JPH0634629B2 - Variable speed turbine generator system controller - Google Patents

Variable speed turbine generator system controller

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JPH0634629B2
JPH0634629B2 JP62009290A JP929087A JPH0634629B2 JP H0634629 B2 JPH0634629 B2 JP H0634629B2 JP 62009290 A JP62009290 A JP 62009290A JP 929087 A JP929087 A JP 929087A JP H0634629 B2 JPH0634629 B2 JP H0634629B2
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JP
Japan
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output
speed
guide vane
generator
turbine
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JP62009290A
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Japanese (ja)
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充幸 阿部
忠洋 柳沢
誠 橋口
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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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  • 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 The speed and output of a variable water turbine power generation system composed of a variable frequency power source for applying exciting power to a generator or a generator motor, the opening of the guide vane,
The present invention relates to an improvement in a control device that controls by the exciting power of a generator or a generator motor.

(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ー
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 clear from FIG. 4, in the conventional water turbine, N is operated at a constant value, so at a power plant with a large drop variation or a power plant with a large output range operated and a large guard vane opening variation range, You 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, "Japanese Patent Laid-Open No. 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ER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NR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NRに基づいて
ガイドベーン開度指令AR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AR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 controller functions and output control unit 5 from the output request P 0 to generate an output command ER of the variable frequency power source 3, from the above output request P 0 and static drop HST, and outputs a speed command NR which maximizes efficiency A generator 7 and a speed controller 6 that outputs a guide vane opening command AR based on the speed command NR from the function generator 7.
The guide vane control device 4 is configured to control the guide vane opening A so that the guide vane opening command AR from the speed control unit 6 is set.

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NRを実現するガ
イドベーン開度指令AR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ER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 the guide vane opening command AR that realizes the speed command NR determined by the head HST, and the induction generator 2
The exciting power E is controlled by the output command ER of the variable frequency power source 3 that realizes the output request P 0 , and efficient operation can be performed.

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+ΔN,
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, from the first operating point, which is the static drop HST, the output P 1 , the speed N 1 , the guide vane opening A 1 , and the excitation power E 1 , the static drop HST, the output P 1 + ΔP, the speed N 1 + ΔN,
The transient characteristics when the guide vane opening A 1 + ΔA and the exciting power E 1 + ΔE are changed to the second operating point will be 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NR=Kである。ここで、K
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NRもNからΔN
増え、出力指令ER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
PMの変化dPMとの関数は、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 HST is constant, the input / output characteristic of the function generator 7 is approximately NR = K 1 P 0 . Here, K 1 is a positive constant determined by the head difference. Therefore, in order to change from the first operating point to the second operating point, the output request P 0
When P is increased from P 1 by ΔP, the speed command NR is also changed from N 1 to ΔN.
The output command ER also increases by ΔE from E 1 . As a result,
Both the guide vane opening A and the generator excitation power E start to increase. Further, the function of the change dA of the guide vane opening A and the change dPM of the turbine output PM 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PM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PMの変化dPM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 a channel constant determined by the channel cross-sectional area and channel length,
Usually, it is 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 exciting power E, the output demand P 1 increases faster than the turbine output PM increases, and the speed N decreases. . Further, due to the delay from the change dA of the guide vane opening A to the change dPM of the turbine output PM, the characteristics of the speed control unit 6 are poor in stability and poor in 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 control device of the conventional variable speed turbine power generation system, stability when controlling the speed and output of the variable speed turbine power generation system in accordance with the output request is stable. 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。
In view of this, the present invention provides a highly reliable variable speed turbine power generation system capable of stably and quickly controlling the speed and output of the variable speed turbine power generation system in accordance with an output request and always performing efficient operation. 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、出力要求と静落差とに基づいて,速度基準およびガ
イドベーン開度基準を出力する関数発生部と、発電機ま
たは発電電動機の検出出力と出力要求との出力偏差を検
出し、検出した出力偏差を比例積分して、関数発生部か
らのガイドベーン開度基準に比例積分値を加算した値を
ガイドベーン開度指令として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、上記関数発生部からの速度基準に基づいて
速度指令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 power generation system composed of a generator motor and a variable frequency power source for applying exciting power to the generator or generator motor, the speed and output of the guide vane and the generator or generator motor. In a control device controlled by excitation power, a function generator that outputs a speed reference and a guide vane opening reference based on an output request and a static drop difference, and a detection output of a generator or a generator motor and an output request Deviation is detected, the detected output deviation is proportionally integrated, and the value obtained by adding the proportional integral value to the guide vane opening reference from the function generator is the guide vane opening command. Output controller, a guide vane controller that controls the guide vane opening so that the opening corresponds to the guide vane opening command from the output controller, and the speed reference from the function generator. An output response compensating unit that outputs a speed command based on the above, and a speed control unit that outputs an output command to the variable frequency power source so that the speed corresponds to the speed command from the output response compensating unit are configured. It is characterized by doing so.

