JPS60222568A - 水車制御装置 - Google Patents
水車制御装置Info
- Publication number
- JPS60222568A JPS60222568A JP59076506A JP7650684A JPS60222568A JP S60222568 A JPS60222568 A JP S60222568A JP 59076506 A JP59076506 A JP 59076506A JP 7650684 A JP7650684 A JP 7650684A JP S60222568 A JPS60222568 A JP S60222568A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- water turbine
- opening
- water wheel
- starting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B15/00—Controlling
- F03B15/02—Controlling by varying liquid flow
- F03B15/04—Controlling by varying liquid flow of turbines
- F03B15/06—Regulating, i.e. acting automatically
- F03B15/08—Regulating, i.e. acting automatically by speed, e.g. by measuring electric frequency or liquid flow
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は水車制御装置に係り、特に、８字特性をもつ水
車あるいけポンプ水車の速度制耐を行なう水車制御装置
に関する。
車あるいけポンプ水車の速度制耐を行なう水車制御装置
に関する。
〔発明の背景］
第１図は従来の水車制御装置の一例を示す。図において
１は水車またはポンプ水車（以下水車と略す］、２は水
車１に直結された発電機で速度発信器３を備えている。
１は水車またはポンプ水車（以下水車と略す］、２は水
車１に直結された発電機で速度発信器３を備えている。
４は発電機２を電力系統５へ接続するためのしゃ断器で
ある。水車１、発電機２の速度制御は速度発信器３より
の速度信号を速度検出器１０により検出し、速度設定器
１１の設定器との偏差により制御回路１２を介して開度
目標値６５を作成する。低値選択回路１３は開度制限器
１４の設定値７７と制御回路１２の開度目標６５とを入
力とし、その低値側信号を選択し、開度指令ＧＶＲとす
る。開度指令に Ｖ ）ｆとガイドベーン開度７４１第
３図）との偏差信号を′電気７徐械変換器１５によシ油
圧信号とし、補助サーボ１６、主サーボモータ１７を介
して水車ｌのガイドベーン開度を制御して水車への流量
をＡ整し、速度制飼を行なう。ガイドベーン開度信号は
速ＩＢ垂下率回路１８を介して制御回路１２へ帰還され
ている。発電機２を電力系統５へ同期併入する場合は、
電圧変成器６および７により、系統仰ｊ電圧信号および
発成機側′亀圧信号とを揃速装置８へ入力し、両省の周
波数偏差により、速度設定器を上け、下げ操作し、前述
の制向装置により水車のガイドベーン開度を制却して速
度調整を行なう。系統側と発電機側との周波数差、電圧
差および位相差が所定値以内になった時点で、しゃ断器
４を閉路して同期併入を行なう。同期併入が完了すれば
切換回路９によシ揃速装置８は除外される。
ある。水車１、発電機２の速度制御は速度発信器３より
の速度信号を速度検出器１０により検出し、速度設定器
１１の設定器との偏差により制御回路１２を介して開度
目標値６５を作成する。低値選択回路１３は開度制限器
１４の設定値７７と制御回路１２の開度目標６５とを入
力とし、その低値側信号を選択し、開度指令ＧＶＲとす
る。開度指令に Ｖ ）ｆとガイドベーン開度７４１第
３図）との偏差信号を′電気７徐械変換器１５によシ油
圧信号とし、補助サーボ１６、主サーボモータ１７を介
して水車ｌのガイドベーン開度を制御して水車への流量
をＡ整し、速度制飼を行なう。ガイドベーン開度信号は
速ＩＢ垂下率回路１８を介して制御回路１２へ帰還され
ている。発電機２を電力系統５へ同期併入する場合は、
電圧変成器６および７により、系統仰ｊ電圧信号および
