JPS63178796A - Control device for variable-speed waterwheel generation system - Google Patents

Control device for variable-speed waterwheel generation system

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JPS63178796A
JPS63178796A JP62009289A JP928987A JPS63178796A JP S63178796 A JPS63178796 A JP S63178796A JP 62009289 A JP62009289 A JP 62009289A JP 928987 A JP928987 A JP 928987A JP S63178796 A JPS63178796 A JP S63178796A
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guide vane
speed
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vane opening
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肇 南澤
Tadahiro Yanagisawa
柳沢 忠洋
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谷口 政光
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Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To permit effectual operation at all times, by controlling the speed and the output of a variable-speed waterwheel generation system stably and quickly in compliance with the output requirement. CONSTITUTION:A guide vane controller 4 controls the opening of a guide vane so as to form the opening in compliance with the guide vans opening command from an output control system 5. An output response compensation section 8 outputs a guide vane opening criterion to set a criterion when the optimum speed is found in compliance with the guide vane opening command from the output control section 5. A function generation section 9 outputs the speed command based on the guide vane opening criterion from the output response compensation section 8 and the static head. A speed control section 6 outputs the output command to a variable frequency power source so as to get the speed in compliance with the speed command from this function generation section 9.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はガイドベーンを備えた水車またはポンプ水車と
、この水車またはポンプ水車に直結された発電機または
発電電動機と、この発電機または発電電動機に励磁電力
を印加する可変周波数電源とから構成される可変速水車
発電システムの速度と出力を、ガイドベーンの開度と2
発電機または発電電動機の励磁電力とにより制御する制
御装置の改良に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a water turbine or a pump-turbine equipped with a guide vane, a generator or a generator-motor directly connected to the water turbine or the pump-turbine, and a generator-motor connected directly to the water turbine or the pump-turbine. The speed and output of a variable speed water turbine power generation system consisting of a generator or a variable frequency power source that applies excitation power to a generator motor are determined by the opening degree of the guide vane and the
The present invention relates to an improvement of a control device that is controlled by excitation power of a generator or a generator motor.

(従来の技術) 水車の効率ηは、単位速度n(但し、単位速度は速度N
を落差で規準化された速度で、n−N/JHである)と
、ガイドベーン開度aとにより変化し、一般的に第4図
のように示される。すなわち、第4図から明らかなよう
に従来の水車ではNが一定で運転されるので、落差変動
の大きい発電所とか、運用される出力幅が大きくガード
ベーン開度変化幅が大きい発電所においては、効率の悪
い運転を行なうことが余儀無くされている。このことか
ら、落差、出力によらず高効率運転を行なうために、落
差、出力に応じて水車の速度を変化させるようにした可
変速水車発電システムが検討され始めてきている(例え
ば“特開昭57−113971号”)。
(Prior art) The efficiency η of a water turbine is defined by the unit speed n (however, the unit speed is the speed N
is the speed normalized by the head, which is n-N/JH), and varies depending on the guide vane opening a, and is generally shown as shown in FIG. In other words, as is clear from Figure 4, conventional water turbines are operated with constant N, so in power plants with large head fluctuations, or power plants with a large operating output range and large guard vane opening changes, They are forced to drive inefficiently. For this reason, in order to achieve high efficiency operation regardless of head or output, variable speed water turbine power generation systems that change the speed of the water turbine according to head and output have begun to be considered (for example, "Unexamined Japanese Patent Publication No. No. 57-113971”).

第5図は、この種の可変速水車発電システムの一例を示
したものである。第5図において、ガイドベーンIAを
備えた水車1に直結された誘導発電機2の二次巻線に、
可変周波数電源3の出力を励磁電力として印加すること
により、誘導発電機2の一次巻線に系統と同期した電力
を発生させる構成としている。−力制御装置は、出力要
求P。
FIG. 5 shows an example of this type of variable speed water turbine power generation system. In FIG. 5, in the secondary winding of an induction generator 2 directly connected to a water turbine 1 equipped with a guide vane IA,
By applying the output of the variable frequency power supply 3 as excitation power, the primary winding of the induction generator 2 is configured to generate power in synchronization with the grid. - the force control device has an output demand P;

