JPH0768936B2 - 可変速揚水機の揚水運転停止方法 - Google Patents

可変速揚水機の揚水運転停止方法

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JPH0768936B2
JPH0768936B2 JP61269382A JP26938286A JPH0768936B2 JP H0768936 B2 JPH0768936 B2 JP H0768936B2 JP 61269382 A JP61269382 A JP 61269382A JP 26938286 A JP26938286 A JP 26938286A JP H0768936 B2 JPH0768936 B2 JP H0768936B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は可変速揚水機の揚水運転停止方法に係り、特に
運転回転速度が任意に制御可能な可変速揚水機を揚水運
転から停止動作を行なう場合の揚水停止方法に関する。
(従来技術) 第13図は、従来の揚水発電所の揚水機の構成を示したも
のであり、図中符号1は水圧鉄管、2はポンプ水車、3
は流水量を調整又は流水をしゃ断する可動のガイドベー
ン、4はランナ、5はドラフトチューブをそれぞれ示し
ており、ガイドベーン3はガバナ装置6によって水口開
度を制御されるようになっている。また符号7は同期発
電電動機で揚水運転中は電動機として電動機の有するポ
ール数と送電線の系統周波数から決められる同期一定速
度で運転され前記ランナ4を駆動し、流水をドラフトチ
ューブ5から水圧鉄管に揚水する。
この様な従来の揚水機において揚水運転を停止する場
合、ガイドベーン3を閉制御し約15〜10%開度に達した
ら電動機7を送電線より解列し、ガイドベーン3を全閉
していた。
(発明が解決しようとする問題点) このような場合解列時点の電動機入力は定常揚水運転時
の約30〜50%程度であり例えば300MWの場合100〜150MW
にもなり解列と同時に送電系統の電力変動が大きく系統
運用に多大の影響を及ぼしていた。
そこで、本発明の目的は、このような電力動揺を最小に
するための可変速揚水機の揚水運転停止方法を提供する
ことにある。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明はポンプ又はポンプ水車
に直結された交流励磁誘導発電電動機の回転速度を可変
制御するサクロコンバータを上記誘導発電電動機に対し
て電気的に結合してなる可変速制御揚水発電装置の揚水
運転停止方法において;揚水運転を停止する際に、先ず
ガイドベーンを閉制御せしめ、ガイドベーン開度が所定
の開度に到達したことを検出し、次いで落差検出器と回
転速度検出器のそれぞれの信号からあらかじめ入力され
た各落差に許容されたポンプ水車の回転速度下限値を算
出し、励磁量検出器及び必要励磁量算出装置によりサイ
クロコンバータを制御してポンプ水車の速度を減じ発電
電動機の入力を一定レートで漸次減少制御せしめ、回転
速度が許容値に達したことを条件としガイドベーンの閉
制御を再開せしめ、ガイドベーンが所定の開度に達した
ことを検出し、主機を送電系統より解列せしめるように
したことを特徴とするものである。
(作 用) 上述のように構成した本発明の可変速揚水装置の制御方
法において、交流励磁誘導電動機は交流励磁装置により
入力に見合う励磁量が与えられ所定の回転速度にて回転
し、入力電源は送電系統よりサイクロコンバータにより
回転速度に見合う周波数に変換され入力される。ここで
揚水運転停止指令が出されると、ガイドベーンを通常揚
水運転最小開度に閉制御し、次に検出された落差により
決る許容最低回転速度が図7のデータより算出され、速
度NMiに見合う励磁量が励磁量算出器により算出され、
この算出値に基ずいて交流励磁量を減少させ運転速度を
減少せしめる。速度が許容値に達したらガイドベーンを
閉鎖せしめ解列停止する。
(実施例) 以下本発明による可変速揚水機の揚水運転停止方法の実
施例を図面を参照して説明する。
本発明による可変速揚水機の揚水運転停止方法を説明す
るに先立って第12図を参照をして本発明の方法の実施に
使用される装置を説明しておく。第12図において符号2
はポンプ水車を示し、このポンプ水車には交流励磁誘導
発電電動機が直結されている。この電動機には交流励磁
装置9、送電系統の一定周波数を送電電動機8の必要周
波数に変換するサイクロコンバータ10、電動機の入力、
回転速度及びガイドベーン開度のそれぞれを検出する検
出器11、制御上あらかじめ必要なデータの入力、演算、
出力装置12、発電電動機の回転速度を制御するに必要な
励磁量検出器及び必要励磁量計算装置13が電気的に接続
されている。
このような可変速揚水機を揚水運転する場合、ポンプ又
はポンプ水車の性能は第9図および第10図に示したよう
