JPS6038560B2 - Hydroelectric power plant output control device - Google Patents

Hydroelectric power plant output control device

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Publication number
JPS6038560B2
JPS6038560B2 JP50114482A JP11448275A JPS6038560B2 JP S6038560 B2 JPS6038560 B2 JP S6038560B2 JP 50114482 A JP50114482 A JP 50114482A JP 11448275 A JP11448275 A JP 11448275A JP S6038560 B2 JPS6038560 B2 JP S6038560B2
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JP
Japan
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output
zone
generator
relay
head
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JP50114482A
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Japanese (ja)
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JPS5238117A (en
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泰造 中村
忠洋 柳沢
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5238117A publication Critical patent/JPS5238117A/en
Publication of JPS6038560B2 publication Critical patent/JPS6038560B2/en
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    • 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
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は揚水式発電所又は貯水量の少ない発電所のよ
うな有効落差の変動する発電所の出力制御装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an output control device for a power plant whose effective head fluctuates, such as a pumped storage power plant or a power plant with a small amount of water storage.

最近の水力発電所は余剰電力を利用して下部ダムの水を
上部ダムに汲み上げておき、ピーク負荷時に上部ダムの
水で発電する揚水式のものが主流を占めている。
Most modern hydroelectric power plants are pumped storage type, which uses surplus electricity to pump water from the lower dam to the upper dam, and then uses the water from the upper dam to generate electricity during peak loads.

このような揚水式発電所は経済性の点から大容量高落差
化の傾向にあり、その機能系統を第1図及び第2図に示
す。第1図は発電機の機能を示し、第2図は揚水時の機
能を示している。しかして、水力発電所の主機の運転は
効率上、基準落差による定格出力での運転が望ましいが
、揚水式発電所においては発電運転中に上部ダムの水位
が下がり、下部ダムの水位が上がるので、運転中、常に
有効落差が変化することになる。
Such pumped storage power plants tend to have large capacity and high head for economic reasons, and their functional systems are shown in FIGS. 1 and 2. Figure 1 shows the functions of the generator, and Figure 2 shows the functions when pumping water. However, in terms of efficiency, it is desirable to operate the main engine of a hydroelectric power plant at the rated output based on the standard head, but in pumped storage power plants, the water level in the upper dam falls and the water level in the lower dam rises during power generation operation. , the effective head will constantly change during operation.

さらに、大容量機になれば系統運用面からAFC運転、
ALR運転等の如く任意の出力を要求さ.れるので、必
ずしも基準落差による定格出力運転とはならない。した
がって、効率の低い運転とならざるを得ない。しかるに
、低効率運転においては特に水車のランナーから出る水
の旋回成分によってドラフトチューブ内の強制渦の形状
が不安定なものとなり、激しい音を発生したり水車本体
ばかりでなく発電所全体を振動させたりすることになる
。以下、これらについて詳述する。
Furthermore, when it comes to large-capacity aircraft, AFC operation is required from the system operation perspective.
Any output is required, such as ALR operation. Therefore, the rated output operation is not necessarily based on the standard head. Therefore, it is inevitable that the operation will be performed with low efficiency. However, in low-efficiency operation, the shape of the forced vortex in the draft tube becomes unstable, especially due to the swirling component of the water coming out of the water turbine runner, causing intense noise and vibrations not only in the turbine itself but also in the entire power plant. or These will be explained in detail below.

ドラフトチューブの横断面を示す第3図において、今、
水車が定格回転速度N(rpm)、落差日(m)、流量
Q(め/S)水車効率qxのもとに出力Pkw(=9.
斑x・Q・H)を出しているものとする。このとき、図
の設計断面の翼形を例にとり、ランナベーン出口部分の
流れの様子を第4図の速度三角形について考える。第4
図において、Uはランナの周速度でその部分の直径D2
及び回転速度Nから大きさが定まる。
In FIG. 3 showing the cross section of the draft tube, now,
The water turbine has an output Pkw (=9.
It is assumed that spots x, Q, H) are appearing. At this time, taking the airfoil shape of the design cross section shown in the figure as an example, the state of the flow at the runner vane exit section will be considered with respect to the velocity triangle shown in FIG. 4. Fourth
In the figure, U is the circumferential speed of the runner and the diameter D2 of that part
The size is determined from the rotational speed N.

