JPH061999B2 - Variable speed turbine generator system controller - Google Patents

Variable speed turbine generator system controller

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JPH061999B2
JPH061999B2 JP62009289A JP928987A JPH061999B2 JP H061999 B2 JPH061999 B2 JP H061999B2 JP 62009289 A JP62009289 A JP 62009289A JP 928987 A JP928987 A JP 928987A JP H061999 B2 JPH061999 B2 JP H061999B2
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Japan
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guide vane
speed
generator
turbine
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肇 南澤
忠洋 柳沢
政光 谷口
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Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
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Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はガイドベーンを備えた水車またはポンプ水車
と、この水車またはポンプ水車に直結された発電機また
は発電電動機と、この発電機または発電電動機に励磁電
力を印加する可変周波数電源とから構成される可変速水
車発電システムの速度と出力を、ガイドベーンの開度
と、発電機または発電電動機の励磁電力とにより制御す
る制御装置の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial field of application) The present invention relates to a turbine or pump turbine provided with a guide vane, a generator or generator-motor directly connected to the turbine or pump turbine, and Control for controlling the speed and output of a variable speed turbine power generation system composed of a variable frequency power supply that applies exciting power to a generator or generator motor by the opening of a guide vane and the exciting power of the generator or generator motor It relates to an improvement of the device.

(従来の技術) 水車の効率ηは、単位速度n(但し、単位速度は速度N
を落差で規準化された速度で、n=N/√Hである)
と、ガイドベーン開度aとにより変化し、一般的に第4
図のように示される。すなわち、第4図から明らかなよ
うに従来の水車ではNが一定で運転されるので、落差変
動の大きい発電所とか、運用される出力幅が大きくガイ
ドベーン開度変化幅が大きい発電所においては、効率の
悪い運転を行なうことが余儀無くされている。このこと
から、落差、出力によらず高効率運転を行なうために、
落差、出力に応じて水車の速度を変化させるようにした
可変速水車発電システムが検討され始めてきている(例
えば“特開昭57−113971号”)。
(Prior Art) The efficiency η of a turbine is the unit speed n (however, the unit speed is the speed N
Is a speed normalized by the head, and n = N / √H)
And the guide vane opening degree a
Shown as shown. That is, as is apparent from FIG. 4, the conventional turbine operates at a constant N, so in a power plant with a large variation in head difference or in a power plant with a large output range operated and a large guide vane opening variation range. , Are forced to drive inefficiently. From this, in order to perform highly efficient operation regardless of the head and output,
A variable-speed turbine power generation system in which the speed of the turbine is changed according to the head and the output has begun to be studied (for example, "JP-A-57-113971").

第5図は、この種の可変速水車発電システムの一例を示
したものである。第5図において、ガイドベーン1Aを
備えた水車1に直結された誘導発電機2の二次巻線に、
可変周波数電源3の出力を励磁電力として印加すること
により、誘導発電機2の一次巻線に系統と同期した電力
を発生させる構成としている。一方制御装置は、出力要
求Pから可変周波数電源3の出力指令Eを発生する
出力制御部5と、上記出力要求Pと静落差HSTとか
ら、最大効率となる速度指令Nを出力する関数発生部
7と、この関数発生部7からの速度指令Nに基づいて
ガイドベーン開度指令Aを出力する速度制御部6と、
この速度制御部6からのガイドベーン開度指令Aに応
じた開度となるようにガイドベーン開度Aを制御するガ
イドベーン制御装置4とから構成されている。
FIG. 5 shows an example of this type of variable speed turbine power generation system. In FIG. 5, on the secondary winding of the induction generator 2 directly connected to the water turbine 1 equipped with the guide vanes 1A,
By applying the output of the variable frequency power source 3 as the exciting power, the primary winding of the induction generator 2 generates a power synchronized with the system. On the other hand the control device includes an output control unit 5 from the output request P 0 to generate an output command E R of the variable frequency power source 3, and a said output request P 0 and electrostatic drop H ST, the speed command N R with the maximum efficiency a function generator 7 for outputting a speed control unit 6 for outputting the guide vane opening command a R based on the speed command N R from the function generator 7,
The guide vane control device 4 controls the guide vane opening A so that the guide vane opening command A R from the speed controller 6 is controlled.

