JPS61129478A - 揚水発電所の揚水量制御方法 - Google Patents

揚水発電所の揚水量制御方法

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JPS61129478A
JPS61129478A JP59250110A JP25011084A JPS61129478A JP S61129478 A JPS61129478 A JP S61129478A JP 59250110 A JP59250110 A JP 59250110A JP 25011084 A JP25011084 A JP 25011084A JP S61129478 A JPS61129478 A JP S61129478A
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JP
Japan
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pump
turbine
water
guide vane
pumped
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JP59250110A
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English (en)
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Shinsaku Sato
晋作 佐藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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
    • F03B15/02Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/04Controlling by varying liquid flow of 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
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は1条の水圧鉄管から複数条の分岐管に分岐する
水路系に夫々ポンプ水車を設置した揚水発電所の揚水最
制御方法に関する。
(発明の技術的背景とその問題点) ベース負荷用の原子力発電所や火力発電所の増加と共に
、電力構成の安定や効率化のため、ピーク負荷用あるい
は夜間余剰電力の有効利用用として揚水発電所が多く1
!設されるようになってきた。
一般に揚水発電所は経済性の観点から、高落差、大官0
化される傾向にあり、このため使用水けは比較的小さく
なり、上池の貯水容量は小さくなっている。また、土木
上の制約などのため、−h1!!とポンプ水車を結ぶ水
圧鉄管は、上池からポンプ水車の設置点の近くまでは1
条とされ、その先−C2条または3条に分岐された構成
のものが多°い。
このように上池の貯水容量が制御される揚水発電所にお
いては、上池の貯水容Iが比較的多く、従って外灯水容
量が少ない状態でも電力震給の関係から、揚水発電所の
主機をポンプ運転する必要を生ずる場合があるが、外灯
水容量が少ないため一定時間継続して揚水運転を行なう
ことができないという問題があった。
すなわち、主機のポンプ水車は、通常ポンプ運転を行な
う場合、運用される上池と下池の水位差、つまり全静落
差範囲で高効率運転ができるように、与えられた静落差
に対して、水量を調整するガイドベーンの水口開度は一
義的に定められている。
従って、上記のように揚水量を制御する必要がある場合
に、長時間の揚水を続けると上池の貯水容量をオーバー
する危険がある。
このような場合、上池の外灯水容量に合わせてポンプ水
車のガイドベーンの水口開度を小さくするような制御を
行なえばよいが、実際は、通常の上池水位に対応した以
外の制御機能を主機に組み込むことは制御の複雑化を伴
ない、現実的には難しい。ざらに、ガイドベーンを通常
の設計状態よりも小さくしてポンプ運転する場合は、効
率が低下すると共に、キャビテーションの発生や、二次
流れの発生のため、振動、騒音を伴ない易く、長時間の
運転は主機に大きな構造的負担をかけることになり、寿
命を縮めたり、最悪の場合は様器の破壊を誘発しかねな
い。
このように、電力有効利用の観点から揚水発電所のポン
プ水車にポンプ揚水運転の要求があった場合、上池の外
灯水容曲が少ないと一定時間継続して揚水運転を行なう
ことができないため、主機を停止したままとせざるを得
す、電力系統の余剰電力を有効に利用できないという問
題があるが、従来、ポンプ水車の揚水mを簡便かつ的確
に調整し得る制御方法は提案されていなかった。
〔発明の目的〕
本発明は、背景技術における上述の如き問題点を解決ず
べくなされたもので、水圧鉄管の下端が分岐し、各分岐
管にポンプ水車を設置した揚水発電所において、発電所
としての揚水量を調整する場合、同一の水圧鉄管に接続
されている一部のポンプ水車をポンプ運転すると共に、
残りのポンプ水車を水車運転し、その水口開度を制御す
ることによって的確な揚水量を調整できる制御方法を提
