JPS61226573A

JPS61226573A - 水位調整装置

Info

Publication number: JPS61226573A
Application number: JP60063667A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kano; 佳明加納
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-08

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】〔発明の利用分野〕本発明は水位調整装置に係り、特に、水槽水位の変動が
速い、中小水力発電所の水位調整に好適な水位制御回路
装置に関する。

〔発明の背景〕

水槽水位と目標水位の水位差による水位調整装置は多数
の文献で広く知られている。

例えば、水力発電所（千葉幸著、コロナ社）発変電所工
学現場の手引〔水力機械編〕　（中部電気協会、コロナ
社）で知られる従来の装置は、水槽水位と目標水位との
水位差を検出し水位垂下率によって使用水量を増減し、
水位差が不感帯内に入ると、使用水量の増減を停止する
。しかし、水位重下率による制御は水槽水位の変動が速
い場合の制御の安定については論及されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は水槽水位の変動が速い、中小水力発電所
の水位調整において、水位差が拡大方向か縮小方向かに
よって使用水量を増加させるか減少させるかの判定をし
て、ガイドベーンを制御する機能を持ち、オーバーシュ
ートやアンダーシュートの少ない安定な制御が可能な水
位調整装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

従来の水位調整装置は水槽水位と目標水位とから水位差
を演算し、水位垂下率に従って水車のガイドベーン開度
を調節して使用水量を増減し、水位差が不感帯内に入る
と使用水量の増減を停止する。しかし、水位垂下率によ
る制御では水槽水位の変動が速い場合には、ガイドベー
ンを動かして使用水量を調節しても水槽水位の応答遅れ
があるため、水槽水位のオーバーシュートやアンダーシ
ュートが生じ易い。

従来の水位調整装置の概要を第２図により説明する。水
槽水位１．目標水位９及び水位垂下率設定器１２の出力
を偏差検出部１５でつき合わせて偏差モニタ１０により
負荷制限器１１の位置を決める。負荷制限器１１の出力
でガイドベーン１４の開度を決めると同時に負荷制限器
１１の出力を負荷制限器位置発信器１３に入力し、負荷
制限器位置発信器１３の出力を水位垂下率設定器１２で
演算して水位垂下率の帰還信号として出力し、偏差検出
部１５に入力する。

水位垂下率設定器１２の演算内部を第３図により説明す
る。負荷制限器位置発信器１３の出力に５０％位置バイ
アス１７を加えた負荷制限器位置バイアス加算信号１６
が水位垂下率演算器１８に入り、増幅器１９を経由して
増幅されて水位垂下率設定器１２の出力となり偏差検出
部１５に入る。

水位垂下率は（１）式により定義され、この演算による
水位垂下率特性は第４図のようになる。

ΔＷＬ＝ＷＬ、−ＷＬ、　　　　　　　　・・・（１）
ただし、ΔＷＬ：水位垂下率〔ロ〕ＷＬ０：負荷制限器１１の位置が５０％の時にバランス
する水槽水位１（目標水位９）ＷＬ、：負荷制限器１１の位置が１００％の時にバラン
スする水槽水位すなわち、水槽水位１が目標水位９＋ΔＷＬになれば負
荷制限器１１が１００％位置、目標水位９と等しければ
５０％位置、目標水位９−ΔＷＬになればＯ％位置とな
るように負荷制限器１１が操作されガイドベーン１４に
より使用水量を調整する。

第４図に示すように水位差が水位垂下率設定範囲以上の
場合には、負荷制限器１１が１００％位置、または、０
％位置となり、水位差が水位垂下率設定範囲内に入ると
第４図に従い、水位差に応じた負荷制限器１１の位置と
なる。水槽水位１が目標水位９の不感帯内に入ると、負
荷制限器１１はおよそ５０％位置で停止する。ガイドベ
ーン１４を開閉して使用水量を調節しても、すぐには水
槽位位１の変動に表われず、この応答遅れがオーバーシ
ュートやアンダーシュートの原因となる。

このオーバーシュート、アンダーシュートを少なくする
には不感帯を大きくしなければならない。

その結果として、制御精度が落ちるという不具合が生じ
る。

そこで水槽水位１と目標水位９の水位差が増方向か減方
向か、その変化率を検出して、ガイドベーン１４の開度
を調整することにより安定な水位調整をし、水車発電機
の出力を安定化させる。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例の構成を第５図により説明する
。

水槽２０の水位を検出した信号、すなわち、水槽水位１
と使用水量５を水位調整装置２１に入力して、水位調整
装置２１の演算出力により、ガイドベーン１４を調節し
水車２２及び水車発電機２３を回転して発電させる。

