JPS62298664A - 分岐水路揚水発電所の定常運転方法 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は１条の水圧鉄管から分岐する複数の分岐管にそ
れぞれポンプ水車またはポンプおよび水車が接続されて
いる分岐水路揚水発電所の定常運転方法に関する。

揚水発電所はポンプ水車またはポンプおよび水車（以下
、単にポンプ水車等という。）を主機とし、電力系統の
需給状態に応じて発電運転あるいは揚水運転を行ない、
電力の需給バランスを保つことを目的として建設されて
おり、従って系統が要求する出力指令あるいは入力宿合
に迅速に対応できることが必要である。

揚水発電所において、ポンプ水車等を水車運転する場合
にはガイドベーン開度を変化させることにより容易に出
力調整を行うことができるが、ポンプ運転する場合には
ガイドベーン開度を変化させても、ポンプ水車の本来的
な特性のため、入力がほとんど変化せず、電力系統が要
求する入力量に正確に応することができない。

かかる問題点を解決するため、複数のポンプ水車等を有
する揚水発電所においては、１台あるいは複数台のポン
プ水車等をポンプ運転させ、残りのポンプ水車等を発電
運転させ、ポンプ運転中のポンプ水車等の合計入力と系
統が要求する入力との差を発電運転中のポンプ水車等の
発生出力で相殺させ、発電所全体の入力値を系統要求入
力に合致させるという運転方法が案出されている（特願
昭５９−２５０１１　Ｏｒ揚水発電所の揚水量制御方法
」参照）。

一方、揚水発電所では上池および下池の水位差を検出し
、この検出値に基いてポンプ運転時の適正ガイドベーン
開度や、水車運転時の上限ガイドベーン開度、下限ガイ
ドベーン開度あるいは適正ガイドベーン開度の制御を行
うのが一般的であるが、この水位差に応じた制御は、ポ
ンプ水車等の入口・出口間に作用する有効落差または全
揚程が、上池・下池間の水位差とほぼ１対１の対応関係
にあることが前提となる。

ところで、１条の導水路や水圧鉄管等の管路に１台のポ
ンプ水車等が接続されている場合には、そのポンプ水車
等の有効落差は上池・下池間の水位差と１対１の対応関
係にあるので、水位差を検出することによりポンプ水車
等のガイドベーンを適正開度に調整制御したり、あるい
は有効落差に応じたガイドベーン上限、またはガイドベ
ーン下限を設定することが可能である。また上池から導
かれた１条の管路が発電所の近傍で分岐して複数台のポ
ンプ水車等に接続されている揚水発電所において、１条
の管路に接続されたポンプ水車等を同時にポンプ運転ま
たは水車運転する場合にも、水位差と有効落差の関係は
実用上１対１の対応関係を保つので、上池・下池間の水
位差でポンプ水車等を制御することができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、１条の管路に複数台のポンプ水車等が接
続されている揚水発電所において、１条の管路に接続さ
れたポンプ水車等の一部をポンプ運転し、残りのポンプ
水車等を水車運転する場合には、ポンプ運転様のガイド
ベーンを有効落差に対応する適正開度に保ち、かつ水車
運転様のガイドベーン開度を有効落差に対応する上限・
下限値内の適正開度に保つための制御を上池・下池間の
水位差に基いて実施することはできない。これは、ポン
プ運転機が揚水する下池から上池へ向かう正の流量と、
水車運転機を通過して上池から下池へ向かう負の流量が
管路の１条管路部では相殺され、揚水量と水車流量のア
ンバランス量のみが１条管路部を流通することになり、
管路の損失水頭が、ポンプ運転台数と水車運転台数およ
び水車運転様の負荷によって大幅に変化し、ポンプ水車
等に作用する有効落差が上池・下池間の水位差とは無関
係に変化してしまうためである。

従って、このような場合に水位差のみによるポンプ水車
等の制御を無理に行うと、ポンプ適正開度を大幅に外れ
たポンプ運転や、高効率運転点を離れた過大負荷、過少
負荷の水車運転となる危険性があり、大幅な効率低下を
招くばかりでなく、撮動による強度上の問題や騒音が発
生するという欠点があった。

〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 本発明の分岐水路揚水発電所の運転方法は、水路が上池
に接続された１条管路部と、それから分岐する複数の分
岐管とからなり、各分岐管にポンプ水車または水車およ
びポンプを接続した分岐水路揚水発電所において、前記
ポンプ水車またはポンプの一部を揚水運転し、残りのポ
ンプ水車または水車を発電運転する際、前記上池と下池
の水位を検出すると共に、前記揚水運転機の揚水流量と
前記発電運転機の発電流量とを検出し、これらの検出信
号を演算装置に導いて前記上池と下池の静落差を演算す
ると共に、前記揚水流量と発電流量とを比較し、前記発
電流量が揚水流量を上まわるときはそれらの相対差流量
の２乗に比例する吊を前記静落差から減じたものを制御
信号とし、前記揚水流量が発電流量を上まわるときはそ
れらの相対差流量の２乗に比例する邑を前記静落差に加
えたものを制御信号とし、これらの制御信号を揚水運転
中のポンプ水車またはポンプのガイドベーン制御装置に
伝えてガイドベーンを適正開度に制御することを特徴と
する。

（作用） 上述のように、本発明においては１条管路部を流れる水
Ｆｆｆｉを超音波流量検出装置によって、上池から下池
へ向かう流れを正とし、その逆方向の流れを負として検
出し、これに基いて上池・下池間の水位差を補正した信
号を演算制御Ｉ装置から各ガイドベーン制御ＩＩ装置に
制御信号として出力させるようにしたので、揚水運転中
のポンプ水車等を全揚程に亘って正確な適正開度に保つ
ことができ、また発電運転中のポンプ水車等を有効落差
に応じて正確な開度に保つことが可能となる。

