JPH0745869B2 - 水理系の等価回路 - Google Patents
水理系の等価回路Info
- Publication number
- JPH0745869B2 JPH0745869B2 JP61150340A JP15034086A JPH0745869B2 JP H0745869 B2 JPH0745869 B2 JP H0745869B2 JP 61150340 A JP61150340 A JP 61150340A JP 15034086 A JP15034086 A JP 15034086A JP H0745869 B2 JPH0745869 B2 JP H0745869B2
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- operational amplifier
- multiplier
- signal
- input
- output end
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は水車発電設備のシミユレーシヨン実施に用いら
れる水理系の等価回路に関する。
れる水理系の等価回路に関する。
B.従来の技術 従来、水車発電設備のシミユレーシヨンを実施する場合
は、水理系、水車特性、発電機特性を等価回路で表現
し、この等価回路を使用して実施するか、又はコンピユ
ータ等によつてシミユレーシヨンする方法が行われてい
る。
は、水理系、水車特性、発電機特性を等価回路で表現
し、この等価回路を使用して実施するか、又はコンピユ
ータ等によつてシミユレーシヨンする方法が行われてい
る。
水車発電機の制御は、第２図に示すように、水車発電機
１の目標回転速度n0と水車発電機１の検出回路速度ｎと
を比較器２に突き合わせ、その偏差信号△ｎでガバナー
やサーボ機構３を制御して、ガイドベーン開度ｇを調整
し、水理系４の出力トルクｍと負荷外乱トルクｌとを比
較器５に突き合わせ、その偏差信号により前記水車発電
機１を制御している。
１の目標回転速度n0と水車発電機１の検出回路速度ｎと
を比較器２に突き合わせ、その偏差信号△ｎでガバナー
やサーボ機構３を制御して、ガイドベーン開度ｇを調整
し、水理系４の出力トルクｍと負荷外乱トルクｌとを比
較器５に突き合わせ、その偏差信号により前記水車発電
機１を制御している。
上記制御時の水理系４と水車発電機１の伝達関数につい
て述べる。水圧鉄管の伝達関数は次のようになる。
て述べる。水圧鉄管の伝達関数は次のようになる。
ガイドベーンの開閉に伴う水圧鉄管内の流速変化、水圧
変化は剛体理論で近似できるから運動方程式は、 AV＝Ｑであり、 として （イ）式は は鉄管の時定数であるが、水量Ｑ即ち水速Ｖの値によつ
て異つてくる。定格時の値を次のように定義する。
変化は剛体理論で近似できるから運動方程式は、 AV＝Ｑであり、 として （イ）式は は鉄管の時定数であるが、水量Ｑ即ち水速Ｖの値によつ
て異つてくる。定格時の値を次のように定義する。
負荷率がa0（１〜０）のときの鉄管時定数は従つて となる。
とすると（ロ）式は ｈ＝（−a0TwS）ｑ ……（ホ） となる。
次に水車特性の伝達関数は以下のようになる。
ある落差H,ガイドベーン開度Ｇ付近で考えると、 トルクＭは 以上からg,h,q,m間の関係を示すと、次のようになる。
（ホ），（ヘ），（ト）式から 上記各式における符号を説明する。
A:水圧鉄管断面積、r:水の比重量、H:落差、g:重力加速
度又はガイドベーン開度、L:水圧鉄管長、V:水圧鉄管内
の流速、t:時間、Q:流量、q:流量変化、Tw:水圧鉄管時
定数、S:tに対するラプラス演算子、G:ガイドベーン開
度、M:水車トルク、P:出力、N:水車速度、m:水車トルク
変化、a0:水車負荷率 上記のようにして求められた水理系の伝達関数として次
の式が用いられている。
度又はガイドベーン開度、L:水圧鉄管長、V:水圧鉄管内
の流速、t:時間、Q:流量、q:流量変化、Tw:水圧鉄管時
定数、S:tに対するラプラス演算子、G:ガイドベーン開
度、M:水車トルク、P:出力、N:水車速度、m:水車トルク
変化、a0:水車負荷率 上記のようにして求められた水理系の伝達関数として次
の式が用いられている。
ただし、ｍ…水車トルス変化、ｇ…ガイドベーン開度変
化、a0…水車負荷率、Tw…水圧鉄管時定数（Ｓ） なお、ここで、水車負荷率a0はシミユレーシヨン時の初
期条件として、予め選定し設定している。