になる。
第9図は横軸に揚水量、縦軸に揚程を示したもので図に
おいて、HMINは最低揚程、HMAXは最高揚程を示し、ポン
プ水車が回転速度N-1からN+1まで可変速運転するときH
MINではN-1からNaの間の速度で運転されHMAXではNbから
N+1の間の速度で運転される。この図で点Bと点Dを結
ぶ線は電動機の容量から制御される最大入力線で点Aと
点Cを結ぶ線はポンプ又はポンプ水車から与えられる制
限ラインで一般にランナ内に二次流れ(騒音、振動が過
大となる状態)が発生する限界点であり又各落差におけ
る最小入力点である。
一方、第10図は横軸に電動機入力を示し、縦軸は第9図
と同様に揚程を示している。この図において点A、B、
C、Dは前記した第9図の点A、B、C、Dと同一点を
示している。したがって、例えば最低揚程運転において
回転速度はN-1からNaまで選択出来るが電動機入力は回
転速度をNaからN-1に制御することによって低下させる
ことが可能であることがわかる。又▲▼点における
ガイドベーン開度は落差が変化しても一定であり又通常
揚水運転中の最小開度と云うことが出来る。
第7図では横軸に揚程H、縦軸に運転回転速度Nとした
時各揚程における電動機入力の最小値を得る回転速度を
NMiとしたとき第9図からHMINではNMi=N-1でありHMAX
時ではNMi=Nbとなる。
一方、第8図では横軸に揚程H、縦軸に電動機入力Pと
した図を示すが、各落差における最小入力値PMiは第10
図からHMIN時PMi=PC、HMAX時ではPMi=PAとなるPMi
図が求められる。
次に揚水量を減ずるガイドベーンの制御について第11図
を参照して説明する。第11図は横軸流量縦軸揚程とした
時の回転速度N=NaとN=N-1におけるガイドベーン開
度a0及びa1の特性を示している。今運転揚程HMINを想定
した場合、前述した第9図の最大流量(最大軸入力)
点、D点のガイドベーン開度をaD又許容最低速度NMi
得る点Cのガイドベーン開度をa1とした時、今D点から
停止動作を実行した場合、もし回転速度を先行してNa
らN-1(NMi)に移行すると点DはN=N-1のガイドベー
ン開度a0特性上のD′に移行せずポンプ吐出揚程と上・
下池水位にバランスするF点に移行することとなる。F
点は図上のC点より小流量側つまり振動過大領域に入る
ので好ましくない。一方D点からN=Naのまゝ先ずガイ
ドベーン開度をa0からa1に移行するとG点に移行する。
しかる後回転速度をN-1まで減速すればG点からC点に
移行し振動過大領域に入ることがない。従って停止時指
令と共にガイドベーン閉操作を先行する事が好ましい事
がわかる。本発明はポンプ又はポンプ水車の有するこれ
らの特性を利用したものである。
次に本発明による揚水運転停止方法の実施例を第1図乃
至第6図を参照して説明する。
第1図は揚水停止動作の一態様を示した制御ブロック
図、第2図は本発明によって生じるガイドベーンの動作
状況、電動機入力及び回転速度の変化状況を時間経過に
したがって表わしたものである。
第1図において、揚水停止指令14を受けて、ガイドベー
ンを閉鎖せしめ、ガイドベーン開度aがあらかじめ許容
された最小値a1まで閉鎖した事をガイドベーン開度検出
器11cで検出する。次に設置された落差検出器11dより落
差Hを検出し、その値により許容最低回転速度NMiをデ
ータ演算装置12により算出しこのデータより必要励磁量
計算装置13により励磁量を算出し交流励磁装置9を制御
せしめる。主機の回転速度がNMiに達した事を回転速度
検出器11bで検出し、再びガイドベーンを閉制御せし
め、ガイドベーン開度があらかじめ決められた15〜10%
開度a2に達した事をガイドベーンを開度検出器11cで再
度検出し主機を解列せしめ停止させる。このような本発
明の一実施例によればガイドベーンの適切な閉鎖方法と
主機の回転速度の減少制御により異常振動がなく、又、
主機解列時に生ずる系統の動揺も少なく円滑な停止が可
能となる。
前述した方法においては、ガイドベーンを閉制御し回転
速度がNMiに達したらその速度を一定保持しつつガイド
ベーンをa2に閉鎖したが、第3図および第4図に示した
ように、回転速度がNMiに達した時点でガイドベーンを
閉鎖させると同時に更に速度減少制御を続行せしめ、ガ
イドベーンがa2開度に到達した点で減少制御を停止し系
統より解列せしめても良い。この場合一般にNMi時点か
ら更に回転低下を実施しても主機の回転部の慣性エネル
ギーにより急激な速度低下を招かず又ガイドベーンを閉
鎖せしめるため、ランナ〜ガイドベーン間の圧力が上昇
し、水圧鉄管からの逆流現象が発生しないので、前記し
た実施例と同様な効果が期待出来る。
前述した二つの実施例では回転速度を検出したが、第5
図及び第6図に示したように、各落差に許容される最小
入力値を用いても良い。すなわち、揚水停止指令14から
ガイドベーンを閉鎖せしめ、前実施例と同様にガイドベ