以上の構成によると、ガイドベーン開度Aは出力要求P
と静落差HSTとにより決まる速度指令Nを実現す
るガイドベーン開度指令Aに制御され、また誘導発電
機2の励磁電力Eは出力要求Pを実現する可変周波数
電源3の出力指令Eに制御され、効率の良い運転を行
なうことが可能となる。
According to the above configuration, the guide vane opening A is the output demand P
0 and electrostatic drop H ST and by the control of the guide vane opening command A R to achieve a speed command N R determined, also the excitation power E of the induction generator 2 is the output of the variable frequency power source 3 to realize a output request P 0 is controlled to the command E R, it is possible to perform efficient operation.

しかしながら、上述したような可変速水車発電システム
の制御装置においては過渡特性が悪いという不都合があ
る。一例として、静落差HST、出力P、速度N
ガイドベーン開度A、励磁電力Eである第1の運転
点から、静落差HST、出力P+ΔP、速度N+Δ
N、ガイドベーン開度A+ΔA、励磁電力E+ΔE
である第2の運転点へ変化させる場合の過渡特性につい
て説明する。なお説明を簡単にするため静落差は変化し
ないものとしている。
However, in the control device of the variable speed turbine power generation system as described above, there is a disadvantage that the transient characteristics are poor. As an example, the static drop H ST , the output P 1 , the speed N 1 ,
From the first operating point, which is the guide vane opening A 1 and the exciting power E 1 , the static drop H ST , the output P 1 + ΔP, the speed N 1 + Δ
N, guide vane opening A 1 + ΔA, excitation power E 1 + ΔE
The transient characteristic when changing to the second operating point is described. For the sake of simplicity, it is assumed that the static head does not change.

すなわち静落差HSTが一定の時には、関数発生部7の
入出力特性は大略N=Kである。ここで、K
は静落差により決まる正の定数である。従って、第1の
運転点から第2の運転点へ変化させるために出力要求P
をPからΔP増やすと、速度指令NもNからΔ
N増え、出力指令EもEからΔE増える。この結
果、ガイドベーン開度A、発電機励磁電力Eともに増え
始める。また、ガイドベーン開度Aの変化dAと、水車
出力Pの変化dPとの関係は、周知の如く次式のよ
うな伝達関数で表わされる。
That is, when the static drop H ST is constant, the input / output characteristic of the function generator 7 is approximately N R = K 1 P 0 . Where K 1
Is a positive constant determined by the head. Therefore, in order to change from the first operating point to the second operating point, the output request P
0 Increasing ΔP from P 1, the speed command N R from N 1 delta
N increases, the output command E R also increases ΔE from E 1. As a result, both the guide vane opening A and the generator excitation power E start to increase. Further, the relationship between the change dA of the guide vane opening A and the change dP M of the turbine output P M is represented by a transfer function as shown below, as is well known.

但し、Tは水路断面積、水路長で決まる水路定数で、
通常0.6〜2.0秒程度である。一方、発電機励磁電力Eの
変化から発電機出力Pの遅れは数ミリ秒程度であるの
で、水車出力Pの増加に比べて出力要求Pの増加が
速く、速度Nは逆に下がってしまう。また、ガイドベー
ン開度Aの変化dAから水車出力Pの変化dPまで
の遅れのため、速度制御部6の特性は安定性が悪く応答
性も悪いものとなる。このため、第6図に示すように速
度Nの整定が遅く、第2の運転点への到達には時間がか
かることになる。
However, T W is the channel constant determined by the channel cross-sectional area and channel length,
It is usually about 0.6 to 2.0 seconds. On the other hand, since the delay of the generator output P is about several milliseconds due to the change of the generator excitation power E, the increase of the output demand P 1 is faster than the increase of the turbine output P M , and the speed N is decreased. I will end up. Further, due to the delay from the change dA of the guide vane opening A to the change dP M of the water turbine output P M , the characteristics of the speed control unit 6 have poor stability and poor responsiveness. Therefore, the settling of the speed N is slow as shown in FIG. 6, and it takes time to reach the second operating point.

