JPS6030482A - 揚水発電所のポンプ起動運転方法 - Google Patents

揚水発電所のポンプ起動運転方法

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JPS6030482A
JPS6030482A JP58139714A JP13971483A JPS6030482A JP S6030482 A JPS6030482 A JP S6030482A JP 58139714 A JP58139714 A JP 58139714A JP 13971483 A JP13971483 A JP 13971483A JP S6030482 A JPS6030482 A JP S6030482A
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pump
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synchronous
generator
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Shinsaku Sato
晋作 佐藤
Sachio Tsunoda
角田 佐智雄
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00Controlling
    • F03B15/005Starting, also of pump-turbines
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ポンプまたはポンプ水車(以下、単にポンプ
という。)と直結して揚水運転を行なう複数台の同期電
動機を備えた揚水発電所のポンプ起動運転方法に関する
〔発明の技術的背景〕
発電運転を行なう同期発電機と、揚水運転を行なう複数
台の同期電動機とを備えた揚水発電所におけるポンプの
起動方法としては、第1図に例示するように水車1に直
結する同期発電機2と、ポンプ3a 、 3b 、 3
c にそれぞれ直結する同期電動機4.a I 4b 
+ 4c とを開閉器5a〜5gを介して電気的に結合
し、各機に適当な励磁を与え、発電機2が発生する電力
を電動機42〜4cに供給して起動させ、回転速度を漸
次増加させて定格回転速度まで加速する同期起動方法が
広く採用されている。
第2図は、この同期起動時における水車の出力(5)、
ガイドベーン開度(89回転数(Qと、ポンプの軸入力
(0,ガイドベーン開度(匂および回転数(F)を示す
もので、発電機および1E動機はいずれも定格回転速度
に達する時点T1 までは電力系統から切離されている
。電動機4a〜4cが定格回転速度に同期した後、開閉
器50〜5kを操作して発電機2と電動機4a〜4cを
電力系統に並列投入し、ポンプの排気充水の完了後、ガ
イドベーンまたは吐出弁を開口してポンプを揚水運転さ
せると共に、発電機2に直結されている水車lの停止操
作を行なう。
〔背景技術の問題点〕
上述のように、従来の同期起動方式では、発電機および
電動機としての同期機はいずれも定格回転速度に達する
までは電力系統に結合されていないので、その間、系統
に動揺を与えることはないが、揚水運転が開始されてか
らの電力は全て系統から供給されることになるため、系
統へ悪影響を及ぼすおそれがある。即ち、ガイドベーン
(または吐出弁)の開度に対するポンプの軸入力は第3
図に示すように非直線的に変化するため、ポツプ゛ の
ガイドベーンの開口制御時に電力系統に与える動揺が太
き(、系統に連なる各種電気機械設備への悪影響が懸念
される。
〔発明の目的〕
本発明は、上述した従来技術の欠点を除去し、ポンプの
起動から揚水運転までの間、電力系統に殆んど影響を与
えることがなく、安定性および信頼性の高いポンプの起
動運転方法を提供することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明のポンプ起動運転方式を工、上述の目的を達成す
るため、1台または複数台の水車直結形同期発電機と複
数台のポンプ直結形同期電動機とから成る電力系統にお
いて、各電動機に直結するポンプの給気水面押下げ後、
これらの電動機を前記発電機からの電力により同期起動
させて各ポンプを空中で加速し、定格回転速度に達した
後、外部の電力系統に並スし、前記各ポンプを排気後、
揚水運転に移行させる間も、前部発電機が系統に給電す
る電力と、前記各電動機が系統から受電する電力の相対
差が規定範囲内になるように、前記各電動機の入力変化
に応じて前記水車のガイドペーン開度制御を行ない、各
ポンプが所定の揚水運転状態で安定した後、前記水車の
ガイドベーンを除徐に閉じて電力系統から解列し、停止
させることを主たる特徴とするものである。
〔発す」の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
