JPH062644A - 調速制御装置 - Google Patents
調速制御装置Info
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- JPH062644A JPH062644A JP4156488A JP15648892A JPH062644A JP H062644 A JPH062644 A JP H062644A JP 4156488 A JP4156488 A JP 4156488A JP 15648892 A JP15648892 A JP 15648892A JP H062644 A JPH062644 A JP H062644A
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- opening
- deviation
- power
- signal
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 発電機の運転点、すなわち有効電力が変化し
ても調速制御系の安定性と速応性を得ることが可能とな
る調速制御装置を提供する。 【構成】 水車の速度信号Ｆと水車の設定速度信号ＦＲ
とを比較して、速度偏差信号ＦＤを出力する。発電機の
電力信号Ｐと発電機が系統に並列して運転している時の
設定負荷信号ＰＲとを比較して、負荷偏差信号ＰＤを出
力する。調定率設定部５は、負荷偏差信号ＰＤに調定率
を乗算し、速度調定率信号ＦＰを出力する。加算部６
は、速度偏差信号ＦＤと速度調定率信号ＦＰを加算し、
開度偏差信号ＧＤを出力する。増幅部10には、電力信号
Ｐにより可変な増幅率Ｋを有し、開度偏差信号ＧＤに増
幅率Ｋを乗算し、開度偏差増幅信号ＧＧＤを出力する。
制御部７は、開度偏差増幅信号ＧＧＤを各積分要素の特
性に従い処理し、ガイドベーンの開度信号ＧＲを出力す
る。
ても調速制御系の安定性と速応性を得ることが可能とな
る調速制御装置を提供する。 【構成】 水車の速度信号Ｆと水車の設定速度信号ＦＲ
とを比較して、速度偏差信号ＦＤを出力する。発電機の
電力信号Ｐと発電機が系統に並列して運転している時の
設定負荷信号ＰＲとを比較して、負荷偏差信号ＰＤを出
力する。調定率設定部５は、負荷偏差信号ＰＤに調定率
を乗算し、速度調定率信号ＦＰを出力する。加算部６
は、速度偏差信号ＦＤと速度調定率信号ＦＰを加算し、
開度偏差信号ＧＤを出力する。増幅部10には、電力信号
Ｐにより可変な増幅率Ｋを有し、開度偏差信号ＧＤに増
幅率Ｋを乗算し、開度偏差増幅信号ＧＧＤを出力する。
制御部７は、開度偏差増幅信号ＧＧＤを各積分要素の特
性に従い処理し、ガイドベーンの開度信号ＧＲを出力す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水力発電所の水車の回
転数を規定回転数に制御する調速制御装置に関する。
転数を規定回転数に制御する調速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、発電所の発電機は電力系統に接
続され、他の多くの発電所と並列運転されており、並列
された個々の発電所は互いに同期していなければならな
い。そのため、目標とする周波数に制御するために調速
制御装置が発電所に設けられている。
続され、他の多くの発電所と並列運転されており、並列
された個々の発電所は互いに同期していなければならな
い。そのため、目標とする周波数に制御するために調速
制御装置が発電所に設けられている。
【０００３】すなわち、発電機の負荷が一定の場合、水
車は規定回転数で回転しているが、発電機の負荷の変動
により水車の回転数に変化が生じた場合にはガイドベー
ンの開度を調節し水車の回転数を規定回転数に制御す
る。以下、従来の調速制御装置を図を参照して説明す
る。図７は、従来の調速制御装置の構成図である。
車は規定回転数で回転しているが、発電機の負荷の変動
により水車の回転数に変化が生じた場合にはガイドベー
ンの開度を調節し水車の回転数を規定回転数に制御す
る。以下、従来の調速制御装置を図を参照して説明す
る。図７は、従来の調速制御装置の構成図である。
【０００４】速度検出部１は、図示していない発電機の
回転部に取付けられた歯車をパルスセンサーによりパル
スをカウントすることで水車の回転速度ＦＴを検出し、
この回転速度ＦＴに比例した速度信号Ｆを出力する。
回転部に取付けられた歯車をパルスセンサーによりパル
スをカウントすることで水車の回転速度ＦＴを検出し、
この回転速度ＦＴに比例した速度信号Ｆを出力する。
【０００５】速度加算部２は、速度信号Ｆと発電機が系
統から解列して運転している時の水車の回転速度に比例
した設定速度信号ＦＲとを比較して、速度偏差信号ＦＤ
を出力する。電力検出部３は、発電機の有効電力ＰＧを
検出して、この有効電力ＰＧに比例した電力信号Ｐを出
力する。電力比較部４は、電力信号Ｐと発電機が系統に
並列して運転している時の目標負荷に比例した設定負荷
信号ＰＲとを比較して、負荷偏差信号ＰＤを出力する。
調定率設定部５は、負荷偏差信号ＰＤに調定率を乗算
し、速度調定率信号ＦＰを出力する。加算部６は、速度