化、a0…水車負荷率、Tw…水圧鉄管時定数（Ｓ） なお、ここで、水車負荷率a0はシミユレーシヨン時の初
期条件として、予め選定し設定している。
C.発明が解決しようとする問題点 水車負荷率a0は実用の発電機では連続的に変化してい
る。このため、水車負荷率a0を一定として伝達関数を用
いてのシミユレーシヨンでは精度が悪いという問題点が
ある。
る。このため、水車負荷率a0を一定として伝達関数を用
いてのシミユレーシヨンでは精度が悪いという問題点が
ある。
D.問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点解決のため、水圧鉄管のガイドベー
ン開度変化信号ｇまたは流量変化信号ei（Ｓ）が入力端
に加えられる第１オペアンプと、この第１オペアンプの
出力端が第１入力端に接続され第２入力端には上記信号
ei（Ｓ）が負荷率設定器を介して供給され、かつ出力端
がコンデンサを介して第１オペアンプの入力端に接続さ
れた第１掛算器と、上記第１オペアンプの出力端がコン
デンサを介して入力端に接続される第２オペアンプと、
該第２オペアンプの出力端が第１入力端に接続されると
共に、第２入力端には前記信号ei（Ｓ）が加えられる第
２掛算器と、前記第１オペアンプの出力端と第２掛算器
の出力端とが夫々入力端に加えられ、出力端から所望の
信号が取り出される第３オペアンプとから構成される。
ン開度変化信号ｇまたは流量変化信号ei（Ｓ）が入力端
に加えられる第１オペアンプと、この第１オペアンプの
出力端が第１入力端に接続され第２入力端には上記信号
ei（Ｓ）が負荷率設定器を介して供給され、かつ出力端
がコンデンサを介して第１オペアンプの入力端に接続さ
れた第１掛算器と、上記第１オペアンプの出力端がコン
デンサを介して入力端に接続される第２オペアンプと、
該第２オペアンプの出力端が第１入力端に接続されると
共に、第２入力端には前記信号ei（Ｓ）が加えられる第
２掛算器と、前記第１オペアンプの出力端と第２掛算器
の出力端とが夫々入力端に加えられ、出力端から所望の
信号が取り出される第３オペアンプとから構成される。
E.作用 上記構成における第３オペアンプの出力信号は、ガイド
ベーンの開閉に伴う水圧鉄管内の流速変化、水圧変化の
運動方程式、水車特性の理論式を用いて算出した水理系
の水車発電機への伝達関数を同一となる。しかも、本発
明における負荷率設定器を用いてこれを可変させるよう
にしたので上記水圧系の伝達関数は、水車負荷率に応じ
て可変できる。従つて、本発明のシミユレーシヨンは精
度がよいものとする。
ベーンの開閉に伴う水圧鉄管内の流速変化、水圧変化の
運動方程式、水車特性の理論式を用いて算出した水理系
の水車発電機への伝達関数を同一となる。しかも、本発
明における負荷率設定器を用いてこれを可変させるよう
にしたので上記水圧系の伝達関数は、水車負荷率に応じ
て可変できる。従つて、本発明のシミユレーシヨンは精
度がよいものとする。
F.実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は水理系のシミユレーシヨン回路である。同図におい
て、１は の第１構成回路図、２はa0TwSの第２構成回路部、３は
回路部１と回路部２との各出力を加える第３構成回路部
である。
図は水理系のシミユレーシヨン回路である。同図におい
て、１は の第１構成回路図、２はa0TwSの第２構成回路部、３は
回路部１と回路部２との各出力を加える第３構成回路部
である。
第１構成回路部１では、水圧鉄管のガイドベーン開度変
化信号または流量変化信号ei（Ｓ）が抵抗R1を介してフ
イードバツク抵抗R2を有する第１オペアンプ11の入力端
11aに加えられる。12は第１掛算器で、この第１掛算器1
2の第１入力端Ｘには第１オペアンプ11の出力端11bが接
続されると共に第２入力端Ｙには、上記流量変化信号ei
（Ｓ）に負荷率設定器13〔負荷率（ａ１）の10倍に対
応させたもの〕となる可変抵抗を介して信号が供給され
る。
化信号または流量変化信号ei（Ｓ）が抵抗R1を介してフ
イードバツク抵抗R2を有する第１オペアンプ11の入力端
11aに加えられる。12は第１掛算器で、この第１掛算器1
2の第１入力端Ｘには第１オペアンプ11の出力端11bが接
続されると共に第２入力端Ｙには、上記流量変化信号ei
（Ｓ）に負荷率設定器13〔負荷率（ａ１）の10倍に対
応させたもの〕となる可変抵抗を介して信号が供給され
る。
上記第１掛算器12の出力端ＺはコンデンサC1を介して第
