JPH0984395A - 水力発電所用制御装置 - Google Patents

水力発電所用制御装置

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JPH0984395A
JPH0984395A JP7236482A JP23648295A JPH0984395A JP H0984395 A JPH0984395 A JP H0984395A JP 7236482 A JP7236482 A JP 7236482A JP 23648295 A JP23648295 A JP 23648295A JP H0984395 A JPH0984395 A JP H0984395A
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guide vane
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load
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利則 星野
Osamu Murakami
修 村上
Emiko Ozeki
恵美子 大関
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷制限運転時において発電機速度が上昇し
た場合に、応答性を速くしてガイドベーンを閉める制御
をする。 【解決手段】 設定負荷A1 から回転速度N及び速度調
定率A4 を減算してなる速度偏差A5 に対して、PID
演算して設定ガイドベーン開度A8 を求める。更に設定
ガイドベーンA8 からガイドベーン開度A4 を減算して
指令ガイドベーン開度A9 が得られ、このA9 によりガ
イドベーンの開閉制御をする。負荷制限運転時には、A
8 の上限値が制限されると共に、オートフォロー設定器
111により、A1 の値が、N+A4 の値にオートフォ
ロー吊り上げ値B1 だけ加えた値に設定される。よって
微分速度ΔNがB1 以上になるとA8 が減少してガイド
ベーン閉制御が行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水力発電所用装置に
関し、負荷制限運転をしているときの応答性を速めるよ
うに工夫したものである。
【0002】
【従来の技術】水力発電所用制御装置は、水力発電所の
調速制御や励磁制御や電圧制御や力率制御などの制御を
したり、ガバナフリー運転や負荷制限運転や定出力運転
などの運転方式により運転を行なったりする。なお負荷
制限運転とは、ガイドベーン開度を一定に保つことで出
力を一定にするよう制御する運転をいう。
【0003】ここで水力発電所及びその制御装置を、図
2を参照して説明する。なお制御装置については調速制
御系についてのみ示す。
【0004】図2に示すように、発電機AGは、水車W
Tにより回転させられて電力を発生し、一方、変圧器T
rで抜き出してサイリスタ制御部Thにより得た励磁電
流を、励磁機EXに供給して発電機AGの励磁をしてい
る。またガイドベーン機構Gが作動することにより、水
車WTのガイドベーン開度が調整される。水車WT(発
電機AG)の回転数は回転数センサSR により検出さ
れ、ガイドベーン開度はガイドベーン開度センサSG
より検出される。
【0005】制御装置100では、負荷(速度)設定器
65Rにより設定負荷(設定速度)A1 が設定される。
設定負荷A1 の値は、定格値を100[%]としたパー
セント値として設定される。また、回転速度検出器10
1は、回転数センサSR の検出データを基に、水車WT
(発電機AG)の回転速度を示す回転速度N[%]を求
めて出力する。更にガイドベーン開度検出器102は、
ガイドベーン開度センサSG の検出データを基に、ガイ
ドベーンの開度を示すガイドベーン開度A2 を求めて出
力する。このガイドベーン開度A2 は、0〜100
[%]のパーセント値で表される。
【0006】スケール変換器103は、ガイドベーン開
度A2 の値が10〜90[%]であるときに、値を0〜
100[%]に対応させてスケール変換した変換ガイド
ベーン開度A3 [%]を出力する。調定率設定器104
は、変換ガイドベーン開度A3 の値が0〜100[%]
であるときに、値を0〜3[%]に対応させた速度調定
率A4 を出力する。
【0007】減算器105は、設定負荷(設定速度)A
1 から、回転速度N及び速度調定率A4 を減算して速度
偏差A5 を求めて出力する。
【0008】なお減算器105にて速度調定率A4 の減
算をするのは、次の理由による。即ち、交流発電機を他
の発電機と並行運転する場合には、負荷が増加した際に
各発電機の回転速度がある程度低下するようにしておく
必要がある。そこで、負荷が大きくガイドベーン開度A
