JPS5877173A - 水力発電所の出力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水力発電所の出力制御装置に関し、特に水路
の流水量に応じ水車流量を調整する水位調整器を備えた
流れ込み式発電所の制御に係り、上水槽水位と系統周波
数の両者に応じて水口開度豐加減する制御装置に関する
ものである。

従来、この種の制御装置として第１図に示すものがあっ
た。図において、（１）は水車、（２）はこの水車（１
）への流入量を制御するガイドベーンの開閉用ロッド、
（ａ＋Ｆｉ水車発電機で、この発電機（岨には指速発電
機（４）が直結されて指速発電機（４）により水車発電
機（８）と同じ回転周波数の交流電圧が得られ、さらに
この電圧を受ける速度検出器（６）にょシ咳回転周波数
に比例した直流電圧が得られるようになっている。

そして、上記速度検出器（６）Ｋよる直流電圧は、電動
ｍ　（６）によって駆動される速度設定器（γ）の設定
信号、後述する主サーボモーターのピストンに連動する
復原用ポテンショメータ（８）と速度垂下率設定ポテン
ショメータ（９）Ｋよる復原電圧、及び水位調整巾設定
器叫による設定電圧信号と加え合わせられて演算増巾器
（９）で増巾され、電気油圧式制御器（２）の可動コイ
ル（１２ａ）への励磁電流となるようになっている。上
記可動コイル（１２＆）は、永久磁石の作る磁界内にバ
ネ（１２ｂ）によって支持されてコイルに流れる電流が
零の時はその支持された位置に静止しているが、電流が
流れるとその電流の向きにしたがってコイルは上下動す
るようになっており、また、この可動コイル（１２＆）
の直下に油圧リレーパルプが設けられそのピストンはコ
イルの動きに追従するようになっている。したがって、
この電気油圧式制御器（２）によって演算増巾器ａ′Ｄ
の出力電流が操作力を有する機械的な動きに変換され、
この制御器で主配圧弁０鴫の圧油を操作して主サーボモ
ータ０→のピストンをｉ動制御することによって、水車
に流入する水量を調整するようになっている。

また、＠）は流れ込み式発電所の上水槽で、その水位は
水位針（２））及びこれに連動する水位検出用ポテンシ
ョメータ（ロ）により検出されて、設定水位を調整する
基準水位設定器（至）と上記ポテンショメータ（１ηの
出力電圧差、すなわち設定水位と現在水位との差を演算
増巾器（ト）に加え、さらに水位調整中設定器１墳によ
り該演算増巾０叫の増巾率をかえて水位変化に対する発
電機出力変化の割合を調整す、るようになっている０ さらに、−はサーボモータのストロークすなわち水車出
力がある値以上にカらないように制限する負荷制限装置
で、負荷制限用レバ（、）の左端は主サーボモータ（２
）に連動し、右端は負荷制限用ネジ棒に結合されておシ
、中央にて配圧弁用パイロット弁を引き上げるようにな
っている０今、負荷制限用モーター）にて設定された位
置以上に配圧弁用パイロット弁が開方向に動こうとした
場合、パイロット弁先端のくシ抜き部分がアーム（１）
）のピンに当ってパイロット弁の動作が制限され、その
位置以上サーボモータは開かなく、負荷制限装置−は負
荷制限用そ一夕１！１）を操作することによって任意に
設定できる０また電気的に可動コイル（１２ａ）に開信
号を与えれば、サーボモータは負荷制限装置−によって
任意の開直に設定できるようになっている。

第１図構成において、指速発電機（４）及び周波数検出
器（５）により検出される水車発電機（１）の回転周波
数が基準周波数ｆ０の時は演算増巾器（ロ）の入力電圧
は零であり、したがって出力電圧・ｆ６も零となシ、電
気油圧式制御器（２）の可動コイル（１２ａ）に電流は
流れ得すコイルは中性位置を保つ。しかして、水車速度
が基準速度より低い場合は演算増巾器Ｃ１１）の出力電
圧は負の値となり、可動コイル（１２ａ）は下がりサー
ボモータを開側に動かしガイドベーンを開く。逆に水車
速度が高くなると、出力電圧’ｆｌＬは正にスリ可動コ
イル（１２ａ）は上昇し、サーボモータは閉側に動く。