(発明が解決しようとする問題点) 以上のように、従来の可変速水車発電システムの制御装
置においては、可変速水車発電システムの速度と出力
を、出力要求に追従して制御する場合の安定性、応答性
が悪く、システムの運転を効率良く行なうことができな
いという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional control device for the variable speed turbine power generation system, the stability when the speed and output of the variable speed turbine power generation system are controlled by following the output request. However, there was a problem that the system could not be operated efficiently because of poor performance and responsiveness.

そこで本発明では、可変速水車発電システムの速度と出
力を出力要求に追従して安定にかつ迅速に制御し、常に
効率の良い運転を行なうことが可能な信頼性の高い可変
速水車発電システムの制御装置を提供することを目的と
するものである。
Therefore, in the present invention, the speed and output of the variable speed turbine power generation system are controlled stably and quickly by following the output request, and a highly reliable variable speed turbine power generation system capable of always performing efficient operation is provided. An object is to provide a control device.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するために本発明では、ガイドベーン
を備えた水車またはポンプ水車と、この水車またはポン
プ水車に直結された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に励磁電力を印加する可変周波数
電源とから構成される可変速水車発電システムの速度と
出力を、上記ガイドベーンの開度と、上記発電機または
発電電動機の励磁電力とにより制御する制御装置におい
て、出力要求に応じたガイドベーン開度指令を出力する
出力制御部と、この出力制御部からのガイドベーン開度
指令に応じた開度となるようにガイドベーン開度を制御
するガイドベーン制御装置と、上記出力制御部からのガ
イドベーン開度指令、またはガイドベーン開度のいずれ
かに基づいてガイドベーン開度基準を出力する出力応答
補償部と、この出力応答補償部からのガイドベーン開度
基準と、静落差とに基づいて速度指令を出力する関数発
生部と、この関数発生部からの速度指令に応じた速度と
なるように上記可変周波数電源へ出力指令を出力する速
度制御部とを備えて構成するようにしたことを特徴とす
る。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a turbine or pump turbine provided with a guide vane, and a generator directly connected to the turbine or pump turbine, or The speed and output of a variable-speed turbine generator system composed of a generator-motor and a variable-frequency power source that applies excitation power to this generator or generator-motor, the opening of the guide vane, and the generator or generator-motor In a control device that controls with excitation power, an output control unit that outputs a guide vane opening command according to an output request, and a guide vane that has an opening according to a guide vane opening command from the output control unit. A guide vane control device that controls the opening, and a guide vane opening command based on either the guide vane opening command from the output control unit or the guide vane opening. Output response compensator that outputs the opening reference, the function generator that outputs the speed command based on the guide vane opening reference from this output response compensator, and the static head, and the speed from this function generator. It is characterized in that it is configured to include a speed control unit that outputs an output command to the variable frequency power supply so that the speed corresponds to the command.

(作用) 上述の可変速水車発電システムの制御装置においては、
ガイドベーン開度制御による出力制御と、可変周波数電
源からの励磁電力制御による速度制御が同時に行なわ
れ、出力要求に応じて水車の効率の高い速度で発電機出
力を得る制御が実現される。さらに、ガイドベーン開度
制御で追従しきれない速い変化をする出力要求に対して
は、速度基準を一時的に変化させることにより発電機出
力を追従できるようにすることができる。
(Operation) In the control device of the variable speed turbine power generation system described above,
The output control by the guide vane opening control and the speed control by the excitation power control from the variable frequency power source are simultaneously performed, and the control for obtaining the generator output at a speed with high efficiency of the water turbine is realized according to the output request. Further, in response to a rapidly changing output request that cannot be completely tracked by the guide vane opening control, the generator output can be tracked by temporarily changing the speed reference.

(実施例) 以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して説明す
る。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described with reference to an example shown in the drawings.