(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 performed at the same time, 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と静落差HSTとに基づいて,速度
基準NRおよびガイドベーン開度基準ARを出力する
関数発生部9と、この関数発生部9からのガイドベーン
開度基準ARと上記出力要求Pとに基づいてガイド
ベーン開度指令AR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AR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、上記関数発生部9からの速度基準N
Rに基づいて速度指令NRを出力する出力応答補償部8
と、この出力応答補償部8からの速度指令NRに応じた
速度Nとななるように上記可変周波数電源3へ出力指令
ER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, based on the output request P 0 and static drop HST, a function generator 9 which outputs a speed reference NR 1 and the guide vane opening reference AR 1, the guide vane opening reference from the function generator 9 AR 1 and the output control section 5 outputs the guide vane opening command AR based on the above output request P 0, the opening degree become as guide vanes open in accordance with the guide vane opening command AR from the output control section 5 The guide vane control device 4 for controlling the degree A, and the speed reference N from the function generator 9
Output response compensator 8 which outputs speed command NR based on R 1
And a speed controller 6 for outputting an output command ER to the variable frequency power source 3 so that the speed N corresponds to the speed command NR from the output response compensator 8.

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、この比例積
分制御器52からの出力と,上記関数発生部9からのガ
イドベーン開度基準ARとを加算する加減機53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NRとの偏差
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は出力要求Pに対し,
静落差が与えられた場合の効率が最大になる速度とガイ
ドベーン開度と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,出力要求Pが変化した時に一時的に速度指令NR
を速度基準NRからずらせるもので、その特性の決め
方については後述する。
Here, the output control unit 5 includes a regulator 51 that detects a deviation between the generator output P detected by an output detector (not shown) and the output request P 0 , a proportional-plus-integral controller 52, and the proportional-plus-integral controller. The speed controller 6 includes an adder / subtractor 53 for adding the output from 52 and the guide vane opening reference AR 1 from the function generator 9, and the speed controller 6 detects the speed N detected by a speed detector (not shown). A proportional controller 62 and an adder / subtractor 61 for detecting a deviation from the speed command NR described above. Further, the function generator 9 responds to the output request P 0 by
The speed and the guide vane opening that maximize the efficiency when a static head is given are obtained from the turbine characteristics. Furthermore, the output response compensator 8 temporarily adjusts the speed command NR when the output request P 0 changes so that the output response is improved.
Is shifted from the speed reference NR 1 , and how to determine the characteristic 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図を用いて述べる。なお第
2図は、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 is a block diagram showing the operating characteristics of the entire control system in FIG.