発成機側′亀圧信号とを揃速装置８へ入力し、両省の周
波数偏差により、速度設定器を上け、下げ操作し、前述
の制向装置により水車のガイドベーン開度を制却して速
度調整を行なう。系統側と発電機側との周波数差、電圧
差および位相差が所定値以内になった時点で、しゃ断器
４を閉路して同期併入を行なう。同期併入が完了すれば
切換回路９によシ揃速装置８は除外される。
近年、水力発電所では、発電所の稼働率向上のために落
差変動範囲を大きくとる傾向にある。特に、最近のポン
プ水車では高落差・大容量化とともに機器の高速化、小
型化が進んでくると水車の水力特性が低落差側で運転点
が不安定となる特性（その水力特性がＳ字状の特性を示
すため８字特性と呼ぶンに近づいてくる。第２図により
この不安定現象を説明する。第２図で、縦軸は流量Ｑで
あり負側か水車方向の流れ、正側がポンプ方向の流れで
ある。横軸は単位落差当りの回転速度ｎを示す。すなわ
ち、ｎｌ は、 ｎ 二に−Ｎ ／ ｆ■−・（１） ここで、Ｋ；ｉ数、Ｎ；水車回転速度、Ｈ；落差ｅ示ｔ
。ＧＶ＋ 、ＧＶｔ 、 ＧＶｓ 、ＧＶ４で示される
曲線はガイドベーン開度一定の場合の”＋ Ｑ特性を示
し、ガイドベーン開度はＧＶ、 、 ＧＶ、 。
差変動範囲を大きくとる傾向にある。特に、最近のポン
プ水車では高落差・大容量化とともに機器の高速化、小
型化が進んでくると水車の水力特性が低落差側で運転点
が不安定となる特性（その水力特性がＳ字状の特性を示
すため８字特性と呼ぶンに近づいてくる。第２図により
この不安定現象を説明する。第２図で、縦軸は流量Ｑで
あり負側か水車方向の流れ、正側がポンプ方向の流れで
ある。横軸は単位落差当りの回転速度ｎを示す。すなわ
ち、ｎｌ は、 ｎ 二に−Ｎ ／ ｆ■−・（１） ここで、Ｋ；ｉ数、Ｎ；水車回転速度、Ｈ；落差ｅ示ｔ
。ＧＶ＋ 、ＧＶｔ 、 ＧＶｓ 、ＧＶ４で示される
曲線はガイドベーン開度一定の場合の”＋ Ｑ特性を示
し、ガイドベーン開度はＧＶ、 、 ＧＶ、 。
ＧＶ、 、 ＧＶ、の順に大きくなる。曲線１．は無負
荷開度特性を示している。）ｌ、 、 Ｈ２は定格速度
時の落差を示す。式（１）より明らかなように、Ｈｌの
方がＨ２よシ低落差である。＾落差Ｈ２で水車を起動す
る場合は、無負荷定格回転速＃Ａ点では単位回転速度ｎ
に対する水車流ｔ Ｑの変化もゆるやかであり、水車の
安定運転が可能である。一方、低落差側Ｈ１では、無負
荷定格回転速ＩｉＢ点付近の水車特性の変化が非常に急
である。さらに、式（１）で示される落差Ｈは上ダム、
下ダムの落差、すなわち、静落差以外に、水圧鉄管の水
圧変動等も含んだ有効落差であシ、回転速＃へが一定で
も、落差Ｈの変＠により単位回転速ＩＪｊｎも変動する
。このため、ガイドベーンの急な閉操作等により水車流
量が減少すると、水車の運転点がＢ点よりΔｎたけ変化
し、Ｃ点に達する。運転点がＣ点に達すると水車の８字
特性領域に入り、一つの単位回転速度ｎに一致する点が
Ｃ点、Ｄ点の複ムになり、このため、外部からの制御に
関係なく、水車の運転点がＣ点からＤ点へ、あるいは、
Ｃ点からＤ点へと急激に変化し水車は制御不能に陥いる
。以上の不具合を、第３図に示す水車起動特性図で説明
する。図においてＮは水車、発電機の回転速度、７７は
開度制限器の設定値、７４はガイドベーン開度、６５は
速度設定器の速度設定値６５Ｆにもとすく開度目標を示
す。起動指令により開度制限器を開操作することにより
カイトベーンを開き水車を起動する。この時は、回転速
度Ｎは速度設定１直６５Ｆよシ低いため、開度目標６５
は上限値に位置している。回転速度Ｎが速度目標値６５
Ｆに近つけば、割出１回路１２（第１図）の入力信号
がマイナスとなり開鰻目標６５はすみやかに速度目標６
５Ｆに応じた値となり、開度制限１ｇ号７７より低い値
となる。これによシ、ガイドベーンは一度目標６５によ
り制向されるが、この時、ガイドベーンは閉操作され、
水車流量の減少を招き、水車の８字特性に入ってしまい
制御不能になる。
荷開度特性を示している。）ｌ、 、 Ｈ２は定格速度
時の落差を示す。式（１）より明らかなように、Ｈｌの
方がＨ２よシ低落差である。＾落差Ｈ２で水車を起動す
る場合は、無負荷定格回転速＃Ａ点では単位回転速度ｎ
に対する水車流ｔ Ｑの変化もゆるやかであり、水車の
安定運転が可能である。一方、低落差側Ｈ１では、無負
荷定格回転速ＩｉＢ点付近の水車特性の変化が非常に急
である。さらに、式（１）で示される落差Ｈは上ダム、