ーン開度a1を検出後落差検出により許容最低入力PMi
データ演算装置12で算出し、電動機入力を制御し電動機
入力がPMiに達した事を入力検出器11aにて検出しガイド
ベーンの閉鎖を再開させる。しかる後ガイドベーンが開
度a2に達した時点で主機を解列し停止に至らしめるよう
にしても良い。
このような実施例においてPMiを検出した後ガイドベー
ンを閉鎖させながら電動機入力を低減制御を続行させ、
ガイドベーンがa2に達した時点で入力低減制御を停止し
主機を解列する。これらの方法においても軸粛で又系統
に大きな動揺を与えない目的を達成する事が可能であ
る。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ポン
プ水車が有する静粛なる運転範囲を広く利用し又、回転
速度の減少制御又は電動機入力減少制御を可変速機器の
特質から簡便に利用出来るので、送電系統に与える動揺
も従来に比べ著しく低下する事が出来る。従来機が必ず
突入する過大な振動領域通過時間も短くなるので機器の
長寿命化が計られ、又、従来機より解列時のしゃ断入力
が小さいので、しゃ断器の寿命の増大が出来、送電系統
の安定化に寄与する等多大の効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による可変速揚水機の揚水運転停止方法
の一実施例を示した制御ブロック図、第2図は第1図の
制御方法によるガイドベーン開度、電動機入力、回転速
度の時間的変化様子を示したタイムチャート、第3図は
本発明の他の実施例による制御ブロック図、第4図は第
3図の制御方法による時間的変化を示したタイムチャー
ト、第5図はさらに本発明の他の実施例による制御ブロ
ック図、第6図はガイドベーンと電動機入力の時間的変
化を示すタイムチャート図、第7図乃至第11図は本発明
の根幹となるポンプ又はポンプ水車の特性を示した曲線
であって、第7図は横軸揚程、縦軸回転速度とした時各
落差に許容される運転最低回転速度曲線を示した線図、
第8図は縦軸を電動機入力とした時各落差に許容される
運転最低入力曲線を示した線図、第9図は揚程〜揚水量
性能を示した線図、第10図は揚程〜入力曲線を示した線
図、第11図は回転速度が変った場合の揚程〜揚水量の関
係を示した線図、第12図は本発明を構成する可変速揚水
機器を示した図、第13図は従来の一定速運転揚水機器を
示した図である。 2……ポンプ水車、7……同期発電電動機、8……交流
励磁誘導発電電動機、9……交流励磁装置、10……サイ
クロコンバータ、11a……入力検出器、11b……回転速度
検出器、11c……ガイドベーン開度検出器、11d……落差
(揚程)検出器、12……データ演算装置、13……励磁量
検出器及び励磁量計算装置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポンプ又はポンプ水車に直結された交流励
    磁誘導発電電動機の回転速度を可変制御するサクロコン
    バータを上記誘導発電電動機に対して電気的に結合して
    なる可変速制御揚水発電装置の揚水運転停止方法におい
    て;揚水運転を停止する際に、先ずガイドベーンを閉制
    御せしめ、ガイドベーン開度が所定の開度に到達したこ
    とを検出し、次いで落差検出器と回転速度検出器のそれ
    ぞれの信号からあらかじめ入力された各落差に許容され
    たポンプ水車の回転速度下限値を算出し、励磁量検出器
    及び必要励磁量算出装置によりサイクロコンバータを制
    御してポンプ水車の速度を減じ発電電動機の入力を一定
    レートで漸次減少制御せしめ、回転速度が許容値に達し
    たことを条件としガイドベーンの閉制御を再開せしめ、
    ガイドベーンが所定の開度に達したことを検出し、主機
    を送電系統より解列せしめるようにしたことを特徴とす
    る可変速揚水機の揚水運転停止方法。
  2. 【請求項2】前記した発電電動機入力減少制御を各落差
    許容回転速度検出後もガイドベーン閉鎖と並行して継続
    せしめ、ガイドベーンが所定の開度に到達した時点で主
    機を解列するようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の可変速揚水機の揚水運転停止方法。
  3. 【請求項3】発電電動機入力検出器を設置しこの測定信
    号と落差信号からあらかじめデータ入力された各落差に
    許容された発電電動機下限入力に達するまでサイクロコ
    ンバータを制御することによりガイドベーンを制御する
    ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の可変速揚水機の揚水運転停止方法。
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