いま第2図において、G(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,積分
時定数をTとすると、 となる。また、GT(S)はガイドベーン開度指令ARに
対する水車出力PM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とす
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、KNは速度制御
部6の比例制御器62の比例ゲインを示し、KN≫1で
ある。
Now, in FIG. 2, G p (S) is a characteristic of the proportional-plus-integral controller 52 of the output control unit 5, and if the proportional gain is K p and the integral time constant is T p , Becomes Further, GT (S) shows the response of the turbine output PM to the guide vane opening command AR, 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 << Since it is 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, KN is a proportional gain of the proportional controller 62 of the speed control unit 6, and KN >> 1.

一方、G(S)は出力応答補償部8の特性を示すもの
であるが、その特性は次のように決められる。すなわ
ち、いま出力要求Pに対する出力Pの望ましい応答を
P=G(S)Pとし、G(S)のうち応答改善項
をG′(S)としてまずG′(S)を求めると、 であり、KN≫1であることから、 となる。従って、 望ましい応答として出力Pが出力要求Pに追従するも
のとし、G(S)=1とすると、 とる。ところで、水車1の高効率運転を行なうためには
(S)は1であることが望ましい訳であるので、ガ
イドベーン開度制御による出力制御系が追従できる出力
要求Pの遅い変化に対してはG(S)=1とし、ガ
イドベーン開度制御による出力制御系が追従できない出
力要求Pの速い変化に対してはG(S)≒G
(S)となるように、次式のようにG(S)を決め
る。但し、Tは出力制御系の積分時定数であり、出力
制御系の応答の目安として用いることができる。
On the other hand, G c (S) shows the characteristic of the output response compensator 8, and the characteristic is determined as follows. In other words, now the desired response of the output P to the output request P 0 and P = G x (S) P 0, G c a response improvement claim of the G c (S) '(S ) as a first G c' (S) And ask And because KN >> 1, Becomes Therefore, Assuming that the output P follows the output request P 0 as a desired response, and G x (S) = 1, To take. By the way, since it is desirable that G c (S) be 1 in order to perform the highly efficient operation of the water turbine 1, there is a slow change in the output demand P 0 that can be followed by the output control system by the guide vane opening control. On the other hand, G c (S) = 1, and G c (S) ≈G c ′ for a rapid change in the output demand P 0 that cannot be followed by the output control system by the guide vane opening control.
G c (S) is determined by the following equation so that (S) is obtained. However, T p is an integration time constant of the output control system, and can be used as a standard of the response of the output control system.

また、 通常T≫T/2であることから、次式とするように
してもよい。
Also, Since T p >> T w / 2 in general, the following equation may be used.

以上より、通常の出力制御はG(S)=1となり、G
T(S)≒1として (1),(2)式より、通常は出力速度が出力要求P
に追従して制御されることがわかる。
From the above, the normal output control is G c (S) = 1,
As T (S) ≈1 From the expressions (1) and (2), the output speed is normally the output request P 0.
It can be seen that the control is performed according to.

一方、出力制御系が追従できない速い変化に対しては、 として、 (3),(4)式より、速い速度変化に対しては速度N
は効率上の目標速度Kからずれるものの、出力P
が出力要求Pに追従して制御されることがわかる。本
実施例による制御装置の応答例を示すと第3図のように
なる。第3図から、同じ出力要求P変化に対し,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。
On the other hand, for fast changes that the output control system cannot follow, As From the equations (3) and (4), the speed N can be changed for a fast speed change.
Is deviated from the target speed K 1 P 0 for efficiency, but the output P
Is controlled in accordance with the output request P 0 . FIG. 3 shows a response example of the control device according to the present embodiment. It can be seen from FIG. 3 that the stability of the speed N is improved and the initial response of the output P is improved in comparison with the above-described FIG. 6 for the same change in the output request P 0 .

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 controller of the variable speed turbine power generation system of the present embodiment configuration, 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 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.

上記実施例では、水車およびこれら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。
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 is described. However, the present invention is not limited to this, and the pump turbine and the generator motor directly connected to the pump turbine are also described. The present invention can be similarly applied to the variable speed turbine power generation system configured by.