偏差信号ＦＤと速度調定率信号ＦＰを加算し、ガイドベ
ーンの開度に比例した開度偏差信号ＧＤを出力する。
統から解列して運転している時の水車の回転速度に比例
した設定速度信号ＦＲとを比較して、速度偏差信号ＦＤ
を出力する。電力検出部３は、発電機の有効電力ＰＧを
検出して、この有効電力ＰＧに比例した電力信号Ｐを出
力する。電力比較部４は、電力信号Ｐと発電機が系統に
並列して運転している時の目標負荷に比例した設定負荷
信号ＰＲとを比較して、負荷偏差信号ＰＤを出力する。
調定率設定部５は、負荷偏差信号ＰＤに調定率を乗算
し、速度調定率信号ＦＰを出力する。加算部６は、速度
偏差信号ＦＤと速度調定率信号ＦＰを加算し、ガイドベ
ーンの開度に比例した開度偏差信号ＧＤを出力する。
【０００６】制御部７は、比例要素、微分要素、積分要
素からなり開度偏差信号ＧＤを各要素の特性に従い処理
し、ガイドベーンの開度を調節する開度信号ＧＲを出力
する。開度検出部８は、ガイドベーンの実開度ＧＴを検
出し、この実開度に比例した実開度信号Ｇを出力する。
素からなり開度偏差信号ＧＤを各要素の特性に従い処理
し、ガイドベーンの開度を調節する開度信号ＧＲを出力
する。開度検出部８は、ガイドベーンの実開度ＧＴを検
出し、この実開度に比例した実開度信号Ｇを出力する。
【０００７】開度比較部９は、開度信号ＧＲと実開度信
号Ｇを比較して開度操作信号ＧＣを出力し、この開度操
作信号ＧＣにより図示していないサーボモータを駆動さ
せ、ガイドベーンを駆動させる。以下、上記調速制御装
置の動作を図を参照して説明する。まず発電機が、系統
から解列している場合を説明する。この場合には、調速
制御装置は水車の回転数が設定速度（系統周波数）に一
致するように制御する。
号Ｇを比較して開度操作信号ＧＣを出力し、この開度操
作信号ＧＣにより図示していないサーボモータを駆動さ
せ、ガイドベーンを駆動させる。以下、上記調速制御装
置の動作を図を参照して説明する。まず発電機が、系統
から解列している場合を説明する。この場合には、調速
制御装置は水車の回転数が設定速度（系統周波数）に一
致するように制御する。
【０００８】発電機が起動停止状態において水車の回転
数は零であり、発電機の起動開始により速度検出部１か
ら出力される速度信号Ｆと設定速度信号ＦＲが速度加算
部２で比較され、速度偏差信号ＦＤが出力される。この
速度偏差信号ＦＤは、起動開始から徐々に減少し零に近
似した時点、すなわち系統の周波数と水車の回転数が一
致した時点で系統に併入される。
数は零であり、発電機の起動開始により速度検出部１か
ら出力される速度信号Ｆと設定速度信号ＦＲが速度加算
部２で比較され、速度偏差信号ＦＤが出力される。この
速度偏差信号ＦＤは、起動開始から徐々に減少し零に近
似した時点、すなわち系統の周波数と水車の回転数が一
致した時点で系統に併入される。
【０００９】なお、系統に併入前までは、上記速度偏差
信号ＦＤは制御部７に入力され各制御要素に従い処理さ
れ、出力される開度信号ＧＲを開度検出部８から出力さ
れる実開度信号Ｇと加算して、得られる開度操作信号Ｇ
Ｃにより図示していないサーボモータを駆動させ、ガイ
ドベーンを駆動させている。次に、発電機が、系統に並
列している場合を説明する。この場合には、発電機の出
力またはガイドベーンの開度が設定負荷に一致するよう
に制御する。速度制御系に関しては、上記系統から解列
している場合の動作で説明してあるので主に負荷制御系
に関して説明する。電力比較部４で電力信号Ｐと設定負
荷信号ＰＲとが比較され、負荷偏差信号ＰＤが出力され
る。そして、負荷偏差信号ＰＤは、調定率設定部５にお
いて予め設定されている調定率に従い処理され、速度調
定率信号ＦＰが出力される。そして、加算部６において
速度制御系の速度偏差信号ＦＤと速度調定率信号ＦＰが
加算され、開度偏差信号ＧＤとして出力される。
信号ＦＤは制御部７に入力され各制御要素に従い処理さ
れ、出力される開度信号ＧＲを開度検出部８から出力さ
れる実開度信号Ｇと加算して、得られる開度操作信号Ｇ
Ｃにより図示していないサーボモータを駆動させ、ガイ
ドベーンを駆動させている。次に、発電機が、系統に並
列している場合を説明する。この場合には、発電機の出
力またはガイドベーンの開度が設定負荷に一致するよう
に制御する。速度制御系に関しては、上記系統から解列
している場合の動作で説明してあるので主に負荷制御系
に関して説明する。電力比較部４で電力信号Ｐと設定負
荷信号ＰＲとが比較され、負荷偏差信号ＰＤが出力され
る。そして、負荷偏差信号ＰＤは、調定率設定部５にお
いて予め設定されている調定率に従い処理され、速度調
定率信号ＦＰが出力される。そして、加算部６において
速度制御系の速度偏差信号ＦＤと速度調定率信号ＦＰが
加算され、開度偏差信号ＧＤとして出力される。
【００１０】そして、開度偏差信号ＧＤは、制御部７に
入力され各制御要素に従い処理され、出力される開度信
号ＧＲを開度検出部８から出力される実開度信号Ｇと加
算して、得られる開度操作信号ＧＣにより図示していな
いサーボモータを駆動させ、ガイドベーンを駆動させて
いる。
入力され各制御要素に従い処理され、出力される開度信
