JPS6271500A - 可変速水車発電制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、可変速水車発電制御装置に係り、特に発電出
力指令値に対して発電出力を速応させ。

電力系統安定度向上に好適な可変水車発電機の制御装置
に関する。

〔発明の背景〕

従来の可変速水車発電システムの構成を第２図に示す、
水位信号Ｈと発電水力指令Ｐ０　とから水車特性関数発
生器１に−より案内弁開度指令θ。と回転数指令Ｎ０　
を発生し１回転数検出信号Ｎとの偏差ΔＮを発電機制御
装置３に入力する構成をとっていた。第２図の従来実施
例で発電出力をステップ的に上昇させた時の応答を（第
３図）に示す。

発電機出力指令Ｐ０の上昇に伴い案内弁開度指令θ。と
回転数指令Ｎ０　が上昇する。案内弁開度θは案内弁駆
動装置２により指令値θ。に調整され水車出力は発電出
力指令Ｐ。付近の値となる。

一方、回転数Ｎは設定値Ｎ、より低い値となる為、発電
機制御装置により発電出力Ｐ０は発電出力指令Ｐ０　と
は逆方向に減少する。これにより水車出力Ｐ７と発電機
入力Ｐ０′の差（ｐｔ　　ｐａ’）が回転系の運動エネ
ルギー増加分となり回転数Ｎが加速される９回転数増加
に伴い速度偏差（Ｎ−Ｎ、）が小さくなり、発電機出力
Ｐ０と発電出力指令Ｐ０の差が大きくなり、発電機制御
装置３により発電機出力が指令値Ｐ。に近づく。

従来実施例の応答を示す第３図の応答の欠点は系統への
発電出力指令Ｐ０に対して実際の出力Ｐ０が反対方向に
最初に変化し、加速が終了する迄は整定せぬ点にある。

水車発電装置の回転体慣性時定数は一般に水路系との兼
ね合いで短縮するにも限界があり、系統運営上無視し得
ぬ欠点である。

第４図は従来実施例を用いた時の別の応答例を示す。発
電機出力Ｐ、を指令値Ｐ０に対して早く追従する様に発
電機制御装置３を設定した場合。

回転系の運動エネルギー増加分（Ｐ？　−ｐａ’　）が
小さくなる、もしくは発電機出力応答が水車出力応答よ
りも早い場合は負となり回転数Ｎと指令値Ｎ０　の偏差
は大きくなり１発電機出力が水車出力応答よりも早けれ
ば回転速度Ｎは指令値Ｎ、に整定しない、もし、両者を
整定させる為に積分要素などを追加すると、第４図の如
くハンチングを起こす欠点がある。

以上説明した従来実施例の欠点はエネルギーの流れを考
えると明瞭となる。発電機の回転数を変化させるには、
水車出力Ｐ７と発電機入力Ｐ、′の差により回転エネル
ギーを増減させる他はない。

従来実施例の欠点は発電機入力Ｐ０′　　のみで回転エ
ネルギーを調整している事による。即ち一つの調整量Ｐ
、′　で２つの指令値Ｐ０とＮｏに整定させようとする
為に片方の応答が犠牲になるか両方の応答を満足させよ
うとしてハンチングを起こしていると見なせる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、発電機出力調整の充分な速さと安定度
を持つ応答を実現し、系統安定度を高める可変速水車発
電制御装置を提供する事にある。

【発明の概要〕

本発明は、発電機出力調整の際に、水車出力を積極的に
利用し１回転速度は、水車出力と発電機出力のやり取り
に追従して変化させる事により発電機出力の応答を高め
ている。その結果１回転数が設定可変速範囲の上下限に
ある時には、出力調整中に回転数が設定範囲を越えない
様にするため。

水車出力変化に対し、発電機の出力変化に時間遅れを持
たせた事を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

外部からの発電機出力指令Ｐ０　と水位差信号Ｈより、
水車特性関数発生器１で案内弁開度指令θ０と最高効率
を実現する回転数指令Ｎ０を発生させる。案内弁開度指
令θ。は、案内弁開度指令濾波器２を介して案内弁駆動
装置３に入力する。