第1図は、本発明による制御装置を適用した可変速水車
発電システムの構成例を示すもので、第5図と同一要素
名には同一符号を付して示している。第1図において、
ガイドベーン1Aを備えた水車1と、この水車1に直結
された誘導発電機2と、この誘導発電機2の二次巻線に
励磁電力を印加する可変周波数電源3とから構成される
可変速水車発電システムに対して、その速度と出力を制
御するための制御装置は次のものから構成している。す
なわち、出力要求Pに応じたガイドベーン開度指令A
を出力する出力制御部5と、この出力制御部5からの
ガイドベーン開度指令Aに応じた開度となるようにガ
イドベーン開度Aを制御するガイドベーン制御装置4
と、上記出力制御部5からのガイドベーン開度指令A
に基づいて、最適速度を求める時の基準となるガイドベ
ーン開度基準AR1を出力する出力応答補償部8と、こ
の出力応答補償部8からのガイドベーン開度基準AR1
と、静落差HSTとに基づいて速度指令Nを出力する
関数発生部9と、この関数発生部9からの速度指令N
に応じた速度となるように上記可変周波数電源3へ出力
指令Eを出力する速度制御部6とを備えて構成するよ
うにしている。
FIG. 1 shows a configuration example of a variable speed turbine power generation system to which the control device according to the present invention is applied, and the same element names as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. In FIG.
Variable speed composed of a water turbine 1 having a guide vane 1A, an induction generator 2 directly connected to the water turbine 1, and a variable frequency power source 3 for applying exciting power to a secondary winding of the induction generator 2. The control device for controlling the speed and output of the turbine power generation system consists of the following. That is, the guide vane opening command A according to the output request P 0
An output control unit 5 for outputting R, guide vane controller 4 for controlling the guide vane opening A such that opening corresponding to the guide vane opening command A R from the output control section 5
And the guide vane opening command A R from the output control unit 5
Based on an output response compensation unit 8 for outputting the guide vane opening reference A R1 serving as a reference when obtaining the optimum speed, the guide vane opening reference A R1 from the output response compensation unit 8
When, a function generator 9 for outputting a speed command N R based on a static drop H ST, the speed command from the function generator 9 N R
Are to be configured with a speed control unit 6 for outputting the output command E R to said variable frequency power supply 3 so that the response rate to.

ここで、出力制御部5は図示しない出力検出器により検
出された発電機出力Pと、出力要求Pとの偏差を検出
する加減器51と、比例積分制御器52とから構成し、
また速度制御部6は図示しない速度検出器により検出さ
れた速度Nと、上述の速度指令Nとの偏差ΔNを検出
する加減器61と、比例制御器62とから構成してい
る。さらに、関数発生部9はガイドベーン開度と静落差
が与えられた場合の効率が最大になる速度を水車特性か
ら求めるものである。さらにまた、出力応答補償部8は
出力の応答が良くなるように上記関数発生部9へ入力す
るガイドベーン開度基準を求めるもので、その詳細な演
算法については後述する。
Here, the output control unit 5 includes a generator 51 that detects a deviation between the generator output P detected by an output detector (not shown) and the output request P 0 , and a proportional-plus-integral controller 52.
The speed control unit 6 and the speed N detected by the speed detector (not shown), a subtraction unit 61 for detecting the deviation ΔN of the speed command N R described above, it constitutes a proportional controller 62. Further, the function generating unit 9 obtains the speed at which the efficiency becomes maximum when the guide vane opening degree and the static head difference are given, from the turbine characteristic. Furthermore, the output response compensating unit 8 obtains the guide vane opening reference input to the function generating unit 9 so that the output response becomes good, and the detailed calculation method will be described later.

次に、かかる如く構成した可変速水車発電システムの制
御装置の作用について、第2図(a)を用いて述べる。
なお第2図(a)は、第1図における制御系全体の動作
特性をブロック的に示したものである。
Next, the operation of the control device of the variable speed turbine power generation system configured as described above will be described with reference to FIG.
Note that FIG. 2 (a) is a block diagram showing the operating characteristics of the entire control system in FIG.

いま第2図(a)において、Gp(S)は出力制御部5
の比例積分制御器52の特性であり、比例ゲインをK
p、積分時定数をTpとすると、 となる。また、G(S)はガイドベーン開度指令A
に対する水車出力Pの応答を示すもので、ガイドベー
ン制御装置4の遅れ時定数をT、水路時定数をT
すると、通常T≪Tであるので、 となる。さらに、Kは関数発生部9のガイドベーン開
度対速度特性を運転点近傍で線形近似した値である。T
は水車1、誘導発電機2の慣性時定数、Kは速度制御
部6の比例制御器62の比例ゲインを示し、K≫1で
ある。
In FIG. 2 (a), Gp (S) is the output control unit 5
Is a characteristic of the proportional-plus-integral controller 52 of FIG.
If p and the integration time constant are Tp, Becomes Further, G T (S) is a guide vane opening command A R
Is a response of the turbine output P M to, and when the delay time constant of the guide vane control device 4 is T V and the waterway time constant is T W , normally T V << T W. Becomes Further, K 1 is a value obtained by linearly approximating the guide vane opening-versus-speed characteristic of the function generator 9 near the operating point. T
Is an inertial time constant of the water turbine 1 and the induction generator 2, K N is a proportional gain of the proportional controller 62 of the speed control unit 6, and K N >> 1.

一方、Gc(S)は出力応答補償部8の特性を示すもの
であるが、Gc(S)が出力制御に果たす役割を明確に
するためブロック上の等価変換を行なうと第2図(b)
のようになる。この第2図(b)から明らかなように、
ガイドベーン開度指令Aに対する出力Pの応答を改善
することができることがわかる。なお、Gc(S)=0
の場合が従来の定速水車発電システムの出力制御系とな
ることは言うまでもない。
On the other hand, Gc (S) shows the characteristic of the output response compensator 8, but if the equivalent conversion on the block is performed in order to clarify the role that Gc (S) plays in the output control, FIG.
become that way. As is clear from FIG. 2 (b),
It can be seen that it is possible to improve the response of the output P with respect to the guide vane opening command A R. Note that Gc (S) = 0
It goes without saying that the above case becomes the output control system of the conventional constant speed turbine power generation system.

次に、かかるGc(S)の決め方について説明する。Next, how to determine the Gc (S) will be described.

いま、ガイドベーン開度指令Aに対する出力Pの望ま
しい応答をP=Gx(S)Aとし、Gc(S)のうち
応答改善分をGc(S)としてGc(S)を求めると、 となる。一例としてGx(S)=1とすると、 となる。ところで、水車1の効率運転を行なうためには
Gc(S)は1であることが望ましい訳であるので、ガ
イドベーン開度指令Aの出力制御系応答より速い成分
に対してはGc(S)≒Gc′(S)とし、ガイドベー
ン開度指令Aの出力制御系応答より遅い成分に対して
はGc(S)=1となるようにGc(S)を決めると、
次式のようにGc(S)が求められる。
Now, when the desired response of the output P to the guide vane opening command A R is P = Gx (S) A R, and the response improvement amount of Gc (S) is Gc (S), Gc (S) is obtained, Becomes As an example, if Gx (S) = 1, Becomes However, since in order to perform efficient operation of the water turbine 1 is always desirably Gc (S) is 1, for the fast component from the output control reply guide vane opening command A R Gc (S ) ≈Gc ′ (S), and Gc (S) is determined so that Gc (S) = 1 for a component slower than the output control system response of the guide vane opening command A R ,
Gc (S) is calculated by the following equation.

これにより、先に示した第1の運転点から第2の運転点
への変化は第3図のようになる。第3図から、同じ出力
要求Pに対し、前述した第6図と比べて速度Nの安定
度が向上し、しかも出力Pの初期の応答も良くなること
がわかる。
As a result, the change from the first operating point shown above to the second operating point is as shown in FIG. From FIG. 3, it can be seen that, with respect to the same output request P 0 , the stability of the speed N is improved and the initial response of the output P is improved as compared with FIG. 6 described above.

