JPH10122120A - 水車及びポンプ水車の調速制御装置並びにそれらの調速制御方法 - Google Patents
水車及びポンプ水車の調速制御装置並びにそれらの調速制御方法Info
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- JPH10122120A JPH10122120A JP8279367A JP27936796A JPH10122120A JP H10122120 A JPH10122120 A JP H10122120A JP 8279367 A JP8279367 A JP 8279367A JP 27936796 A JP27936796 A JP 27936796A JP H10122120 A JPH10122120 A JP H10122120A
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- water pressure
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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 Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 系統の状態に係わらず設定入力指令値の変化
に対して過渡応答性が優れるポンプ水車の調速制御装置
を提供する。 【解決手段】 設定出力指令値ΔＰから垂下率値ＹＥ及
び回転速度ｎを減じた偏差値ΔＧＯＶに基づいてＰＩＤ
演算するものにおいて、ＰＩＤ値ＧＹを入力するととも
に、水圧を検出する水圧センサ２３から水圧値ＰＨを入
力し、ＰＩＤ値ＧＹとの変化方向と水圧値ＰＨの変化方
向とが相反するか否かを検定する水圧変化検定手段２４
と、水圧変化検定手段２４から入力される検定値ＧＨに
基づいてＰＩＤ値ＧＹをホールドする制御出力ホールド
手段２５とを有する。
に対して過渡応答性が優れるポンプ水車の調速制御装置
を提供する。 【解決手段】 設定出力指令値ΔＰから垂下率値ＹＥ及
び回転速度ｎを減じた偏差値ΔＧＯＶに基づいてＰＩＤ
演算するものにおいて、ＰＩＤ値ＧＹを入力するととも
に、水圧を検出する水圧センサ２３から水圧値ＰＨを入
力し、ＰＩＤ値ＧＹとの変化方向と水圧値ＰＨの変化方
向とが相反するか否かを検定する水圧変化検定手段２４
と、水圧変化検定手段２４から入力される検定値ＧＨに
基づいてＰＩＤ値ＧＹをホールドする制御出力ホールド
手段２５とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、水力発電所にお
ける水車及びポンプ水車の調速制御装置並びにそれらの
調速制御方法に関するものである。
ける水車及びポンプ水車の調速制御装置並びにそれらの
調速制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水力発電に用いる水車又はポンプ水車の
調速制御装置は、設定入力信号に基づいてガイドベーン
（Guide Vane）開度を制御し、結果として回転速度等を
制御するものである。そして、調速制御装置への設定入
力信号がステップ状に変化すると、過渡状態において発
電機又は発電電動機の出力が不安定となることがある現
象が知られている。例えば、設定入力信号がステップ状
に減少すると、調速制御装置はガイドベーン開度を閉じ
る信号を出力する。そして、ガイドベーンを閉じ始めた
とき、一時的に水路の水圧が上昇し見かけの出力が増大
する（不安定現象）。その後、ガイドベーンが閉じられ
たことに伴って、出力が低下して安定状態へ移行する。
調速制御装置は、設定入力信号に基づいてガイドベーン
（Guide Vane）開度を制御し、結果として回転速度等を
制御するものである。そして、調速制御装置への設定入
力信号がステップ状に変化すると、過渡状態において発
電機又は発電電動機の出力が不安定となることがある現
象が知られている。例えば、設定入力信号がステップ状
に減少すると、調速制御装置はガイドベーン開度を閉じ
る信号を出力する。そして、ガイドベーンを閉じ始めた
とき、一時的に水路の水圧が上昇し見かけの出力が増大
する（不安定現象）。その後、ガイドベーンが閉じられ
たことに伴って、出力が低下して安定状態へ移行する。
【０００３】そして、上記のような現象に対する対策と
して、例えば、特開昭５１−１０１６４７号公報に記載
された従来の水車の調速制御装置がある。この水車の調
速制御装置は、水車の回転数を検出する回路、水車の加
速度又は発電機負荷を検出する回路、水車の上下流の水
路内の水の慣性効果に起因し前記２検出回路に伝えられ
ガバナーの速度制御作用又は負荷制御作用を妨げる如く
作用する水路の悪影響項を模擬し、これを前記２検出回
路の各々から差引き前記２検出回路の出力を補正する水
圧補償回路の３回路を具備する。そして、水激（Water
hammer）がガバナーに与える悪影響分を模擬回路で模擬
し、これを大きさ等しく符号反対の補償値を作り、これ
をガバナーの入力として加えることにより、安定性をあ
まり犠牲にしなくても、速応性や高感度を達成すること
ができる。
して、例えば、特開昭５１−１０１６４７号公報に記載
された従来の水車の調速制御装置がある。この水車の調
速制御装置は、水車の回転数を検出する回路、水車の加
速度又は発電機負荷を検出する回路、水車の上下流の水
路内の水の慣性効果に起因し前記２検出回路に伝えられ
ガバナーの速度制御作用又は負荷制御作用を妨げる如く
作用する水路の悪影響項を模擬し、これを前記２検出回
路の各々から差引き前記２検出回路の出力を補正する水
圧補償回路の３回路を具備する。そして、水激（Water
hammer）がガバナーに与える悪影響分を模擬回路で模擬
し、これを大きさ等しく符号反対の補償値を作り、これ
をガバナーの入力として加えることにより、安定性をあ
まり犠牲にしなくても、速応性や高感度を達成すること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
水車の調速制御装置では、水激がガバナーに与える悪影
響分を模擬回路で模擬できるがその適用は限られた範囲
内であり、例えば系統の擾乱時にはサージタンクとポン
プの間で水が振動することがあるという問題があった。
そして、上述の模擬回路の適用範囲は、ステップ状の設
定入力信号が与えられ、ある程度時間経過後に所望の出
力に安定する通常の運転形態（図８（ａ）の状態）であ
った。換言すれば、系統の擾乱（図８（ｂ）及び（ｃ）
の状態）には、上述と同様の模擬回路ではその設定入力
信号が異なるので、対応できなかった。このことを、図
８を用いて詳説する。図８はある時刻に設定入力信号Δ
Ｐが与えられたときの設定出力Ｐ（ｔ）の変化を示すタ
イムチャートであり、（ａ）はステップ状の設定入力信
号ΔＰが与えられ、ある程度時間経過後に所望の出力に
安定する通常の運転形態を示すタイムチャート、（ｂ）
は系統に接続された電源が脱落した状態を示すタイムチ
ャート、（ｃ）は系統に接続された負荷が脱落した状態
を示すタイムチャートである。図８（ｂ）に示す時間Ｔ
ｂは数秒、設定入力信号ΔＰは設定出力Ｐ（ｔ）の数％
であり、図８（ｃ）に示す時間Ｔｃは数十秒、設定入力
信号ΔＰは設定出力Ｐ（ｔ）の数十％であり、これらの
値は系統擾乱の程度に応じて変化する。また、系統の擾
乱に対応する模擬回路を予め作成しておくことも考えら
れる。しかしながら、系統擾乱時の現象は様々であり、
設定入力信号ΔＰと時間Ｔｂとの組合わせ、及び設定入
力信号ΔＰと時間Ｔｃとの組合わせは非常に多く模擬回
路を作成することは非常に困難であった。さらに、１つ
１つの模擬回路の検証をすることは容易ではない。
水車の調速制御装置では、水激がガバナーに与える悪影
響分を模擬回路で模擬できるがその適用は限られた範囲
内であり、例えば系統の擾乱時にはサージタンクとポン
プの間で水が振動することがあるという問題があった。
そして、上述の模擬回路の適用範囲は、ステップ状の設
定入力信号が与えられ、ある程度時間経過後に所望の出
力に安定する通常の運転形態（図８（ａ）の状態）であ
った。換言すれば、系統の擾乱（図８（ｂ）及び（ｃ）
の状態）には、上述と同様の模擬回路ではその設定入力
信号が異なるので、対応できなかった。このことを、図
８を用いて詳説する。図８はある時刻に設定入力信号Δ
Ｐが与えられたときの設定出力Ｐ（ｔ）の変化を示すタ
イムチャートであり、（ａ）はステップ状の設定入力信
号ΔＰが与えられ、ある程度時間経過後に所望の出力に
安定する通常の運転形態を示すタイムチャート、（ｂ）
は系統に接続された電源が脱落した状態を示すタイムチ
ャート、（ｃ）は系統に接続された負荷が脱落した状態
を示すタイムチャートである。図８（ｂ）に示す時間Ｔ
ｂは数秒、設定入力信号ΔＰは設定出力Ｐ（ｔ）の数％
であり、図８（ｃ）に示す時間Ｔｃは数十秒、設定入力