号ＧＲを開度検出部８から出力される実開度信号Ｇと加
算して、得られる開度操作信号ＧＣにより図示していな
いサーボモータを駆動させ、ガイドベーンを駆動させて
いる。
【００１１】尚、制御部７には積分要素があるので定常
的には速度偏差信号ＦＤと速度調定率信号ＦＰの加算結
果、すなわち開度偏差信号ＧＤは零により、開度信号Ｇ
Ｒと実開度信号Ｇとは一致しているので開度操作信号Ｇ
Ｃも零になっている。このような定常運転状態におい
て、系統の周波数すなわち水車の回転速度ＦＴが上昇す
ると、速度偏差信号ＦＤが減少し、開度偏差信号ＧＤは
負の値を示す。そして、制御部７から出力される開度信
号ＧＲは減少するため、開度操作信号ＧＣは負の値を示
す。そのため、開度信号ＧＲと実開度信号Ｇとが一致す
るまで制御部７は、実開度ＧＴを減少させる。その結
果、有効電力ＰＧは減少して、それに伴い加算部６から
出力される開度偏差信号ＧＤが零になった時点で整定す
る。この時の、有効電力ＰＧの減少量は、回転速度ＦＴ
の変化量に速度調定率の逆数を乗算した値と等しくな
る。
的には速度偏差信号ＦＤと速度調定率信号ＦＰの加算結
果、すなわち開度偏差信号ＧＤは零により、開度信号Ｇ
Ｒと実開度信号Ｇとは一致しているので開度操作信号Ｇ
Ｃも零になっている。このような定常運転状態におい
て、系統の周波数すなわち水車の回転速度ＦＴが上昇す
ると、速度偏差信号ＦＤが減少し、開度偏差信号ＧＤは
負の値を示す。そして、制御部７から出力される開度信
号ＧＲは減少するため、開度操作信号ＧＣは負の値を示
す。そのため、開度信号ＧＲと実開度信号Ｇとが一致す
るまで制御部７は、実開度ＧＴを減少させる。その結
果、有効電力ＰＧは減少して、それに伴い加算部６から
出力される開度偏差信号ＧＤが零になった時点で整定す
る。この時の、有効電力ＰＧの減少量は、回転速度ＦＴ
の変化量に速度調定率の逆数を乗算した値と等しくな
る。
【００１２】
【数１】
【００１３】また、制御部７の比例要素、微分要素、積
分要素の定数は、回転速度ＦＴが変化した場合や設定負
荷信号ＰＲの設定変更を行った場合に安定かつ速やかに
調速制御系が整定するように決定する必要があり、発電
機の設置の調整運転時に調整を行う。
分要素の定数は、回転速度ＦＴが変化した場合や設定負
荷信号ＰＲの設定変更を行った場合に安定かつ速やかに
調速制御系が整定するように決定する必要があり、発電
機の設置の調整運転時に調整を行う。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしなから、ガイド
ベーンの実開度ＧＴと有効電力ＰＧが比例しない特性が
ある。
ベーンの実開度ＧＴと有効電力ＰＧが比例しない特性が
ある。
【００１５】これは、ガイドベーン固有の特性により実
開度ＧＴと流量の関係が比例関係にないことと、発電機
の効率により有効電力ＰＧと流量が比例関係にないため
である。そのため、従来の調速制御装置には以下のよう
な問題が生じていた。図を参照して説明する。図８は、
発電機の特性を示す特性図であり、Ｘ軸に有効電力ＰＧ
そしてＹ軸にガイドベーンの実開度ＧＴをおよび開度関
数ＫＴとっている。
開度ＧＴと流量の関係が比例関係にないことと、発電機
の効率により有効電力ＰＧと流量が比例関係にないため
である。そのため、従来の調速制御装置には以下のよう
な問題が生じていた。図を参照して説明する。図８は、
発電機の特性を示す特性図であり、Ｘ軸に有効電力ＰＧ
そしてＹ軸にガイドベーンの実開度ＧＴをおよび開度関
数ＫＴとっている。
【００１６】上記図中の開度特性ＧＳは、有効電力ＰＧ
とガイドベーンの実開度ＧＴの関係を示すものであり、
図から判るように有効電力ＰＧが増加するにつれ、ガイ
ドベーンの実開度ＧＴも増加していることが判る。
とガイドベーンの実開度ＧＴの関係を示すものであり、
図から判るように有効電力ＰＧが増加するにつれ、ガイ
ドベーンの実開度ＧＴも増加していることが判る。
【００１７】また、同図中のもう一つの特性曲線である
開度関数ＫＴは、ガイドベーンの実開度ＧＴに対する有
効電力ＰＧの変化率、すなわち開度特性ＧＳの逆数を示
すものである。以上より、開度関数ＫＴは発電機の運転
点すなわち有効電力ＰＧの値によって変化することが判
る。つまり、このような特性を有する発電機では有効電
力ＰＧが変化にともない調速制御系の増幅率が変化し、
制御特性も変化してしまう。また、制御部７の各制御要
素の定数は、発電機の設置の際の調整試運転時に調整を
行っている。
開度関数ＫＴは、ガイドベーンの実開度ＧＴに対する有
効電力ＰＧの変化率、すなわち開度特性ＧＳの逆数を示
すものである。以上より、開度関数ＫＴは発電機の運転
点すなわち有効電力ＰＧの値によって変化することが判
る。つまり、このような特性を有する発電機では有効電
力ＰＧが変化にともない調速制御系の増幅率が変化し、
制御特性も変化してしまう。また、制御部７の各制御要
素の定数は、発電機の設置の際の調整試運転時に調整を
行っている。
【００１８】そのため、調整試運転時の発電機の運転
点、すなわち有効電力ＰＧでは調速制御系の安定性と速
応性は良好であるが、有効電力ＰＧが変化すると調速制