から可変周波数電源3の出力指令ERを発生する出力制
御部5と、」1記出力要求P。と静落差H8Tとから、
最大効率となる速度指令NRを出力する関数発生部7と
、この関数発生部7からの速度指令NRに基づいてガイ
ドベーン開度指令ARを出力する速度制御部6と、この
速度制御部6がらのガイドベーン開度指令ARに応じた
開度となるようにガイドベーン開度Aを制御するガイド
ベーン制御装置4とから構成されている。
an output control section 5 that generates an output command ER of the variable frequency power supply 3 from the output request P of "1. From the static head H8T,
A function generating section 7 that outputs a speed command NR that provides maximum efficiency, a speed control section 6 that outputs a guide vane opening command AR based on the speed command NR from this function generating section 7, and this speed control section 6. The guide vane control device 4 controls the guide vane opening A so that the opening corresponds to the guide vane opening command AR.

以上の構成によると、ガイドベーン開度Aは出力要求P
oと静落差H8Tとにより決まる速度指令NRを実現す
るガイドベーン開度指令ARに制御され、また誘導発電
機2の励磁電力Eは出力要求Poを実現する可変周波数
電源3の出力指令ERに制御され、効率の良い運転を行
なうことが可能となる。
According to the above configuration, the guide vane opening degree A is the output request P
The excitation power E of the induction generator 2 is controlled to the output command ER of the variable frequency power supply 3 to realize the output request Po. This enables efficient operation.

しかしながら、上述したような可変速水車発電システム
の制御装置においては過渡特性が悪いという不都合があ
る。−例として、静落差HST、出力P1.速度N1.
ガイドベーン開度A1.励磁電力E1である第1の運転
点から、静落差HST。
However, a control device for a variable speed water turbine power generation system as described above has a disadvantage of poor transient characteristics. - As an example, static head HST, output P1. Speed N1.
Guide vane opening A1. From the first operating point, which is the excitation power E1, the static head HST.

出力P1+ΔP、速度N1+ΔN、ガイドベーン開度A
1+ΔA、励磁電力E1+ΔEである第2の運転点へ変
化させる場合の過渡特性について説明する。なお説明を
簡単にするため静落差は変化しないものとしている。
Output P1+ΔP, speed N1+ΔN, guide vane opening A
The transient characteristics when changing to the second operating point which is 1+ΔA and excitation power E1+ΔE will be explained. Note that to simplify the explanation, it is assumed that the static head difference does not change.

すなわち静落差H8Tが一定の時には、関数発生部7の
入出力特性は大略NR=に、Poである。
That is, when the static head difference H8T is constant, the input/output characteristics of the function generator 7 are approximately NR= and Po.

ここで、K1は静落差により決まる正の定数である。従
って、第1の運転点から第2の運転点へ変化させるため
に出力要求P。をPlからΔP増やすと、速度指令NR
もN1からΔN増え、出力指令ERもElからΔE増え
る。この結果、ガイドベーン開度A1発電機励磁電力E
ともに増え始める。また、ガイドベーン開度Aの変化d
Aと、水車出力PMの変化dPMとの関係は、周知の如
く次式のような伝達関数で表わされる。
Here, K1 is a positive constant determined by the static head difference. Therefore, the output demand P for changing from the first operating point to the second operating point. When ΔP is increased from Pl, the speed command NR
also increases by ΔN from N1, and the output command ER also increases by ΔE from El. As a result, guide vane opening A1 generator excitation power E
Both begin to increase. Also, the change d in the guide vane opening degree A
As is well known, the relationship between A and the change dPM in the water turbine output PM is expressed by a transfer function as shown in the following equation.

