JPS5851286B2 - 水車調速機 - Google Patents
水車調速機Info
- Publication number
- JPS5851286B2 JPS5851286B2 JP51093815A JP9381576A JPS5851286B2 JP S5851286 B2 JPS5851286 B2 JP S5851286B2 JP 51093815 A JP51093815 A JP 51093815A JP 9381576 A JP9381576 A JP 9381576A JP S5851286 B2 JPS5851286 B2 JP S5851286B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- circuit
- load
- water turbine
- deviation
- Prior art date
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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)
- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は比例、微分及び積分動作の調節部を有する水
車調速機に関するものである。
車調速機に関するものである。
従来の水車調速機を第１図について説明する。
図において水車１の回転速度は、その主軸に直結された
速度検出発電機２で検出され、その出力は速度検出回路
３に与えられ直流信号に変換されて出力される。
速度検出発電機２で検出され、その出力は速度検出回路
３に与えられ直流信号に変換されて出力される。
４は上記水車１の速度設定器であり、５は、比例器５Ａ
、積分器５Ｂ及び微分器５Ｃを有する調節部（以下、Ｐ
ＩＤ調節部と称す）で、上記速度検出回路３の出力と速
度設定器４の出力を比較した偏差出力と、後述するフィ
ードバック量即ち速度垂下率設定器６の出力を負の符号
で加算したものを入力とし、この入力の代数和を零にす
るような調節出力信号を出して制御器７に与える。
、積分器５Ｂ及び微分器５Ｃを有する調節部（以下、Ｐ
ＩＤ調節部と称す）で、上記速度検出回路３の出力と速
度設定器４の出力を比較した偏差出力と、後述するフィ
ードバック量即ち速度垂下率設定器６の出力を負の符号
で加算したものを入力とし、この入力の代数和を零にす
るような調節出力信号を出して制御器７に与える。
周知の如く上記ＰＩＤ調節部５は比例器５Ａに加えて、
定常誤差を零にする積分器５Ｂ及び制御応答を早くする
ための微分器５Ｃが付加され、合理的な調節機能をもっ
ているものである。
定常誤差を零にする積分器５Ｂ及び制御応答を早くする
ための微分器５Ｃが付加され、合理的な調節機能をもっ
ているものである。
なお、５Ａ−Ｒ１，５Ｂ−Ｒ１及び５Ｃ−Ｒ１はそれぞ
れ上記比例器５Ａ、積分器５Ｂ及び微分器５Ｃの利得設
定器である。
れ上記比例器５Ａ、積分器５Ｂ及び微分器５Ｃの利得設
定器である。
上記制御器７は電気量の変化を機械的変位に変換する装
置で、その機械的変位は補助サーボモータ８、次いで主
サーボモータ９で増巾され、上記水車１のガイドベーン
（図示せず）を制御して水車１の回転数を調節する。
置で、その機械的変位は補助サーボモータ８、次いで主
サーボモータ９で増巾され、上記水車１のガイドベーン
（図示せず）を制御して水車１の回転数を調節する。
なお、フィードバック量として上記補助サーボモータ８
の出力（即ち実負荷）と水車１の負荷設定器１０の出力
を比較した偏差出力が上記したように速度垂下率設定器
６を介してＰＩＤＩＤ調節部入力として与えられる。
の出力（即ち実負荷）と水車１の負荷設定器１０の出力
を比較した偏差出力が上記したように速度垂下率設定器
６を介してＰＩＤＩＤ調節部入力として与えられる。
このようにＰＩＤＩＤ調節部速度設定器４の設定値と実
速度（速度検出回路３の出力）との速度偏差及び負荷設
定器１０と実負荷（補助サーボモータ７の出力）との負
荷偏差の両方に対して動作し、上記調節機能を発揮する
ようになっている。
速度（速度検出回路３の出力）との速度偏差及び負荷設