供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、本発明の揚水最制御方法は上
端を上池に接続した水圧鉄管の下端から複数条の分岐管
を分岐させ、これらの分岐管にはそれぞれポンプ水車を
接続し、各ポンプ水車と下池の間を放水路で接続した揚
水発電所において、上池の外灯水容吊が少ない状態でポ
ンプ運転を行なう場合、所定のポンプ水車をガイドベー
ンを絞り込むことなくポンプ運転させると共に、残りの
全部または一部のポンプ水車をガイドベーンの開度を制
御しつつ水車運転して揚水量を調整することを特徴とす
るものである。
〔発明の実施例〕 以下、1条の水圧鉄管から2条の分岐管に分岐する水路
を備え、各分岐管にポンプ水車を設置した揚水発電所を
例にとって本発明の詳細な説明する。
第2図は分岐水路系を模式的に示すもので、上池1には
1条の水圧鉄管2が接続され、その下端は分岐部を介し
て分岐管3と4に分れ、各分岐管にはポンプ水車5と6
が接続されている。各ポンプ水車には伝達軸を介して発
電型IJ+117と8が取付けられており、また、各ポ
ンプ水車5,6は放水路9.10を介して下1!!11
に接続されている。
なお、各ポンプ水車5,6には水口開度を変えられるガ
イドベーン(図示せず〉が配列されており、また、発N
電動!17.8には、それらの出力を検出する入出力検
出装置(図示せず)が設置されている。
上述のように構成した揚水発電所にJ3いて、電力系統
の要求などから揚水運転を開始する場合、まず1台のポ
ンプ水車5を揚水起動してポンプ運転を行なうと共に、
残りのポンプ水16を水車起動して水車発電運転を行な
う。
このような状態で揚水量制御を行なう場゛合、第1図に
示すように、ポンプ揚水運転中の発電電動機7の入出力
検出装置7aで検出さ”れる電動機入力と、水車発電運
転中の発電電#J機8の入出力検出装置8aで検出され
る発電機出力を演算装置12に伝えて、両者の入出力差
を演算し、この入出力差に見合った制御信号をガイドベ
ーン制御装置13に伝えて水車発電中のポンプ水車6の
ガイドベーン6aの開度制御を行なう。
即ち、入出力検出装置1t7a、8aで検出された入出
力の差が、第2図のHで示す運転落差と、別途模型試験
などで確認されたポンプ水車特性の関係とから、予め設
定された規定範囲(第3図のハツチング′範囲)を上回
るものであるときは、水車発電運転しているポンプ水車
6のガイドベーン6aを開方向に、また、逆に下回るも
のであるときは開方向に開度制御する。
即ち、第2図において、ポンプ運転中のポンプ水車5の
揚水量をQl、水車運転中のポンプ水車6の流量を02
とした場合、流量のつり合いから、水圧鉄管2で上池に
揚水される揚水量Q3はQ =Q1−Q2となるが、両
ポンプ水車の発電電動機7.8の入出力差があらかじめ
定められた規定範囲を上回る場合(運転落差H1,:お
いて、ポンプ水車5の揚水IQ1が相対的に大きい場合
)、水車運転中のポンプ水車6のガイドベーンを開方向
に制御してQ2を増加させることによ−)て、発電所と
しての揚水ff1Q3を減少させ、逆に入出力差が規定
範囲を下回るものであるときは、Q2を減少させ、揚水
ff1Q3を増加させる。
このように、本発明は分岐管4と放水路10を一種のバ
イパス管路として機能させ、水車運転中のポンプ水車の
ガイドベーンの水口開度を制御することによって揚水Φ
Q3を調整するものであり、ポンプ運転中のガイドベー
ン水口開度は一定直に保たれる。この場合、運転落差H
に応じて制御するため、上池1の水位はたえず追跡され
ており、この水位から外灯水容量を検知することができ
る。
次に本発明の他の実施例を第4図および第5図を参照し
て説明する。
第2図および第4図において、ポンプ水車5には、°そ
のう7+′3ケーシングにインデックス法流m検出装置
5bが設りられており、また、ポンプ水車6には、その
吸出し管にインデックス法流吊検出装置6bが設けられ
ている。ここで、インデックス法流量検出装置は周知の
ように、水車流路内の適当な2点間の差圧を指数とする
mmの相対変化を測定する流量検出装置でる。
これらのインデックス法流吊検出装置5b。
6bの出力は演算装置1f14に入力されて相対差また
は相対比を演算され、その結果はガイドベーン1i1J
御装置15に入力され、水車運転中のポンプ水車6のガ
イドベーン6aの水口開度を制御する。
即ち、電力系統の要求などから、環水運転を開始する場
合、まず1台のポンプ水車を揚水起動してポンプ運転を
行なうと共に、残りのポンプ水車6を水車起動して水車
発電運転を行なう。この場合、インデックス法流m検出
HH5b、6bで検出された流量差圧の相対差または相
対比が運転落差(第1図中のH)と別途模型試験などで
確認されたポンプ水車特性との関係から予め定められた
規定範囲(第5図中のハツチング範囲)を上回るもので
あるどきは水車発電運転しているポンプ水車6のガイド
ベーン6aを開方向に、また、逆に下回るものであると
き閉方向に開度制御を行なう。
この場合、前jホの実施例で説明したと同様に、ポンプ
運転中のポンプ水車5の流IQ1、水車発電中のポンプ
水車6の流硲をQ2とした場合、水圧鉄管2で上池に揚
水される揚水mQ  は03−Q  −02となるが、