2 が大きいときには速度調定率A4 が大きくなり、この
場合には、速度偏差A5 が小さくなって、ガイドベーン
をやや閉じて回転速度をやや低下させるようにしている
のである。
【0009】リミッタ付きの比例演算器106は、速度
偏差A5 を比例演算して比例速度偏差A6 を出力する。
なお比例速度偏差A6 の値は、あらかじめ設定された上
限値を越えないように制限されている。微分器107
は、回転速度Nを微分演算して微分速度ΔNを出力す
る。減算器108は、比例速度偏差A6 から微分速度Δ
Nを減算して、比例微分速度偏差A7 を出力する。した
がって回転速度Nが急増した場合には、微分速度ΔNが
大きくなり、比例微分速度偏差A7 が小さくなり、後述
する設定ガイドベーン開度A8 が小さくなり、回転速度
の急増を抑えるようにガイドベーンが閉まっていく。
【0010】リミッタ付きの比例積分減算器109は、
比例微分速度偏差A7 を比例積分演算して設定ガイドベ
ーン開度A8 [%]を出力する。なお設定ガイドベーン
開度A 8 の値は、上限負荷設定器77Eにより設定した
上限値を越えないよう、リミット処理されて制限されて
いる。
【0011】減算器110は、設定ガイドベーン開度A
8 からガイドベーン開度A2 を減算して指令ガイドベー
ン開度A9 を出力する。ガイドベーン機構Gは、指令ガ
イドベーン開度A9 で指令された開度となるようにガイ
ドベーンの開度調整をする。このようにガイドベーン開
度制御をすることにより、ガイドベーン開度A2 が設定
ガイドベーン開度A8 に近づいていき、最終的にはガイ
ドベーン開度A2 が設定ガイドベーン開度A8 に等しく
なる。
【0012】負荷制限運転時には、設定ガイドベーン開
度A8 の値は、上限負荷設定器77Eで設定(制限)し
た値となる。このため、負荷設定器65Rで設定した設
定負荷A1 の値が仮に定格値(100%)であるとする
と、上限負荷設定器77Eにより設定する上限値を増加
させてもガイドベーンは開いていかない。そこで負荷制
限運転を行うときには、従来では、負荷設定器65Rで
設定する設定負荷A1の値を、定格値よりも大きい上限
値(108%)にしている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来では、負
荷制限運転時において負荷設定器65Rで設定した設定
負荷A1 の値を上限値(108%)にしているため、発
電機AGの回転速度、即ち水車WTの回転速度が8
[%]以上上昇した場合にはガイドベーンを閉じるよう
に制御することはできるが、回転速度の上昇が8[%]
未満であるときにはガイドベーンを閉じる制御は行なわ
れない。つまり、回転速度の上昇が8[%]以上である
と微分速度ΔNが8[%]以上となり、設定負荷A1
108[%]であっても、設定ガイドベーン開度A8
100[%]以下となりガイドベーンを閉めることはで
きるが、微分速度ΔNが8[%]未満であるとガイドベ
ーンを閉めることができないのである。このように従来
では、負荷制限運転時において、水車(発電機)回転速
度が8[%]以上上昇してはじめてガイドベーンを閉め
る制御が行なわれることとなり、速度変化に対して応答
性が悪かった。
【0014】本発明は、上記従来技術に鑑み、負荷制限
運転時において発電機の速度変化に対して応答性よくガ
イドベーンの制御のできる水車発電機用制御装置を提供
することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、設定負荷を設定する負荷設定器と、発電機の回転
速度を求める回転速度検出器と、ガイドベーン開度を求
めるガイドベーン開度検出器と、ガイドベーン開度を基
に速度調定率を求める調定率設定器と、前記設定負荷か
ら前記回転速度及び前記速度調定率を減算して速度偏差
を求めこの速度偏差に対して比例・積分・微分演算をす
ることにより設定ガイドベーン開度を求める演算手段
と、前記設定ガイドベーン開度から前記ガイドベーン開
度を減算することにより指令ガイドベーン開度を求めて
出力する減算器と、負荷制限運転時に前記設定ガイドベ
ーン開度の上限値を制限する上限負荷設定器と、を有す
る水力発電所用制御装置において、前記回転速度と前記
速度調定率とを加えた値に、外部から設定されたオート
フォロー吊り上げ値を更に加えた値を、前記設定負荷の
値とするよう前記負荷設定器の設定をするオートフォロ
ー設定器を備えたことを特徴とする。
【0016】本発明では、設定負荷の値が、回転速度と
速度調定率を加えた値に対してオートフォロー吊り上げ
値の分だけ大きいため、発電機速度がオートフォロー吊
り上げ値の分だけ上昇すると、ガイドベーンを閉じる制
御が行なわれる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づき詳細に説明する。なお、従来技術と同一部分には同