御系の安定性と速応性が失われることがある。図９は、
発電機の運転点すなわち有効電力ＰＧが軽負荷時に、制
御部７の各制御要素の定数を調整した場合の設定負荷と
有効電力の関係を示す特性図である。
点、すなわち有効電力ＰＧでは調速制御系の安定性と速
応性は良好であるが、有効電力ＰＧが変化すると調速制
御系の安定性と速応性が失われることがある。図９は、
発電機の運転点すなわち有効電力ＰＧが軽負荷時に、制
御部７の各制御要素の定数を調整した場合の設定負荷と
有効電力の関係を示す特性図である。
【００１９】発電機が軽負荷時の時刻Ｔ１において、設
定負荷信号ＰＲをステップ状に増加させると、調速制御
装置の作用により有効電力ＰＧは速やかに増加して安定
に整定する。
定負荷信号ＰＲをステップ状に増加させると、調速制御
装置の作用により有効電力ＰＧは速やかに増加して安定
に整定する。
【００２０】これに対し、有効電力ＰＧが増加した、す
なわち軽負荷時の運転点と異なる時刻Ｔ２で設定負荷信
号ＰＲをステップ状に増加させると、図９に示されてい
るように開度関数ＫＴの増加、すなわち調速制御系の増
幅率が増加しているので有効電力ＰＧが急激に増加した
後、長く動揺が続き、収束する。
なわち軽負荷時の運転点と異なる時刻Ｔ２で設定負荷信
号ＰＲをステップ状に増加させると、図９に示されてい
るように開度関数ＫＴの増加、すなわち調速制御系の増
幅率が増加しているので有効電力ＰＧが急激に増加した
後、長く動揺が続き、収束する。
【００２１】以上のように、従来の調速制御装置では制
御部７の各制御要素の定数の調整を行った運転点では調
速制御系の安定性と速応性を得ることができるが、有効
電力ＰＧが変化した場合には調速制御系の安定性と速応
性が失われるという問題が生じる。
御部７の各制御要素の定数の調整を行った運転点では調
速制御系の安定性と速応性を得ることができるが、有効
電力ＰＧが変化した場合には調速制御系の安定性と速応
性が失われるという問題が生じる。
【００２２】そのため本発明の目的は、発電機の運転
点、すなわち有効電力が変化しても調速制御系の安定性
と速応性を得ることが可能となる調速制御装置を提供す
ることにある。
点、すなわち有効電力が変化しても調速制御系の安定性
と速応性を得ることが可能となる調速制御装置を提供す
ることにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】第１の本発明の調速制御
装置は、水力発電所のガイドベーンの開度を制御するこ
とで水車の回転数を規定回転数に制御する調速制御装置
において、前記水車の実回転速度と運転状態に応じた予
め設定されている設定回転速度とを加算して速度偏差を
出力する速度加算手段と、発電機で生み出される有効電
力に応じた実電力と運転状態に応じた予め設定されてい
る設定電力とを加算して偏差電力を出力する電力加算手
段と、前記速度加算手段から出力される速度偏差と前記
電力加算手段から出力される偏差電力を補正処理した補
正電力とを加算して前記ガイドベーンの開度偏差指令を
出力する加算手段と、前記加算手段から出力される開度
偏差指令を前記実電力に基づく可変関水を乗算し、開度
偏差増幅指令を出力する関数演算手段と、前記関数演算
手段から出力される開度偏差増幅指令を制御特性に従い
処理し、前記ガイドベーンの開度に応じた開度指令と加
算して、ガイドベーン開度操作指令を出力する出力部と
を具備する。
装置は、水力発電所のガイドベーンの開度を制御するこ
とで水車の回転数を規定回転数に制御する調速制御装置
において、前記水車の実回転速度と運転状態に応じた予
め設定されている設定回転速度とを加算して速度偏差を
出力する速度加算手段と、発電機で生み出される有効電
力に応じた実電力と運転状態に応じた予め設定されてい
る設定電力とを加算して偏差電力を出力する電力加算手
段と、前記速度加算手段から出力される速度偏差と前記
電力加算手段から出力される偏差電力を補正処理した補
正電力とを加算して前記ガイドベーンの開度偏差指令を
出力する加算手段と、前記加算手段から出力される開度
偏差指令を前記実電力に基づく可変関水を乗算し、開度
偏差増幅指令を出力する関数演算手段と、前記関数演算
手段から出力される開度偏差増幅指令を制御特性に従い
処理し、前記ガイドベーンの開度に応じた開度指令と加
算して、ガイドベーン開度操作指令を出力する出力部と
を具備する。
【００２４】そして、第２の本発明の調速制御装置は、
第１の本発明の関数演算手段の関数を前記開度指令に基
づき可変させるものである。
第１の本発明の関数演算手段の関数を前記開度指令に基
づき可変させるものである。
【００２５】そして、第３の本発明の調速制御装置は、
水力発電所のガイドベーンの開度を制御することで水車
の回転数を規定回転数に制御する調速制御装置におい
て、前記水車の実回転速度と運転状態に応じた予め設定
されている設定速度とを加算して偏差速度を出力する速
度加算手段と、発電機で生み出される有効電力に応じた
実電力と運転状態に応じた予め設定されている設定電力
とを加算して偏差電力を出力する電力加算手段と、前記
速度加算手段から出力される偏差速度と前記電力加算手