なお、その方向は周速の方向を示している。Wは回転し
ているランナ出口部分に対する水流の相対速度を表わし
、その方向は羽根の出口部分に沿っており、その大きさ
はメリディアン速度Vmから定められる。メリディアン
速度Vmは第3図で考えると、ガイドべ−ンを出た水流
が主軸中心まわりに旋回成分を持たないと仮定した時の
流速を示す。すなわち、メリディアン速度Vmは流量Q
をその部分の面積Aで割った値である。次にVはランナ
出口における水の実質速度を示す。動いているランナの
速度がU、このランナに対する水の相対速度がWである
から、水の絶対速度(静止部分に対する速度)VはU、
Wで形成される平行四辺形の対角線として表わされる。
しかして、回転速度N、落差日などを変えないで流量Q
をQ′、Q″と増加させればそれぞれに対応する相対速
度及びランナを出る水流の絶対速度はW′、V′及びW
″、V″のようになる。
Note that the direction indicates the direction of circumferential speed. W represents the relative velocity of the water stream to the rotating runner outlet section, its direction is along the vane outlet section, and its magnitude is determined from the meridian velocity Vm. When considered in FIG. 3, the meridian velocity Vm indicates the flow velocity assuming that the water flow exiting the guide vane does not have a swirling component around the main axis. That is, the meridian velocity Vm is the flow rate Q
is divided by the area A of that part. V then represents the actual velocity of the water at the runner outlet. Since the speed of the moving runner is U and the relative speed of the water to this runner is W, the absolute speed of the water (velocity relative to the stationary part) V is U,
It is represented as the diagonal of a parallelogram formed by W.
Therefore, the flow rate Q can be calculated without changing the rotational speed N, head date, etc.
If Q' and Q'' are increased, the corresponding relative velocities and absolute velocities of the water flow exiting the runner are W', V' and W
″, V″.

ここで絶対速度の周方向成分はVU、Vu′、VU″と
変わる。これが流れの旋回成分(周方向速度の成分)で
あり、流量が少ないときはランナの回転と同方向に、流
量が過大のときはランナと逆方向の旋回成分を持つ。す
なわち、固定羽根の水車では回転速度N及び落差日が一
定の運転をする限りにおいては、ある流量Qwにおいて
のみランナから出る流れの旋回成分が無くなり、一般の
流量(負荷)においては常に正逆いずれかの旋回成分を
持つ。次に、落差の変動に伴なう旋回流発生の機構につ
いて考える。この場合、水車の運転状態が回転速度N、
落差日、流量Qの状態でランナ出口の旋回流がないとし
、その時のガイドベーン関度をaとする。今、落差日が
変化したH′となったが、回転速度N、ガイドベーン開
度のこは変化がないとすると、水車流量QはQ:C松由
からQ′:cノ偽H′に変わる。
Here, the circumferential component of the absolute velocity changes to VU, Vu', VU''. This is the swirling component of the flow (component of the circumferential velocity). When , it has a swirling component in the opposite direction to the runner.In other words, as long as a fixed-blade water turbine operates with a constant rotational speed N and constant head, the swirling component of the flow exiting the runner disappears only at a certain flow rate Qw. , a general flow rate (load) always has a swirling component of either forward or reverse.Next, we will consider the mechanism of swirling flow generation due to fluctuations in head.In this case, the operating state of the water turbine is the rotational speed N,
Assume that there is no swirling flow at the runner outlet on the head day, when the flow rate is Q, and the guide vane function at that time is a. Now, the head date has changed to H', but assuming that the rotational speed N and the guide vane opening have not changed, the water turbine flow rate Q has changed from Q:C Matsuyu to Q':c false H'. change.