本発明を、第1図におけると同様に、1台の水車直結形
同期発電機2と、複数台のポンプ直結形同期発動機4a
、’4b、4c とを備えた揚水発電所に適用する場合
につき説明すると、ポンプ起動に際しては、先ず、開閉
器5a、5b、5e を閉路して発電機2と電動機4a
とを電気的に接続し、この電動機に直結するポンプ3a
を、第4図に示すように、給気により水面押下げしてラ
ンチを空中に露出させた後、水車1のガイドベーンを開
いて起動させ、この水車によって駆動される発電機2か
ら電動機4aに給電してこれに直結するポンプ3aを同
期起動させ、空中で次第に加速させる。
ポンプ3aが定格回転速度に達した時点(Tl)で、開
閉器5h、5iを閉路させ、発電機2と電動機4aを外
部の同一電力系統に並入する。しかる後、空転中のポン
プ3aの排気充水を行ない、充水が完了した時点(T2
)でガイドベーンまたは吐出弁を開口して揚水運転へ移
行させる。この際、発電機2が電力系統に給電する発電
運転出力と、電動機4aが電力系統から受電する揚水運
転入力の相対差が、第5図に示す規定範囲内におさまる
ように、水車1のガイドベーン開度を対応制御させ、揚
水運転状態への移行が完了し1、作動が安定した時点(
T3)で水車1のガイドベーン開度を、第4図(B)に
示すように電力系統に対して悪影響を及ぼさないように
予め設定した緩速度にて徐々に閉じ、ガイドベーンが無
負荷相当開度に到達したら、発電機2を電力系統から解
列させ、停止させる。
このようにして、最初の電動機4aの揚水運転への移行
が完了すると、負荷状況に応じた適切なタイミングで第
2、第3の電動機4b、4cを上記と同様にして順次起
動させ、揚水運転へ移行させる。
以上の説明では、複数台の揚水用電動機を1台ずつ起動
させる例につき述べた力瓢本発明はこれに限定されるも
のではなく、複数台の電動機を同時に起動させるように
してもよい。
第6図はこの場合の作動を例示するもので、電動機4a
 、 4b 、 4cに直結したポンプは、時点(TI
O)において−斉に水面押下げされ、時点(Ttt)に
起動する発電機2からの電力を受けて空転を開始する。
各ポンプが空中で加速されて定格回転速度に到達すると
、時点(T12)において、発電機2および各電動機4
a〜4Cは外部の同一電力系統に並入される。
次いで、先ず1台の電動機4aの直結ポンプが排気され
、揚水運転に移行する。この期間(P)中の発電機2は
、それが系統に給電する電力と、電動機4a〜4Cが系
統から受電する電力とその相対差が、第5図につき説明
したと同様に、規定範囲内におさまるようにガイドベー
ンの開度を対応制御される。
電動機4aにより駆動されるポンプの揚水運転状態への
移行が完了すると、そのガイドベーンは適正開度に保た
れる。このようにして電動機4aの揚水運転状態が安定
すると、時点T13において、第2番目の電動機4bに
直結したポンプが、上記と同様にして、排気後、揚水運
転へ移行し、その安定後、時点T14において、第3番
目の電動機4Cの直結ポンプが排気後、揚水運転へ移行
する。
発電機2に直結した水車のガイドベーンは時点(T13
)、(T□4)では規定の小開度に閉じられろ力瓢それ
らの時点以降、電動機4a 、4bの直結ポンプが揚水
運転へ移行する間(PJ、それぞれ発電機2の系統への
給電電力量と、電動機4a〜4cが系統から受電する電
力量の相対差が規定範囲内になるようガイドベーン開度
を対応制御される。
このようにして全ての電動411.4 a〜4Cが揚水
運転への移行を完了すると、時点(1,”xs )以降
、発電機2は停止動作に入り、水車のガイドベーンは徐
閉し、発電機2は系統から解列された後、停止する。
第7図は、第4図および第6図につき述べた時間(PI
における対応制御に際して使用される制御装置の一例を
示すもので、第1図の発電機2が電力系統に給電する発
電運転出力は出力検出装置1oによって検出され、また
、電動機4a〜4cが電力系統から受電する揚水運転総
入力は入力検出装置11によって検出される。
これらの検出装置10 、11の検出信号は入出力制御
装置12に導かれて相対差を演算され、得られた制御信
号はガイドベーン制御装置13に入力される。
このガイドベーン制御装置は、発電運転出力と揚水運転
総入力の相対差が、第5図に示すように、電力系統に影
響を及ぼさないように予め設定した規定範囲内におさま
るよう、水車1のガイドベーン14を開閉することによ
って、電動4’lk 4 a〜4cの揚水運転への移行
に伴う揚水運転入力の変化に応じた対応制御を行なう。
第8図は複数台の水車直結形同期発電機2a。
2b、2cと、複数台の揚水ポンプ直結形同期電動機4
a、4b、4cを1台ずつ直列接続して組合わせた揚水
発電所の構成例を示す。
かかる構成の揚水発電所に本発明を適用する場合には、
第4図につき説明したと同様に、各電動機43〜4Cに
夫々直結するポンプ33〜3Cを一斉に給気し、水面押