段から出力される偏差電力を補正処理した補正電力とを
加算して前記ガイドベーンの開度偏差指令を出力する加
算手段と、前記水車の静落差を検出する検出手段と、前
記加算手段から出力される開度偏差指令を前記実電力と
前記検出手段で検出される静落差に基づく可変関数を乗
算し、開度偏差増幅指令を出力する関数演算手段と、前
記増幅手段から出力される開度偏差増幅指令を制御特性
に従い処理し、前記ガイドベーンの開度に応じた開度指
令と加算して、ガイドベーン開度操作指令を出力する出
力部とを具備する。
水力発電所のガイドベーンの開度を制御することで水車
の回転数を規定回転数に制御する調速制御装置におい
て、前記水車の実回転速度と運転状態に応じた予め設定
されている設定速度とを加算して偏差速度を出力する速
度加算手段と、発電機で生み出される有効電力に応じた
実電力と運転状態に応じた予め設定されている設定電力
とを加算して偏差電力を出力する電力加算手段と、前記
速度加算手段から出力される偏差速度と前記電力加算手
段から出力される偏差電力を補正処理した補正電力とを
加算して前記ガイドベーンの開度偏差指令を出力する加
算手段と、前記水車の静落差を検出する検出手段と、前
記加算手段から出力される開度偏差指令を前記実電力と
前記検出手段で検出される静落差に基づく可変関数を乗
算し、開度偏差増幅指令を出力する関数演算手段と、前
記増幅手段から出力される開度偏差増幅指令を制御特性
に従い処理し、前記ガイドベーンの開度に応じた開度指
令と加算して、ガイドベーン開度操作指令を出力する出
力部とを具備する。
【００２６】そして、第４の本発明の調速制御装置は、
水力発電所のガイドベーンの開度を制御することで水車
の回転数を規定回転数に制御する調速制御装置におい
て、前記水車の実回転速度と運転状態に応じた予め設定
されている設定速度とを加算して偏差速度を出力する速
度加算手段と、発電機で生み出される有効電力に応じた
実電力と運転状態に応じた予め設定されている設定電力
とを加算して偏差電力を出力する電力加算手段と、前記
速度加算手段から出力される偏差速度と前記電力加算手
段から出力される偏差電力を補正処理した補正電力とを
加算して前記ガイドベーンの開度偏差指令を出力する加
算手段と、前記水車の静落差を検出する検出手段と、前
記加算手段から出力される開度偏差指令を前記ガイドベ
ーンの開度指令と前記検出手段で検出される静落差に基
づく可変関数を乗算し、開度偏差増幅指令を出力する関
数演算手段と、前記関数演算手段から出力される開度偏
差増幅指令を制御特性に従い処理し、前記ガイドベーン
の開度に応じた開度指令と加算して、ガイドベーン開度
操作指令を出力する出力部とを具備する。
水力発電所のガイドベーンの開度を制御することで水車
の回転数を規定回転数に制御する調速制御装置におい
て、前記水車の実回転速度と運転状態に応じた予め設定
されている設定速度とを加算して偏差速度を出力する速
度加算手段と、発電機で生み出される有効電力に応じた
実電力と運転状態に応じた予め設定されている設定電力
とを加算して偏差電力を出力する電力加算手段と、前記
速度加算手段から出力される偏差速度と前記電力加算手
段から出力される偏差電力を補正処理した補正電力とを
加算して前記ガイドベーンの開度偏差指令を出力する加
算手段と、前記水車の静落差を検出する検出手段と、前
記加算手段から出力される開度偏差指令を前記ガイドベ
ーンの開度指令と前記検出手段で検出される静落差に基
づく可変関数を乗算し、開度偏差増幅指令を出力する関
数演算手段と、前記関数演算手段から出力される開度偏
差増幅指令を制御特性に従い処理し、前記ガイドベーン
の開度に応じた開度指令と加算して、ガイドベーン開度
操作指令を出力する出力部とを具備する。
【００２７】
【作用】以上の構成により、発電機の運転点が変化して
も、調速制御系の良好な安定性と速応性を得る。
も、調速制御系の良好な安定性と速応性を得る。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の実施例である調速制御装置を
図を参照して説明する。図１は、第１の本発明実施例で
ある調速制御装置の構成図である。
図を参照して説明する。図１は、第１の本発明実施例で
ある調速制御装置の構成図である。
【００２９】速度検出部１は、図示していない発電機の
回転部に取付けられた歯車をパルスセンサーによりパル
スをカウントすることで水車の回転速度ＦＴを検出し、
この回転速度ＦＴに比例した速度信号Ｆを出力する。
回転部に取付けられた歯車をパルスセンサーによりパル
スをカウントすることで水車の回転速度ＦＴを検出し、
この回転速度ＦＴに比例した速度信号Ｆを出力する。
【００３０】速度加算部２は、速度信号Ｆと発電機が系
統から解列して運転している時の水車の回転速度に比例
した設定速度信号ＦＲとを比較して、速度偏差信号ＦＤ
を出力する。電力検出部３は、発電機の有効電力ＰＧを
検出して、この有効電力ＰＧに比例した電力信号Ｐを出
力する。電力比較部４は、電力信号Ｐと発電機が系統に
並列して運転している時の目標負荷に比例した設定負荷
信号ＰＲとを比較して、負荷偏差信号ＰＤを出力する。