１オペアンプ11の入力端11aに接続される。この第１構
成回路部１では後述の（１）式の演算が行われて出力e0
（Ｓ）が得られる。
１オペアンプ11の入力端11aに接続される。この第１構
成回路部１では後述の（１）式の演算が行われて出力e0
（Ｓ）が得られる。
第２構成回路部２では、第１オペアンプ11の出力端11b
がコンデンサC2を介してフイードバツク抵抗R3を有する
第２オペアンプ21の入力端21aに接続される。このオペ
アンプ21の出力端21bは第２掛算器22の第１入力端Ｘに
接続され、第２入力端Ｙには、前記ガイドベーン開度変
化または流量変化信号ei（Ｓ）が加えられる。この第２
構成回路部２では後述の（６）式の演算が行われて出力
e0′（Ｓ）が得られる。
がコンデンサC2を介してフイードバツク抵抗R3を有する
第２オペアンプ21の入力端21aに接続される。このオペ
アンプ21の出力端21bは第２掛算器22の第１入力端Ｘに
接続され、第２入力端Ｙには、前記ガイドベーン開度変
化または流量変化信号ei（Ｓ）が加えられる。この第２
構成回路部２では後述の（６）式の演算が行われて出力
e0′（Ｓ）が得られる。
第３構成回路部３では、フイードバツク抵抗R4を有する
第３オペアンプ31の入力端31aに抵抗R5を介して第１構
成回路部１の第１オペアンプ11の出力端11bが接続され
ると共に、第２構成回路部２の第２掛算器22の出力端Ｚ
が抵抗R6を介して接続される。第３オペアンプ31の出力
端31bは抵抗R7を介して、フイードバツク抵抗R8を有す
る第４オペアンプ32に接続されると共に、上記出力端31
bから水車トルク変化信号ｍが取り出される。この第３
構成回路部３では後述の（７）式の演算が行われて出力
に信号ｍが得られる。
第３オペアンプ31の入力端31aに抵抗R5を介して第１構
成回路部１の第１オペアンプ11の出力端11bが接続され
ると共に、第２構成回路部２の第２掛算器22の出力端Ｚ
が抵抗R6を介して接続される。第３オペアンプ31の出力
端31bは抵抗R7を介して、フイードバツク抵抗R8を有す
る第４オペアンプ32に接続されると共に、上記出力端31
bから水車トルク変化信号ｍが取り出される。この第３
構成回路部３では後述の（７）式の演算が行われて出力
に信号ｍが得られる。
上記構成によつて、第１構成回路部１においては、次の
式が成り立つ。但し、e0…第１オペアンプ11の出力電圧
信号、R1＝R2＝Ｒとする。
式が成り立つ。但し、e0…第１オペアンプ11の出力電圧
信号、R1＝R2＝Ｒとする。
ここで、RC＝Tw（但し、Tw…水圧鉄管時定数（Ｓ））に
選定し、さらに、Ａを負荷率１のとき５に選定すると、
負荷率ａに対し、Ａ＝5aとなる。従つて、 但し、ａ≦１、 また、第２構成回路部２では、第２オペアンプ21につい
て次の式が成り立つ。但し、e01…第２オペアンプ21の
出力電圧信号、R3＝Ｒ、C3＝Ｃとする。
選定し、さらに、Ａを負荷率１のとき５に選定すると、
負荷率ａに対し、Ａ＝5aとなる。従つて、 但し、ａ≦１、 また、第２構成回路部２では、第２オペアンプ21につい
て次の式が成り立つ。但し、e01…第２オペアンプ21の
出力電圧信号、R3＝Ｒ、C3＝Ｃとする。
第２掛算器22では、 であるから、 （３）式のe01（Ｓ）に（２）式のe01（Ｓ）を代入する
と、 ここで、負荷率ａが１のときＡを10、RC＝Twとすると、
（４）式は e0′（Ｓ）＝−aTwS×e0（Ｓ）×ei（Ｓ） ……（５） （５）式のe0（Ｓ）に（１）式のe0（Ｓ）を代入する
と、 第３構成回路部３は第１構成回路部１の出力、e0（Ｓ）
と第２構成回路部２の出力e0′（Ｓ）とを加えるもので
あるから、第３構成回路部３の出力信号は（７）式とな
る。
と、 ここで、負荷率ａが１のときＡを10、RC＝Twとすると、
（４）式は e0′（Ｓ）＝−aTwS×e0（Ｓ）×ei（Ｓ） ……（５） （５）式のe0（Ｓ）に（１）式のe0（Ｓ）を代入する
と、 第３構成回路部３は第１構成回路部１の出力、e0（Ｓ）
と第２構成回路部２の出力e0′（Ｓ）とを加えるもので
あるから、第３構成回路部３の出力信号は（７）式とな
る。
（７）式は理論式を用いて算出した水理系の伝達関数と
一致するので、第１図の回路図は、水車負荷率ａをパラ
メータとしたときの水理系の伝達関数の等価回路と見做
くことができる。
一致するので、第１図の回路図は、水車負荷率ａをパラ
メータとしたときの水理系の伝達関数の等価回路と見做
くことができる。