ところで、速度設定器（テ）はガバナフリー運転時に調
速すべき水車速度を基準速度の上下にずらせることがで
きるもので、速度検出器（５）の出力電圧’ｆ（１にあ
る一定電圧を加えることにより可動コイル（１２ａ）が
中性位置を保つ周波数を変えることができる。また、速
度設定器（テ）は第１図に示されるように、正及び負の
電源間に接続されたポテンショメータ゛で、今、この設
定器の出力電圧を・ｆｒとし、この電圧と上記速度検出
器（５）の出力電圧・、ａとを演算増巾器α〕に与える
時、出力電圧が零となる周波数は次のようになる＠すな
わち、演算増巾器α℃の出力電圧が零と表るために線、
＠ｔａ”　＠ｆｒ　＝　０ ・ｆｄ＝”（’−ｆｏ） ｆｏ　：基準周波数 に：比例定数 との関係が成立しなければならず、し九がって１＝１０
−・ｆｒ／Ｋ を満足する周波数となる。つま９出力電圧・ｆｒ　ｋ負
の値とすると基準周波数ｆ０よシ高い周波数で、逆に出
力電圧・、ｒを正の値にすると基準周波数ｆ０よシ低い
周波数で調速されることになシ、上記速度設定器（７）
Ｆ！、、上記のように並列前は速度調速用として用いら
れて水車発電機（１）の速度調整を行い、系統に並列後
はガバナ７リ一運転時の負荷調整用として使用され水車
の出力調整を行う。

−１九、一般に調速機構に水位調整器を組み合わせる場
合には、速度設定器（））にて可動コイル（１２ａ）に
開信号を与え負荷制限装置ａｎを上水槽（ロ）の水位に
関連付けるかまたは上水検閲）に設けた水位計−で次の
如く操作すれば水位調整運転が可能となる。

この場合、速度変化を検出する速度検出器（５）は生き
ているので、調速機は周波数変化と水位変化の両方に応
動する。すなわち、水位検出用ポテンショメータ（１７
）は上水槽−１の水位計Ｑｆｉ）に連動するポテンショ
メータで、ここからの信号を加え水位調整中設定器（−
にて設定水位を調整し、水位調整中設定器（至）と水位
検出用ポテンショメータ（ロ）との出力電圧差、すなわ
ち設定水位と現在水位との差を増ｉＪ器（至）に加え、
そして基準水位設定器（ト）によシ増巾器（至）の増巾
率をかえて水位変化に対する発電機出力変化の割合を調
整する。

しかるに、従来の制婦装置は上述したように、ガバナ信
号と水位調整信号が混合しているために取扱いが複雑で
調整・保守が難しい上に利得をどのように分担するかに
よって制御装置の性質が変る。本来、ガバナは応答が早
く、他方水位調整機構はゆっくりした応答で良いのに同
一で扱うことによる安定性の悪化を招き、水位調整機構
の使用−除外の回路がガバナ回路にあるためガバナ回路
が複雑になる欠点があった。

また、第２図は負荷制限装置により水位調整を行う場合
の従来の制御装置を示すもので、今、上水槽（ロ）の水
位を検出するポテンショメータα力の出力が水車（１）
の出力より大きいとすると、演算増巾器−は両者の偏差
を検出し増巾して水車（１）の出力を増加させる指令を
負荷制限用モータ（２１１に与え水車（１）の出力を開
方向に制御し出力を増加する。そして、ガイドベー□ン
９２１）が開き、ポテンショメータα鴫の出力と一致す
れば出力増加指令は停止する。

このような制御装置によれば水車（１）の出力を上水槽
−）の水位に関連付けて運転させることができる。

しかして、前述したような従来の水力発電所の制御装置
は、調整池をもたない流れ込み式水力発電所に採用され
ていてペース負荷の供給源となっていたが、最近、流れ
込み方式でも電力系統に貢献することが要求され、周波
数変化に応動することができることが望まれるようにな
って来た。

そこで、本発明は上記のような点に艦みてなされたもの
で、通常はガバナフリー運転を行なって系統の周波数調
整に貢献させ、上水槽水位が規定値以上変化した時には
水位調整運転に切換えるようにして流れ込み式水力発電
所を電力系統に貢献するのに好適ならしめることができ
る制御装置を提供するものである。

