JPH0537020Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、水力発電所における水車の回転速度
を制御する調速装置に係り、特に調速装置に生じ
るレーシング現象を検出する装置に関する。

〔従来の技術〕

水力発電所の負荷は常に一定ではなく、種々の
原因によつて変化する。負荷の変動は系統周波数
の変動に結びつくため、水車の回転速度を負荷の
変化に応じて調整しなければならない。調速装置
は負荷の変化に応じて自動的に水口開度を調整
し、水車の回転速度を一定に保つものである。

従来の電気式調速装置の例を第５図に示す。こ
の調速装置は、水車の回転速度を規定する調速指
令信号V_vを出力する電気ガバナ１と、調速指令
信号V_vを受けて配圧弁３を駆動するコンバータ
２と、を備えて構成される。油圧サーボモータ４
は配圧弁３による圧油の切換えによつて水口開閉
機構（図示せず。）を操作するためのものである。

次に動作を説明する。

負荷の変化に応じた調速指令信号V_vがコンバ
ータ２のコイル５に与えられると、コンバータコ
イル５により電磁力に変換され、コンバータコイ
ル５の電磁力と磁石６の電磁力との相互作用によ
り、配圧弁３の駆動ロツド７が軸方向に動く。こ
の駆動ロツド７の軸方向移動により配圧弁３の圧
油供給方向が切換えられ、圧油が油圧サーボモー
タ４に供給される。油圧サーボモータ４はそのロ
ツド８をスライドさせ、水口開閉機構を操作し、
水量調整により水車の回転速度を調整する。

ところが、配圧弁３は精密機械部品であり、ピ
ストン９とケーシング１０との間へのゴミ等の混
入などが原因となつて静止摩擦が増大し、ピスト
ン９が調速指令信号V_vに十分に応動しきれず、
極めて鈍い動きとなつて制御応答性が悪化すると
いう問題がある。このような配圧弁３の動作が不
良になる現象はステイツク現象と呼ばれている。
かかるステイツク現象は調速制御に重大な影響を
与えるものであるため、防止対策を講じる必要が
ある。

その防止対策の１つとして、配圧弁３を常時微
少振動させてピストン９の動きを円滑に保持する
方法がある。すなわち、第６図に示すように、電
気ガバナ１から出力される電気ガバナ出力信号Ｖ
を基本波とし、その高周波ともいうべき商用周波
数程度の微少振動信号ｖを発信器１１から発振さ
せ、その微少振動信号ｖを重畳回路（増幅回路を
含む。）１２において電気ガバナ出力信号Ｖに重
畳し、第７図ａに示すような合成信号を作る。こ
のような合成信号を電気ガバナ出力信号V_vとし
てコンバータコイル５に与える。コンバータコイ
ル５は調速指令信号V_vに対応する電磁力を発生
し、磁石６の電磁力の相互作用により常時微少振
動を繰返すことになる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述したように、配圧弁３のピストン９を常時
微少振動させることによりステイツク現象の発生
防止を図つているのであるが、ステイツク現象の
発生原因についてはその再現性がほとんど無いこ
とから未だ不明な点が多く、上述の防止策ではな
お不充分な場合がある。

例えば、配圧弁３をオーバホールした後など
は、沈澱していたごみが制御油中に浮遊して目づ
まりを起こし、制御不可能となる。特に最近では
無人水力発電所が増えており、そのような無人水
力発電所において上述のような制御不可能な事故
が発生した場合、対策が大幅に遅れることにな
る。

さらに、上述したステイツク現象が発生する
と、調速装置にレーシング現象が生じるという不
具合がある。レーシング現象とは、第７図ｂに示
すように、調速指令信号V_vが交互に比較的短い
周期で発生し、水口開閉機構に対して“開”と
“閉”の指令を繰り返す、いわば発振現象に似た
状態を引き起こす現象である。このレーシング現
象の発生原因は種々あり、上述のステイツク現象
もその一因である。従来ではこのレーシング現象
を早期に検出する装置はなかつた。