下ダムの落差、すなわち、静落差以外に、水圧鉄管の水
圧変動等も含んだ有効落差であシ、回転速＃へが一定で
も、落差Ｈの変＠により単位回転速ＩＪｊｎも変動する
。このため、ガイドベーンの急な閉操作等により水車流
量が減少すると、水車の運転点がＢ点よりΔｎたけ変化
し、Ｃ点に達する。運転点がＣ点に達すると水車の８字
特性領域に入り、一つの単位回転速度ｎに一致する点が
Ｃ点、Ｄ点の複ムになり、このため、外部からの制御に
関係なく、水車の運転点がＣ点からＤ点へ、あるいは、
Ｃ点からＤ点へと急激に変化し水車は制御不能に陥いる
。以上の不具合を、第３図に示す水車起動特性図で説明
する。図においてＮは水車、発電機の回転速度、７７は
開度制限器の設定値、７４はガイドベーン開度、６５は
速度設定器の速度設定値６５Ｆにもとすく開度目標を示
す。起動指令により開度制限器を開操作することにより
カイトベーンを開き水車を起動する。この時は、回転速
度Ｎは速度設定１直６５Ｆよシ低いため、開度目標６５
は上限値に位置している。回転速度Ｎが速度目標値６５
Ｆに近つけば、割出１回路１２（第１図）の入力信号
がマイナスとなり開鰻目標６５はすみやかに速度目標６
５Ｆに応じた値となり、開度制限１ｇ号７７より低い値
となる。これによシ、ガイドベーンは一度目標６５によ
り制向されるが、この時、ガイドベーンは閉操作され、
水車流量の減少を招き、水車の８字特性に入ってしまい
制御不能になる。
このため、発楊；機を系統へ同期併入できず、車力の供
給障害を生じ、系統運用上問題となる。さらに、運転点
が不安定となり、水車流１°の大巾な変動を招き、これ
が水車の振動、騒音の原因となり機器へ損傷を与える恐
ｔ１．がある。
給障害を生じ、系統運用上問題となる。さらに、運転点
が不安定となり、水車流１°の大巾な変動を招き、これ
が水車の振動、騒音の原因となり機器へ損傷を与える恐
ｔ１．がある。
本発明の目的は、低落差領域でも安定な起ψ１、揃速を
行なうことのできる水車側斜装置を提供するにある。
行なうことのできる水車側斜装置を提供するにある。
本発明の要点は速度設定器１１を起動前に定格回転速度
より商い位置に設定し、負荷制限器により揃速動作を行
ない、低落差領域でも安定した水車起動、揃速を可能と
したことにある。
より商い位置に設定し、負荷制限器により揃速動作を行
ない、低落差領域でも安定した水車起動、揃速を可能と
したことにある。
第４図に本発明の一実施例を示す。起ＩＩ？ｌｌｌ制酵
装置１９は外部よりの低落差信号１１にもとすき、切換
スイッチ２０Ｂにより速度設定器１１への側速装買８よ
りの上け、下は信号をロックすると同時に、上は操作信
号Ｒ１を出力し、その設定を定格回転速度より高い位置
に設定する。一方、加速装置８よりの上け、下は信号は
切換スイッチ２ＯＡにより開度制限器１４へ接続する。
装置１９は外部よりの低落差信号１１にもとすき、切換
スイッチ２０Ｂにより速度設定器１１への側速装買８よ
りの上け、下は信号をロックすると同時に、上は操作信
号Ｒ１を出力し、その設定を定格回転速度より高い位置
に設定する。一方、加速装置８よりの上け、下は信号は
切換スイッチ２ＯＡにより開度制限器１４へ接続する。
第５図は、本発明の一実施例による水車の起動揃速を示
す図である。水車起動前に速度設定器１」を上は操作し
７、その設定値６．５Ｆを定格回転速度より所定値高い
位置に設定する。負荷制限器により水車を緩起動し、回
転速度がＢに遅すれは揃速装置８を動作する。この時、
速度設定値６５Ｆは定格回転速度よシ高く設定している
ため、カイトベーン開度７４け、常に、開度制限器によ
シ制飼さｉする。このため、起動途中にガイドベーンが
開度目標６５の信号により閉操作されることが無いため
、水車の流量変化もゆるやかであシ安定に起動できる。
す図である。水車起動前に速度設定器１」を上は操作し
７、その設定値６．５Ｆを定格回転速度より所定値高い
位置に設定する。負荷制限器により水車を緩起動し、回
転速度がＢに遅すれは揃速装置８を動作する。この時、
速度設定値６５Ｆは定格回転速度よシ高く設定している
ため、カイトベーン開度７４け、常に、開度制限器によ
シ制飼さｉする。このため、起動途中にガイドベーンが
開度目標６５の信号により閉操作されることが無いため
、水車の流量変化もゆるやかであシ安定に起動できる。
又、揃速信号も開度制限器へ与オーられている。すなわ
ち、開度制限器でのカイトベーンの操作量は、開度制限