dA      1 1+−2−Tw  ・S 但し、Twは水路断面積、水路長で決まる水路定数で、
通常0.6〜2.0秒程度である。一方、発電機励磁電
力Eの変化から発電機出力Pの遅れは数ミリ秒程度であ
るので、水車出力P)Iの増加に比べて出力要求P1の
増加が速く、速度Nは逆に下がってしまう。また、ガイ
ドベーン開度Aの変化dAから水車出力PMの変化dP
Mまでの遅れのため、速度制御部6の特性は安定性が悪
く応答性も悪いものとなる。このため、第6図に示すよ
うに速度Nの整定か遅く、第2の運転点への到達には時
間がかかることになる。
dA 1 1+-2-Tw ・S However, Tw is the channel constant determined by the channel cross-sectional area and channel length,
Usually it is about 0.6 to 2.0 seconds. On the other hand, since the delay in the generator output P from the change in the generator excitation power E is only a few milliseconds, the output demand P1 increases faster than the increase in the turbine output P)I, and the speed N conversely decreases. Put it away. Also, from the change dA in the guide vane opening A, the change dP in the water turbine output PM
Due to the delay up to M, the characteristics of the speed control section 6 are unstable and have poor responsiveness. Therefore, as shown in FIG. 6, the speed N settles slowly, and it takes time to reach the second operating point.

(発明が解決しようとする問題点) 以上のように、従来の可変速水車発電システムの制御装
置においては、可変速水車発電システムの速度と出力を
、出力要求に追従して制御する場合の安定性、応答性が
悪く、システムの運転を効率良く行なうことができない
という問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional control device for a variable speed turbine power generation system, it is difficult to maintain stability when controlling the speed and output of the variable speed turbine power generation system in accordance with the output request. However, there was a problem in that the performance and responsiveness were poor, and the system could not be operated efficiently.

そこで本発明では、可変速水車発電システムの速度と出
力を出力要求に追従して安定にかつ迅速に制御し、常に
効率の良い運転を行なうことが可能な信頼性の高い可変
速水車発電システムの制御装置を提供することを目的と
するものである。
Therefore, the present invention has developed a highly reliable variable speed water turbine power generation system that can stably and quickly control the speed and output of the variable speed water turbine power generation system in accordance with output demands, and can always operate efficiently. The purpose of this invention is to provide a control device.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するために本発明では、ガイドベーン
を備えた水車またはポンプ水車と、この水車またはポン
プ水車に直結された発電機または発電電動機と、この発
電機または発電電動機に励磁電力を印加する可変周波数
電源とから構成される可変速水車発電システムの速度と
出力を、上記ガイドベーンの開度と、上記発電機または
発電電動機の励磁電力とにより制御する制御装置におい
て、出力要求に応じたガイドベーン開度指令を出力する
出力制御部と、この出力制御部からのガイドベーン開度
指令に応じた開度となるようにガイドベーン開度を制御
するガイドベーン制御装置と、上記出力制御部からのガ
イドベーン開度指令。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a water turbine or a pump-turbine equipped with a guide vane, and a generator or a generator directly connected to the water turbine or the pump-turbine. The speed and output of a variable speed water turbine power generation system consisting of a generator motor and a variable frequency power supply that applies excitation power to the generator or generator motor are controlled by the opening degree of the guide vane and the opening of the generator or generator motor. In a control device that is controlled by excitation electric power, there is an output control section that outputs a guide vane opening command according to an output request, and a guide vane that outputs a guide vane opening command according to the guide vane opening command from the output control section. A guide vane control device that controls the opening degree, and a guide vane opening command from the output control section.

またはガイドベーン開度のいずれかに基づいてガイドベ
ーン開度基準を出力する出力応答補償部と、この出力応
答補償部からのガイドベーン開度基準と、静落差とに基
づいて速度指令を出力する関数発生部と、この関数発生
部からの速度指令に応じた速度となるように上記可変周
波数電源へ出力指令を出力する速度制御部とを備えて構
成するようにしたことを特徴とする。
or an output response compensation unit that outputs a guide vane opening reference based on either the guide vane opening, and outputs a speed command based on the guide vane opening reference from this output response compensation unit and the static head difference. The present invention is characterized in that it includes a function generating section and a speed control section that outputs an output command to the variable frequency power source so that the speed corresponds to the speed command from the function generating section.

