ側に切り替わ
る。すると、ガイドベーン基準水位が第２の加算
要素４に印加され、放流弁基準水位がガイドベー
ン基準水位の位置に下がり、出力が比例ゲイン要
素６で増幅されて放流弁開度信号HS２として放
流弁駆動部１０９に供給される。従つて、放流弁
１０５が開動作をして溢水を防ぐことが可能とな
る。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考によれば、ガイドベー
ン急閉鎖条件が成立したなら、直ちに放流弁基準
水位をガイドベーン基準水位に移動するので、溢
水を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の実施例の全体構成図、
第２図は第１の実施例の制御ブロツク図、第３図
はガイドベーン急閉鎖時の水調範囲と開度の関係
を示す図、第４図は水槽水位と開度の関係を示す
タイムチヤート、第５図は本考案の第２の実施例
の制御ブロツク図、第６図は従来の水力発電所の
水位調整装置の全体構成図、第７図は水位調整制
御における水位とガイドベーン又は放流弁開度と
の関係を示す図、第８図は通常の水調範囲と開度
との関係を示す図である。１……制御装置、２，４，５……加算要素、
３，６……比例ゲイン要素、７……ガイドベーン
急閉鎖条件で動作する接点、８……ガイドベーン
急閉鎖条件で切換動作する接点、１０１……上部
水槽、１０３……ガイドベーン、１０５……放流
弁、RS……ガイドベーン急閉鎖信号、LS……水
槽水位信号、GS１……ガイドベーン開度信号、
GS２……ガイドベーン開度指令信号、HS１……
放流弁開度信号、HS２……放流弁開度指令信号。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】水槽の水位上昇または水位低下に対応して開方
向または閉方向に作動するガイドベーンおよび放
流弁を備え、水槽の水位が水調下限水位を越えガ
イドベーン基準水位までにあるときはガイドベー
ンのみにより放流し、水槽の水位がガイドベーン
基準水位を越えたときは更に放流弁により放流す
るようにした水力発電所の水位調整装置におい
て、ガイドベーン急閉鎖信号に対応して放流弁基準
水位をガイドベーン基準水位に移動させることを
特徴とする水力発電所の水位調整装置。