第１図に本発明の制御ブロック図を示す。

検出した水槽水位１により水位変化率演算部２で水槽水
位変化率を算出し、水槽水位１と目標水位９により水位
差検出部３で水位差を算出して。

水位差と水槽水位変化率を第一段加算器４で加算する。

また、水″位差検出部３で水位差を検出している場合は
、ホールド部６のホールドをリセットして、使用水量５
をそのままホールド部６の出力とする。水槽水位１が目
標水位９の不感帯内に入り、水位差検出部３が水位差を
検出しなくなれば。

水槽水位５はホールド部６でホールドされて、水槽水位
１が“不感帯に入った時の使用水量５をホールド部６の
出力とする。第一段加算器４の出力及びホールド部６の
出力を第二段加算器７で加算して使用水量設定値８とす
る。使用水量設定値８の出力により、負荷制限器１１の
位置を決め、負荷制限器１１の出力でガイドベーン１４
の開度を決めて使用水量５を調節する。

すなわち、水位差分の、水量、すなわち、水位差検出部
３の出力信号と水槽水位変化率より算出した水槽２０の
予測流入水量、すなわち、水位変化率演算部２の出力信
号の合計水量、すなわち、第一段加算器４の出力信号を
、第二段加算器７により現在の使用水量、すなわち、ホ
ールド部６の出力信号に加算して使用水量設定値８とす
る。使用水量設定値８により負荷制限器１１を制御し、
ガイドベーン１４を制御する。

本発明の制御では、安定運転中、すなわち、水位差を検
出していない時の使用水量５は、水位差を検出した最も
新しい時点での使用水量及びその時点での水槽水位変化
率より算出した予測流入水量の和となり、水位垂下率に
より制御の欠点である応答の遅れが解消された。

本発明の一実施例を第６図により説明する。

まず、目標水位９と水槽水位１の水位差が無い時刻Ｔ０
における使用水量５をＱ＝Ｑ、とする６次に、時刻Ｔ□
において水位差を検出すると、水槽水位変化率ΔＷＬ、
より算出した水槽２０の予測流入水量ΔＱ及び水位差Ｗ
Ｌ□に比例した補正水量Ｑ１をＱ。に加算し、Ｑ＝Ｑ、
＋ΔＱ＋Ｑ工とする。

以後、水槽水位変化率の符号が反転するまで、すなわち
、今まで上昇していた水位が下降し始めるまで一定時限
毎に、Ｑｌと同様にＱ２．　Ｑ、を算出しＱｌ　をＱ１
→Ｑ２→Ｑ３と順に更新する。

時刻Ｔ４に水位が下降し始めると、水槽水位１が不感帯
内に入るまで使用水量を現状維持する。

すなわち、Ｑ＝Ｑ、＋ΔＱ　＋　Ｑｌとなる。

時刻Ｔ、において、水槽水位１が不感帯内に入ると、補
正水量Ｑ３二〇とし、以後水位差を検出するまで使用水
量をＱ＝Ｑ、＋ΔＱのまま現状維持とする。

第１図では水槽水位１が上昇して水位差が生じる場合を
示している示、下降して水位差が生じる場合も同様であ
る。また、水槽水位１と水位差がある目標水位９を設定
する場合は、時刻Ｔ１．Ｔ２゜Ｔ、またはＴ４から制御
す開始すると考えれば良い。

本実施例によれば、水槽水位１の変動が速い水力発電所
の安定な水位調整及び水車発電機の出方安定化に効果が
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、水槽水位と目標水位の水位差の大小に
かかわらず、オーバーシュートやアンダーシュートが無
い安定な水位調整ができるので。

水槽水位の変動が速い水力発電所の水位調整に効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の制御ブロック図、第２図は
従来の水位調整装置の制御ブロック図、第３図は水位垂
下率設定器のブロック図、第４図は水位垂下率設定器、
第５図は本発明の実施例の構成図、第６図は水力発電所
の水位変化状態、及びその水位に対応した使用水量変化
状態図である。１・・・水槽水位、２・・・水位変化率演算部、３・・
・水位差検出部、４・・・第一段加算器、５・・・使用
水量、６・・・ホールド部、７・・・第二段加算器、８
・・使用水量設定値、９・・・目標水位、１１・・・負
荷制限器、１４・・・ガイドベーン。

Claims

【特許請求の範囲】１、水力発電所で目標水位と水槽の水位との水位差に応
じてガイドベーンを開閉する水位調整制御において、水槽水位変化率を求め、その結果から前記水槽への流入
水量を予測し、前記水位差と予測流入水量に即した制御
を行なうことを特徴とする水位調整装置。