定器１０と実負荷（補助サーボモータ７の出力）との負
荷偏差の両方に対して動作し、上記調節機能を発揮する
ようになっている。
定常運転時、即ち水車１によって駆動される発電機（図
示せず、以下水車発電機という）が系統に編入されて運
転している状態では、速度設定器４は定格速度（即ち系
統の定格周波数に相当）に固定される。
示せず、以下水車発電機という）が系統に編入されて運
転している状態では、速度設定器４は定格速度（即ち系
統の定格周波数に相当）に固定される。
水車発電機は系統周波数と同期して運転されるので水車
１は系統周波数に相当する回転数となり、ＰＩＤＩＤ調
節部の速度偏差は系統周波数の変動、即ち定格周波数と
系統周波数との偏差となる。
１は系統周波数に相当する回転数となり、ＰＩＤＩＤ調
節部の速度偏差は系統周波数の変動、即ち定格周波数と
系統周波数との偏差となる。
この偏差が零のときＰＩＤＩＤ調節部負荷設定器１０の
設定値にのみ応答し、負荷設定器１０が要求する負荷と
なるように水車１を制御する出力を出す。
設定値にのみ応答し、負荷設定器１０が要求する負荷と
なるように水車１を制御する出力を出す。
また、速度垂下率設定器６は負荷制御を安定に行なうた
めに垂下特性をもたせるもので、通常Ｏ〜６％程度の利
得である。
めに垂下特性をもたせるもので、通常Ｏ〜６％程度の利
得である。
この水車調速機は、上記説明したＰＩＤ調節機能によっ
て良好な制御特性を有するが、反面負荷制御に関し、次
の如き欠点を有する。
て良好な制御特性を有するが、反面負荷制御に関し、次
の如き欠点を有する。
即ちＰＩＤＩＤ調節部速度偏差と負荷偏差の両方に応動
するが、その双方の要求する調節機能が相反することで
ある。
するが、その双方の要求する調節機能が相反することで
ある。
まず系統周波数の変動による速度偏差に対しては調節機
能として、制御系の安定に重点をおいた利得設定器５Ａ
−Ｒ１，５Ｂ−Ｒ１の設定が望まれる。
能として、制御系の安定に重点をおいた利得設定器５Ａ
−Ｒ１，５Ｂ−Ｒ１の設定が望まれる。
特に送電線事故によって当該水車発電機が主幹系統から
分離され、単独負荷（水車発電機の容量以下）を負って
運転する（以下、この運転を単独負荷運転という）こと
になっても安定であることが必要である。
分離され、単独負荷（水車発電機の容量以下）を負って
運転する（以下、この運転を単独負荷運転という）こと
になっても安定であることが必要である。
今、仮に微分器５Ｃの利得設定器５Ｃ−Ｒ１の設定値を
固定したとすると比例器５Ａ及び積分器５Ｂのそれぞれ
の利得設定器５Ａ−Ｒ１及び５Ｂ−Ｒ１はできるだけ利
得を下げ微分器５Ｃの効果を顕著にする方が安定である
。
固定したとすると比例器５Ａ及び積分器５Ｂのそれぞれ
の利得設定器５Ａ−Ｒ１及び５Ｂ−Ｒ１はできるだけ利
得を下げ微分器５Ｃの効果を顕著にする方が安定である
。
他方、負荷偏差に対しては調節機能として、負荷設定器
１０の要求する負荷に対し速応できるような利得設定器
５Ａ−Ｒ１，５Ｂ−Ｒ１の設定が望まれる。
１０の要求する負荷に対し速応できるような利得設定器
５Ａ−Ｒ１，５Ｂ−Ｒ１の設定が望まれる。
この場合、比例器５Ａ及び積分器５Ｂはできるだけ利得
を上げる必要がある。
を上げる必要がある。
近年、水車発電機は増々犬容量化の傾向にあり、水車発
電機の単機容量が７００，０００ｋＷにも及ぶと、当該
水車発電機の系統における影響力も増大し、電力ピーク
負荷時の急速な立上がり負荷に貢献することが期待され
ることになる。
電機の単機容量が７００，０００ｋＷにも及ぶと、当該
水車発電機の系統における影響力も増大し、電力ピーク
負荷時の急速な立上がり負荷に貢献することが期待され
ることになる。
即ち、水車調速機の機能として水車の安定な調速機能を
有するだけでなく、もう一つの重要な機能として水車発
電機への要求負荷に対する連応性がクローズアップされ
てきた。
有するだけでなく、もう一つの重要な機能として水車発
電機への要求負荷に対する連応性がクローズアップされ
てきた。
ところが上記の如く速度偏差への応答に重点をおいたＰ
ＩＤ調節部の利得設定を行なえば、負荷偏差への応答が
阻止され、負荷追従性が悪くなり、逆に負荷追従性に重
点をおくと速度偏差に対する安定性が損なわれるという