調定率設定部５は、負荷偏差信号ＰＤに調定率を乗算
し、速度調定率信号ＦＰを出力する。加算部６は、速度
偏差信号ＦＤと速度調定率信号ＦＰを加算し、ガイドベ
ーンの開度に比例した開度偏差信号ＧＤを出力する。増
幅部10には、電力信号Ｐにより変化する増幅率Ｋを有
し、開度偏差信号ＧＤに増幅率Ｋを乗算し、開度偏差増
幅信号ＧＧＤを出力する。
統から解列して運転している時の水車の回転速度に比例
した設定速度信号ＦＲとを比較して、速度偏差信号ＦＤ
を出力する。電力検出部３は、発電機の有効電力ＰＧを
検出して、この有効電力ＰＧに比例した電力信号Ｐを出
力する。電力比較部４は、電力信号Ｐと発電機が系統に
並列して運転している時の目標負荷に比例した設定負荷
信号ＰＲとを比較して、負荷偏差信号ＰＤを出力する。
調定率設定部５は、負荷偏差信号ＰＤに調定率を乗算
し、速度調定率信号ＦＰを出力する。加算部６は、速度
偏差信号ＦＤと速度調定率信号ＦＰを加算し、ガイドベ
ーンの開度に比例した開度偏差信号ＧＤを出力する。増
幅部10には、電力信号Ｐにより変化する増幅率Ｋを有
し、開度偏差信号ＧＤに増幅率Ｋを乗算し、開度偏差増
幅信号ＧＧＤを出力する。
【００３１】制御部７は、比例要素、微分要素、積分要
素からなり開度偏差増幅信号ＧＧＤを各要素の特性に従
い処理し、ガイドベーンの開度を調節する開度信号ＧＲ
を出力する。開度検出部８は、ガイドベーンの実開度Ｇ
Ｔを検出し、この実開度に比例した実開度信号Ｇを出力
する。
素からなり開度偏差増幅信号ＧＧＤを各要素の特性に従
い処理し、ガイドベーンの開度を調節する開度信号ＧＲ
を出力する。開度検出部８は、ガイドベーンの実開度Ｇ
Ｔを検出し、この実開度に比例した実開度信号Ｇを出力
する。
【００３２】開度比較部９は、開度信号ＧＲと実開度信
号Ｇを比較して開度操作信号ＧＣを出力し、この開度操
作信号ＧＣにより図示していないサーボモータを駆動さ
せ、ガイドベーンを駆動させる。図２は、発電機の特性
を示す特性図であり、Ｘ軸に有効電力ＰＧそしてＹ軸に
開度関数ＫＴおよび増幅率Ｋをとっている。増幅率Ｋ
は、有効電力ＰＧに対してこの増幅率Ｋと開度関数ＫＴ
の積、すなわち調速制御系の増幅率が一定になるように
決定されている。
号Ｇを比較して開度操作信号ＧＣを出力し、この開度操
作信号ＧＣにより図示していないサーボモータを駆動さ
せ、ガイドベーンを駆動させる。図２は、発電機の特性
を示す特性図であり、Ｘ軸に有効電力ＰＧそしてＹ軸に
開度関数ＫＴおよび増幅率Ｋをとっている。増幅率Ｋ
は、有効電力ＰＧに対してこの増幅率Ｋと開度関数ＫＴ
の積、すなわち調速制御系の増幅率が一定になるように
決定されている。
【００３３】
【数２】Ｋ＊ＫＴ＝（一定） 図３は、本実施例の調速制御装置の発電機の設定負荷と
有効電力の関係を示す特性図である。
有効電力の関係を示す特性図である。
【００３４】発電機が軽負荷時の時刻Ｔ１において、設
定負荷信号ＰＲをステップ状に増加させると、調速制御
装置の作用により有効電力ＰＧは速やかに増加して安定
に整定する。
定負荷信号ＰＲをステップ状に増加させると、調速制御
装置の作用により有効電力ＰＧは速やかに増加して安定
に整定する。
【００３５】また、有効電力ＰＧが増加した、すなわち
軽負荷時の運転点と異なる時刻Ｔ２で設定負荷信号ＰＲ
をステップ状に増加させると、軽負荷時と同様に有効電
力ＰＧが速やかに増加して、安定に整定する。
軽負荷時の運転点と異なる時刻Ｔ２で設定負荷信号ＰＲ
をステップ状に増加させると、軽負荷時と同様に有効電
力ＰＧが速やかに増加して、安定に整定する。
【００３６】以上のように、発電機の運転点が変化して
も一定の特性が得られるのは、発電機の有効電力ＰＧが
増加して、開度関数ＫＴが増加しても、それとは逆に増
幅率Ｋが減少して、増幅率Ｋと開度関数ＫＴの積、すな
わち調速制御系の増幅率が一定に保たれるためである。
図４は、第２の本発明の実施例である調速制御装置の構
成図である。同図において、図１と同一部分には同一符
号を付して、その説明は省略する。
も一定の特性が得られるのは、発電機の有効電力ＰＧが
増加して、開度関数ＫＴが増加しても、それとは逆に増
幅率Ｋが減少して、増幅率Ｋと開度関数ＫＴの積、すな
わち調速制御系の増幅率が一定に保たれるためである。
図４は、第２の本発明の実施例である調速制御装置の構
成図である。同図において、図１と同一部分には同一符
号を付して、その説明は省略する。
【００３７】図１と異なる部分は、図１の増幅部10に
は、開度信号Ｇにより可変な増幅率Ｋを有し、開度偏差
信号ＧＤに増幅率Ｋを乗算し、開度偏差増幅信号ＧＧＤ
として出力する。図５は、第３の本発明の実施例である
調速制御装置の構成図である。同図において、図１と同
一部分には同一符号を付して、その説明は省略する。
は、開度信号Ｇにより可変な増幅率Ｋを有し、開度偏差
信号ＧＤに増幅率Ｋを乗算し、開度偏差増幅信号ＧＧＤ
として出力する。図５は、第３の本発明の実施例である
調速制御装置の構成図である。同図において、図１と同
一部分には同一符号を付して、その説明は省略する。
【００３８】図１と異なる部分は、新たに水車の静落差