(作用) 上述の可変速水車発電システムの制御装置においては、
ガイドベーン開度制御による出力制御と、可変周波数電
源からの励磁電力制御による速度制御とが同時に行なわ
れ、出力要求に応じて水車の効率の高い速度で発電機出
力を得る制御が実現される。さらに、ガイドベーン開度
制御で追従しきれない速い変化をする出力要求に対して
は、速度基準を一時的に変化させることにより発電機出
力を追従できるようにすることができる。
(Function) In the control device for the variable speed turbine power generation system described above,
Output control by guide vane opening control and speed control by excitation power control from a variable frequency power source are performed simultaneously, achieving control to obtain generator output at a speed with high efficiency of the water turbine in response to output requests. Furthermore, in response to a rapidly changing output request that cannot be followed by guide vane opening control, the generator output can be made to follow by temporarily changing the speed reference.

(実施例) 以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して説明する
(Example) The present invention will be described below with reference to an example shown in the drawings.

第1図は、本発明による制御装置を適用した可変速水車
発電システムの構成例を示すもので、第5図と同一要素
名には同一符号を付して示している。第1図において、
ガイドベーンIAを備えた水車1と、この水車1に直結
された誘導発電機2と、この誘導発電機2の二次巻線に
励磁電力を印加する可変周波数電源3とから構成される
可変速水車発電システムに対して、その速度と出力を制
御するための制御装置は次のものから構成している。す
なわち、出力要求Poに応じたガイドベーン開度指令A
Rを出力する出力制御部5と、この出力制御部5からの
ガイドベーン開度指令ARに応じた開度となるようにガ
イドベーン開度Aを制御するガイドベーン制御装置4と
、上記出力制御部5からのガイドベーン開度指令ARに
基づいて。
FIG. 1 shows a configuration example of a variable speed water turbine power generation system to which a control device according to the present invention is applied, and the same element names as in FIG. 5 are given the same reference numerals. In Figure 1,
A variable speed water turbine consisting of a water turbine 1 equipped with a guide vane IA, an induction generator 2 directly connected to the water turbine 1, and a variable frequency power supply 3 that applies excitation power to the secondary winding of the induction generator 2. The control device for controlling the speed and output of the water turbine power generation system consists of the following: That is, the guide vane opening command A according to the output request Po
an output control unit 5 that outputs R, a guide vane control device 4 that controls the guide vane opening A so that the opening corresponds to the guide vane opening command AR from the output control unit 5; Based on the guide vane opening command AR from section 5.

最適速度を求める時の基準となるガイドベーン開度基準
AR,を出力する出力応答補償部8と、この出力応答補
償部8からのガイドベーン開度基準AR1と、静落差H
8Tとに基づいて速度指令NRを出力する関数発生部9
と、この関数発生部9からの速度指令NRに応じた速度
となるように上記可変周波数電源3へ出力指令ERを出
力する速度制御部6とを備えて構成するようにしている
An output response compensator 8 outputs a guide vane opening reference AR, which is a reference when determining the optimum speed, a guide vane opening reference AR1 from this output response compensator 8, and a static head H.
A function generator 9 outputs a speed command NR based on 8T.
and a speed control section 6 that outputs an output command ER to the variable frequency power supply 3 so that the speed corresponds to the speed command NR from the function generation section 9.

ここで、出力制御部5は図示しない出力検出器により検
出された発電機出力Pと、出力要求P。
Here, the output control unit 5 receives a generator output P detected by an output detector (not shown) and an output request P.

との偏差を検出する加減器51と、比例積分制御器52
とから構成し、また速度制御部6は図示しない速度検出
器により検出された速度Nと、上述の速度指令NRとの
偏差ΔNを検出する加減器61と、比例制御器62とか
ら構成している。さらに、関数発生部9はガイドベーン
開度と静落差が与えられた場合の効率が最大になる速度
を水車特性から求めるものである。さらにまた、出力応
答補償部8は出力の応答が良くなるように上記関数発生
部9へ入力するガイドベーン開度基準を求めるもので、
その詳細な演算法については後述する。
an adjuster 51 that detects the deviation between the
The speed control unit 6 is comprised of an adjuster 61 that detects the deviation ΔN between the speed N detected by a speed detector (not shown) and the speed command NR mentioned above, and a proportional controller 62. There is. Further, the function generator 9 determines the speed at which the efficiency is maximized given the guide vane opening degree and static head difference from the water turbine characteristics. Furthermore, the output response compensator 8 determines the guide vane opening reference to be input to the function generator 9 so as to improve the output response.
The detailed calculation method will be described later.