欠点があった。
ＩＤ調節部の利得設定を行なえば、負荷偏差への応答が
阻止され、負荷追従性が悪くなり、逆に負荷追従性に重
点をおくと速度偏差に対する安定性が損なわれるという
欠点があった。
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、速
度偏差に対する安定性及び負荷追従性共に優れた水車調
速機を提供することを目的としたものである。
度偏差に対する安定性及び負荷追従性共に優れた水車調
速機を提供することを目的としたものである。
上記目的を達成するための本発明の技術的手段たる横取
は、比例、積分及び微分動作を行なう調節部を有し、水
車の速度を調整するものにおいて、比例器及び積分器に
それぞれ設けられ、それぞれ二種の値の利得が設定され
た利得設定器、水車の速度設定器の設定値と速度検出回
路の出力をパーユニット値で比較し速度偏差を出力する
第１の回路、負荷設定器の設定値と実際の負荷値とをパ
ーユニット値で比較し、負荷偏差を出力する第２の回路
、上記第１の回路と第２の回路の出力をパーユニット値
で比較し、上記第２の回路の出力が第１の回路の出力よ
り所定値以上超えたとき動作する制御回路を設け、この
制御回路の動作時及び不動作時に上記利得設定器の設定
値を選択するようにしたことを特徴とする水車調速機、
に在る。
は、比例、積分及び微分動作を行なう調節部を有し、水
車の速度を調整するものにおいて、比例器及び積分器に
それぞれ設けられ、それぞれ二種の値の利得が設定され
た利得設定器、水車の速度設定器の設定値と速度検出回
路の出力をパーユニット値で比較し速度偏差を出力する
第１の回路、負荷設定器の設定値と実際の負荷値とをパ
ーユニット値で比較し、負荷偏差を出力する第２の回路
、上記第１の回路と第２の回路の出力をパーユニット値
で比較し、上記第２の回路の出力が第１の回路の出力よ
り所定値以上超えたとき動作する制御回路を設け、この
制御回路の動作時及び不動作時に上記利得設定器の設定
値を選択するようにしたことを特徴とする水車調速機、
に在る。
以下この発明の一実施例を第２図について説明する。
図において、１１は比較器で、速度偏差（速度設定器４
の設定値と実速度即ち、速度検出回路３との出力偏差）
と負荷偏差（負荷設定器１０の設定値と実負荷即ち、補
助サーボモータ８との出力偏差）との大きさく絶対値）
を比べる。
の設定値と実速度即ち、速度検出回路３との出力偏差）
と負荷偏差（負荷設定器１０の設定値と実負荷即ち、補
助サーボモータ８との出力偏差）との大きさく絶対値）
を比べる。
１２は制御装置で、上記比較器１１の出力を受け、負荷
偏差が速度偏差を規定値以上超えたか否かを判定するた
めの不感帯設定器１２Ａ及び負荷偏差が速度偏差を規定
値以上超えたとき接点を切換える継電器１２Ｒからなる
。
偏差が速度偏差を規定値以上超えたか否かを判定するた
めの不感帯設定器１２Ａ及び負荷偏差が速度偏差を規定
値以上超えたとき接点を切換える継電器１２Ｒからなる
。
比較器１１における速度偏差と負荷偏差は、当業者に周
知の如くいずれもパーユニット値（単位法）であり、速
度設定器４の基準速度を１．０、並びに負荷設定器１０
の基準負荷を１．０とし、これらの値から、それぞれ、
速度検出回路３からの実速度のパーユニット値並びに補
助サーボモータ８からの実負荷のパーユニット値を差し
引いた値である。
知の如くいずれもパーユニット値（単位法）であり、速
度設定器４の基準速度を１．０、並びに負荷設定器１０
の基準負荷を１．０とし、これらの値から、それぞれ、
速度検出回路３からの実速度のパーユニット値並びに補
助サーボモータ８からの実負荷のパーユニット値を差し
引いた値である。
即ち、実速度が基準速度と等しいときは０１実速度が５
０％のときは１．０−０．５ ＝ ０．５、実速度が１
０％のときは１．０−０．１＝０．９が速度偏差となる
。
０％のときは１．０−０．５ ＝ ０．５、実速度が１
０％のときは１．０−０．１＝０．９が速度偏差となる
。
負荷偏差も同様に演算される。従って、制御装置１２で
は負荷偏差（パーユニット値）が速度偏差（パーユニッ
ト値）を規定値以上超えたとき継電器１２Ｒが動作する
。
は負荷偏差（パーユニット値）が速度偏差（パーユニッ