以下、本発明を第３図及び第４図に基いて説明すると、
第３図は本発明の詳細な説明する説明図で、水車を起動
し系統と並列後、上水槽水位がある規定水位中以内であ
れば、すなわち、第４図のＨＷＬとＩＬＷＬＯ間にあれ
ば、第１図の水位調整機構を除外してガバナフリー運転
とし、規定水位中以上、すなわち水位が上昇してＨＷＬ
以上または下降してＬＷＬ以下になれば、第４図に示す
追従回路を生かすと共に、第３図の実線あるいは傾斜を
もつ点線の如き特性を持たせて第２図による水位調整運
転を負荷制限上−夕によシ行わせる。

そして、再度水位がＨＷＬからＴ、＋ＷＬＯ間に入れば
第４図に示す追従回路を除外して負荷制限モータは上限
としてガバナフリー運転を行い系統周波数の変動を抑制
するように動作させる。なお、第４図において、−は負
荷制限位置検出用ポテンショメータ、に）は速度設定器
位置検出用ポテンショメータ、側は演算増巾器、（６）
は速度設定器駆動用モータで、第１図に示す電圧油圧式
制御器０匂の可動コイル（１２ａ）に開信号を常に与え
て負荷制限モータによる制御を可能にすると共に、水位
調整器による負荷制限モータの制御からガバナフリー運
転に切替えた場合のショックを無くすようにする。

また、モード切替による負荷急変のショックや切替のハ
ンティングを防止するために、タイマにてガバナ７リー
運転と水位調整運転との切替えを行うこともできる。そ
して、ガバナフリー運転時に上水槽水位が低下し停止水
位となれば水車発電機を停止させる安全装置も自然付加
される。

以上のように本発明によれば、流れ込み式水力発電所の
上水槽水位が規定水位中にあればガバナフリー運転を行
い、該規定水位から上または下の一定の水位中であれば
水位調整運転を行わせるものであるから、従来の如き周
波数に応動しなかったシ、信号が水位信号と周波数調整
信号が混合しているための調整、保守及び安定性の悪さ
といった欠点をなくし得て瞬時予備力として系統周波数
を回復させる効果があり、調整、保守のやり易い安定性
の良い水力発電所の出力制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は従来の水力発電所の出力制御装置を説
明するもので、第１図は水位調整装置付ガバナ装置を示
すブロック図、第２図は負荷制限モータで制御する水位
調整器のブロック図、また第３図と第４図は本発明を説
明する動作特性図とブロック図である。 （１）・・水車　　　　　（３）・・水車発電機（４）
・・指速発電機　　（６）・φ速度検出器（６）・・速
度設定器駆動用モータ （７）・・速度設定器　　ＯＱ・・水位調整中設定器α
η・・演算増巾器　　０２１＠一電気油圧式制御器（１
２ａ）・・可動コイル　　０３）−・主配圧弁Ｃ１４９
＠・主サーボモータ　　（２））・・上水槽α６）・・
水位計 ０７）・・水位検出用ポテンショメータ（ホ）・・基準
水位設定器 （至）・・水位調整中設定器 （２０）・・負荷制限装置 −・・負荷制限位置検出用ポテンショメータに）・・速
度設定器位置検出用ポテンショメータ＠）・・演算増巾
器 代理人　葛　野　信　− 第２図 第３図 第４図 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭　５６−１７５３２２号 ２、発明の名称 水力発電所の出力制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名　
称　　　（８０１）　　三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 ４、代理人 住　所　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号５、
補正の対象 ＋ｏ′″書の発明の詳細な説明の欄。 正の内容 書第１Ｏ頁第１行の「電圧油圧式」という記＠’ｋ　ｌ
電気油圧式」と補正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上水槽の水位に応じて水車流量を１１整する水位調整機
   構と、水車発電機に直結された指速発電機の検出速度に
   応じて水車流量を調整して水車発電機の速度調整を行う
   ガバナ機構とを備えた渡れ込み式水力発電所の出力制御
   装置において、上水槽水位が規定水位中外にあるときは
   ガバナ７り一運転を行い、水位が該規定水位中外の一定
   範囲内にあるときは水位ｌ！！１整運転全運転ことを１
   ＃徴とする水力発電所の出力制御装置。