を検出し、検出された静落差に比例した静落差信号Ｓを
出力する静落差検出部11を設け、さらに増幅部10には電
力信号Ｐと静落差信号Ｓにより可変な増幅率Ｋを有し、
開度偏差信号ＧＤに増幅率Ｋを乗算し、開度偏差増幅信
号ＧＧＤとして出力する。図６は、第４の本発明の実施
例である調速制御装置の構成図である。同図において、
図１と同一部分には同一符号を付して、その説明は省略
する。
を検出し、検出された静落差に比例した静落差信号Ｓを
出力する静落差検出部11を設け、さらに増幅部10には電
力信号Ｐと静落差信号Ｓにより可変な増幅率Ｋを有し、
開度偏差信号ＧＤに増幅率Ｋを乗算し、開度偏差増幅信
号ＧＧＤとして出力する。図６は、第４の本発明の実施
例である調速制御装置の構成図である。同図において、
図１と同一部分には同一符号を付して、その説明は省略
する。
【００３９】図１と異なる部分は、新たに水車の静落差
を検出し、検出された静落差に比例した静落差信号Ｓを
出力する静落差検出部11を設け、さらに増幅部10には、
開度信号Ｇと静落差信号Ｓにより可変な増幅率Ｋを有
し、開度偏差信号ＧＤに増幅率Ｋを乗算し、開度偏差増
幅信号ＧＧＤを出力する。以上述べたように、発電機の
運転点が変化して開度関数ＫＴが変化しても、増幅部の
作用により調速制御系の安定性と速応性を得ることがで
きる。
を検出し、検出された静落差に比例した静落差信号Ｓを
出力する静落差検出部11を設け、さらに増幅部10には、
開度信号Ｇと静落差信号Ｓにより可変な増幅率Ｋを有
し、開度偏差信号ＧＤに増幅率Ｋを乗算し、開度偏差増
幅信号ＧＧＤを出力する。以上述べたように、発電機の
運転点が変化して開度関数ＫＴが変化しても、増幅部の
作用により調速制御系の安定性と速応性を得ることがで
きる。
【００４０】また、上記実施例では調速制御系の増幅率
を一定に保つ手段として増幅部を設け、増幅部に有する
増幅率Ｋを変化させているが、増幅部を別個に設けず制
御部の各制御要素の定数を変化させるようにしても本実
施例と同様な効果を得ることができる。
を一定に保つ手段として増幅部を設け、増幅部に有する
増幅率Ｋを変化させているが、増幅部を別個に設けず制
御部の各制御要素の定数を変化させるようにしても本実
施例と同様な効果を得ることができる。
【００４１】また、上記実施例では電力比較部４と加算
部６の間に、調定率設定部５を設けた構成としたが、調
定率設定部５の変りに速度垂下率特性を有する垂下率設
定部を設け、負荷偏差信号ＰＤを垂下率に従い処理し速
度垂下率信号として加算部６に出力しても同様な効果を
得ることができる。
部６の間に、調定率設定部５を設けた構成としたが、調
定率設定部５の変りに速度垂下率特性を有する垂下率設
定部を設け、負荷偏差信号ＰＤを垂下率に従い処理し速
度垂下率信号として加算部６に出力しても同様な効果を
得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、発電機の運転点が変化
しても調速制御系の増幅率を一定に保つことで良好な調
速制御系の安定性と速応性を得ることができる調速制御
装置を提供する。
しても調速制御系の増幅率を一定に保つことで良好な調
速制御系の安定性と速応性を得ることができる調速制御
装置を提供する。
【図１】第１の本発明の実施例の調速制御装置の構成
図。
図。
【図２】第１の本発明の実施例の発電機の特性を示す特
性図。
性図。
【図３】第１の本発明の実施例の設定負荷と有効電力の
関係を示す特性図。
関係を示す特性図。
【図４】第２の本発明の実施例の調速制御装置の構成
図。
図。
【図５】第３の本発明の実施例の調速制御装置の構成
図。
図。
【図６】第４の本発明の実施例の調速制御装置の構成
図。
図。
【図７】従来の調速制御装置の構成図。
【図８】従来の発電機の特性を示す特性図。
【図９】従来の設定負荷と有効電力の関係を示す特性
図。
図。
１…速度検出部、２…速度加算部、３…電力検出部、４
…電力比較部、５…調定率設定部、６…加算部、７…制
御部、８…開度検出部、９…開度比較部、10…増幅部、
11…静落差検出部。
…電力比較部、５…調定率設定部、６…加算部、７…制
御部、８…開度検出部、９…開度比較部、10…増幅部、
11…静落差検出部。
Claims (4)
- 【請求項１】 水力発電所のガイドベーンの開度を制御
することで水車の回転数を規定回転数に制御する調速制
御装置において、 前記水車の実回転速度と運転状態に応じた予め設定され
ている設定回転速度とを加算して速度偏差を出力する速
度加算手段と、 発電機で生み出される有効電力に応じた実電力と運転状
態に応じた予め設定されている設定電力とを加算して偏
差電力を出力する電力加算手段と、 前記速度加算手段から出力される速度偏差と前記電力加
算手段から出力される偏差電力を補正処理した補正電力
とを加算して前記ガイドベーンの開度偏差指令を出力す
る加算手段と、 前記加算手段から出力される開度偏差指令を前記実電力
に基づく可変関数を乗算し、開度偏差増幅指令を出力す
る関数演算手段と、 前記関数演算手段から出力される開度偏差増幅指令を制
御特性に従い処理し、前記ガイドベーンの開度に応じた