ト値）を規定値以上超えたとき継電器１２Ｒが動作する
。
１３はこれら比較器１１、制御装置１２からなる制御回
路である。
路である。
ここで上記制御装置１２の継電器１２Ｒが動作すると、
その接点１２ＲＣ１，１２Ｒ，Ｃ２によってＰＩＤ調節
部５の比例器５Ａ及び積分器５Ｂの利得設定器が５Ａ−
Ｒ１及び５Ｂ−Ｒ１から５ Ａ −Ｒ２及び５Ｂ−Ｒ２
へそれぞれ切換えられる。
その接点１２ＲＣ１，１２Ｒ，Ｃ２によってＰＩＤ調節
部５の比例器５Ａ及び積分器５Ｂの利得設定器が５Ａ−
Ｒ１及び５Ｂ−Ｒ１から５ Ａ −Ｒ２及び５Ｂ−Ｒ２
へそれぞれ切換えられる。
上記利得設定器５Ａ−Ｒ１及び５Ｂ−Ｒ１は速度偏差に
対する安定性を重視した利得を設定するもの、利得設定
器５Ａ−Ｒ２及び５Ｂ−Ｒ２は負荷偏差に対する負荷追
従性を重視した利得を設定するものである。
対する安定性を重視した利得を設定するもの、利得設定
器５Ａ−Ｒ２及び５Ｂ−Ｒ２は負荷偏差に対する負荷追
従性を重視した利得を設定するものである。
これらの利得設定器の設定値の一例を次に示す。
（１）制御装置１２ 利得設定器（５Ａ−Ｒ１）・・・
１．５不動作時 〃（５Ｂ−Ｒ１）・−・ ３．
７（２）制御装置１２ 利得設定器（５Ａ−Ｒ２）・・
・１５．０動作時 ／Ｉ （５Ｂ Ｒ２）・・
・３７．０このように上記例では制御装置１２動作時、
比例器５Ａ及び積分器５Ｂの利得は不動作時に比べて１
０倍になっている。
１．５不動作時 〃（５Ｂ−Ｒ１）・−・ ３．
７（２）制御装置１２ 利得設定器（５Ａ−Ｒ２）・・
・１５．０動作時 ／Ｉ （５Ｂ Ｒ２）・・
・３７．０このように上記例では制御装置１２動作時、
比例器５Ａ及び積分器５Ｂの利得は不動作時に比べて１
０倍になっている。
次に上記実施例の動作について説明する。
通常の運転においては制御装置１２は不動作であり利得
設定器は５Ａ−Ｒ１及び５Ｂ−Ｒ１が選択される。
設定器は５Ａ−Ｒ１及び５Ｂ−Ｒ１が選択される。
また系統周波数が大きく変動し、速度偏差が負荷偏差を
大きく超えた場合も同様である。
大きく超えた場合も同様である。
次に負荷設定器１０の設定値を大きく変更した場合、即
ち負荷偏差が速度偏差を規定値以上超えたときは制御装
置１２が動作し、利得設定器は５Ａ−Ｒ２及び５Ｂ−Ｒ
２が選択される。
ち負荷偏差が速度偏差を規定値以上超えたときは制御装
置１２が動作し、利得設定器は５Ａ−Ｒ２及び５Ｂ−Ｒ
２が選択される。
たたし、この状態において系統周波数の急変が発生すれ
ば、制御装置１２はただちに不動作となり利得設定器は
５ＡＲ１及び５Ｂ−Ｒ１に戻る。
ば、制御装置１２はただちに不動作となり利得設定器は
５ＡＲ１及び５Ｂ−Ｒ１に戻る。
つまり速度偏差に対する調速機能が負荷偏差に対する負
荷制御機能に優先するように構成されており、調速機能
が特に要求されないときのみ負荷制御機能を最大限に高
めたことになる。
荷制御機能に優先するように構成されており、調速機能
が特に要求されないときのみ負荷制御機能を最大限に高
めたことになる。
以上のようにこの発明によれば、速度偏差を求める第１
の回路と、負荷偏差を求める第２の回路の出力を比較し
、負荷偏差が速度偏差を所定値以上超えたとき動作する
制御回路を設け、この制御回路の動作時、不動作時に調
節部の比例器及び積分器の利得値を選択するようにした
ので、水車の運転状況によって速度偏差に対する安定性
を重視した利得、あるいは負荷偏差に対する負荷追従性
を重視した利得を選択することができ、速度偏差に対す
る安定性及び負荷追従性共に優れた水車調速機を提供す
ることが可能である。
の回路と、負荷偏差を求める第２の回路の出力を比較し
、負荷偏差が速度偏差を所定値以上超えたとき動作する
制御回路を設け、この制御回路の動作時、不動作時に調
節部の比例器及び積分器の利得値を選択するようにした
ので、水車の運転状況によって速度偏差に対する安定性
を重視した利得、あるいは負荷偏差に対する負荷追従性
を重視した利得を選択することができ、速度偏差に対す
る安定性及び負荷追従性共に優れた水車調速機を提供す
ることが可能である。
第１図は従来の水車調速機の一例を示す回路図、第２図
はこの発明の一実施例を示す回路図である。 図中１は水車、３は速度検出回路、４は速度検出回路、