下げして各ポンプのランナを空中に露出させると共に、
各発電機2a〜2Cに夫々直結する水車13〜ICのガ
イドベーンを一斉に開口させて各水車を起動させ、これ
らの水車によって駆動される各発電vA2a〜2Cの出
力を直列された電動機4a〜4Cに入力して同期起動さ
せる。
各ポンプが空中加速により定格回転速度に達すると、時
点TIにおいて各発電機23〜2Cと各電動機48〜4
Cを外部の同一電力系統に並入する。
続いて、各ポンプ3a〜3Cの排気充水を一斉に行ない
、充水が完了した時点(T2)以降、各ポンプのガイド
ベーンまたは吐出弁を徐々に開口して夫々、揚水運転へ
移行させると共に、各水車1a〜ICにおいてもガイド
ベーンを徐々に開口させ、各発電機2a〜2Cが電力系
統に給電する発電運転総出力と、各電動機4a〜4Cか
電力系統から受電する揚水運転総入力との相対差が、第
5図の規定範囲内となるように対応制御しながら、各電
動機43〜4cを揚水運転状態に移行、安定させる。
この対応制御に際しては、第7図につき説明したと同様
に、出力検出装置lOによって検出される発電運転総出
力と、入力検出装置11によって検出される揚水運転総
入力との相対差を入出力制御装置12にインプットして
偏差演算を行ない、その出力をガイドベーン制御装置1
3に導いてガイドベーン14の開度を制御する。
この対応制御によって、各電動機4a〜4cの揚水運転
状態が安定すると、各水車1a〜ICのガイドベーン開
度を、電力系統に影響を及ぼさないよう予め設定した緩
速度で一斉に徐々に閉じ、第4図(B)に示すように、
無負荷相当開度に達したら各発電機を電力系統から解列
させた後、停止させる。
なお、以上の説明では1台または複数台の水車直結形同
期発電機と、複数台のポンプ直結形同期電動機が同一の
揚水発電所内に設置されている場合を例にして設置した
が、これらの同期機は同一の電力系統に連係されるもの
であれば別々の揚水発電所に設置されていても本発明に
よって対応制御することができる。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明においては揚水発電所における複数
台のポンプを起動運転する場合、各ポンプを水面押下げ
によって突転させ、同期起動で駆動中の水車に直結する
同期発電機からの電力によって前記各ポンプに直結され
た複数台の同期電動機を駆動し1.1:がら、発電機と
電動機を同一電力系統に同時に並入するから、並入時に
は電力系統にほとんど影響を与えない。
また、各ポンプのガイドベーンまたは吐出弁を開口して
所定の揚水運転に至らせる過程においても、各電動機が
電力系統から受電づ−る揚水運転入力と1台または複数
台の発電機が電力系統へ給電する発電運転出力との相対
差が規定範囲におさまるよう制御しながら運転状態を移
行させるようにしたので、ポンプのガイドベーン開度と
ポンプ軸入力とが第3図に示づ−ように非直線的な入力
開度特性を有していても、各電動機の受電によって電力
系統へ影響を及ぼすことは殆んどない。また、上述の揚
水運転入力と発電運転出力との相対差の規定範囲を電力
系統の状況に応じて調整することにより、最適入力関係
を選択しながらポンプ起動を実施できるので、電力系統
の特性を考慮した安定な制御が可能である。
更には、揚水発電所の水路が、上池から1本の鉄管で導
かれ、ポンプの付近で分岐で複数台のポンプに接続して
構成されている場合には、ポンプによって揚水された水
流が水車側に流れて循環するので、揚水運転移行中の過
渡状態において、鉄管やこれに取付けたサージタンクあ
るいは上池に水流動揺を与えることがなくなり、安全な
運転制御が可能となる。
このように、本発明によれば、ポンプの起動および揚水
運転移行時に問題となっていたポンプ入力が電力系統に
及ぼす影響をほとんど回避でき、安定性の高い系統運用
が可能となる。
特に、上述のように、1台の水車で複数台のポンプを起
動する場合には、経済性が向上し、また、1台の水車で
複数台のポンプを一斉に空転起動させてから1台ずつ揚
水運転に移行させる場合にはポンプを1台ずつ停止状態
から空転および揚水運転に移行させる場合に比べ、短時
間で全台の起動が可能になる。また、複数台の水車と複
数台のポンプを1対1に対応させて同期起動させる場合
にも全台の揚水運転への移行に要する時間を短縮するこ
とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は1台の水車直結形同期発電機と3台のポンプ直
結形同期電動機とを備えた揚水発電所の電力系統接続図
、第2図は従来の同期起動方式を説明する動作線図、第
3図はポンプの入力開度特性図、第4図は本発明の実施
例を示す動作線図、第5図は本発明による揚水運転入力
に対する入出力相対差の規定範囲を例示するグラフ、第
6図は本発明の他の実施例を示す動作線図、第7図は本
発明において使用される制御装置のブロック線図、第8
図は本発明の他の実施例を説明するための揚水発電所の