上述したように、本実施例構成の可変速水車発電システ
ムの制御装置においては、ガイドベーン開度制御による
出力制御と、可変周波数電源からの励磁電力制御による
速度制御とが同時に行なわれ、出力要求に応じて水車の
効率の高い速度で発電機出力を得る制御が実現され、さ
らにガイドベーン開度制御で追従しきれない速い変化を
する出力要求に対しては、速度基準を一時的に変化させ
ることにより発電機出力を追従することができる。これ
により、従来の定速水車発電システムの出力応答に見ら
れた水路系の影響による出力変化初期の逆応答、すなわ
ち出力を増(または減)しようとすると一時的に出力が
減(または増)する現象が無くなる。しかも、出力要求
に応じて効率の高い運転点、すなわちその時の静落差で
その出力を発電するのに最も効率の高くなる速度とガイ
ドベーン開度に速やかに到達して、極めて効率の良い発
電運転を行なうことが可能となるという効果が得られる
ものである。
As described above, in the control device of the variable speed turbine power generation system having the configuration of the present embodiment, output control by guide vane opening control and speed control by excitation power control from the variable frequency power source are performed at the same time, and an output request is made. In order to realize a control that obtains a generator output at a highly efficient speed of the turbine according to the above, and for a rapidly changing output request that cannot be followed by the guide vane opening control, the speed reference is temporarily changed. This allows the generator output to be tracked. As a result, the reverse response in the initial stage of output change due to the influence of the waterway system seen in the output response of the conventional constant-speed turbine power generation system, that is, when the output is increased (or decreased), the output temporarily decreases (or increases). There is no phenomenon. Moreover, in accordance with the output demand, the operating point is highly efficient, that is, the speed and guide vane opening, which are the most efficient for generating the output at the time of the static drop, are reached quickly, and the extremely efficient power generation operation is achieved. It is possible to obtain the effect that it becomes possible to perform.

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、次のようにしても実施することができるものであ
る。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be carried out as follows.

(a)上記第1図の実施例では、出力応答補償部8とし
て、出力制御部5からのガイドベーン開度指令Aに基
づいてガイドベーン開度基準AR1を出力する場合を述
べたが、これに限らず出力応答補償部8として、ガイド
ベーン開度Aに基づいてガイドベーン開度基準AR1
出力するようにしても、前述と同様の作用効果が得られ
るものである。
(A) above in the embodiment of FIG. 1, as the output response compensation unit 8 has been described a case of outputting the guide vane opening reference A R1 based on the guide vane opening command A R from the output control section 5 Not limited to this, even if the output response compensating unit 8 outputs the guide vane opening reference A R1 based on the guide vane opening A, the same operational effect as described above can be obtained.

(b)上記実施例では、水車およびこれに直結された誘
導発電機で構成される可変速水車発電システムに本発明
を適用した場合を述べたが、これに限らずポンプ水車お
よびこれに直結された発電電動機で構成される可変速水
車発電システムについても、同様に本発明を適用するこ
とができるものである。
(B) In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the variable speed turbine power generation system including the turbine and the induction generator directly connected to the turbine has been described. The present invention can be similarly applied to the variable speed turbine power generation system including the generator motor.