信号ΔＰは設定出力Ｐ（ｔ）の数十％であり、これらの
値は系統擾乱の程度に応じて変化する。また、系統の擾
乱に対応する模擬回路を予め作成しておくことも考えら
れる。しかしながら、系統擾乱時の現象は様々であり、
設定入力信号ΔＰと時間Ｔｂとの組合わせ、及び設定入
力信号ΔＰと時間Ｔｃとの組合わせは非常に多く模擬回
路を作成することは非常に困難であった。さらに、１つ
１つの模擬回路の検証をすることは容易ではない。
【０００５】この発明は上述のような問題を解決するた
めになされたもので、系統の状態に係わらず設定入力指
令値の変化に対して過渡応答性の優れる水車及びポンプ
水車の調速制御装置並びにそれらの調速制御方法を得る
ことを目的とする。
めになされたもので、系統の状態に係わらず設定入力指
令値の変化に対して過渡応答性の優れる水車及びポンプ
水車の調速制御装置並びにそれらの調速制御方法を得る
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る水車及び
ポンプ水車の調速制御装置は、設定出力指令値と検出値
との偏差値をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基
づいてガイドベーン開度指令値を出力する水車及びポン
プ水車の調速制御装置において、水圧を検出する水圧セ
ンサから水圧値を入力し、水圧値の変化が上記ガイドベ
ーン開度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検定す
る水圧変化検定手段と、この水圧変化検定手段から入力
される検定値に基づいて上記ガイドベーン開度指令値を
上記水圧値の変化を抑制するように制御するガイドベー
ン開度制御手段とを備えたものである。
ポンプ水車の調速制御装置は、設定出力指令値と検出値
との偏差値をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基
づいてガイドベーン開度指令値を出力する水車及びポン
プ水車の調速制御装置において、水圧を検出する水圧セ
ンサから水圧値を入力し、水圧値の変化が上記ガイドベ
ーン開度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検定す
る水圧変化検定手段と、この水圧変化検定手段から入力
される検定値に基づいて上記ガイドベーン開度指令値を
上記水圧値の変化を抑制するように制御するガイドベー
ン開度制御手段とを備えたものである。
【０００７】また、設定出力指令値と検出値との偏差値
をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいて水車
又はポンプ水車のガイドベーン開度指令値を出力すると
ともに、上記水車又はポンプ水車が同一の水路から分岐
した各分岐水路に設けられた水車及びポンプ水車の調速
制御装置において、上記各分岐水路の水圧を検出する水
圧センサから各水圧値を入力し、少なくとも１つの水路
の水圧値の変化が自己のガイドベーン開度変化に伴う制
御目的と相反するか否かを検定する水圧変化検定手段
と、この水圧変化検定手段から入力される検定値に基づ
いて上記ガイドベーン開度指令値を上記水圧値の変化を
抑制するように制御するガイドベーン開度制御手段とを
備えたものである。
をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいて水車
又はポンプ水車のガイドベーン開度指令値を出力すると
ともに、上記水車又はポンプ水車が同一の水路から分岐
した各分岐水路に設けられた水車及びポンプ水車の調速
制御装置において、上記各分岐水路の水圧を検出する水
圧センサから各水圧値を入力し、少なくとも１つの水路
の水圧値の変化が自己のガイドベーン開度変化に伴う制
御目的と相反するか否かを検定する水圧変化検定手段
と、この水圧変化検定手段から入力される検定値に基づ
いて上記ガイドベーン開度指令値を上記水圧値の変化を
抑制するように制御するガイドベーン開度制御手段とを
備えたものである。
【０００８】また、設定出力指令値と検出値との偏差値
をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいて水車
又はポンプ水車のガイドベーン開度指令値を出力すると
ともに、上記水車又はポンプ水車が同一の水路から分岐
した各分岐水路に設けられた水車及びポンプ水車の調速
制御装置において、上記各分岐水路の水圧を検出する水
圧センサから各水圧値を入力し、少なくとも１つの水路
の水圧値の変化が他の水路の水圧値の変化方向と相反す
るか否かを検定する水圧変化検定手段と、この水圧変化
検定手段から入力される検定値に基づいて上記ガイドベ
ーン開度指令値を上記水圧値の変化を抑制するように制
御するガイドベーン開度制御手段とを備えたものであ
る。
をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいて水車
又はポンプ水車のガイドベーン開度指令値を出力すると
ともに、上記水車又はポンプ水車が同一の水路から分岐
した各分岐水路に設けられた水車及びポンプ水車の調速
制御装置において、上記各分岐水路の水圧を検出する水
圧センサから各水圧値を入力し、少なくとも１つの水路
の水圧値の変化が他の水路の水圧値の変化方向と相反す
るか否かを検定する水圧変化検定手段と、この水圧変化
検定手段から入力される検定値に基づいて上記ガイドベ
ーン開度指令値を上記水圧値の変化を抑制するように制
御するガイドベーン開度制御手段とを備えたものであ
る。
【０００９】また、ガイドベーン開度制御手段は、水圧
変化検定手段から入力される検定値に基づいてＰＩＤ演
算部の演算出力をホールドする制御出力ホールド手段を
有する。また、ガイドベーン開度制御手段は、水圧変化
検定手段から入力される検定値に基づいてＰＩＤ演算部
の演算出力に、水圧値の変化と逆位相値の成分を出力す
る逆位相値発生手段を有する。
変化検定手段から入力される検定値に基づいてＰＩＤ演
算部の演算出力をホールドする制御出力ホールド手段を
有する。また、ガイドベーン開度制御手段は、水圧変化
検定手段から入力される検定値に基づいてＰＩＤ演算部
の演算出力に、水圧値の変化と逆位相値の成分を出力す
る逆位相値発生手段を有する。
【００１０】また、水車及びポンプ水車の調速制御方法
は、設定出力指令値と検出値との偏差値をＰＩＤ演算部
で演算し、この演算結果に基づいてガイドベーン開度指
令値を出力する水車及びポンプ水車の調速制御方法にお
いて、水圧を検出する水圧検出工程と、水圧検出工程か
ら水圧値を入力し、水圧値の変化が上記ガイドベーン開
度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検定する水圧
変化検定工程と、この水圧変化検定工程から入力される
検定値に基づいて上記ＰＩＤ演算部の演算出力をホール
ドする制御出力ホールド工程とを含むものである。
は、設定出力指令値と検出値との偏差値をＰＩＤ演算部
で演算し、この演算結果に基づいてガイドベーン開度指
令値を出力する水車及びポンプ水車の調速制御方法にお
いて、水圧を検出する水圧検出工程と、水圧検出工程か
ら水圧値を入力し、水圧値の変化が上記ガイドベーン開
度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検定する水圧
変化検定工程と、この水圧変化検定工程から入力される
検定値に基づいて上記ＰＩＤ演算部の演算出力をホール
ドする制御出力ホールド工程とを含むものである。
【００１１】
実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１について
説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係るポンプ
水車の調速制御装置の定常時における発電制御時のブロ
ック構成図、図２は水力発電所の概念図である。図３は
横軸が周速度係数Ｋｗ、縦軸が流量Ｑであるポンプ水車
の流量特性を示す図、図４は横軸が周速度係数Ｋｗ、縦
軸がトルクＴLであるポンプ水車のトルク特性を示す図
である。図３、４は図１中に描かれているポンプ水車５
０の特性を詳細に示したものであり、定格値とは、ポン
プ水車５０が定常運転をしているときの状態を表す。定
常時とは、ポンプ水車が起動されてから所定の回転数に
達した状態である。
説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係るポンプ
水車の調速制御装置の定常時における発電制御時のブロ
ック構成図、図２は水力発電所の概念図である。図３は
横軸が周速度係数Ｋｗ、縦軸が流量Ｑであるポンプ水車
の流量特性を示す図、図４は横軸が周速度係数Ｋｗ、縦
軸がトルクＴLであるポンプ水車のトルク特性を示す図
である。図３、４は図１中に描かれているポンプ水車５
０の特性を詳細に示したものであり、定格値とは、ポン
プ水車５０が定常運転をしているときの状態を表す。定
常時とは、ポンプ水車が起動されてから所定の回転数に
達した状態である。
【００１２】図１、２において、１０は出力増減指令部
であり、図示しない中央給電所、制御所、配電盤等から
の自動調整機能、運転員操作、発電起電力変動等に基づ
く出力増減指令値ΔＰを調速制御装置２０に出力する。
２０は、加算部２１、ガイドベーン開度値Ｙを増幅し垂
下率値ＹＥを出力する垂下率演算部２２、水圧変化検定
手段２４、ガイドベーン開度制御手段である制御出力ホ
ールド手段２５及びＰＩＤ演算部３０により構成される
調速制御装置（ガバナ）である。そして、調速制御装置
２０の直接の制御対象は、ポンプ水車５０のガイドベー
ン４１（例えば、固定翼のフランシス水車のでガイドベ
ーン）であり、その結果としてポンプ水車５０の流量Ｑ
及び出力トルクＴLを制御する。また、水圧変化検定手
段２４は水圧センサ２３から水圧値ＰＨを入力し、ＰＩ
Ｄ演算部３０からＰＩＤ値ＧＹを入力し、水圧値ＰＨの
変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反する
か否かを検定する。つまり、水圧値ＰＨの増減方向（符
号）とＰＩＤ値ＧＹの増減方向（符号）とが反対のとき
制御目的と相反することとなる。そして、制御出力ホー
ルド手段２５は、水圧変化検定手段２４から水圧値ＰＨ
の変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反す
る検定値ＧＨを入力したとき、ＰＩＤ値ＧＹの値をホー
ルドする。このとき、ガイドベーン開度指令値ＧＣは、
ホールドされたＰＩＤ値ＧＹとなる。なお、調速制御装
置２０は、出力増減指令部１０を有する装置と一体構成
されることもある。また、水圧変化検定手段２４と制御
出力ホールド手段２５とは一体構成されることもある。
また、出力増減指令部１０、加算部２１、垂下率演算部
２２、水圧変化手段２４、制御出力ホールド手段２５及
びＰＩＤ演算部３０は、マイクロプロセッサによるソフ
トウェア又は演算増幅器によるアナログ回路により実現
される。３０は、比例演算（Ｐ）部３１、積分演算
（Ｉ）部３００、微分演算（Ｄ）部３３、及び加算器３
５により構成されるＰＩＤ演算部である。また、積分演
算（Ｉ）部３００は、積分演算（Ｉ）要素３２と加算部
３４とにより構成される。
であり、図示しない中央給電所、制御所、配電盤等から
の自動調整機能、運転員操作、発電起電力変動等に基づ
く出力増減指令値ΔＰを調速制御装置２０に出力する。
２０は、加算部２１、ガイドベーン開度値Ｙを増幅し垂
下率値ＹＥを出力する垂下率演算部２２、水圧変化検定
手段２４、ガイドベーン開度制御手段である制御出力ホ
ールド手段２５及びＰＩＤ演算部３０により構成される
調速制御装置（ガバナ）である。そして、調速制御装置
２０の直接の制御対象は、ポンプ水車５０のガイドベー
ン４１（例えば、固定翼のフランシス水車のでガイドベ
ーン）であり、その結果としてポンプ水車５０の流量Ｑ
及び出力トルクＴLを制御する。また、水圧変化検定手
段２４は水圧センサ２３から水圧値ＰＨを入力し、ＰＩ
Ｄ演算部３０からＰＩＤ値ＧＹを入力し、水圧値ＰＨの
変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反する
か否かを検定する。つまり、水圧値ＰＨの増減方向（符
号）とＰＩＤ値ＧＹの増減方向（符号）とが反対のとき
制御目的と相反することとなる。そして、制御出力ホー
ルド手段２５は、水圧変化検定手段２４から水圧値ＰＨ
の変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反す
る検定値ＧＨを入力したとき、ＰＩＤ値ＧＹの値をホー
ルドする。このとき、ガイドベーン開度指令値ＧＣは、
ホールドされたＰＩＤ値ＧＹとなる。なお、調速制御装
置２０は、出力増減指令部１０を有する装置と一体構成
されることもある。また、水圧変化検定手段２４と制御
出力ホールド手段２５とは一体構成されることもある。
また、出力増減指令部１０、加算部２１、垂下率演算部
２２、水圧変化手段２４、制御出力ホールド手段２５及
びＰＩＤ演算部３０は、マイクロプロセッサによるソフ
トウェア又は演算増幅器によるアナログ回路により実現
される。３０は、比例演算（Ｐ）部３１、積分演算
（Ｉ）部３００、微分演算（Ｄ）部３３、及び加算器３
５により構成されるＰＩＤ演算部である。また、積分演
算（Ｉ）部３００は、積分演算（Ｉ）要素３２と加算部
３４とにより構成される。
【００１３】４０は、調速制御装置２０からガイドベー
ン開度指令値ＧＣを受け、この指令値ＧＣに応じてガイ
ドベーン４１を駆動するガバナ機械系であるアクチュエ
ータである。５０は、ポンプ水車であり、ガイドベーン
開度値Ｙとフィードバック量である回転速度ｎと有効落
差Ｈｅとにより、図１中のグラフ即ち図３、４に示すよ
うな特性に基づいて、定常時におけるガイドベーン開度
値Ｙに対応する流量Ｑ及び出力トルクＴLが決定され
る。図３、４において、Ｋｗは周速度係数、ｋは定数、
ｎは回転速度、Ｈｅは有効落差である。そして、これら
の特性は、知られているものであり、予めモデルや実機
などを用いて実験的又は数学的手法により作成してお
く。
ン開度指令値ＧＣを受け、この指令値ＧＣに応じてガイ
ドベーン４１を駆動するガバナ機械系であるアクチュエ
ータである。５０は、ポンプ水車であり、ガイドベーン
開度値Ｙとフィードバック量である回転速度ｎと有効落
差Ｈｅとにより、図１中のグラフ即ち図３、４に示すよ
うな特性に基づいて、定常時におけるガイドベーン開度
値Ｙに対応する流量Ｑ及び出力トルクＴLが決定され
る。図３、４において、Ｋｗは周速度係数、ｋは定数、
ｎは回転速度、Ｈｅは有効落差である。そして、これら
の特性は、知られているものであり、予めモデルや実機
などを用いて実験的又は数学的手法により作成してお
く。
【００１４】６０は、水圧センサ２３、サージタンク６
１、損失水頭６２、水車下流側圧力６３及びそれらの加
算６４により構成される水路系である。６５は上ダム、
６６は水圧鉄管、６７はドラフト、６８は下ダムであ
る。そして、ポンプ水車５０を通過する流量Ｑにより、
サージタンク６１の水位Ｈｓが決り、この水位Ｈｓから
水車下流圧力ＰＧと損失水頭ＨＥ（流量Ｑの関数）との
２項を引去った差が有効落差Ｈｅとなる。また、発電電
動機７０とポンプ水車５０とには、慣性モーメントＧＤ
2があり、与えられた水車トルクＴLと発生電力Ｗとの
差、系統周波数条件等により、発電電動機７０・水車５
０の軸系は加減速され、回転速度ｎが決る。なお、水圧
センサ２３の配置位置は水圧値の変化を検出可能で有れ
ばどこでも良いが、図２に示すようにポンプ水車５０の
ケーシングに設けることが検出精度の点から好ましい。
７０は発電電動機であり、回転速度ｎを調速制御装置２
０及びポンプ水車５０にフィードバックし、実電力Ｗを
図示しない自動負荷調整器（ＡＬＲ）、自動周波数調整
器（ＡＦＣ）等の自動調整システムに対して出力する。
１、損失水頭６２、水車下流側圧力６３及びそれらの加
算６４により構成される水路系である。６５は上ダム、
６６は水圧鉄管、６７はドラフト、６８は下ダムであ
る。そして、ポンプ水車５０を通過する流量Ｑにより、
サージタンク６１の水位Ｈｓが決り、この水位Ｈｓから
水車下流圧力ＰＧと損失水頭ＨＥ（流量Ｑの関数）との
２項を引去った差が有効落差Ｈｅとなる。また、発電電
動機７０とポンプ水車５０とには、慣性モーメントＧＤ
2があり、与えられた水車トルクＴLと発生電力Ｗとの
差、系統周波数条件等により、発電電動機７０・水車５
０の軸系は加減速され、回転速度ｎが決る。なお、水圧
センサ２３の配置位置は水圧値の変化を検出可能で有れ
ばどこでも良いが、図２に示すようにポンプ水車５０の
ケーシングに設けることが検出精度の点から好ましい。
７０は発電電動機であり、回転速度ｎを調速制御装置２
０及びポンプ水車５０にフィードバックし、実電力Ｗを
図示しない自動負荷調整器（ＡＬＲ）、自動周波数調整
器（ＡＦＣ）等の自動調整システムに対して出力する。
【００１５】次に動作について説明する。定常運転時に
おいては、加算部２１から出力される偏差値ΔＧＯＶは
ゼロ値である。一方、出力増減指令部１０から出力増減
指令値ΔＰが調速制御装置２０に入力されると、偏差値
ΔＧＯＶはそれまでの定常運転時であるゼロ値から変化
する。このとき、加算部２１は出力増減指令値ΔＰから
回転速度ｎ及び垂下率値ＹＥを減じ、外乱入力又は制御
指令値に対する偏差値ΔＧＯＶをＰＩＤ演算部３０に出
力する。なお、回転速度ｎ、ガイドベーン開度値Ｙが変
化したときにも、出力増減指令値ΔＰが変化する場合と
同様に、偏差値ΔＧＯＶはそれまでの定常運転時である
ゼロ値から変化する。
おいては、加算部２１から出力される偏差値ΔＧＯＶは
ゼロ値である。一方、出力増減指令部１０から出力増減
指令値ΔＰが調速制御装置２０に入力されると、偏差値
ΔＧＯＶはそれまでの定常運転時であるゼロ値から変化
する。このとき、加算部２１は出力増減指令値ΔＰから
回転速度ｎ及び垂下率値ＹＥを減じ、外乱入力又は制御
指令値に対する偏差値ΔＧＯＶをＰＩＤ演算部３０に出
力する。なお、回転速度ｎ、ガイドベーン開度値Ｙが変
化したときにも、出力増減指令値ΔＰが変化する場合と
同様に、偏差値ΔＧＯＶはそれまでの定常運転時である
ゼロ値から変化する。
【００１６】ＰＩＤ演算部３０は、ガイドベーン開度値
Ｙを加算部３４に補正用として入力するとともに、偏差
値ΔＧＯＶをＰＩＤ演算し、ＰＩＤ値ＧＹを出力する。
このとき、比例演算部３１は偏差値ΔＧＯＶをＰ（比
例）演算し比例値ＧＰを出力し、積分演算要素３２は偏
差値ΔＧＯＶを時々刻々Ｉ（積分）演算し積分値ＧＧＩ
を出力し、微分部３３は偏差値ΔＧＯＶを不完全Ｄ（微
分）演算し微分値ＧＤを出力する。このうち、定常運転
時（安定時）において、比例値ＧＰと微分値ＧＤとはゼ
ロ値となるが、積分値ＧＧＩ自体は有限値を持つ。即
ち、加算部３４は、定常運転時において積分値ＧＩがゼ
ロ値となるように積分値ＧＧＩから補正用に入力したマ
イナーフィードバック量であるガイドベーン開度値Ｙを
減算し、積分値ＧＩを出力する構成とされている。そし
て、加算部３５は、比例値ＧＰ、積分値ＧＩ及び微分値
ＧＤを加算し、ＰＩＤ値ＧＹを出力する。定常時におい
ては、水圧センサ２３から入力される水圧値ＰＨとＰＩ
Ｄ値ＧＹとの増減方向は、同方向である。そして、水圧
変化検定手段２４は、制御出力ホールド手段２５にＰＩ
Ｄ値ＧＹの値をホールドしない旨の検定値ＧＨを出力す
る。制御出力ホールド手段２５は、ＰＩＤ値ＧＹを、ガ
イドベーン開度指令値ＧＣとして出力する。
Ｙを加算部３４に補正用として入力するとともに、偏差
値ΔＧＯＶをＰＩＤ演算し、ＰＩＤ値ＧＹを出力する。
このとき、比例演算部３１は偏差値ΔＧＯＶをＰ（比
例）演算し比例値ＧＰを出力し、積分演算要素３２は偏
差値ΔＧＯＶを時々刻々Ｉ（積分）演算し積分値ＧＧＩ
を出力し、微分部３３は偏差値ΔＧＯＶを不完全Ｄ（微
分）演算し微分値ＧＤを出力する。このうち、定常運転
時（安定時）において、比例値ＧＰと微分値ＧＤとはゼ
ロ値となるが、積分値ＧＧＩ自体は有限値を持つ。即
ち、加算部３４は、定常運転時において積分値ＧＩがゼ
ロ値となるように積分値ＧＧＩから補正用に入力したマ
イナーフィードバック量であるガイドベーン開度値Ｙを
減算し、積分値ＧＩを出力する構成とされている。そし
て、加算部３５は、比例値ＧＰ、積分値ＧＩ及び微分値
ＧＤを加算し、ＰＩＤ値ＧＹを出力する。定常時におい
ては、水圧センサ２３から入力される水圧値ＰＨとＰＩ
Ｄ値ＧＹとの増減方向は、同方向である。そして、水圧
変化検定手段２４は、制御出力ホールド手段２５にＰＩ
Ｄ値ＧＹの値をホールドしない旨の検定値ＧＨを出力す
る。制御出力ホールド手段２５は、ＰＩＤ値ＧＹを、ガ
イドベーン開度指令値ＧＣとして出力する。
【００１７】一方、偏差値ΔＧＯＶが変化したとき、水
圧変化検定手段２４は水圧センサ２３から水圧値ＰＨを
入力し、ＰＩＤ演算部３０からＰＩＤ値ＧＹを入力し、
水圧値ＰＨの変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目
的と相反するか否かを検定する。そして、制御出力ホー
ルド手段２５は、水圧変化検定手段２４から水圧値ＰＨ
の変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反す
る検定値ＧＨを入力したとき、ＰＩＤ値ＧＹの値をホー
ルドする。ここで、ＰＩＤ値ＧＹをホールドする期間
は、予め定めた所定の時間でも良いし、制御出力制御手
段２５が水圧変化検定手段２４から水圧値ＰＨの変化が
ガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反しない旨の
検定値ＧＨを受取るまでとしても良い。
圧変化検定手段２４は水圧センサ２３から水圧値ＰＨを
入力し、ＰＩＤ演算部３０からＰＩＤ値ＧＹを入力し、
水圧値ＰＨの変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目
的と相反するか否かを検定する。そして、制御出力ホー
ルド手段２５は、水圧変化検定手段２４から水圧値ＰＨ
の変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反す
る検定値ＧＨを入力したとき、ＰＩＤ値ＧＹの値をホー
ルドする。ここで、ＰＩＤ値ＧＹをホールドする期間
は、予め定めた所定の時間でも良いし、制御出力制御手
段２５が水圧変化検定手段２４から水圧値ＰＨの変化が
ガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反しない旨の
検定値ＧＨを受取るまでとしても良い。
【００１８】以上説明したように、水圧値ＰＨの変化が
ガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反することを
防ぐことができ、系統の状態に係わらず設定入力指令値
ΔＰの変化に対して過渡応答性が優れる。この効果は、
上述した図８（ｂ）、（ｃ）のような系統擾乱時にも制
御出力ホールド手段２５は動作することから、系統擾乱
時において、特に有効である。逆に、ＰＩＤ値ＧＹをホ
ールドしないときについて説明する。例えば、ガイドベ
ーン４１を閉じ始めたとき、一時的に水路の水圧が上昇
し見かけの出力が増大する（不安定現象）。そして、見
かけの水路の水圧が上昇するので、一時的に増加した回
転速度ｎがフィードバックされ、過渡応答性がよくな
い。
ガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反することを
防ぐことができ、系統の状態に係わらず設定入力指令値
ΔＰの変化に対して過渡応答性が優れる。この効果は、
上述した図８（ｂ）、（ｃ）のような系統擾乱時にも制
御出力ホールド手段２５は動作することから、系統擾乱
時において、特に有効である。逆に、ＰＩＤ値ＧＹをホ
ールドしないときについて説明する。例えば、ガイドベ
ーン４１を閉じ始めたとき、一時的に水路の水圧が上昇
し見かけの出力が増大する（不安定現象）。そして、見
かけの水路の水圧が上昇するので、一時的に増加した回
転速度ｎがフィードバックされ、過渡応答性がよくな
い。
【００１９】なお、水圧変化検定手段２４は、水圧値Ｐ
Ｈの変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反
するときのみ検定値ＧＨを出力する構成とし、制御出力
ホールド手段２５は検定値ＧＨを入力したときのみＰＩ
Ｄ値ＧＹをホールドする構成としても同様の効果を得る
ことがでる。また、水圧値ＰＨの変化がガイドベーン開
度変化に伴う制御目的と相反するか否かについて、水圧
値ＰＨとＰＩＤ値ＧＹとの増減方向に基づいて決める場
合について説明した。ＰＩＤ値ＧＹを用いる代りに、ガ
イドベーン開度指令値ＧＣ又はガイドベーン開度値Ｙを
用いても同様に検定することができる。
Ｈの変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反
するときのみ検定値ＧＨを出力する構成とし、制御出力
ホールド手段２５は検定値ＧＨを入力したときのみＰＩ
Ｄ値ＧＹをホールドする構成としても同様の効果を得る
ことがでる。また、水圧値ＰＨの変化がガイドベーン開
度変化に伴う制御目的と相反するか否かについて、水圧
値ＰＨとＰＩＤ値ＧＹとの増減方向に基づいて決める場
合について説明した。ＰＩＤ値ＧＹを用いる代りに、ガ
イドベーン開度指令値ＧＣ又はガイドベーン開度値Ｙを
用いても同様に検定することができる。
【００２０】また、水圧値ＰＨは水圧センサ２３から得
られた値のみを使用している場合について説明した。し
かしながら、上述の水圧値ＰＨに代えて、サージタンク
６１の水位Ｈｓを検出しこれ水圧センサ２３位置での水
圧に換算した水圧値と水圧センサ２３から得られた水圧
値とから水圧変化検定手段２４に出力する水圧値ＰＨを
形成する構成としても良い。この場合には、サージタン
ク６１の水位Ｈｓも考慮されるので、安定度の高い制御
を実現することができる。また、上述の説明では、水力
発電所における定常時の発電制御時について説明した
が、ポンプ水車５０をポンプとして使用し、揚水を行う
ときもある。このときには、調速制御装置２０の直接の
制御対象は、ポンプ水車のガイドベーン４１、その結果
として出力トルクＴLを制御する。したがって、水力発
電所における定常時の揚水制御も上述と同様にすること
ができる。さらにまた、水力発電にポンプ水車５０を用
いる場合について説明したが、水車であっても同様に調
速制御装置２０を適用できることは言うまでもない。こ
れらのことは、以下説明する実施の形態においても同様
である。また、ＰＩＤ演算部３０は加算部３４により積
分値ＧＧＩを補正する構成のものについて説明したが、
他の構成のＰＩＤ演算部であっても良い。このことも、
以下説明する実施の形態においても同様である。
られた値のみを使用している場合について説明した。し
かしながら、上述の水圧値ＰＨに代えて、サージタンク
６１の水位Ｈｓを検出しこれ水圧センサ２３位置での水
圧に換算した水圧値と水圧センサ２３から得られた水圧
値とから水圧変化検定手段２４に出力する水圧値ＰＨを
形成する構成としても良い。この場合には、サージタン
ク６１の水位Ｈｓも考慮されるので、安定度の高い制御
を実現することができる。また、上述の説明では、水力
発電所における定常時の発電制御時について説明した
が、ポンプ水車５０をポンプとして使用し、揚水を行う
ときもある。このときには、調速制御装置２０の直接の
制御対象は、ポンプ水車のガイドベーン４１、その結果
として出力トルクＴLを制御する。したがって、水力発
電所における定常時の揚水制御も上述と同様にすること
ができる。さらにまた、水力発電にポンプ水車５０を用
いる場合について説明したが、水車であっても同様に調
速制御装置２０を適用できることは言うまでもない。こ
れらのことは、以下説明する実施の形態においても同様
である。また、ＰＩＤ演算部３０は加算部３４により積
分値ＧＧＩを補正する構成のものについて説明したが、
他の構成のＰＩＤ演算部であっても良い。このことも、
以下説明する実施の形態においても同様である。
【００２１】実施の形態２．以下、この発明の実施の形
態２について説明する。図５はこの発明の実施の形態２
に係るポンプ水車の調速制御装置の定常時における発電
制御時のブロック構成図である。図５において、２６は
水圧検定手段２４から入力される検定値ＧＨに基づいて
ガイドベーン開度指令値ＧＹを制御するガイドベーン開
度制御手段である逆位相発生手段である。その他の構成
は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
態２について説明する。図５はこの発明の実施の形態２
に係るポンプ水車の調速制御装置の定常時における発電
制御時のブロック構成図である。図５において、２６は
水圧検定手段２４から入力される検定値ＧＨに基づいて
ガイドベーン開度指令値ＧＹを制御するガイドベーン開
度制御手段である逆位相発生手段である。その他の構成
は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
【００２２】定常運転時においては、実施の形態１で説
明したように、水圧値ＰＨの変化がガイドベーン開度変
化に伴う制御目的と相反することはない。一方、偏差値
ΔＧＯＶが変化したとき、水圧変化検定手段２４は水圧
センサ２３から水圧値ＰＨを入力し、ＰＩＤ演算部３０
からＰＩＤ値ＧＹを入力し、水圧値ＰＨの変化がガイド
ベーン開度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検定
する。そして、逆位相発生手段２６は、水圧変化検定手
段２４から水圧値ＰＨの変化がガイドベーン開度変化に
伴う制御目的と相反する検定値ＧＨを入力したとき、Ｐ
ＩＤ値ＧＹの増減方向と逆位相（反対方向）の値をガイ
ドベーン開度指令値ＧＹとして出力する。ここで、逆位
相の値を出力する期間は、予め定めた所定の時間でも良
いし、逆位相発生段２６が水圧変化検定手段２４から水
圧値ＰＨの変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目的
と相反しない旨の検定値ＧＨを受取るまでとしても良
い。
明したように、水圧値ＰＨの変化がガイドベーン開度変
化に伴う制御目的と相反することはない。一方、偏差値
ΔＧＯＶが変化したとき、水圧変化検定手段２４は水圧
センサ２３から水圧値ＰＨを入力し、ＰＩＤ演算部３０
からＰＩＤ値ＧＹを入力し、水圧値ＰＨの変化がガイド
ベーン開度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検定
する。そして、逆位相発生手段２６は、水圧変化検定手
段２４から水圧値ＰＨの変化がガイドベーン開度変化に
伴う制御目的と相反する検定値ＧＨを入力したとき、Ｐ
ＩＤ値ＧＹの増減方向と逆位相（反対方向）の値をガイ
ドベーン開度指令値ＧＹとして出力する。ここで、逆位
相の値を出力する期間は、予め定めた所定の時間でも良
いし、逆位相発生段２６が水圧変化検定手段２４から水
圧値ＰＨの変化がガイドベーン開度変化に伴う制御目的
と相反しない旨の検定値ＧＨを受取るまでとしても良
い。
【００２３】以上説明したように、水圧値ＰＨの変化が
ガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反することを
防ぐことができ、系統の状態に係わらず設定入力指令値
ΔＰの変化に対して過渡応答性が優れる。この効果は、
上述した図８（ｂ）、（ｃ）のような系統擾乱時に逆位
相発生手段２６は動作することから、系統擾乱時におい
て、特に有効である。また、実施の形態１の構成と比較
して、ＰＩＤ値ＧＹの増減方向と逆位相の値をガイドベ
ーン開度指令値ＧＹとして出力するので、より過渡応答
性が優れる。
ガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反することを
防ぐことができ、系統の状態に係わらず設定入力指令値
ΔＰの変化に対して過渡応答性が優れる。この効果は、
上述した図８（ｂ）、（ｃ）のような系統擾乱時に逆位
相発生手段２６は動作することから、系統擾乱時におい
て、特に有効である。また、実施の形態１の構成と比較
して、ＰＩＤ値ＧＹの増減方向と逆位相の値をガイドベ
ーン開度指令値ＧＹとして出力するので、より過渡応答
性が優れる。
【００２４】なお、実施の形態１、２では、１つの水路
（水圧鉄管６６）に１台のポンプ水車５０が接続されて
いる水力発電所の場合について説明したが、１つの水路
から分岐した各分岐水路にポンプ水車５０が接続されて
いる水力発電所にも適用することができる。ついで、実
施の形態３において、１つの水路から分岐した各分岐水
路にポンプ水車５０が接続されている水力発電所に好適
に適用できる場合について説明する。また、実施の形態
１で説明したガイドベーン開度手段である制御出力ホー
ルド手段２５、及び実施の形態２で説明したガイドベー
ン開度手段である逆位相発生手段２６は、水圧値ＰＨＡ
の変化を抑制するように動作する。
（水圧鉄管６６）に１台のポンプ水車５０が接続されて
いる水力発電所の場合について説明したが、１つの水路
から分岐した各分岐水路にポンプ水車５０が接続されて
いる水力発電所にも適用することができる。ついで、実
施の形態３において、１つの水路から分岐した各分岐水
路にポンプ水車５０が接続されている水力発電所に好適
に適用できる場合について説明する。また、実施の形態
１で説明したガイドベーン開度手段である制御出力ホー
ルド手段２５、及び実施の形態２で説明したガイドベー
ン開度手段である逆位相発生手段２６は、水圧値ＰＨＡ
の変化を抑制するように動作する。
【００２５】実施の形態３．以下、この発明の実施の形
態３について説明する。図６はこの発明の実施の形態３
に係るポンプ水車の調速制御装置の定常時における発電
制御時のブロック構成図、図７は水力発電所の概念図で
ある。図６、７において、１０Ａ、（１０Ｂ）は出力増
減指令部である。なお、（）をした符号のものは図示し
ていないことを示し、以下の説明においても同様であ
る。２０Ａ、２０Ｂは調速制御装置であり、加算部２１
Ａ、（２１Ｂ）、垂下率演算部２２Ａ、（２２Ｂ）、水
圧変化検定手段２４Ａ、（２４Ｂ）、制御出力ホールド
手段２５Ａ、（２５Ｂ）及びＰＩＤ演算部３０Ａ、（３
０Ｂ）により構成される。ＰＩＤ演算部３０Ａ、（３０
Ｂ）は、比例演算部３１Ａ、（３１Ｂ）、積分演算部３
００Ａ、（３００Ｂ）、微分演算部３３Ａ、（３３
Ｂ）、及び加算器３５Ａ、（３５Ｂ）により構成され
る。また、積分演算部３００Ａ、（３００Ｂ）は、積分
演算要素３２Ａ、（３２Ｂ）と加算部３４Ａ、（３４
Ｂ）とにより構成される。４０Ａ、（４０Ｂ）はアクチ
ュエータ、４１Ａ、４１Ｂはガイドベーン、５０Ａ、５
０Ｂはポンプ水車、６０Ａ、（６０Ｂ）は水路系であ
り、水圧センサ２３Ａ、２３Ｂ、サージタンク６１、損
失水頭６２Ａ、（６２Ｂ）、水車下流側圧力６３Ａ、
（６３Ｂ）及び加算器６４Ａ、（６４Ｂ）により構成さ
れる。６５は上ダム、６６は水圧鉄管、６６Ａ、６６Ｂ
は分岐水圧路である分岐水圧鉄管、６７はドラフト、６
８は下ダムである。７０Ａ、７０Ｂは発電電動機であ
る。水圧検定手段２４Ａ、（２４Ｂ）以外の各構成要素
の作用は実施の形態１で説明したものと同様であるので
その説明を省略する。
態３について説明する。図６はこの発明の実施の形態３
に係るポンプ水車の調速制御装置の定常時における発電
制御時のブロック構成図、図７は水力発電所の概念図で
ある。図６、７において、１０Ａ、（１０Ｂ）は出力増
減指令部である。なお、（）をした符号のものは図示し
ていないことを示し、以下の説明においても同様であ
る。２０Ａ、２０Ｂは調速制御装置であり、加算部２１
Ａ、（２１Ｂ）、垂下率演算部２２Ａ、（２２Ｂ）、水
圧変化検定手段２４Ａ、（２４Ｂ）、制御出力ホールド
手段２５Ａ、（２５Ｂ）及びＰＩＤ演算部３０Ａ、（３
０Ｂ）により構成される。ＰＩＤ演算部３０Ａ、（３０
Ｂ）は、比例演算部３１Ａ、（３１Ｂ）、積分演算部３
００Ａ、（３００Ｂ）、微分演算部３３Ａ、（３３
Ｂ）、及び加算器３５Ａ、（３５Ｂ）により構成され
る。また、積分演算部３００Ａ、（３００Ｂ）は、積分
演算要素３２Ａ、（３２Ｂ）と加算部３４Ａ、（３４
Ｂ）とにより構成される。４０Ａ、（４０Ｂ）はアクチ
ュエータ、４１Ａ、４１Ｂはガイドベーン、５０Ａ、５
０Ｂはポンプ水車、６０Ａ、（６０Ｂ）は水路系であ
り、水圧センサ２３Ａ、２３Ｂ、サージタンク６１、損
失水頭６２Ａ、（６２Ｂ）、水車下流側圧力６３Ａ、
（６３Ｂ）及び加算器６４Ａ、（６４Ｂ）により構成さ
れる。６５は上ダム、６６は水圧鉄管、６６Ａ、６６Ｂ
は分岐水圧路である分岐水圧鉄管、６７はドラフト、６
８は下ダムである。７０Ａ、７０Ｂは発電電動機であ
る。水圧検定手段２４Ａ、（２４Ｂ）以外の各構成要素
の作用は実施の形態１で説明したものと同様であるので
その説明を省略する。
【００２６】次に動作について説明する。水圧変化検定
手段２４Ａは、分岐水路６６Ａの水圧を検出する水圧セ
ンサ２３Ａから水圧値ＰＨＡを入力し、分岐水路６６Ｂ
の水圧を検出する水圧センサ２３Ｂから水圧値ＰＨＢを
入力し、少なくとも１つの水圧値の変化、この場合水圧
値ＰＨＡ又は水圧値ＰＨＢの変化が自己のガイドベーン
開度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検定する。
そして、制御出力ホールド手段２５Ａは、水圧変化検定
手段２４Ａから水圧値ＰＨＡ又は水圧値ＰＨＢの変化が
自己のガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反する
検定値ＧＨを入力したとき、ＰＩＤ値ＧＹの値をホール
ドし、このＰＩＤ値ＧＹを、ガイドベーン開度指令値Ｇ
Ｃとして出力し、アクチュエータ４０Ａ及びガイドベー
ン４１Ａが制御される。ここで、ＰＩＤ値ＧＹの値をホ
ールドする期間は、予め定めた所定の時間でも良いし、
制御出力制御手段２５Ａが水圧変化検定手段２４Ａから
水圧値ＰＨＡ又は水圧値ＰＨＢの変化が自己のガイドベ
ーン開度変化に伴う制御目的と相反しない旨の検定値Ｇ
Ｈを受取るまでとしても良い。なお、実施の形態３で説
明した水圧変化検定手段（２４Ｂ）は、実施の形態３で
説明した水圧変化検定手段２４Ａと同様の動作をする
手段２４Ａは、分岐水路６６Ａの水圧を検出する水圧セ
ンサ２３Ａから水圧値ＰＨＡを入力し、分岐水路６６Ｂ
の水圧を検出する水圧センサ２３Ｂから水圧値ＰＨＢを
入力し、少なくとも１つの水圧値の変化、この場合水圧
値ＰＨＡ又は水圧値ＰＨＢの変化が自己のガイドベーン
開度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検定する。
そして、制御出力ホールド手段２５Ａは、水圧変化検定
手段２４Ａから水圧値ＰＨＡ又は水圧値ＰＨＢの変化が
自己のガイドベーン開度変化に伴う制御目的と相反する
検定値ＧＨを入力したとき、ＰＩＤ値ＧＹの値をホール
ドし、このＰＩＤ値ＧＹを、ガイドベーン開度指令値Ｇ
Ｃとして出力し、アクチュエータ４０Ａ及びガイドベー
ン４１Ａが制御される。ここで、ＰＩＤ値ＧＹの値をホ
ールドする期間は、予め定めた所定の時間でも良いし、
制御出力制御手段２５Ａが水圧変化検定手段２４Ａから
水圧値ＰＨＡ又は水圧値ＰＨＢの変化が自己のガイドベ
ーン開度変化に伴う制御目的と相反しない旨の検定値Ｇ
Ｈを受取るまでとしても良い。なお、実施の形態３で説
明した水圧変化検定手段（２４Ｂ）は、実施の形態３で
説明した水圧変化検定手段２４Ａと同様の動作をする
【００２７】以上説明したように、調速制御装置２０
は、水圧値ＰＨＡ又は水圧値ＰＨＢの変化が自己のガイ
ドベーン開度変化に伴う制御目的と相反することを防ぐ
ことができ、系統の状態に係わらず設定入力指令値ΔＰ
の変化に対して過渡応答性が優れる。この効果は、系統
擾乱時において、特に有効である。また、実施の形態
１、２の構成と比較して、他の分岐水路６６Ｂの水圧値
ＰＨＢも考慮するので、系統の変動に対してより迅速に
対応することができる。
は、水圧値ＰＨＡ又は水圧値ＰＨＢの変化が自己のガイ
ドベーン開度変化に伴う制御目的と相反することを防ぐ
ことができ、系統の状態に係わらず設定入力指令値ΔＰ
の変化に対して過渡応答性が優れる。この効果は、系統
擾乱時において、特に有効である。また、実施の形態
１、２の構成と比較して、他の分岐水路６６Ｂの水圧値
ＰＨＢも考慮するので、系統の変動に対してより迅速に
対応することができる。
【００２８】なお、実施の形態３で説明した水圧変化検
定手段（２４Ｂ）を、実施の形態１で説明した調速制御
装置２０Ｂと同様に構成しても良い。即ち、水圧変化検
定手段（２４Ｂ）は、水圧値ＰＨＢの変化が自己のガイ
ドベーン開度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検
定する構成としても良い。このときには、調速制御装置
２０Ｂの構成を単純化できる。また、実施の形態３で説
明した制御出力ホールド手段２５Ａ、（２５Ｂ）に代え
て実施の形態２で説明した逆位相発生手段２６を適用す
ることもできる。
定手段（２４Ｂ）を、実施の形態１で説明した調速制御
装置２０Ｂと同様に構成しても良い。即ち、水圧変化検
定手段（２４Ｂ）は、水圧値ＰＨＢの変化が自己のガイ
ドベーン開度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検
定する構成としても良い。このときには、調速制御装置
２０Ｂの構成を単純化できる。また、実施の形態３で説
明した制御出力ホールド手段２５Ａ、（２５Ｂ）に代え
て実施の形態２で説明した逆位相発生手段２６を適用す
ることもできる。
【００２９】実施の形態４．以下この発明の実施の形態
４について説明する。分岐水路であるので、実施の形態
３で説明した水圧変化検定手段２４Ａ、（２４Ｂ）に代
えて、各分岐水路の水圧を検出する水圧センサから各水
圧値を入力し、少なくとも１つの水路の水圧値の変化が
他の水路の水圧値の変化方向と相反するか否かを検定す
る水圧変化検定手段でもよい。以下、説明の都合上、こ
の水圧変化検定手段を２４Ａ’、２４Ｂ’の符号を用い
図６、７を援用して説明する。
４について説明する。分岐水路であるので、実施の形態
３で説明した水圧変化検定手段２４Ａ、（２４Ｂ）に代
えて、各分岐水路の水圧を検出する水圧センサから各水
圧値を入力し、少なくとも１つの水路の水圧値の変化が
他の水路の水圧値の変化方向と相反するか否かを検定す
る水圧変化検定手段でもよい。以下、説明の都合上、こ
の水圧変化検定手段を２４Ａ’、２４Ｂ’の符号を用い
図６、７を援用して説明する。
【００３０】水圧変化検定手段２４Ａ’は、分岐水路６
６Ａの水圧を検出する水圧センサ２３Ａから水圧値ＰＨ
Ａを入力し、分岐水路６６Ｂの水圧を検出する水圧セン
サ（２３Ｂ）から水圧値ＰＨＢを入力し、少なくとも１
つの水圧値の変化、この場合水圧値ＰＨＡと水圧値ＰＨ
Ｂの変化の方向を比較する。そして、制御出力ホールド
手段２５Ａは、水圧変化検定手段２４Ａ’から水圧値Ｐ
ＨＡと水圧値ＰＨＢの変化方向が相反する検定値ＧＨを
入力されたとき、ＰＩＤ値ＧＹの値をホールドする。な
お、調速制御装置２０Ｂの水圧変化検定手段２４Ｂ’は
実施の形態１と同様の動作又は水圧変化検定手段２４
Ａ’と同様の動作をする。上述のように構成したので、
実施の形態３と同様の効果を有する。さらに、水圧値Ｐ
ＨＡと水圧値ＰＨＢの変化の方向を比較すればよいの
で、水圧変化検定手段２４Ａ’の構成を容易にできる。
６Ａの水圧を検出する水圧センサ２３Ａから水圧値ＰＨ
Ａを入力し、分岐水路６６Ｂの水圧を検出する水圧セン
サ（２３Ｂ）から水圧値ＰＨＢを入力し、少なくとも１
つの水圧値の変化、この場合水圧値ＰＨＡと水圧値ＰＨ
Ｂの変化の方向を比較する。そして、制御出力ホールド
手段２５Ａは、水圧変化検定手段２４Ａ’から水圧値Ｐ
ＨＡと水圧値ＰＨＢの変化方向が相反する検定値ＧＨを
入力されたとき、ＰＩＤ値ＧＹの値をホールドする。な
お、調速制御装置２０Ｂの水圧変化検定手段２４Ｂ’は
実施の形態１と同様の動作又は水圧変化検定手段２４
Ａ’と同様の動作をする。上述のように構成したので、
実施の形態３と同様の効果を有する。さらに、水圧値Ｐ
ＨＡと水圧値ＰＨＢの変化の方向を比較すればよいの
で、水圧変化検定手段２４Ａ’の構成を容易にできる。
【００３１】
【発明の効果】この発明に係るポンプ又はポンプ水車の
調速制御装置は、設定出力指令値と検出値との偏差値を
ＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいてガイド
ベーン開度指令値を出力する水車及びポンプ水車の調速
制御装置において、水圧を検出する水圧センサから水圧
値を入力し、水圧値の変化が上記ガイドベーン開度変化
に伴う制御目的と相反するか否かを検定する水圧変化検
定手段と、この水圧変化検定手段から入力される検定値
に基づいて上記ガイドベーン開度指令値を上記水圧値の
変化を抑制するように制御するガイドベーン開度制御手
段とを備えたので、系統の状態に係わらず設定入力指令
値の変化に対して過渡応答性が優れる。
調速制御装置は、設定出力指令値と検出値との偏差値を
ＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいてガイド
ベーン開度指令値を出力する水車及びポンプ水車の調速
制御装置において、水圧を検出する水圧センサから水圧
値を入力し、水圧値の変化が上記ガイドベーン開度変化
に伴う制御目的と相反するか否かを検定する水圧変化検
定手段と、この水圧変化検定手段から入力される検定値
に基づいて上記ガイドベーン開度指令値を上記水圧値の
変化を抑制するように制御するガイドベーン開度制御手
段とを備えたので、系統の状態に係わらず設定入力指令
値の変化に対して過渡応答性が優れる。
【００３２】また、設定出力指令値と検出値との偏差値
をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいて水車
又はポンプ水車のガイドベーン開度指令値を出力すると
ともに、上記水車又はポンプ水車が同一の水路から分岐
した各分岐水路に設けられた水車及びポンプ水車の調速
制御装置において、上記各分岐水路の水圧を検出する水
圧センサから各水圧値を入力し、少なくとも１つの水路
の水圧値の変化が自己のガイドベーン開度変化に伴う制
御目的と相反するか否かを検定する水圧変化検定手段
と、この水圧変化検定手段から入力される検定値に基づ
いて上記ガイドベーン開度指令値を上記水圧値の変化を
抑制するように制御するガイドベーン開度制御手段とを
備えたので、系統の状態に係わらず設定入力指令値の変
化に対して過渡応答性がより優れる。
をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいて水車
又はポンプ水車のガイドベーン開度指令値を出力すると
ともに、上記水車又はポンプ水車が同一の水路から分岐
した各分岐水路に設けられた水車及びポンプ水車の調速
制御装置において、上記各分岐水路の水圧を検出する水
圧センサから各水圧値を入力し、少なくとも１つの水路
の水圧値の変化が自己のガイドベーン開度変化に伴う制
御目的と相反するか否かを検定する水圧変化検定手段
と、この水圧変化検定手段から入力される検定値に基づ
いて上記ガイドベーン開度指令値を上記水圧値の変化を
抑制するように制御するガイドベーン開度制御手段とを
備えたので、系統の状態に係わらず設定入力指令値の変
化に対して過渡応答性がより優れる。
【００３３】また、設定出力指令値と検出値との偏差値
をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいて水車
又はポンプ水車のガイドベーン開度指令値を出力すると
ともに、上記水車又はポンプ水車が同一の水路から分岐
した各分岐水路に設けられた水車及びポンプ水車の調速
制御装置において、上記各分岐水路の水圧を検出する水
圧センサから各水圧値を入力し、少なくとも１つの水路
の水圧値の変化が他の水路の水圧値の変化方向と相反す
るか否かを検定する水圧変化検定手段と、この水圧変化
検定手段から入力される検定値に基づいて上記ガイドベ
ーン開度指令値を上記水圧値の変化を抑制するように制
御するガイドベーン開度制御手段とを備えたので、系統
の状態に係わらず設定入力指令値の変化に対して過渡応
答性がより優れるとともに、単純な構成で実現すること
ができる。
をＰＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいて水車
又はポンプ水車のガイドベーン開度指令値を出力すると
ともに、上記水車又はポンプ水車が同一の水路から分岐
した各分岐水路に設けられた水車及びポンプ水車の調速
制御装置において、上記各分岐水路の水圧を検出する水
圧センサから各水圧値を入力し、少なくとも１つの水路
の水圧値の変化が他の水路の水圧値の変化方向と相反す
るか否かを検定する水圧変化検定手段と、この水圧変化
検定手段から入力される検定値に基づいて上記ガイドベ
ーン開度指令値を上記水圧値の変化を抑制するように制
御するガイドベーン開度制御手段とを備えたので、系統
の状態に係わらず設定入力指令値の変化に対して過渡応
答性がより優れるとともに、単純な構成で実現すること
ができる。
【００３４】また、ガイドベーン開度制御手段は、水圧
変化検定手段から入力される検定値に基づいてＰＩＤ演
算部の演算出力をホールドする制御出力ホールド手段を
有するので、系統の状態に係わらず設定入力指令値の変
化に対して過渡応答性が優れるとともに、単純な構成で
実現することができる。
変化検定手段から入力される検定値に基づいてＰＩＤ演
算部の演算出力をホールドする制御出力ホールド手段を
有するので、系統の状態に係わらず設定入力指令値の変
化に対して過渡応答性が優れるとともに、単純な構成で
実現することができる。
【００３５】また、ガイドベーン開度制御手段は、水圧
変化検定手段から入力される検定値に基づいてＰＩＤ演
算部の演算出力に、水圧値の変化と逆位相値の成分を出
力する逆位相値発生手段を有するので、系統の状態に係
わらず設定入力指令値の変化に対して過渡応答性がより
優れる。
変化検定手段から入力される検定値に基づいてＰＩＤ演
算部の演算出力に、水圧値の変化と逆位相値の成分を出
力する逆位相値発生手段を有するので、系統の状態に係
わらず設定入力指令値の変化に対して過渡応答性がより
優れる。
【００３６】また、水車及びポンプ水車の調速制御方法
は、設定出力指令値と検出値との偏差値をＰＩＤ演算部
で演算し、この演算結果に基づいてガイドベーン開度指
令値を出力する水車及びポンプ水車の調速制御方法にお
いて、水圧を検出する水圧検出工程と、水圧検出工程か
ら水圧値を入力し、水圧値の変化が上記ガイドベーン開
度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検定する水圧
変化検定工程と、この水圧変化検定工程から入力される
検定値に基づいて上記ＰＩＤ演算部の演算出力をホール
ドする制御出力ホールド工程とを含むので、系統の状態
に係わらず設定入力指令値の変化に対して過渡応答性が
優れる。
は、設定出力指令値と検出値との偏差値をＰＩＤ演算部
で演算し、この演算結果に基づいてガイドベーン開度指
令値を出力する水車及びポンプ水車の調速制御方法にお
いて、水圧を検出する水圧検出工程と、水圧検出工程か
ら水圧値を入力し、水圧値の変化が上記ガイドベーン開
度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検定する水圧
変化検定工程と、この水圧変化検定工程から入力される
検定値に基づいて上記ＰＩＤ演算部の演算出力をホール
ドする制御出力ホールド工程とを含むので、系統の状態
に係わらず設定入力指令値の変化に対して過渡応答性が
優れる。
【図１】 この発明の実施の形態１に係るポンプ水車の
調速制御装置のブロック構成図である。
調速制御装置のブロック構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る水力発電所の
概念図である。
概念図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係るポンプ水車の
流量特性図である。
流量特性図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係るポンプ水車の
トルク特性図である。
トルク特性図である。
【図５】 この発明の実施の形態２に係るポンプ水車の
調速制御装置のブロック構成図である。
調速制御装置のブロック構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態３に係るポンプ水車の
調速制御装置のブロック構成図である。
調速制御装置のブロック構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態３に係る水力発電所の
概念図である。
概念図である。
【図８】 設定入力信号が与えられたときの設定出力の
変化を示すタイムチャートである。
変化を示すタイムチャートである。
１０、１０Ａ、１０Ｂ 出力増減指令部 ２０、２０Ａ、２０Ｂ 調速制御装置 ２１、２１Ａ、２１Ｂ 加算部 ２３、２３Ａ、２３Ｂ 水圧センサ ２４、２４Ａ、２４Ｂ 水圧変化検定手段 ２５、２５Ａ、２５Ｂ 制御出力ホールド手段 ２６、２６Ａ、２６Ｂ 逆位相発生手段 ３０、３０Ａ、３０Ｂ ＰＩＤ演算部 ４０、４０Ａ、４０Ｂ アクチュエータ ４１、４１Ａ、４１Ｂ ガイドベーン ５０、５０Ａ、５０Ｂ ポンプ水車 ６０、６０Ａ、６０Ｂ 水路系 ６１ サージタンク ６２、６２Ａ、６２Ｂ 損失水頭 ６３、６３Ａ、６３Ｂ 水車下流側圧力 ６６ 水圧鉄管 ６６Ａ、６６Ｂ 分岐水圧鉄管 ７０、７０Ａ、７０Ｂ 発電電動機 ΔＰ 設定出力指令値 ΔＧＯＶ 偏差値 ｎ 回転速度 ＧＣ ガイドベ
ーン開度指令値 ＧＨ 検定値 ＧＹ ＰＩＤ値 Ｙ 弁開度値 ＹＥ 垂下率値 ＰＨ 水圧値 ＰＨＡ 水圧値 ＰＨＢ 水圧値
ーン開度指令値 ＧＨ 検定値 ＧＹ ＰＩＤ値 Ｙ 弁開度値 ＹＥ 垂下率値 ＰＨ 水圧値 ＰＨＡ 水圧値 ＰＨＢ 水圧値
Claims (6)
- 【請求項１】 設定出力指令値と検出値との偏差値をＰ
ＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいてガイドベ
ーン開度指令値を出力する水車及びポンプ水車の調速制
御装置において、水圧を検出する水圧センサから水圧値
を入力し、水圧値の変化が上記ガイドベーン開度変化に
伴う制御目的と相反するか否かを検定する水圧変化検定
手段と、この水圧変化検定手段から入力される検定値に
基づいて上記ガイドベーン開度指令値を上記水圧値の変
化を抑制するように制御するガイドベーン開度制御手段
とを備えたことを特徴とする水車及びポンプ水車の調速
制御装置。 - 【請求項２】 設定出力指令値と検出値との偏差値をＰ
ＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいて水車又は
ポンプ水車のガイドベーン開度指令値を出力するととも
に、上記水車又はポンプ水車が同一の水路から分岐した
各分岐水路に設けられた水車及びポンプ水車の調速制御
装置において、上記各分岐水路の水圧を検出する水圧セ
ンサから各水圧値を入力し、少なくとも１つの水路の水
圧値の変化が自己のガイドベーン開度変化に伴う制御目
的と相反するか否かを検定する水圧変化検定手段と、こ
の水圧変化検定手段から入力される検定値に基づいて上
記ガイドベーン開度指令値を上記水圧値の変化を抑制す
るように制御するガイドベーン開度制御手段とを備えた
ことを特徴とする水車及びポンプ水車の調速制御装置。 - 【請求項３】 設定出力指令値と検出値との偏差値をＰ
ＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいて水車又は
ポンプ水車のガイドベーン開度指令値を出力するととも
に、上記水車又はポンプ水車が同一の水路から分岐した
各分岐水路に設けられた水車及びポンプ水車の調速制御
装置において、上記各分岐水路の水圧を検出する水圧セ
ンサから各水圧値を入力し、少なくとも１つの水路の水
圧値の変化が他の水路の水圧値の変化方向と相反するか
否かを検定する水圧変化検定手段と、この水圧変化検定
手段から入力される検定値に基づいて上記ガイドベーン
開度指令値を上記水圧値の変化を抑制するように制御す
るガイドベーン開度制御手段とを備えたことを特徴とす
る水車及びポンプ水車の調速制御装置。 - 【請求項４】 ガイドベーン開度制御手段は、水圧変化
検定手段から入力される検定値に基づいてＰＩＤ演算部
の演算出力をホールドする制御出力ホールド手段を有す
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の
水車及びポンプ水車の調速制御装置。 - 【請求項５】 ガイドベーン開度制御手段は、水圧変化
検定手段から入力される検定値に基づいてＰＩＤ演算部
の演算出力に、水圧値の変化と逆位相値の成分を出力す
る逆位相値発生手段を有することを特徴とする請求項１
〜３のいずれか一項記載の水車及びポンプ水車の調速制
御装置。 - 【請求項６】 設定出力指令値と検出値との偏差値をＰ
ＩＤ演算部で演算し、この演算結果に基づいてガイドベ
ーン開度指令値を出力する水車及びポンプ水車の調速制
御方法において、水圧を検出する水圧検出工程と、水圧
検出工程から水圧値を入力し、水圧値の変化が上記ガイ
ドベーン開度変化に伴う制御目的と相反するか否かを検
定する水圧変化検定工程と、この水圧変化検定工程から
入力される検定値に基づいて上記ＰＩＤ演算部の演算出
力をホールドする制御出力ホールド工程とを含むことを
特徴とする水車及びポンプ水車の調速制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8279367A JPH10122120A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 水車及びポンプ水車の調速制御装置並びにそれらの調速制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8279367A JPH10122120A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 水車及びポンプ水車の調速制御装置並びにそれらの調速制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122120A true JPH10122120A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17610176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8279367A Pending JPH10122120A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 水車及びポンプ水車の調速制御装置並びにそれらの調速制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10122120A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102004503A (zh) * | 2010-09-25 | 2011-04-06 | 肖公平 | 索道用液压驱动装置电压调速控制电路 |
| CN104898419A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-09-09 | 长沙理工大学 | 并矢协调控制器及其基于梯形联合指令的优化设计方法 |
| WO2016016685A1 (en) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Face Moore International Ltd | Drive for home appliance |
| CN107061133A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-08-18 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种用于频率紧急控制的水电机组出力快速调节方法 |
-
1996
- 1996-10-22 JP JP8279367A patent/JPH10122120A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102004503A (zh) * | 2010-09-25 | 2011-04-06 | 肖公平 | 索道用液压驱动装置电压调速控制电路 |
| WO2016016685A1 (en) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Face Moore International Ltd | Drive for home appliance |
| CN104898419A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-09-09 | 长沙理工大学 | 并矢协调控制器及其基于梯形联合指令的优化设计方法 |
| CN107061133A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-08-18 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种用于频率紧急控制的水电机组出力快速调节方法 |
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