一符号を付し重複する説明は省略する。
【0018】図1は本発明の実施例を示す。同図に示す
ように本実施例では制御部100にオートフォロー設定
器111を備えている。このオートフォロー設定器11
1には、回転速度検出器101による回転速度N及び設
定率設定器104による速度調定率A4 並びにオートフ
ォロー吊り上げ値B1 が入力される。このうちオートフ
ォロー吊り上げ値B1 は、図示しない専用ローダにより
設定され、例えばその値は0.01[%]に設定され
る。オートフォロー吊り上げ値B1 の値は、負荷設定器
65Rの上限値(108%)から100[%]を引いた
値8[%]未満の値として任意に設定される。
【0019】そしてオートフォロー設定器111は、次
式で示す演算をしてオートフォロー設定値B2 を求めて
出力する。 B2 =N+A4 +B1 つまりオートフォロー設定値B2 は、現在のガイドベー
ン開度に相当する値(N+A4 )[%]に対して、オー
トフォロー吊り上げ値B1 の値(0.01[%])だけ
大きくなっている。
【0020】そして負荷制限運転時には、負荷設定器6
5Rの設定負荷A1 の値が、オートフォロー設定値B2
の値に設定される。つまり、設定負荷A1 の値は、現在
のガイドベーン開度に相当する値(N+A4 )[%]に
対してオートフォロー吊り上げ値B1 の値(0.01
[%])だけ大きくなっている。
【0021】したがって本実施例では、負荷制限運転時
において、発電機AGの回転速度、即ち、水車WTの回
転速度が、オートフォロー吊り上げ値B1 (0.01
[%])の値だけ上昇したら、微分速度ΔNが0.01
[%]以上となり、設定ガイドベーン開度A8 の値が小
さくなり、ガイドベーンを閉じる制御が行なわれる。こ
のように本実施例では、負荷制限運転時において、水車
(発電機)回転速度が0.01[%]上昇するとガイド
ベーンを閉める制御が行なわれ、速度変化に対して応答
性が良くなる。
【0022】
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、負荷制限運転時には、設定負荷の値
を、回転速度と速度調定率とを加えた現在速度値に対し
てオートフォロー吊り上げ値だけ常に大きくしているた
め、発電機速度がオートフォロー吊り上げ値だけ上昇し
たところで、ただちにガイドベーンを閉じる制御が行な
われ、速応性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック構成図。
【図2】従来技術を示すブロック構成図。
【符号の説明】
65R 負荷設定器 77E 上限負荷設定器 100 制御装置 101 回転速度検出器 102 ガイドベーン開度検出器 103 スケール変換器 104 調定率設定器 105 減算器 106 比例演算器 107 微分器 108 減算器 109 比例積分演算器 110 減算器 111 オートフォロー設定器 A1 設定負荷 N 回転速度 A2 ガイドベーン開度 A3 変換ガイドベーン開度 A4 速度調定率 A5 速度偏差 ΔN 微分速度 A6 比例速度偏差 A7 比例微分速度偏差 A8 設定ガイドベーン開度 A9 指令ガイドベーン開度 B1 オートフォロー吊り上げ値 B2 オートフォロー設定値 AG 発電機 WT 水車 Tr 変圧器 Th サイリスタ制御部 EX 励磁機 G ガイドベーン機構 SR 回転数センサ SG ガイドベーン開度センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 設定負荷を設定する負荷設定器と、発電
    機の回転速度を求める回転速度検出器と、ガイドベーン
    開度を求めるガイドベーン開度検出器と、ガイドベーン
    開度を基に速度調定率を求める調定率設定器と、前記設
    定負荷から前記回転速度及び前記速度調定率を減算して
    速度偏差を求めこの速度偏差に対して比例・積分・微分
    演算をすることにより設定ガイドベーン開度を求める演
    算手段と、前記設定ガイドベーン開度から前記ガイドベ
    ーン開度を減算することにより指令ガイドベーン開度を
    求めて出力する減算器と、負荷制限運転時に前記設定ガ
    イドベーン開度の上限値を制限する上限負荷設定器と、
    を有する水力発電所用制御装置において、 前記回転速度と前記速度調定率とを加えた値に、外部か
    ら設定されたオートフォロー吊り上げ値を更に加えた値
    を、前記設定負荷の値とするよう前記負荷設定器の設定
    をするオートフォロー設定器を備えたことを特徴とする
    水力発電所用制御装置。
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