５は調節部、５Ａは比例器で、５Ａ−Ｒ１゜５Ａ−Ｒ２
はその利得設定器、５Ｂは積分器で、５Ｂ−Ｒ１，５Ｂ
−Ｒ２はその利得設定器、５Ｃは微分器で５Ｃ−Ｒ１，
５Ｃ−Ｒ２はその利得設定器である。 ８は実際の負荷値を出力する補助サーボモーフ、１０は
負荷設定器、１１は比較器、１２は制御装置、１２Ａは
不感帯設定器、１２Ｒは継電器で１２ＲＣ１，１２ＲＣ
２はその接点、１３は上記比較器１１、制御装置１２か
らなる制御回路図である。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
はこの発明の一実施例を示す回路図である。 図中１は水車、３は速度検出回路、４は速度検出回路、
５は調節部、５Ａは比例器で、５Ａ−Ｒ１゜５Ａ−Ｒ２
はその利得設定器、５Ｂは積分器で、５Ｂ−Ｒ１，５Ｂ
−Ｒ２はその利得設定器、５Ｃは微分器で５Ｃ−Ｒ１，
５Ｃ−Ｒ２はその利得設定器である。 ８は実際の負荷値を出力する補助サーボモーフ、１０は
負荷設定器、１１は比較器、１２は制御装置、１２Ａは
不感帯設定器、１２Ｒは継電器で１２ＲＣ１，１２ＲＣ
２はその接点、１３は上記比較器１１、制御装置１２か
らなる制御回路図である。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 比例、積分及び微分動作を行なう調節部を有し、水
車の速度を調整するものにおいて、比例器及び積分器に
それぞれ設けられ、それぞれ二種の値の利得が設定され
た利得設定器、水車の速度設定器の設定値と速度検出回
路の出力をパーユニット値で比較し速度偏差を出力する
第１の回路、負荷設定器の設定値と実際の負荷値とをパ
ーユニット値で比較し、負荷偏差を出力する第２の回路
、上記第１の回路と第２の回路の出力をパーユニット値
で比較し、上記第２の回路の出力が第１の回路の出力よ
り所定値以上超えたとき動作する制御回路を設け、この
制御回路の動作時及び不動作時に上記利得設定器の設定
値を選択するようにしたことを特徴とする水車調速機。 ２ 制御回路の動作時に選択される利得設定器の設定値
を、不動作時に選択される設定値の１０倍としたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水車調速機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51093815A JPS5851286B2 (ja) | 1976-08-05 | 1976-08-05 | 水車調速機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51093815A JPS5851286B2 (ja) | 1976-08-05 | 1976-08-05 | 水車調速機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5320090A JPS5320090A (en) | 1978-02-23 |
| JPS5851286B2 true JPS5851286B2 (ja) | 1983-11-15 |
Family
ID=14092887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51093815A Expired JPS5851286B2 (ja) | 1976-08-05 | 1976-08-05 | 水車調速機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5851286B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5625861B2 (ja) * | 1973-08-23 | 1981-06-15 |
-
1976
- 1976-08-05 JP JP51093815A patent/JPS5851286B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5320090A (en) | 1978-02-23 |
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