かかるレーシング現象は負荷の変化とは無関係
に水力調節を行ない、結局においてその波及効果
が拡大して系統周波数を乱す無秩序な制御を実行
することになるため、その影響が大きい。したが
つてレーシング現象は事前に検出しなければなら
ない。

本考案は、レーシング現象を早期に、かつ、確
実に検出しうる調速装置のレーシング現象検出装
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、本考案は調速指令
信号を出力する電気ガバナと、水口開閉用サーボ
モータへの圧油の切換えを行う配圧弁の駆動ロツ
ドに連結され前記調速指令信号に追従して前記配
圧弁を駆動するコンバータと、を備えた調速装置
において、前記調速信号の周期を予め定められた
設定値と比較することによりレーシング現象を検
出するよう構成したものである。

すなわち、このレーシング現象検出装置は、前
記電気ガバナから出力される調速指令信号と予め
定められた基準設定値とを比較して前記調速指令
信号の振動周期信号を出力する比較手段と、前記
比較手段からの振動周期信号に基づいてレーシン
グ現象を判別し、警報信号を出力する判別手段
と、を備えて構成される。

〔作用〕

本考案によれば、比較手段において調速指令信
号の振動周期が求められ、その振動周期信号は判
別手段に送られる。判別手段は、入力された振動
周期信号に基づいてレーシング現象の発生の有無
を判別する。すなわち、通常調速動作においては
調速指令信号は頻繁に振幅が繰返されないが、レ
ーシング現象が発生した場合、比較的短い周期で
開閉指令が繰返される。よつて、その振動周期を
上述のように検出することにより、レーシング現
象が発生しているか否かを判別することが可能と
なる。

〔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実施例 第１図に本考案の第１実施例を示す。この第１
図において、第６図と重複する部分には同一の符
号を附し、その詳細な説明は省略する。

第１図において、第６図と異なる部分は、電気
ガバナ１の出力端に調速指令信号V_vを入力とす
るレーシング検出装置１３が接続されている点で
ある。

レーシング検出装置１３は、調速指令信号V_v
を２値化パルス信号V_pに変換するコンパレータ
１４と、２値化パルス信号V_pをカウントするプ
リセツトカウンタ１５と、プリセツトカウンタ１
５に所定長さの判定時間ｔをセツトするタイマ１
６とを備えて構成されている。

コンパレータ１４は調速指令信号V_vを所定の
基準信号V_refをスライスレベルとして２値化し、
２値化パルス信号V_pを生成する。基準信号V_ref
は、例えば調速指令信号V_vの約10％程度の電圧
レベルとする。

次に、動作を説明する。

電気ガバナ１から出力される調速指令信号V_v
は重畳回路１２に与えられると共に、コンパレー
タ１４に入力される。コンパレータ１４では基準
信号V_refと調速指令信号V_vとを比較し、２値化し
て２値化パルス信号V_pを出力する。

いま、レーシング現象が発生していない時点を
想定すると、調速指令信号V_vの周期は長く、連
続的な繰返し波形とはならない。したがつて、判
定時間ｔ内にいくつものパルスは出現することは
なく、プリセツトカウンタ１５において判定時間
ｔ内にプリセツト値までカウントアツプされるこ
とがないので異常判別信号V_eは出力されない。

レーシング現象が発生した場合、調速指令信号
V_vは連続的な交番信号となる（第２図ａ）。この
調速指令信号V_vはコンパレータ１４において２
値化され、対応するパルス波形の信号、２値化パ
ルス信号V_pとなる（第２図ｂ）。２値化パルス信
号V_pはプリセツトカウンタ１５に入力され、カ
ウント動作に供される。２値化パルス信号V_pの
数が判定時間ｔ内においてプリセツト値に達した
とすると（第２図ｃ）、プリセツトカウンタ１５
は異常判別信号V_eの出力し（第２図ｅ）、しかる
後にリセツトして次のカウント開始のために待機
する（第２図ｄ）。