開度指令と加算して、ガイドベーン開度操作指令を出力
する出力部とを具備したことを特徴とする調速制御装
置。 - 【請求項２】前記関数演算手段の関数を前記開度指令に
基づき可変させることを特徴とする請求項１記載の調速
制御装置。 - 【請求項３】水力発電所のガイドベーンの開度を制御す
ることで水車の回転数を規定回転数に制御する調速制御
装置において、 前記水車の実回転速度と運転状態に応じた予め設定され
ている設定速度とを加算して偏差速度を出力する速度加
算手段と、 発電機で生み出される有効電力に応じた実電力と運転状
態に応じた予め設定されている設定電力とを加算して偏
差電力を出力する電力加算手段と、 前記速度加算手段から出力される偏差速度と前記電力加
算手段から出力される偏差電力を補正処理した補正電力
とを加算して前記ガイドベーンの開度偏差指令を出力す
る加算手段と、 前記水車の静落差を検出する検出手段と、 前記加算手段から出力される開度偏差指令を前記実電力
と前記検出手段で検出される静落差に基づく可変関数を
乗算し、開度偏差増幅指令を出力する関数演算手段と、 前記関数演算手段から出力される開度偏差増幅指令を制
御特性に従い処理し、前記ガイドベーンの開度に応じた
開度指令と加算して、ガイドベーン開度操作指令を出力
する出力部とを具備したことを特徴とする調速制御装
置。 - 【請求項４】水力発電所のガイドベーンの開度を制御す
ることで水車の回転数を規定回転数に制御する調速制御
装置において、 前記水車の実回転速度と運転状態に応じた予め設定され
ている設定速度とを加算して偏差速度を出力する速度加
算手段と、 発電機で生み出される有効電力に応じた実電力と運転状
態に応じた予め設定されている設定電力とを加算して偏
差電力を出力する電力加算手段と、 前記速度加算手段から出力される偏差速度と前記電力加
算手段から出力される偏差電力を補正処理した補正電力
とを加算して前記ガイドベーンの開度偏差指令を出力す
る加算手段と、 前記水車の静落差を検出する検出手段と、 前記加算手段から出力される開度偏差指令を前記ガイド
ベーンの開度指令と前記検出手段で検出される静落差に
基づく可変関数を乗算し、開度偏差増幅指令を出力する
関数演算手段と、 前記関数演算手段から出力される開度偏差増幅指令を制
御特性に従い処理し、前記ガイドベーンの開度に応じた
開度指令と加算して、ガイドベーン開度操作指令を出力
する出力部とを具備したことを特徴とする調速制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156488A JPH062644A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 調速制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156488A JPH062644A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 調速制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062644A true JPH062644A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15628855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4156488A Pending JPH062644A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 調速制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062644A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101385564B1 (ko) * | 2012-10-10 | 2014-04-21 | 한국해양과학기술원 | 조류 발전 장치 |
| CN105673314A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-06-15 | 福建省智能科技有限公司 | 中小型水轮发电机组dspic综合控制器 |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP4156488A patent/JPH062644A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101385564B1 (ko) * | 2012-10-10 | 2014-04-21 | 한국해양과학기술원 | 조류 발전 장치 |
| CN105673314A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-06-15 | 福建省智能科技有限公司 | 中小型水轮发电机组dspic综合控制器 |
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