（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
を備えた揚水発電所を例にとって本発明の運転方法の実
施例を説明する。

第１図において、上池１には１条の水圧鉄管から成る１
条管路部２の上端が接続されている。この１条管路部の
下端は分岐管３ａ、３ｂに分岐し、各分岐管にはポンプ
水車４ａ、４ｂが接続されており、各ポンプ水車には伝
達軸を介して発電電動ｆｉ５ａ、５ｂが連結されている
。各ポンプ水車４ａ、４ｂ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、各ポ
ンプ水車４ａ、４ｂの吸出し管部は分岐管５ａ、５ｂを
介して下池７に接続されている。

上池１と下池７にはそれぞれ水位測定装置８゜９が取付
けられている。

ポンプ水車４ａの吸い出し管にはインデックス法流伍検
出装置（図示せず）が設けられ、またポンプ水車４ａの
うず巻ケーシングにはインデックス法流量検出装置（図
示せず）が設けられている。

ここで、インデックス法流母検出装置は水車流路内の遣
当な２点間の差圧を指数とする流量検出装置である。

上述のように構成した揚水発電所において、電力系統か
ら要求される電力需要に合せて揚水運転を開始する場合
、まず１台のポンプ水車４ａをポンプ起動して揚水運転
を行うとともに、残りのポンプ水車４ｂは水車起動して
発電運転を行う。

この状態で、各ポンプ水車等４ａ、４ｂを所要の安定し
た運転を行うため、上池１と下池７の水位をそれぞれ水
位測定装置８，９によって検出しまた、第２図に示すよ
うにポンプ水車４ａ、４ｂに取付けたインデックス法流
量検出装置１０ａ。

１０ｂによって検出したポンプ水車の流ｆｆ１Ｑ　　。

Ｑ□を演算装置１１に伝える。演算装置１１では上池か
ら下池の水位を減算して静落差Ｈを求め、また、１条管
路部を流れる流量（Ｑ　　−０１）の２乗に比例するΔ
を次式 ％式％） によって求める。ここで、比例定数には管路の形状や寸
法により定まる定数で、計算または試験で求めることが
できる。

演ｎ装置１１から出力される制御信号Ｐはポンプ水車の
ガイドベーン制御装置１２ａ、１２ｂに伝達され、ポン
プ運転機のガイドベーン１３ａおよび水車運転機のガイ
ドベーン１３ｂを実態落差に応じた開度になるように開
閉制御する。

すなわち、演算装置１１は揚水流ｆｆ１Ｑｐが発電流ｆ
ｆ１Ｑ、を上回る時は、 Ｐ＝Ｈ＋△　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・・・・　（２）を出力し、また、揚水流量Ｑｐが発電
流量ＱＴを下回る時は Ｐ＝Ｈ−Δ　　　　　　　　　　　・・・・・・（３）
を出力する。

これにより、ガイドベーン制御装置１２ａ、１２ｂは揚
水運転しているポンプ水車４ａのガイドベーン開度と、
水車運転しているポンプ水車４ｂのガイドベーン開度を
実態落差に応じた適性開度に制御する。

なお、１条管路部に接続された複数のポンプ水車等の全
台数または一部が同時にポンプ運転される場合にも上記
と同様に、実態落差に応じてガイドベーンを適性開度に
１ｎｌｌ　ＩＩＩできる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明の分岐水路揚水発電所の運転方法に
よれば、分岐管に連なるポンプ水車等がそれぞれ運転モ
ードの異なる運転をする場合においても、１礪のガイド
ベーン開度を実態落差に応じた適性開度に保つことがで
きる。

従って、１礪を常に高効率のもとで運転することができ
、振動、騒音を伴う不安定な運転を避けることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される分岐水路揚水発電所の構成
例を示す模式図、第２図は本発明の実施例を示す運転制
御ブロック図である。 １・・・上池、２・・・１条管路部、３ａ、３ｂ・・・
分岐管、４ａ、４ｂ・・・ポンプ水車、５ａ、５ｂ・・
・発電電ｌ１機、ｆ３ａ、５ｂ・・・分岐管、７・・・
下池。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水路が上池に接続された１条管路部と、それから分
   岐する複数の分岐管とからなり、各分岐管にポンプ水車
   または水車およびポンプを接続した分岐水路揚水発電所
   において、前記ポンプ水車またはポンプの一部を揚水運
   転し、残りのポンプ水車または水車を発電運転する際、
   前記上池と下池の水位を検出すると共に、前記揚水運転
   機の揚水流量と前記発電運転機の発電流量とを検出し、
   これらの検出信号を演算装置に導いて前記上池と下池の
   静落差を演算すると共に、前記揚水流量と発電流量とを
   比較し、前記発電流量が揚水流量を上まわるときはそれ
   らの相対差流量の２乗に比例する量を前記静落差から減
   じたものを制御信号とし、前記揚水流量が発電流量を上
   まわるときはそれらの相対差流量の２乗に比例する量を
   前記静落差に加えたものを制御信号とし、これらの制御
   信号を揚水運転中のポンプ水車またはポンプのガイドベ
   ーン制御装置に伝えてガイドベーンを適正開度に制御す
   ることを特徴とする分岐水路揚水発電所の定常運転方法
   。 ２　制御信号を水車運転中のポンプ水車または水車のガ
   イドベーン制御装置にも伝達することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の分岐水路揚水発電所の定常運転
   方法。 ３　発電流量と揚水流量を、ポンプ水車または水車およ
   びポンプと下池との間を連結する１条管路部に取付けた
   インデックス法流量検出装置により検出することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の分岐水路揚水発電所
   の定常運転方法。