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、出力要求と静落差
とに基づいて,速度基準およびガイドベーン開度基準を
出力する関数発生部と、この関数発生部からのガイドベ
ーン開度基準と上記出力要求とに基づいてガイドベーン
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
関数発生部からの速度基準に基づいて速度指令を出力す
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, a function generator that outputs a speed reference and a guide vane opening reference based on an output request and a static head difference, and a guide vane from the function generator. An output control unit that outputs a guide vane opening command based on the opening reference and the output request, and the guide vane opening is controlled to be an opening according to the guide vane opening command from this output control unit. Guide vane control device, an output response compensator that outputs a speed command based on the speed reference from the function generator, and the variable frequency power supply so that the speed corresponds to the speed command from the output response compensator. Since it is configured to include a speed control unit that outputs an output command to the variable speed turbine, the speed and output of the variable speed turbine power generation system can be controlled stably and quickly by following the output request, and efficient operation is always possible. It is possible to provide a control device for a variable-speed turbine power generation system that is capable of rotating and has extremely high reliability.

【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、53……加減器、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、AR……ガイドベーン開度指令、
A……ガイドベーン開度、HST……静落差、NR……速
度指令、N……速度、ER……可変周波数電源出力指
令、E……誘導発電機2の励磁電力、AR……ガイド
ベーン開度基準、NR……速度指令。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a variable speed turbine power generation system to which a control device according to the present invention is applied, FIG. 2 is a block diagram showing characteristics of the entire control system in the embodiment, and FIG. The figure which shows the response characteristic in an example, FIG. 4 is a figure which shows the characteristic of a water turbine, FIG. 5 is a block diagram which shows an example of the conventional variable speed turbine power generation system, and FIG. 6 is a figure which shows the response characteristic in FIG. Is. 1 ... water turbine, 1A ... guide vane, 2 ... induction generator, 3 ... variable frequency power source, 4 ... guide vane control device, 5 ... output control unit, 51 ... adder, 52 ... proportional Integral controller, 53 ... Adder / subtractor, 6 ... Speed controller, 61
...... Adjuster, 62 …… Proportional controller, 7 …… Function generator,
8 ...... output response compensation unit, 9 ...... function generator, P 0 ...... output request, P ...... output, AR ...... guide vane opening command,
A: guide vane opening, HST: static head, NR: speed command, N: speed, ER: variable frequency power output command, E: excitation power of induction generator 2, AR 1 ...... guide Vane opening reference, NR 1 ... speed command.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋口 誠 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭62−236393(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Makoto Hashiguchi, No. 1, Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside the Fuchu factory, Toshiba Corp. (56) Reference JP-A-62-236393 (JP, A)

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、 出力要求と静落差とに基づいて、速度基準およびガイド
ベーン開度基準を出力する関数発生部と、前記発電機ま
たは発電電動機の検出出力と前記出力要求との出力偏差
を検出し、検出した出力偏差を比例積分して、前記関数
発生部からのガイドベーン開度基準に前記比例積分値を
加算した値をガイドベーン開度指令として出力する出力
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、前記関数発生部からの速度基
準に基づいて速度指令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 that is controlled by the opening of the guide vanes and the excitation power of the generator or generator motor, a speed reference based on an output request and a static drop difference. And a function generator that outputs a guide vane opening reference, detects an output deviation between the detected output of the generator or generator motor and the output request, proportionally integrates the detected output deviation, and outputs from the function generator. Of the guide vane opening, and an output controller for outputting a value obtained by adding the proportional integral value to the guide vane opening command, and a guide vane from the output controller A guide vane control device that controls the guide vane opening so that the guide vane opening becomes an opening according to the vane opening command, and an output response compensator that outputs the speed command based on the speed reference from the function generator. Control of a variable-speed turbine generator system, characterized in that it is configured to include a speed control unit that outputs an output command to the variable frequency power source so that the speed responds to the speed command from the output response compensation unit. apparatus.
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