インデックス法流量検出装置 置5b、6bで検出される流量差圧の相対差または相対
比が規定範囲よりb大きくなる場合には、この運転落差
Hにおけるポンプ運転中のポンプ水中5の揚水Q1が相
対的に大きくなっていることであるから、水車運転中の
ポンプ水車6のガイドベーン6ae開方向に制御してQ
2を増加させ、発電所としての揚水mQ3を減少させる
ものであり、逆に流量差圧の相対差または相対比が規定
範囲をト回る場合には、この外野水容0落差°Hにお(
するポン1揚水ff1Q1が相対的に小さくなっている
からポンプ水車6のガイドベーンを閉方向に制御してQ
2を減少さし発電所としての揚水量Q3を増加させるも
のである。
なお、以−ヒの説明では、1条の水圧鉄管から2条の分
岐管が分岐する例につき述べたが、本発明はこれに限定
されるものではなく、1条の水圧鉄管から3条またはそ
れ以上の分岐管が分岐する場合にも、ポンプ運転するポ
ンプ水車の順番を予め決めてお(プば、上記とほぼ同様
の操作により、揚水量を調整することができる。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明は分岐水路系の特色を巧みに利用す
ることにより、所定のポンプ水車をポンプ運転すると共
に、残りのポンプ水車の分岐管をバイパス管路として使
用し、発電所全体の揚水量を調整する方法であり、ポン
プ運転しているポンプ水車のガイドベーンを絞って運転
する必要がないため、撮動やキレごチージョンの発生、
あるいは騒音などを防止でき、高効率運転を行ないなが
ら、従来は不可能であった長時間の揚水運転を実施でき
る。さらに、パンバス管路側に接続しているポンプ水車
を水車発電させることで、この発電出力をポンプ運転し
ている発電型amに入力することができる。
このように、本発明においては電力の有効利用J3よび
電力系統の安定のために揚水発電を行なう場合、揚水発
電所の揚水運転を上池の貯水容量が小さくてb長時間に
亘つ−C継続することができるため、揚水発電所の経済
性を飛躍的に向トさせることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施例を説明づるグラフ、第2図
は本発明を適用する分岐流路部を有する揚水発電所の構
成例を模式的に示すブロック図、第3図は第1図に示す
揚水最制御方法における運転落差に対する発電電動機の
入出力差の規定範囲を例示するグラフ、第4図は本発明
の他の実施例の運転制御構成例を示すブロック図、第5
図は第4図に承り揚水最制御方法にd5(プる運転落差
に対づる流量差圧の相対差または相対比の規定範囲を例
示するグラフで必るっ 1・・・上池、2・・・水圧鉄管、3.4・・・分岐管
、5.6・・・ポンプ水車、7,8・・・発電電動機、
9.10・・・放水路、11・・・下池。 代理人弁理士  猪  股    清 躬1目 躬2目 第3目 運転MH 運転uH

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、上端を上池に接続した水圧鉄管の下端から複数条の
    分岐管を分岐させ、これらの分岐管にはそれぞれポンプ
    水車を接続し、各ポンプ水車と下池の間を放水路で接続
    した揚水発電所において、上池の残貯水容量が少ない状
    態でポンプ運転を行なう場合、所定のポンプ水車をガイ
    ドベーンを絞り込むことなくポンプ運転させると共に、
    残りのポンプ水車の全部または一部をガイドベーンの開
    度を制御しつつ水車運転して揚水量を調整することを特
    徴とする揚水発電所の揚水最制御方法。 2、ポンプ運転しているポンプ水車に接続された発電電
    動機への入力と、水車運転しているポンプ水車に接続さ
    れた発電電動機の出力とを検出し、これらの入力と出力
    とから入出力差を演算し、この入出力差が予め設定した
    規定範囲を上回っているときは水車運転しているポンプ
    水車のガイドベーンを開方向に制御し、規定範囲を下回
    っているときはこのポンプ水車のガイドベーンを閉方向
    に制御することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の揚水発電所の揚水量制御方法。 3、ポンプ運転しているポンプ水車の流路部に設けたイ
    ンデックス法流量検出装置によって検出された流量差圧
    と、水車運転しているポンプ水車の流路部に設けたイン
    デックス法流量検出装置によって検出された流量差圧と
    に基いて、両流量差圧の相対差または相対比を演算し、
    この相対差または相対比が予め設定した規定範囲を上回
    っているときは水車運転しているポンプ水車のガイドベ
    ーンを開方向に制御し、規定範囲を下回っているときは
    このポンプ水車ガイドベーンを閉方向に制御することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の揚水発電所の揚
    水量制御方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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