このように判定時間ｔ内にプリセツト値の数の
２値化パルス信号V_pがカウントされるというこ
とは、調速指令信号V_vの交番周期が短いことを
意味し、レーシング現象の特性と一致し、異常判
別信号V_eが発せられる。

この警報信号は、例えば無人水力発電所の場合
テレメータコントロールシステム等の通信制御手
段により中央制御所に伝送され、オペレータに対
して知らせる。また、警報信号をフイードバツク
信号として用い、現象が発生した場合にコンバー
タコイル５に大駆動力の信号を意図的に与えて、
大きなストロークで駆動ロツド７を摺動させるよ
うフイードバツクループを形成してもよい。大ス
トロークで駆動することにより回復することがあ
るからである。このように自動修正フイードバツ
クループを形成することにより、水車発電機を停
止させてメンテナンス作業する必要がなくなり、
継続運転が可能となる。

第２実施例 以上の第１実施例は、調速指令信号V_vの振幅
周期を判定時間ｔ内での２値化パルス信号V_pの
数をカウントするという手段により計測したもの
である。これに対して第２実施例は、第３図に示
すように、２値化パルス信号V_p相互間のインタ
ーバルタイムt_iをインターバルタイマ１７により
計測し、インターバルタイムt_iがタイマ１８によ
つて規定される時間、すなわち判定時間ｔ以上継
続するか否かを計測することにより、レーシング
現象の発生を検出しようとするものである。

次に動作を説明する。

２値化パルス信号V_p（第４図ｂ）はインターバ
ルタイマ１７に入力される。インターバルタイマ
１７は２値化パルス信号V_pの振幅周期がインタ
ーバルタイムt_iより短い場合に“１”レベルの信
号を出力する（第４図ｃ）。この“１”レベルの
信号が判定時間ｔ以上継続すると異常判別信号
V_eが“１”レベルで出力される（第４図ｄ）。

異常判別信号V_eの利用方法は第１実施例と同
様であり、説明は省略する。

〔考案の効果〕

以上に述べた通り、本考案によれば、電気ガバ
ナから出力される調速指令信号V_vから直接レー
シング現象を検出するため、早期に、かつ、確実
にレーシング現象の発生を検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示すブロツク
図、第２図は第１実施例の各部信号のタイムチヤ
ート、第３図は本考案の第２実施例を示すブロツ
ク図、第４図は第２実施例の各部信号のタイムチ
ヤート、第５図は従来の調速装置の例を示すブロ
ツク図、第６図は従来の電気ガバナの詳細を示す
ブロツク図、第７図はレーシング現象の説明図で
ある。 １……電気ガバナ、２……コンバータ、３……
配圧弁、４……油圧サーボモータ、５……コンバ
ータコイル、６……磁石、７……駆動ロツド、８
……ロツド、９……ピストン、１０……ケーシン
グ、１１……発信器、１２……重畳回路、１３…
…レーシング検出装置、１４……コンパレータ、
１５……プリセツトカウンタ、１６……タイマ、
１７……インターバルタイマ、１８……タイマ、
V_v……調速指令信号、V_p……２値化パルス信号、
V_e……異常判別信号、ｔ……判定時間、t_i……イ
ンターバルタイム。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 調速指令信号を出力する電気ガバナと、水口開
   閉用サーボモータへの圧油の切換えを行う配圧弁
   の駆動ロツドに連結され前記調速指令信号に追従
   して前記配圧弁を駆動するコンバータと、を備え
   た調速装置において、 前記電気ガバナから出力される調速指令信号と
   予め定められた基準設定値とを比較して前記調速
   指令信号の振動周期信号を出力する比較手段と、 前記比較手段からの振動周期信号に基づいてレ
   ーシング現象を判別し、警報信号を出力する判別
   手段と、 を備えたことを特徴とする調速装置のレーシング
   現象検出装置。