器のθ〜１００チがガイドベーンの０〜１００％の変化
に対応している。
ち、開度制限器でのカイトベーンの操作量は、開度制限
器のθ〜１００チがガイドベーンの０〜１００％の変化
に対応している。
一方、速度設定器は通常、定格回転速度の＋１５係〜−
１５％程度の設定器をもっており、まだ、渉度垂下率回
路１８は一般に回転速度換算で３％程度の垂下率をもっ
ている。このため、速度設定器でガイドベーンを操作す
る場合は、その１０％程度の変化１３係・Δ１÷３０係
・Δｔ ＝ ０．１ ）でガイドベーンの０〜１００％
が変化することになる。開度制限器により揃速を行なう
ことにより、加速中にも水車流量の変化を抑えることが
可能であり、安定に揃速し系統への同期併入を行なうこ
とができる。
１５％程度の設定器をもっており、まだ、渉度垂下率回
路１８は一般に回転速度換算で３％程度の垂下率をもっ
ている。このため、速度設定器でガイドベーンを操作す
る場合は、その１０％程度の変化１３係・Δ１÷３０係
・Δｔ ＝ ０．１ ）でガイドベーンの０〜１００％
が変化することになる。開度制限器により揃速を行なう
ことにより、加速中にも水車流量の変化を抑えることが
可能であり、安定に揃速し系統への同期併入を行なうこ
とができる。
本発明によれは、運転が回軸であった低落差宅ｕ域でも
安定な起動、揃速および同期併入が可能となり、発電所
の運用範囲を広くとることができ、４１ｊ用効率を高め
ることができる。
安定な起動、揃速および同期併入が可能となり、発電所
の運用範囲を広くとることができ、４１ｊ用効率を高め
ることができる。
第１図は従来の水車制＠１装置のブロック図、第２図は
水車の特性図、第３図は従来装置による起動特性図、第
４図は本発明の一実施例のブロック図、第５図は第４図
の起動特性図である。 １９・・・起動動岬装置、２ＯＡ、２０Ｂ・・・切換ス
イ込チ。 茅Ｉ 凶 第２目 α 第３ 固 ６５Ｆ ＄４− 屁
水車の特性図、第３図は従来装置による起動特性図、第
４図は本発明の一実施例のブロック図、第５図は第４図
の起動特性図である。 １９・・・起動動岬装置、２ＯＡ、２０Ｂ・・・切換ス
イ込チ。 茅Ｉ 凶 第２目 α 第３ 固 ６５Ｆ ＄４− 屁
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電力系統へ同期併入きれる発電機、この発電機を駆
動する水車および速度設定器と開度制限器とをもつ前記
水車の調速機より構成される水車制御装置において、 前記水車の運転特性が不安定領域となると予定される所
定落差以下では前記水車の起動前に前記速度ら定器を定
格回転速度より高い位置に設定し、前記開度制限器によ
シ前記水車の起動、揃速を行なうことを特徴とする水車
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59076506A JPS60222568A (ja) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | 水車制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59076506A JPS60222568A (ja) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | 水車制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60222568A true JPS60222568A (ja) | 1985-11-07 |
Family
ID=13607124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59076506A Pending JPS60222568A (ja) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | 水車制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60222568A (ja) |
-
1984
- 1984-04-18 JP JP59076506A patent/JPS60222568A/ja active Pending
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