電力系統図である。 111a、lb、IC−・・水車 212a、2b、2C・・・同期発電機3a 、 3b
 、 3cm−−ポンプ4a 、4b、4c ・・・同
期電動機5a 〜 5k・・・開閉器 出願人代理人 猪 股 清 第1図 第3図 □力′イドベーン閘ノに 第4図 第5図 □掲・1(蓬卓八竹入力

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水車直結形同期発電機と、ポンプまたはポンプ水車
    に直結した複数台の同期電動機とから成る電力系統にお
    いて、前記電動機に直結したポンプまたはポンプ水車の
    水面押下げ後、前記発電機からの電力により前記電動機
    を同期起動させて前記ポンプまたはポンプ水車を空中で
    加速し、これが定格回転速度に達した後、前記発電機と
    電動機を外部の同一電力系統に並入し、しかる後、前記
    ポンプまたはポンプ水車を排気して揚水運転に移行させ
    る間、前記発電機が電力系統に給電する電力と、前記電
    動機が電力系統から受電する電力の相対差が予め設定し
    た規定範囲内におさ、まるように前記電動機の入力変化
    に応じて前記水車のガイドベーンの開度な対応制御し、
    前記ポンプまたはポンプ水車が所定の揚水運転状態で安
    定した後、前記水車のガイドベーンを徐々に閉じ、前記
    発電機を電力系統から解列して停止させることを特徴と
    する揚水発電所のポンプ水車またはポンプの起動運転方
    法。 2.1台の水車直結形同期発電機と、ポンプまたはポン
    プ水車に直結した複数台の同期電動機とを備えた揚水発
    電所において、複数台のポンプ空転させながら、前記各
    ポンプまたはポンプ水車を1台ずつ排気、揚水運転に移
    行させることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の起動運転方法。 3、複数台の水車直結形同期発電機と、ポンプまたはポ
    ンプ水車に直結した複数台の同期電動機が1台ずつ直列
    接続され、各、同期電動機の排気、C−揚水運転移行時
    の電力を、対応する同期発電機から給電されることを特
    徴とする特許請求の範 ゛囲第1項または第2項に記載
    の起動運転方法。 4同期電動機の排気、揚水移行時の電力を同期発電機か
    ら給電する際、この同期発電機が電力系統に給電する発
    電運転出方を出力検出装置によって検出し、前記同期電
    動機が電力系統から受電する揚水運転入力を入力検出装
    置によって検出し、これらの検出装置の検出信号を人出
    力制御装置に入力してそれらの相対差を演算し、この演
    算結果をガイドベーン制御装置に入力し、前記相対差が
    電力系統に影響を及ぼさないよう予め設定した規定範囲
    内におさまるよう、前記水車のガイドベーンを対応制御
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3
    項のいずれか一項に記載の起動運転方法。 5、揚水発電所の水路が上池から1本の鉄管で導かれ、
    途中で分岐して水車およびWe台のポンプまたはポンプ
    水車に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項ないし第4項のいずれか一項に記載の起動運転方
    法。
JP58139714A 1983-07-30 1983-07-30 揚水発電所のポンプ起動運転方法 Granted JPS6030482A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2853779A1 (fr) * 2003-04-09 2004-10-15 Vorarlberger Illwerke Ag Procede et dispositif pour le reglage de la puissance dans une centrale a accumulation par pompage

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2853779A1 (fr) * 2003-04-09 2004-10-15 Vorarlberger Illwerke Ag Procede et dispositif pour le reglage de la puissance dans une centrale a accumulation par pompage

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JPH0375755B2 (ja) 1991-12-03

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