一方、発電機出力指令Ｐ０は時間遅れ要素５を介して発
電機制御装置６に入力する。ここで１時間遅れ要素５は
、回転数検出値Ｎが設定回転数範囲上下限の時にのみ動
作させる。この場合の回転数範囲は、発電機の可変速範
囲Ｎ　ＩＩＩＩＷ　ｔ　Ｎａ１ｍ又は。

回転数指令値Ｎ６　を用いて設定する事ができる。

第１図の実施例で、まず、回転数検出値Ｎが。

設定回転数範囲内にある場合に、発電出力指令Ｐ０をス
テップ的に上昇させた時の応答を第５図に示す。

この場合、時間遅れ要素５は動作しないため、発電機出
力Ｐ６は指令値Ｐ０め変化に追従して整定する。一方、
案内弁開度指令θ。に対しての応答は発電機出力応答程
遠くできないのが一般的であるから１発電機出力Ｐ０よ
りも水車出力Ｐ７の方が小さくなり、指令値急変後０＜
ｔ＜ｔｌの期間は回転数は（ｐａ−ｐ、）に応じて減速
される。

時間ｔ１では案内弁開度θは指令値θ。に等しくなり、
発電機出力と水車出力はほぼ等しくなり回転数は整定す
る。

次に、回転数が設定回転数範囲下限にある場合に、発電
機出力指令Ｐ０をステップ的に上昇させた時の応答を第
６図に示す、この場合５時間遅れ要素５が動作するため
、発電機出力Ｐ、は指令値Ｐ０が変化してもＯ＜ｔ＜ｔ
、期間では変化しない、一方、水車出力Ｐ７は案内弁開
度指令θ。に追従して除々に上昇するため１回転数は（
Ｐ？−Ｐ、）に応じて加速される。

本発明の実施例を用いた時の応答をエネルギ的に見ると
、水車出力と発電機出力の差を回転エネルギ変化で吸収
する事により、発電機８力の摺合に対する応答性を高め
ている事が従来実施例との違いである。

また、時間遅れ要素５を設けた事の効果は、回　。

転数の変化に着目すると明確となる。即ち、時間遅れ要
素５が動作しない場合には、回転数は下がる事になるの
で、回転数が可変速度幅の下限にある場合には、出力指
令ｐＨにより、回転数は可変速度幅を越えてしまう。一
般に可変速発電機の場合、出力（有効電力）と無効電力
を制御するのに回転子位相と回転子電圧を調整している
が、回転子電圧は、スリップに比例するため、予め可変
速度幅で定格決定された回転子側電源電圧に対し可変速
度幅を越える回転数域においては、電圧が不足となる。

この状態で出力を満足させるには不足励磁となって、無
効電力の制御は不可能となる。

時間遅れ要素が動作した場合には、＠転数は可変速度幅
を越えず、発電機出力の安定な制御が実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、回転数が設定回転数範囲内にある時に
は１発電機出力を指令に対して速応させる事ができ、ま
た、回転数が設定回転数範囲上下限にある時は、指令に
対し時間遅れを持った後に発電機出力を速応させる事に
より、回転数が可変速度範囲を越えない為に、電力系統
安定度を高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は従来実施例
を示す図、第３図、第４（！Ｉは従来実施例での発電出
力指令のステップ応答を示す図、第５図、第６図は本発
明実施例での発電出力指令のステップ応答を示す図であ
る。 １・・・水車特性関数発生器、２・・・案内弁開度指令
濾波器、３・・・案内弁駆動装置、４・・・発電機制御
装置、５・・・時間遅れ要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、水車と、可変速発電機と、水車の案内弁開度を指令
   値に追従して開閉する案内弁駆動装置と、発電機の出力
   を指令値に追従して調節する発電機制御装置と水位信号
   と発電出力指令信号を入力とし、案内弁開度指令信号と
   回転速度指令信号を出力とする水車特性関数発生器とか
   ら成る可変速水車発電装置において、前記発電機制御装
   置に入力する発電出力指令信号に、回転数が設定回転数
   範囲の上限あるいは下限の時にのみ動作する時間遅れ要
   素を設けた事を特徴とする可変速水車発電制御装置。