そうすると、ランナべ−ンに流れる流量が変化するので
、ランナ出口部分の水流の速度Wも変わる。つまり第4
図から明らかなように、流量Qの時には旋回部分がない
のであるから、流量Q′(羊Q)の時は当然旋回成分を
もつようになる。この場合、ガイドベーン関度8を変え
て流量がQになるようにしてやれば、その流量Qにおい
ては旋回部分を持たない流れを得ることができる。当然
のことながらH>H′ならばひく8′であり、HくH′
ならば0>ひ′となる。ここにおいて、旋回流の存在は
水車効率を著し〈低下させ、任意の落差ごとに固有の流
量においてのびランナ出口部分の旋回流が無くなるが、
ランナの入口側ではその時も常にランナベーンと水流と
が衝突を起しており、ある落差においてのみ無衝突流入
が可能である。この状態が水車の最高効率運転となる。
次に、ドラフトチューブ内の旋回流と水車の振動につい
て説明する。
Then, since the flow rate flowing into the runner vane changes, the speed W of the water flow at the runner outlet also changes. In other words, the fourth
As is clear from the figure, there is no swirling component when the flow rate is Q, so naturally there is a swirling component when the flow rate is Q' (sheep Q). In this case, if the guide vane function 8 is changed so that the flow rate becomes Q, a flow without a swirling portion can be obtained at that flow rate Q. Naturally, if H >H', then minus 8', and H minus H'
Then, 0>hi'. Here, the existence of swirling flow significantly reduces the efficiency of the turbine, and the swirling flow at the outlet of the stretch runner disappears at a specific flow rate for each arbitrary head.
On the inlet side of the runner, the runner vane and the water always collide with each other, and collision-free inflow is possible only at a certain head. This state is the most efficient operation of the water turbine.
Next, the swirling flow in the draft tube and the vibration of the water turbine will be explained.

ランナを出た旋回流はやがて自由渦となる。ここに、自
由渦とはドラフトチューブ中心からの距離をR、周速成
分をVUとするとR・Vリ=一定の運動をするものをい
う。半径方向の周速成分の勾配器桃る限界を超えて大き
くなると、それ以内の距離Rの部分ではもはや自由渦で
はなくなり、全体が一体となった回転運動(強制渦)を
する。この強制渦の部分は一般に上武(ランナに近い部
分)ほど角速度が大きく、従って圧力が低くなって下方
から上方への逆流が起ることも珍らしくはない。吸出高
さが大きくてこの部分の圧力レベルが低い場合には水の
蒸気が発生し、容易に空所が発生する。こうした強制渦
の挙動(形状)は第3図のように安定したものではなく
、絶えず動きまわり空所の発生消滅の繰返し‘こ際して
激しい音を発生したり、水車のみならず発電所全体を振
動させたり電力動揺を生じたりする。しかして、振動エ
ネルギーの大きさは一般に旋回エネルギーの大きさに比
例する。
The swirling flow that leaves the runner eventually becomes a free vortex. Here, the free vortex is one that moves at a constant rate (R.V.ri), where R is the distance from the center of the draft tube and VU is the circumferential velocity component. When the circumferential velocity component in the radial direction increases beyond the gradient limit, the portion within a distance R is no longer a free vortex, and the whole rotates as one (forced vortex). In general, the angular velocity of this forced vortex is higher in the upper part (the part closer to the runner), so it is not uncommon for the pressure to be lower and a reverse flow to occur from the bottom to the top. If the suction height is large and the pressure level in this part is low, water vapor will be generated and voids will easily occur. The behavior (shape) of these forced vortices is not stable as shown in Figure 3, and they are constantly moving around, repeatedly creating and disappearing voids, which can cause intense noise, and can cause damage not only to the water turbine but also to the entire power plant. vibrate or cause power fluctuations. Therefore, the magnitude of vibrational energy is generally proportional to the magnitude of swirling energy.

したがって、第4図から分るように過負荷あるいは軽負
荷になるほど流れの旋回成分VUが大きくなり、振動騒
音が激しくなる。ただし、ある流量以下になると旋回成
分は増大しても流量が低下することによるエネルギーの
減少のため、その程度は次第にやわらぐ。以上のことか
ら機械部分の寿命の短縮、主機の軸振れの問題、蓬家全
体の構造上の問題や電力動揺の原因にもなる。
Therefore, as can be seen from FIG. 4, as the load becomes overloaded or light, the swirling component VU of the flow becomes larger, and the vibration noise becomes more intense. However, when the flow rate is below a certain level, even if the swirling component increases, the degree of the swirling component gradually softens due to the decrease in energy due to the decrease in flow rate. All of the above can shorten the lifespan of the mechanical parts, cause problems with the main engine's shaft shaking, and cause structural problems and power fluctuations for the entire Yomo house.

故に、特に低落差、低負荷運転ではその時の落差に応じ
て出来るだけ振動の少ない範囲での運転とするように運
転保守上注意が必要となる。従来、以上述べた不都合を
除去するために水車のブレードに加速度検出型の振動セ
ンサを取付け、その検出信号をスリップリングを介して
静止側に導き、振動検出出力が所定値を超えたら警報を
発したり運転停止としたり、さらには振動検出出力に応
じてガイドベーン関度を調整したりすることも提案され
ている。
Therefore, especially in low-head, low-load operation, care must be taken in operation and maintenance to operate within a range with as little vibration as possible depending on the head at that time. Conventionally, in order to eliminate the above-mentioned disadvantages, an acceleration-detecting vibration sensor was attached to the blades of a water turbine, and the detection signal was guided to the stationary side via a slip ring, and an alarm was issued when the vibration detection output exceeded a predetermined value. It has also been proposed to adjust the guide vane function according to the vibration detection output.

しかし、この方式では振動を可動部に取付けた振動セン
サによって直接検出するので、振動センサの取扱いや保
守、なちびに可動部から静止側への信号伝達のための部
村の取扱いや保守が大変であり、しかも信頼性の点で問
題がある。以上のように、発電機の運転を振動の大きい
出力帯で継続することは極力避けなければならない。
However, with this method, vibrations are directly detected by a vibration sensor attached to the moving part, which makes handling and maintenance of the vibration sensor, as well as the handling and maintenance of the parts for transmitting signals from the moving part to the stationary part, difficult. Moreover, there is a problem in terms of reliability. As mentioned above, it is necessary to avoid continuing the operation of the generator in an output band with large vibrations as much as possible.

したがって、この発明の目的は発電機の運転が振動の大
きい出力帯で行われる状態となったときは、その出力帯
での運転をすみやかに脱するようにした水力発電所の出
力制御装置を得ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an output control device for a hydroelectric power plant, which allows the generator to quickly exit the operation in the output band when the generator is operated in the output band with large vibrations. There is a particular thing.

この目的を達成するため、本発明においては有効落差に
基づいて振動ゾーンに対応する運転禁止帯を算出し、こ
の運転禁止帯での発電機の運転となった場合に、その運
転禁止帯に入る以前の出力増減指令に基づいて運転禁止
帯から脱するようにする。
In order to achieve this objective, the present invention calculates a no-operation zone corresponding to the vibration zone based on the effective head, and when the generator is operated in this no-operation zone, the no-operation zone is entered. Escape from the prohibited driving zone based on the previous output increase/decrease command.

すなわち、運転禁止帯に入る以前の出力増減指令が出力
増加指令であるときはガイドベーン開度を開方向制御し
て発電機出力が運転禁止帯の上限をこえるようにし、逆
に運転禁止帯に入る以前の出力増減指令が出力減少指令
であるときはガイドベーンを閉方向に制御して発電機出
力が運転禁止帯の下限未満になるようにする。以下、本
発明の一実施例を説明する。
In other words, when the output increase/decrease command before entering the no-operation zone is an output increase command, the guide vane opening is controlled in the opening direction so that the generator output exceeds the upper limit of the no-operation zone, and vice versa. When the previous output increase/decrease command is an output decrease command, the guide vane is controlled in the closing direction so that the generator output becomes less than the lower limit of the prohibited operation zone. An embodiment of the present invention will be described below.

第5図は水車におけるガイドベーン関度ひと発電機出力
Pとの関係を示すものであって、最小落差HHminと
最大落差Hmaxとの間で変動し得る落差日をパラメー
タとし、その運転範囲内で振動ゾーンBと非振動ゾーン
A,Cが存在することを表わしている。振動ゾーンBは
振動の特に激しい領域であって、これは水車の特性によ
って定まるものであり、この領域では運転禁止帯となり
、非振動ゾーンA,Cが運転許容帯となる。図からも分
かるように、振動ゾーン(出力幅もしくはガイドベーン
関度幅)は落差日によって変化する。たとえば落差がH
maxのときの振動ゾーンはガイドべ−ン関度幅(開度
8,くりくり2)で示され、落差がHminのときの振
動ゾーンはガイドべ−ン関度幅(03<ひくa4)で示
される。第6図は本発明の出力制御装置のガイドベーン
制御手段の制御シーケンスを示す図であり、K,は出力
増加用のIJレー、K3は出力減少用のIJレー、K3
は出力減少指令記憶用のIJレー、K4は出力減少指令
記憶用のIJレー、K5は運転許容帯の出力増加の操作
用のりレー、K6は運転禁止帯の出力増加操作用のりレ
ー、K7は運転許容帯の出力減少操作用のIJレー、K
8は運転禁止帯の出力減少操作用のIJレーである。
Figure 5 shows the relationship between the guide vane function and the generator output P in a water turbine, using the head day that can vary between the minimum head HHmin and the maximum head Hmax as a parameter, and within the operating range. This indicates that there is a vibration zone B and non-vibration zones A and C. Vibration zone B is an area where vibrations are particularly intense, and this is determined by the characteristics of the water turbine, and this area is a no-operation zone, while non-vibration zones A and C are operation-permissible zones. As can be seen from the figure, the vibration zone (output width or guide vane width) changes depending on the head date. For example, if the head is H
The vibration zone when the head is max is indicated by the guide vane relation width (opening 8, opening 2), and the vibration zone when the head is Hmin is indicated by the guide vane relation width (03<minus a4). It will be done. FIG. 6 is a diagram showing the control sequence of the guide vane control means of the output control device of the present invention, K, is an IJ ray for increasing output, K3 is an IJ ray for decreasing output, K3
is an IJ relay for storing output reduction commands, K4 is an IJ relay for storing output reduction commands, K5 is a relay for operating the output increase in the driving permissible zone, K6 is the relay for operating the output increasing in the driving prohibited zone, and K7 is the relay for controlling the output increase in the driving prohibited zone. IJ Ray, K for output reduction operation in permissible operation band
8 is an IJ relay for output reduction operation in the prohibited driving zone.

なお、出力増加指令及び出力減少指令は手動操作又はA
FC、ALR等から接点PB及びPB2に与えられ、P
Xは接点KP,〜KP4を有する運転禁止帯検出手段、
Mは水車出力設定器用のモータである。このような構成
において・発電機に出力増加指令が入力されると接点P
B,がオンしてリレーK,が付勢される。
In addition, the output increase command and output decrease command can be performed manually or by A.
It is applied to contacts PB and PB2 from FC, ALR, etc., and P
X is a driving prohibition zone detection means having contacts KP, ~KP4;
M is a motor for the water turbine output setting device. In such a configuration, when an output increase command is input to the generator, contact P
B, is turned on and relay K, is energized.

そうすると、このIJレーK,の接点K,Aがオンする
ことによりリレーK3が動作し、接点K3Aを介して自
己保持する。いま発電機出力Pが第5図の領域Cの×に
ある場合には運転禁止帯検出手段PXは不動作であるの
で、リレー接点K.BがオンすることによりリレーK5
が付勢される。かくして、リレー接点&Aがオンするこ
とによってモータMが駆動されガイドベーンが開方向に
制御される。そして、発電機出力Pがガイドベーン開度
8の増加に伴なつて増加し、領域CからBに入ると運転
禁止帯検出手段PXの接点KP2がオンする。
Then, contacts K and A of this IJ relay K are turned on, so that relay K3 operates and is self-held via contact K3A. If the generator output P is now in the area C of FIG. By turning on B, relay K5
is energized. Thus, when relay contact &A is turned on, motor M is driven and the guide vane is controlled in the opening direction. Then, when the generator output P increases as the guide vane opening degree 8 increases and enters from the region C to the region B, the contact KP2 of the prohibited operation zone detection means PX turns on.

そうすると、リレーK3は自己保持されているので接点
K3Cがオンしており、リレーKが付勢される。つまり
、この場合、仮に接点PBIがオフすなわち出力増加指
令がなくなったとしても、発電機出力Pが領域Aになる
まで、すなわち運転禁止帯の上限をこえるまでモータM
は増加方向に制御される。また、運転禁止帯Bを脱して
出力増加指令夕がストップした後に落差変化によって再
び運転禁止帯に入った場合はリレーK6が動作し、モー
タMは増加制御され常に運転禁止帯を避ける運転となる
。一方、発電機に出力減少指令が入力されると穣0点P
&がオンしてリレーK2が付勢され、このリレ−K2の
接点K2Aがオンすることによりリレ−K4が動作し、
接点KAを介して自己保持する。
Then, since relay K3 is self-held, contact K3C is on, and relay K is energized. In other words, in this case, even if the contact PBI is turned off, that is, the output increase command is no longer issued, the motor M
is controlled in an increasing direction. In addition, if the output increase command stops after leaving the operation prohibition zone B and then enters the operation prohibition zone again due to a change in head, the relay K6 is activated and the motor M is controlled to increase so that the operation always avoids the operation prohibition zone. . On the other hand, when an output reduction command is input to the generator, the zero point P
& is turned on, relay K2 is energized, and contact K2A of this relay K2 is turned on, so that relay K4 is operated.
Self-retained via contact KA.

発電機出力Pが第5図の領域Aにある場合には運転禁止
帯検出手段PXは不動作であるので、リレー暖」点K2
BがオンすることによりリレーK7が付勢される。かく
して、リレー接点K7が付勢される。かくして、リレー
接点K?AがオンすることによってモータMが減少制御
される。発電機出力Pが領域AからBに入って来ると運
転禁止帯検出手段PXの接点KP4がオンする。
When the generator output P is in the area A of FIG. 5, the prohibited operation zone detection means PX is inactive, so the relay heating point K2
By turning on B, relay K7 is energized. Thus, relay contact K7 is energized. Thus, relay contact K? When A is turned on, motor M is controlled to decrease. When the generator output P enters the region B from the region A, the contact KP4 of the prohibited operation zone detection means PX is turned on.

一方リレーKが付勢され接点K4Cがオンしているので
、リレーK8が付勢される。つまり、この場合、仮に接
点PBがオフすなわち出力減少指令がなくなったとして
も、発電機出力Pが領域Cになるまで、すなわち運転禁
止帯の下限未満となるまでモータMは減少制御される。
また、出力減少指令がストップした後に落差変化によっ
て再び運転禁止帯に入ると、リレ−均が動作し、モータ
Mは減少制御され常に運転禁止帯を避ける運転となる。
自己保持状態となったりし−K3,&のリセットは、出
力増加指令記憶用のIJレーK3の場合は出力減少指令
によりリレーK2を介して動作するりレーKの接点K4
Bが開くことにより、また、出力減少指令記憶用のりレ
ーK4の場合は出力増加指令によりリレーK,を介して
動作するりレーK3の接点K3Bが開くことにより行わ
れる。
On the other hand, since relay K is energized and contact K4C is on, relay K8 is energized. That is, in this case, even if the contact PB is turned off, that is, the output reduction command is no longer issued, the motor M is controlled to decrease until the generator output P reaches the region C, that is, until it becomes less than the lower limit of the prohibited operation zone.
Further, when the output reduction command is stopped and the operation prohibition zone is entered again due to a change in the head, the relay equalization is operated and the motor M is controlled to decrease so that the operation always avoids the operation prohibition zone.
In the case of IJ relay K3 for storing the output increase command, the reset of K3 and & is operated via relay K2 by the output decrease command, and the reset of K3 and & is the contact K4 of relay K.
In the case of the relay K4 for storing the output decrease command, the contact K3B of the relay K3 operated via the relay K by the output increase command is opened.

図示はしていないが、主機(水車、発電機)運転用リレ
ーのメーク接点を各リレーKC,Kの励磁回路に直列に
挿入しておけば、主機の停止操作に運動してリレーK3
,K4のリセットを行わせることができる。次に運転禁
止帯検出手段PXの接点KP,〜KP4を制御するりし
−RYの制御系を第7図に示し説明する。
Although not shown in the diagram, if the make contact of the main engine (water turbine, generator) operating relay is inserted in series into the excitation circuit of each relay KC, K, relay K3 will move when the main engine is stopped.
, K4 can be reset. Next, FIG. 7 shows a control system of the RI-RY which controls the contacts KP, -KP4 of the prohibited driving zone detecting means PX and will be described.

PT,は上部調整ダム水位検出用のフロート(図示せず
)に連動して上部ダム水位に比例した負電圧を出力する
ポテンショメータ、PLは下部調整ダム水位検出用のフ
ロート(図示せず)に連動して下部ダム水位に比例した
正電圧を出力するポテンショメータである。この種の水
位検出装置は発電所の種々の表示装置や制御装置などの
ために本来設けられるものを兼用することができる。ま
た、1は入力抵抗R,及びR2、演算増幅器OP,及び
帰還抵抗R3で成る加算増幅器であり、その出力VIは
上部ダムの水位と下部ダムの水位との差に相当する有効
落差に比例した電圧を示す。さらに、2及び3はそれぞ
れ関数発生器であり、第5図に示す振動ゾーンに対応す
る運転禁止帯の下限及び上限に相当する入出力特性を有
する。すなわち、いま落差がHoであるとする。関数発
生器2は落差凡に比例した電圧V,を入力されると、出
力電圧V2はその落差比に対し運転禁止帯下限のガイド
ベーン関度85 に比例した電圧となり、関数発生器3
の出力電圧V3は落差比に対し、運転禁止帯上限86の
ガイドベーンに比例した電圧となる。ポテンショメータ
PT3はガイドベーンに運動し0て動作し、ガイドべ−
ン閥度のこ比例した信号V4を出力する。
PT is a potentiometer that outputs a negative voltage proportional to the upper dam water level in conjunction with a float (not shown) for detecting the upper adjustment dam water level, and PL is linked to a float (not shown) for detecting the lower adjustment dam water level. This is a potentiometer that outputs a positive voltage proportional to the lower dam water level. This type of water level detection device can also be used as one originally provided for various display devices, control devices, etc. of power plants. Further, 1 is a summing amplifier consisting of input resistors R and R2, an operational amplifier OP, and a feedback resistor R3, and its output VI is proportional to the effective head corresponding to the difference between the water level of the upper dam and the water level of the lower dam. Indicates voltage. Furthermore, 2 and 3 are function generators, respectively, which have input/output characteristics corresponding to the lower and upper limits of the no-operation zone corresponding to the vibration zone shown in FIG. That is, assume that the head is now Ho. When the function generator 2 receives a voltage V proportional to the head, the output voltage V2 becomes a voltage proportional to the lower limit of the operation prohibition band, the guide vane function 85, with respect to the head ratio.
The output voltage V3 is a voltage proportional to the guide vane at the upper limit 86 of the no-operation zone with respect to the head ratio. Potentiometer PT3 moves to the guide vane and operates.
It outputs a signal V4 proportional to the scale of the scale.

この信号V4はそれぞれ比較器4及び5の負入力端子に
入力され、信号V2及びV3・と比較される。しかして
、比較器4はV2−V4<0、つまりガイドベーンが運
転禁止帯下限05以タ上に開いている場合に論理信号「
1」を出力し、比較器5はV3−V4>0、つまりガイ
ドベーンが運転禁止帯上限86 まで開いていない場合
に論理信号rl」を出力する。ナンド回路6は比較器4
及び5の出力が共に「1」となった時に論理「0」を出
力し、これによってリレーRYを付勢する。かくして、
関数発生器2,3以下リレーRYに至る回路部分は有効
落差に応じて定まる運転禁止帯を演算する運転禁止帯演
算回路を構成する。
This signal V4 is input to the negative input terminals of comparators 4 and 5, respectively, and compared with signals V2 and V3. Therefore, when V2-V4<0, that is, the guide vane is open above the lower limit of the prohibited operation zone 05, the comparator 4 outputs a logic signal "
1", and the comparator 5 outputs a logic signal "rl" when V3-V4>0, that is, when the guide vane is not opened to the upper limit 86 of the no-operation zone. NAND circuit 6 is comparator 4
When the outputs of both 1 and 5 become 1, a logic 0 is output, thereby energizing relay RY. Thus,
The circuit portion from the function generators 2 and 3 to the relay RY constitutes a no-operation zone calculation circuit that calculates a no-operation zone determined according to the effective head.