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。
In addition, the present invention can be variously modified and implemented within the scope of the invention.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、出力要求に応じた
ガイドベーン開度指令を出力する出力制御部と、この出
力制御部からのガイドベーン開度指令に応じた開度とな
るようにガイドベーン開度を制御するガイドベーン制御
装置と、上記出力制御部からのガイドベーン開度指令、
またはガイドベーン開度のいずれかに基づいてガイドベ
ーン開度基準を出力する出力応答補償部と、この出力応
答補償部からのガイドベーン開度基準と、静落差とに基
づいて速度指令を出力する関数発生部と、この関数発生
部からの速度指令に応じた速度となるように上記可変周
波数電源へ出力指令を出力する速度制御部とを備えて構
成するようにしたので、可変速水車発電システムの速度
と出力を出力要求に追従して安定にかつ迅速に制御し、
常に効率の良い運転を行なうことが可能な極めて信頼性
の高い可変速水車発電システムの制御装置が提供でき
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, an output control unit that outputs a guide vane opening command according to an output request, and an opening degree according to the guide vane opening command from the output control unit. A guide vane control device for controlling the guide vane opening degree so that the guide vane opening degree command from the output control unit,
Alternatively, a speed command is output based on the output response compensator that outputs the guide vane opening reference based on either of the guide vane opening, the guide vane opening reference from this output response compensator, and the static head. Since the function generator and the speed controller that outputs the output command to the variable frequency power source so that the speed corresponds to the speed command from the function generator are provided, the variable speed turbine generator system is provided. Stable and quick control of the speed and output of the
It is possible to provide a highly reliable controller for a variable speed turbine power generation system that can always perform efficient operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による制御装置を適用した可変速水車発
電システムの一実施例を示す構成図、第2図(a)は同
実施例における制御系全体の特性を示すブロック図、第
2図(b)は第2図(a)における応答特性の等価ブロ
ック図、第3図は同実施例における応答特性を示す図、
第4図は水車の特性を示す図、第5図は従来の可変速水
車発電システムの一例を示す構成図、第6図は第5図に
おける応答特性を示す図である。 1…水車、1A…ガイドベーン、2…誘導発電機、3…
可変周波数電源、4…ガイドベーン制御装置、5…出力
制御部、51…加減器、52…比例積分制御器、6…速
度制御部、61……加減器、62…比例制御器、7…関
数発生部、8…出力応答補償部、9…関数発生部、P
…出力要求、P…出力、A…ガイドベーン開度指令、
A…ガイドベーン開度、HST…静落差、N…速度指
令、N…速度、E…可変周波数電源出力指令、E…誘
導発電機2の励磁電力、P…水車出力。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a variable speed turbine power generation system to which a control device according to the present invention is applied, and FIG. 2 (a) is a block diagram showing characteristics of the entire control system in the embodiment, FIG. 2B is an equivalent block diagram of the response characteristic in FIG. 2A, FIG. 3 is a diagram showing the response characteristic in the same embodiment,
FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a water turbine, FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional variable speed turbine power generation system, and FIG. 6 is a diagram showing response characteristics in FIG. 1 ... Turbine, 1A ... Guide vane, 2 ... Induction generator, 3 ...
Variable frequency power source, 4 ... Guide vane controller, 5 ... Output controller, 51 ... Adjuster, 52 ... Proportional-integral controller, 6 ... Speed controller, 61 ... Adjuster, 62 ... Proportional controller, 7 ... Function Generator, 8 ... Output response compensator, 9 ... Function generator, P 0
Output request, P output, A R guide vane opening command,
A ... guide vane opening, H ST ... static drop, N R ... speed command, N ... speed, E R ... variable frequency power output command, the excitation power of the E ... induction generator 2, P M ... hydraulic turbine output.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガイドベーンを備えた水車またはポンプ水
車と、この水車またはポンプ水車に直結された発電機ま
たは発電電動機と、この発電機または発電電動機に励磁
電力を印加する可変周波数電源とから構成される可変速
水車発電システムの速度と出力を、前記ガイドベーンの
開度と、前記発電機または発電電動機の励磁電力とによ
り制御する制御装置において、出力要求に応じたガイド
ベーン開度指令を出力する出力制御部と、この出力制御
部からのガイドベーン開度指令に応じた開度となるよう
にガイドベーン開度を制御するガイドベーン制御装置
と、前記出力制御部からのガイドベーン開度指令、また
はガイドベーン開度のいずれかに基づいてガイドベーン
開度基準を出力する出力応答補償部と、この出力応答補
償部からのガイドベーン開度基準と、静落差とに基づい
て速度指令を出力する関数発生部と、この関数発生部か
らの速度指令に応じた速度となるように前記可変周波数
電源へ出力指令を出力する速度制御部とを備えて構成す
るようにしたことを特徴とする可変速水車発電システム
の制御装置。
1. A turbine or pump turbine having a guide vane, a generator or generator motor directly connected to the turbine or pump turbine, and a variable frequency power source for applying exciting power to the generator or generator motor. In a control device that controls the speed and output of a variable speed turbine power generation system by the opening of the guide vane and the excitation power of the generator or generator motor, a guide vane opening command is output according to the output request. Output control unit, a guide vane control device that controls the guide vane opening so that the opening is in accordance with the guide vane opening command from the output control unit, and a guide vane opening command from the output control unit. , Or an output response compensator that outputs a guide vane opening reference based on the guide vane opening, and a guide vane from this output response compensator. A function generator that outputs a speed command based on the opening degree reference and the free fall difference, and a speed control that outputs an output command to the variable frequency power supply so that the speed corresponds to the speed command from the function generator. And a control unit for a variable speed turbine power generation system.
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