G.発明の効果 本発明は、水車発電機の起動から、並列運転、負荷制
御、負荷しや断、単独運転等からなる水車負荷率をパラ
メータとして水車発電設備のシミユレーシヨンを実施す
ることにより、シミユレーシヨンを精度よく、簡便に試
験できる効果を生じる。
御、負荷しや断、単独運転等からなる水車負荷率をパラ
メータとして水車発電設備のシミユレーシヨンを実施す
ることにより、シミユレーシヨンを精度よく、簡便に試
験できる効果を生じる。
第１図は水理系のシミユレーシヨン回路図、第２図は水
車発電機制御の概略的構成図である。 11,21,31,32……第１〜第４オペアンプ、12,22……第1,
第２掛算器、13……可変抵抗器、R1〜R7……抵抗、C1・
C2……コンデンサ、ａ……水車負荷率、ｇ……ガイドベ
ーン開度変化信号、ei（Ｓ）……水圧電管の流量変化信
号、Tw……水圧鉄管時定数（Ｓ）。
車発電機制御の概略的構成図である。 11,21,31,32……第１〜第４オペアンプ、12,22……第1,
第２掛算器、13……可変抵抗器、R1〜R7……抵抗、C1・
C2……コンデンサ、ａ……水車負荷率、ｇ……ガイドベ
ーン開度変化信号、ei（Ｓ）……水圧電管の流量変化信
号、Tw……水圧鉄管時定数（Ｓ）。
Claims (1)
- 【請求項１】水車発電機の回転速度を目標回転速度に制
御する際にガバナーやサーボを制御するとともにガイド
ベーン開度変化を制御して水車発電機の回転速度を制御
するシミユレーシヨン装置において、 水圧鉄管のガイドベーン開度変化または流量変化信号ei
（Ｓ）が入力端に加えられる第１オペアンプと、該第１
オペアンプの出力端が第１入力端に接続され第２入力端
には上記信号ei（Ｓ）が負荷率設定器を介して供給さ
れ、かつ出力端がコンデンサを介して第１オペアンプの
入力端に接続された第１掛算器と、上記第１オペアンプ
の出力端がコンデンサを介して入力端に接続される第２
オペアンプと、該第２オペアンプの出力端が第１入力端
に接続されると共に、第２入力端には前記信号ei（Ｓ）
が加えられる第２掛算器と、前記第１オペアンプの出力
端と第２掛算器の出力端とが夫々入力端に加えられ、出
力端から水車負荷率をパラメータ化した水車トルク信号
が取り出される第３オペアンプとから構成することを特
徴とする水理系の等価回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150340A JPH0745869B2 (ja) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | 水理系の等価回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150340A JPH0745869B2 (ja) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | 水理系の等価回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS635175A JPS635175A (ja) | 1988-01-11 |
| JPH0745869B2 true JPH0745869B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=15494859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61150340A Expired - Fee Related JPH0745869B2 (ja) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | 水理系の等価回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745869B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0141320Y2 (ja) * | 1984-09-08 | 1989-12-07 |
-
1986
- 1986-06-26 JP JP61150340A patent/JPH0745869B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS635175A (ja) | 1988-01-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |