JPH1141991A - 水力発電機の調速方法 - Google Patents
水力発電機の調速方法Info
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- JPH1141991A JPH1141991A JP9195977A JP19597797A JPH1141991A JP H1141991 A JPH1141991 A JP H1141991A JP 9195977 A JP9195977 A JP 9195977A JP 19597797 A JP19597797 A JP 19597797A JP H1141991 A JPH1141991 A JP H1141991A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力系統と並入される発電機を持つ水力発電
機の調速方法において、並入直後、初期負荷、モータリ
ングを防止する。 【解決手段】 電力系統の周波数と、上記電力系統に並
入される水力発電機の出力周波数とを比較し、この比較
信号により上記水力発電機の速度制御を行う調速方法に
おいて、上記発電機を電力系統に並入する時点を決める
調速機の速度設定手段による発電機出力周波数設定値
を、上記発電機を電力系統に並入した直後の一定時間、
補正手段により補正して電力系統の周波数に一致させる
ようにした。
機の調速方法において、並入直後、初期負荷、モータリ
ングを防止する。 【解決手段】 電力系統の周波数と、上記電力系統に並
入される水力発電機の出力周波数とを比較し、この比較
信号により上記水力発電機の速度制御を行う調速方法に
おいて、上記発電機を電力系統に並入する時点を決める
調速機の速度設定手段による発電機出力周波数設定値
を、上記発電機を電力系統に並入した直後の一定時間、
補正手段により補正して電力系統の周波数に一致させる
ようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水力発電機の調速
方法に関するものであり、特に、水力発電所の同期投入
時の速度制御に有効な調速方法に関するものである。
方法に関するものであり、特に、水力発電所の同期投入
時の速度制御に有効な調速方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の水力発電所における同期投
入速度制御装置を示す図であり、図５は、発電機起動後
の発電機出力Ｐ、ガイドベーン（Ｇ／Ｖ）の開度、およ
び水車回転数Ｎを縦軸に、時間ｔを横軸にとって示した
グラフである。図４において、１は水車、２はガイドベ
ーン、３は水車１により回転する発電機、４は発電機３
を電力系統２０に並入する遮断器、５は発電機３を遮断
器４により電力系統２０に並入する投入タイミングを制
御する自動並入装置、７は発電機３の速度を調整する調
速機、８は調速機７内に設けられた速度設定器、９は減
算器である。
入速度制御装置を示す図であり、図５は、発電機起動後
の発電機出力Ｐ、ガイドベーン（Ｇ／Ｖ）の開度、およ
び水車回転数Ｎを縦軸に、時間ｔを横軸にとって示した
グラフである。図４において、１は水車、２はガイドベ
ーン、３は水車１により回転する発電機、４は発電機３
を電力系統２０に並入する遮断器、５は発電機３を遮断
器４により電力系統２０に並入する投入タイミングを制
御する自動並入装置、７は発電機３の速度を調整する調
速機、８は調速機７内に設けられた速度設定器、９は減
算器である。
【０００３】次に動作を図４、図５に従って説明する。
図４において、発電機３が起動して同期投入可能な回転
数となり、系統周波数ｆと発電機側周波数の差が所定範
囲内に入ると、自動並入装置５は、同期点で並入するタ
イミングで、並入用遮断器４に投入指令を与え、発電機
３と電力系統２０が接続される。図５のグラフの１０１
ａは、系統周波数をｆ、発電機の出力周波数をｆ0 とし
たとき、ｆ＜ｆ0 に設定された状態での遮断器投入時
点、１０１ｂはｆ＞ｆ0 に設定された状態での遮断器投
入時点である。
図４において、発電機３が起動して同期投入可能な回転
数となり、系統周波数ｆと発電機側周波数の差が所定範
囲内に入ると、自動並入装置５は、同期点で並入するタ
イミングで、並入用遮断器４に投入指令を与え、発電機
３と電力系統２０が接続される。図５のグラフの１０１
ａは、系統周波数をｆ、発電機の出力周波数をｆ0 とし
たとき、ｆ＜ｆ0 に設定された状態での遮断器投入時
点、１０１ｂはｆ＞ｆ0 に設定された状態での遮断器投
入時点である。
【０００４】図５のグラフにおいて、発電機３の出力周
波数ｆ0 は、水車１の回転数Ｎに比例するため、起動時
点１０２後、ガイドベーン２を開いて、水車回転数Ｎが
上昇すると、それに応じて電力系統２０の周波数ｆ近く
まで上昇する。系統周波数ｆと発電機側周波数ｆ0 の差
が所定範囲内に入ると発電機３は電力系統２０に並入さ
れ（１０１ａまたは１０１ｂ）、その後、電力系統２０
の周波数ｆで安定する。
波数ｆ0 は、水車１の回転数Ｎに比例するため、起動時
点１０２後、ガイドベーン２を開いて、水車回転数Ｎが
上昇すると、それに応じて電力系統２０の周波数ｆ近く
まで上昇する。系統周波数ｆと発電機側周波数ｆ0 の差
が所定範囲内に入ると発電機３は電力系統２０に並入さ
れ（１０１ａまたは１０１ｂ）、その後、電力系統２０
の周波数ｆで安定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の調速方法は、以
上のように構成されており、系統周波数ｆと発電機側周
波数ｆ0 の差が０ではなくとも、ある規定範囲内に入る
と自動並入装置５は並入用遮断器４に投入指令を与える
しくみになっている。自動並入装置５には周波数差ロッ
クの機能を有しており、この設定内であれば、系統周波
数ｆと発電機出力周波数ｆ0 とに差があっても発電機３
を電力系統２０に並入する。
上のように構成されており、系統周波数ｆと発電機側周
波数ｆ0 の差が０ではなくとも、ある規定範囲内に入る
と自動並入装置５は並入用遮断器４に投入指令を与える
しくみになっている。自動並入装置５には周波数差ロッ
クの機能を有しており、この設定内であれば、系統周波
数ｆと発電機出力周波数ｆ0 とに差があっても発電機３
を電力系統２０に並入する。
【０００６】並入時以外も含めて、一般に速度設定器８
の目標値は、制御系を早く目標値に一致させるため、並
入用の遮断器４を閉じた時点では、速度設定器８の目標
値ｆ0 （即ち、発電機６の出力周波数）は系統の周波数
ｆよりも高く設定されている。このため、発電機６は並
入時１０１ａ後、電力系統の周波数ｆよりも、若干高い
周波数を出力するまで回転数を上昇させる。しかし、速
度設定器８の働きで、その後は電力系統の周波数に一致
させるよう、速度を調整するが、上述のように余分に上
昇したエネルギーが、電力系統に電力を供給する指示を
していないにもかかららず、発電機出力（初期負荷１０
３）として、出力される。
の目標値は、制御系を早く目標値に一致させるため、並
入用の遮断器４を閉じた時点では、速度設定器８の目標
値ｆ0 （即ち、発電機６の出力周波数）は系統の周波数
ｆよりも高く設定されている。このため、発電機６は並
入時１０１ａ後、電力系統の周波数ｆよりも、若干高い
周波数を出力するまで回転数を上昇させる。しかし、速
度設定器８の働きで、その後は電力系統の周波数に一致
させるよう、速度を調整するが、上述のように余分に上
昇したエネルギーが、電力系統に電力を供給する指示を
していないにもかかららず、発電機出力（初期負荷１０
３）として、出力される。
【０００７】また、逆のケースとして、発電機出力周波
数が高い状態から並入した場合（１０１ｂの状態）も、
同様に、系統周波数ｆと発電機側周波数ｆ0 の差が０で
はなく、ある規定範囲内に入ると並入するので、並入用
の遮断器４を閉じた時点では、速度設定器８の目標値ｆ
0 は、電力系統２０の周波数ｆよりも低目に設定され
る。このため、発電機３は、並入後、電力系統２０の周
波数ｆよりも、若干低い周波数を出力するまで回転数を
下降させる。そして、速度設定器８の働きで、その後、
電力系統２０の周波数ｆに一致させるよう、速度を調整
するため、電力系統２０の電力を使用して、回転数を上
昇させ一致させようとする。ここでいわゆるモータリン
グ現象１０４が発生する。
数が高い状態から並入した場合（１０１ｂの状態）も、
同様に、系統周波数ｆと発電機側周波数ｆ0 の差が０で
はなく、ある規定範囲内に入ると並入するので、並入用
の遮断器４を閉じた時点では、速度設定器８の目標値ｆ
0 は、電力系統２０の周波数ｆよりも低目に設定され
る。このため、発電機３は、並入後、電力系統２０の周
波数ｆよりも、若干低い周波数を出力するまで回転数を
下降させる。そして、速度設定器８の働きで、その後、
電力系統２０の周波数ｆに一致させるよう、速度を調整
するため、電力系統２０の電力を使用して、回転数を上
昇させ一致させようとする。ここでいわゆるモータリン
グ現象１０４が発生する。
【０００８】この発明は、上記のように、電力系統と並
入される発電機を持つ水力発電機の調速機において、並
入直後の初期負荷およびモータリングを防止しようとす
るものである。
入される発電機を持つ水力発電機の調速機において、並
入直後の初期負荷およびモータリングを防止しようとす
るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る水力発電
機の調速方法は、電力系統の周波数と、上記電力系統に
並入される水力発電機の出力周波数とを比較し、この比
較信号により上記水力発電機の速度制御を行うものにお
いて、上記発電機を電力系統に並入する時点を決める調
速機の速度設定手段による発電機出力周波数設定値を、
上記発電機を電力系統に並入した直後の一定時間、補正
手段により補正して電力系統の周波数に一致させるよう
にしたものである。
機の調速方法は、電力系統の周波数と、上記電力系統に
並入される水力発電機の出力周波数とを比較し、この比
較信号により上記水力発電機の速度制御を行うものにお
いて、上記発電機を電力系統に並入する時点を決める調
速機の速度設定手段による発電機出力周波数設定値を、
上記発電機を電力系統に並入した直後の一定時間、補正
手段により補正して電力系統の周波数に一致させるよう
にしたものである。
【００１０】また、補正手段による補正は、発電機並入
用遮断器の投入を検出して行うようにしたものである。
用遮断器の投入を検出して行うようにしたものである。
【００１１】また、補正手段による補正は、発電機の並
入用遮断器投入の検出と、発電機と電力系統間の潮流の
検出とにより行うようにしたものである。
入用遮断器投入の検出と、発電機と電力系統間の潮流の
検出とにより行うようにしたものである。
【００１２】また、補正手段による補正量は、ダム水位
により変更するようにしたものである。
により変更するようにしたものである。
【００１３】また、補正手段による補正量は、最適値と
して記憶しているものを使用するようにしたものであ
る。
して記憶しているものを使用するようにしたものであ
る。
【００１４】
実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図１に
基づいて説明する。図１において、１は水車、２はガイ
ドベーン、３は水車１により回転する発電機、４は発電
機３を電力系統２０に並入する遮断器、５は発電機３を
遮断器４により電力系統２０に並入する投入タイミング
を制御する自動並入装置である。７ａは発電機３の速度
を制御する調速機であり、この調速機７ａ内には、速度
設定器８、減算器９、加算器１０、および補正装置１１
が設けられている。補正装置１１は遮断器４が投入され
たときにはその信号４ａを受けて、一定時間だけ補正信
号を出力するようになされている。
基づいて説明する。図１において、１は水車、２はガイ
ドベーン、３は水車１により回転する発電機、４は発電
機３を電力系統２０に並入する遮断器、５は発電機３を
遮断器４により電力系統２０に並入する投入タイミング
を制御する自動並入装置である。７ａは発電機３の速度
を制御する調速機であり、この調速機７ａ内には、速度
設定器８、減算器９、加算器１０、および補正装置１１
が設けられている。補正装置１１は遮断器４が投入され
たときにはその信号４ａを受けて、一定時間だけ補正信
号を出力するようになされている。
【００１５】次に動作を説明する。補正装置１１は、速
度設定器８の目標値ｆ0 を電力系統２０の周波数ｆを一
致させるような補正信号を出力し、これを加算器１０で
速度設定器８の信号に加算する。この加算された信号と
発電機３の速度信号とが減算器９で比較され、減算器９
の出力で水車１のガイドベーン２を調整する。調速機７
ａの補正装置１１は、並入用遮断器４の投入信号４ａを
受けて、もし、並入時に電力系統２０の周波数ｆと速度
設定器８の設定周波数ｆ0 との間に差がある場合には、
上記のように速度設定器８の出力を補正する信号を出
し、一時的に量周波数が一致するようにする。もし、設
定する周波数とに差が発生した場合でも、ＧＯＶ制御量
を０にするよう補正する。上記補正は、並入用遮断器４
の投入より、一定時間が経過すれば、解除される。これ
により、制御系を早く目標値に一致させるよう、速度設
定装置８の目標値ｆ0 が電力系統２０の周波数ｆよりも
高く（低く）設定されていても、並入時に補正装置１１
により補正をかけるので、発電機３は、電力系統２０と
周波数差がない状態で並入される。このため、並入時に
初期負荷を取ったり、モータリングを起こしたりするこ
とがない。
度設定器８の目標値ｆ0 を電力系統２０の周波数ｆを一
致させるような補正信号を出力し、これを加算器１０で
速度設定器８の信号に加算する。この加算された信号と
発電機３の速度信号とが減算器９で比較され、減算器９
の出力で水車１のガイドベーン２を調整する。調速機７
ａの補正装置１１は、並入用遮断器４の投入信号４ａを
受けて、もし、並入時に電力系統２０の周波数ｆと速度
設定器８の設定周波数ｆ0 との間に差がある場合には、
上記のように速度設定器８の出力を補正する信号を出
し、一時的に量周波数が一致するようにする。もし、設
定する周波数とに差が発生した場合でも、ＧＯＶ制御量
を０にするよう補正する。上記補正は、並入用遮断器４
の投入より、一定時間が経過すれば、解除される。これ
により、制御系を早く目標値に一致させるよう、速度設
定装置８の目標値ｆ0 が電力系統２０の周波数ｆよりも
高く（低く）設定されていても、並入時に補正装置１１
により補正をかけるので、発電機３は、電力系統２０と
周波数差がない状態で並入される。このため、並入時に
初期負荷を取ったり、モータリングを起こしたりするこ
とがない。
【００１６】実施の形態２．実施の形態１では、並入用
遮断器４の並入信号４ａのみで、補正をかけているの
で、補正の必要がない場合でも補正がかかることがあっ
たが、図２に示すように、潮流の電力を判定する電力判
定回路１４の出力１２ａまたは電流を判定する電流判定
回路１５の出力１２ｂと、信号４ａとをアンド回路１３
で組み合わせて、補正装置１１を起動することにより、
並入用遮断器４のみで補正装置１１を起動させるより、
より確実な動作を実現できる。
遮断器４の並入信号４ａのみで、補正をかけているの
で、補正の必要がない場合でも補正がかかることがあっ
たが、図２に示すように、潮流の電力を判定する電力判
定回路１４の出力１２ａまたは電流を判定する電流判定
回路１５の出力１２ｂと、信号４ａとをアンド回路１３
で組み合わせて、補正装置１１を起動することにより、
並入用遮断器４のみで補正装置１１を起動させるより、
より確実な動作を実現できる。
【００１７】実施の形態３．実施の形態１、実施の形態
２において、補正装置１１の補正値は、一定であった
が、図３に示すように、ダム水位による切り替え信号１
９により切り替えスイッチ１８を切り替えて、補正装置
１１ａに補正装置１１ｂ〜１１ｇの補正値を加えること
により、ダム水位により、補正した信号によるガイドベ
ーン開度またはニードルバルブ開度に誤差が発生するこ
とを防止でき、ダム水位に関係なく、より正確な補正を
かけることができる。なお、補正装置１１ｂ〜１１ｇに
記憶機能をもたせ、適正な補正が行われた場合の補正量
を記憶しておき、並入信号４ａにより記憶補正量を呼び
出して補正を行うようにしてもよい。
２において、補正装置１１の補正値は、一定であった
が、図３に示すように、ダム水位による切り替え信号１
９により切り替えスイッチ１８を切り替えて、補正装置
１１ａに補正装置１１ｂ〜１１ｇの補正値を加えること
により、ダム水位により、補正した信号によるガイドベ
ーン開度またはニードルバルブ開度に誤差が発生するこ
とを防止でき、ダム水位に関係なく、より正確な補正を
かけることができる。なお、補正装置１１ｂ〜１１ｇに
記憶機能をもたせ、適正な補正が行われた場合の補正量
を記憶しておき、並入信号４ａにより記憶補正量を呼び
出して補正を行うようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、発電
機の電力系統への並入時に初期負荷を取ったり、モータ
リングを起こしたりすることを防止でき、電力系統の損
失を少なくし、安定した状態で水力発電機を運転するこ
とができる。
機の電力系統への並入時に初期負荷を取ったり、モータ
リングを起こしたりすることを防止でき、電力系統の損
失を少なくし、安定した状態で水力発電機を運転するこ
とができる。
【００１９】また、調速機の速度設定手段の設定値補正
の開始を並入遮断器の動作検出だけでなく、発電機の電
力潮流の検出と併用することにより、より確実な動作を
可能とする。
の開始を並入遮断器の動作検出だけでなく、発電機の電
力潮流の検出と併用することにより、より確実な動作を
可能とする。
【００２０】また、ダム水位を設定値補正に加味するこ
とにより、より正確な補正をかけることができる。
とにより、より正確な補正をかけることができる。
【図１】 この発明の実施の形態１に係る水力発電機の
調速方法を説明する調速装置のブロック図である。
調速方法を説明する調速装置のブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る水力発電機の
調速方法を説明する調速装置の要部を示すブロック図で
ある。
調速方法を説明する調速装置の要部を示すブロック図で
ある。
【図３】 この発明の実施の形態３に係る水力発電機の
調速方法を説明する調速装置の要部を示すブロック図で
ある。
調速方法を説明する調速装置の要部を示すブロック図で
ある。
【図４】 従来の水力発電機の調速方法を説明する調速
装置のブロック図である。
装置のブロック図である。
【図５】 従来の方法を説明するグラフを示す図であ
る。
る。
１ 水車、２ ガイドベーン、３ 発電機、４ 並入用
遮断器、５ 自動並入装置、７ａ 調速機、８ 速度設
定器、９ 減算器、１０ 加算器、１１、１１ａ〜１１
ｇ 補正装置、１３ アンド回路、１４ 電力判定回
路、１５ 電流判定回路、１８ 切り替えスイッチ、２
０ 電力系統。
遮断器、５ 自動並入装置、７ａ 調速機、８ 速度設
定器、９ 減算器、１０ 加算器、１１、１１ａ〜１１
ｇ 補正装置、１３ アンド回路、１４ 電力判定回
路、１５ 電流判定回路、１８ 切り替えスイッチ、２
０ 電力系統。
Claims (5)
- 【請求項１】 電力系統の周波数と、上記電力系統に並
入される水力発電機の出力周波数とを比較し、この比較
信号により上記水力発電機の速度制御を行う調速方法に
おいて、上記発電機を電力系統に並入する時点を決める
調速機の速度設定手段による発電機出力周波数設定値
を、上記発電機を電力系統に並入した直後の一定時間、
補正手段により補正して電力系統の周波数に一致させる
ようにしたことを特徴とする水力発電機の調速方法。 - 【請求項２】 補正手段による補正は、発電機並入用遮
断器の投入を検出して行うようにしたことを特徴とする
請求項１記載の水力発電機の調速方法。 - 【請求項３】 補正手段による補正は、発電機の並入用
遮断器投入の検出と、発電機と電力系統間の潮流の検出
とにより行うようにしたことを特徴とする請求項１記載
の水力発電機の調速方法。 - 【請求項４】 補正手段による補正量は、ダム水位によ
り変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれか一項記載の水力発電機の調速方法。 - 【請求項５】 補正手段による補正量は、最適値として
記憶しているものを使用することを特徴とする請求項１
乃至請求項３のいずれか一項記載の水力発電機の調速方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195977A JPH1141991A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 水力発電機の調速方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195977A JPH1141991A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 水力発電機の調速方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1141991A true JPH1141991A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16350161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9195977A Pending JPH1141991A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 水力発電機の調速方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1141991A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005105849A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 水車発電機の自動運転保護装置 |
| JP2011223783A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 同期発電機の調速制御装置および調速制御方法 |
| JP2013074739A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Hitachi Mitsubishi Hydro Corp | 水車またはポンプ水車の調速機 |
-
1997
- 1997-07-22 JP JP9195977A patent/JPH1141991A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005105849A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 水車発電機の自動運転保護装置 |
| JP4538210B2 (ja) * | 2003-09-29 | 2010-09-08 | 株式会社日立産機システム | 水車発電機の自動運転保護装置 |
| JP2011223783A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 同期発電機の調速制御装置および調速制御方法 |
| JP2013074739A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Hitachi Mitsubishi Hydro Corp | 水車またはポンプ水車の調速機 |
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