以上のようにこの発明によれば、揚水発電所において有
効落差に応じて変動する運転禁止帯を演算する運転禁止
帯検出手段を設けるごとによって低効率領域の振動発生
の大きい出力帯を自動的に避ける運転が可能となるので
、運転員が常に落差と出力とを監視する必要もなく、特
に無人発電所においては安全確実なる出力制御装置を提
供することができる。特に、この発明の装置は、振動セ
ンサを水車可動部に取付けたりするものとは異なり、信
号伝達ないし保守が容易であり、信頼性を向上させるこ
とができるという実益がある。
As described above, according to the present invention, by providing a no-operation zone detection means for calculating the no-operation zone that varies depending on the effective head in a pumped storage power plant, the output zone where large vibrations occur in the low efficiency region is automatically detected. Since avoidance operation is possible, there is no need for an operator to constantly monitor head and output, and a safe and reliable output control device can be provided, especially in an unmanned power plant. In particular, the device of the present invention has the practical advantage of being easy to transmit signals and maintenance, and improving reliability, unlike a device in which a vibration sensor is attached to a movable part of a water turbine.

なお、揚水発電所ばかりでなく、落差の変動する発電所
においても適用可能である。また水車ガイドベーン開度
と水車出力、発電機出力、さらには発電機出力電流の間
には互いに相関関係があるので、上記実施例におけるガ
イドベーン開度の代りにそれと相関関係を有する発電機
出力などの他の物理量を用いてもよい。
Note that it is applicable not only to pumped storage power plants but also to power plants where the head fluctuates. Also, since there is a correlation between the water turbine guide vane opening, the water turbine output, the generator output, and even the generator output current, the generator output that has a correlation therewith instead of the guide vane opening in the above embodiment Other physical quantities such as

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は揚水式発電所の概略機能を示す説明
図、第3図及び第4図はその動作の例を説明するための
説明図、第5図はガイドベーン関度と発電機出力の関係
を示す特性図、第6図及び第7図はこの発明を適用した
回路例を示す回路図である。 K,〜K8・・・リレー、PX・・・運転禁止帯検出手
段、M,..モータ、PT,〜PT3・・・ポテンシヨ
メータ、1・・・加算増幅器、2,3…関数発生器、4
,5・・・比較器、6・・・ナンド回路。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図
Figures 1 and 2 are explanatory diagrams showing the general functions of a pumped storage power plant, Figures 3 and 4 are explanatory diagrams illustrating examples of its operation, and Figure 5 is a guide vane relationship and power generation. Characteristic diagrams showing the relationship between machine outputs, and FIGS. 6 and 7 are circuit diagrams showing examples of circuits to which the present invention is applied. K, ~K8... Relay, PX... Driving prohibited zone detection means, M, . .. Motor, PT, ~PT3... Potentiometer, 1... Summing amplifier, 2, 3... Function generator, 4
, 5... Comparator, 6... NAND circuit. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 発電機の出力増減指令があつたときその時の有効落
差に基づいてガイドベーンを開閉制御し前記発電機の出
力を増減するようにした水力発電所の出力制御装置にお
いて、前記有効落差に基づいて前記発電機出力の運転禁
止帯を求める運転禁止帯検出手段と、前記発電機出力が
前記運転禁止帯に入つた場合、前記運転禁止帯に入る以
前の出力増減指令が出力増加指令であるときは前記発電
機出力が前記運転禁止帯の上限をこえるように、前記運
転禁止帯に入る以前の出力増減指令が出力減少指令であ
るときは前記発電機出力が前記運転禁止帯の下限未満と
なるようにそれぞれ前記ガイドベーンを開閉制御するガ
イドベーン制御手段とからなる水力発電所の出力制御装
置。
1. An output control device for a hydroelectric power plant that increases or decreases the output of the generator by controlling the opening and closing of a guide vane based on the effective head at that time when a command to increase or decrease the output of the generator is issued. An operation prohibition zone detection means for determining an operation prohibition zone of the generator output, and when the generator output enters the operation prohibition zone, an output increase/decrease command before entering the operation prohibition zone is an output increase command; so that the generator output exceeds the upper limit of the operation prohibition zone, and when the output increase/decrease command before entering the operation prohibition zone is an output decrease command, the generator output becomes less than the lower limit of the operation prohibition zone. and guide vane control means for controlling opening and closing of the guide vanes, respectively.
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