次に、かかる如く構成した可変速水車発電システムの制
御装置の作用について、第2図(a)を用いて述べる。
Next, the operation of the control device for the variable speed water turbine power generation system configured as described above will be described with reference to FIG. 2(a).

なお第2図(a)は、第1図における制御系全体の動作
特性をブロック的に示したものである。
Note that FIG. 2(a) is a block diagram showing the operating characteristics of the entire control system in FIG. 1.

いま第2図(a)において、cp  (S)は出力制御
部5の比例積分制御器52の特性であり、比例ゲインを
Kp、積分時定数をTpとすると、となる。また、GT
  (S)はガイドベーン開度指令ARに対する水車出
力PMの応答を示すもので、ガイドベーン制御装置4の
遅れ時定数をTv、水路時定数をTwとすると、通常T
v(Twであるので、 となる。さらに、K1は関数発生部9のガイドベーン開
度対速度特性を運転点近傍で線形近似した値である。T
は水車1.誘導発電機2の慣性時定数、KNは速度制御
部6の比例制御器62の比例ゲインを示し、KN)1で
ある。
In FIG. 2(a), cp (S) is the characteristic of the proportional-integral controller 52 of the output control section 5, where Kp is the proportional gain and Tp is the integral time constant. Also, GT
(S) shows the response of the water turbine output PM to the guide vane opening command AR. If the delay time constant of the guide vane control device 4 is Tv and the waterway time constant is Tw, normally T
Since v(Tw), K1 is a value obtained by linearly approximating the guide vane opening versus speed characteristic of the function generator 9 near the operating point.T
is a water wheel 1. The inertia time constant of the induction generator 2, KN, indicates the proportional gain of the proportional controller 62 of the speed control section 6, and is KN)1.

一方、Gc  (S)は出力応答補償部8の特性を示す
ものであるが、Gc  (S)が出力制御に果たす役割
を明確にするためブロック上の等価変換を行なうと第2
図(b)のようになる。この第2図(b)から明らかな
ように、ガイドベーン開度指令ARに対する出力Pの応
答を改善することができることがわかる。なお、Gc(
S)=Oの場合が従来の定速水車発電システムの出力制
御系となることは言うまでもない。
On the other hand, Gc (S) indicates the characteristics of the output response compensator 8, but in order to clarify the role that Gc (S) plays in output control, equivalent transformation on the block is performed and the second
The result will be as shown in figure (b). As is clear from FIG. 2(b), it can be seen that the response of the output P to the guide vane opening command AR can be improved. In addition, Gc(
It goes without saying that the case where S)=O corresponds to the output control system of the conventional constant speed water turbine power generation system.

次に、かかるGc  (S)の決め方について説明する
Next, how to determine Gc (S) will be explained.

いま、ガイドベーン開度指令ARに対する出力Pの望ま
しい応答をP=Gx  (S)ARとし、Gc  (S
)のうち応答改善分をGc  (S)としてGc  (
S)を求めると、 =GT(S)−Gc’(S)  ・Kl  −T−8と
なる。−例としてGx(S)−1とすると、Tw  、
        2TIK11+  ・S ]− となる。ところで、水車1の効率運転を行なうためには
Gc  (S)は1であることが望ましい訳であるので
、ガイドベーン開度指令ARの出力制御系応答より速い
成分に対してはGc  (S)#Gc’(S)とし、ガ
イドベーン開度指令ARの出力制御系応答より遅い成分
に対してはGc(S)=1となるようにGc  (S)
を決めると、次式のようにGc  (S)が求められる
Now, the desired response of the output P to the guide vane opening command AR is set as P=Gx (S)AR, and Gc (S)
), the response improvement is defined as Gc (S) and Gc (
S) is calculated as follows: =GT(S)-Gc'(S) ・Kl -T-8. - As an example, if Gx(S)-1, Tw,
2TIK11+ ・S ]−. By the way, in order to operate the water turbine 1 efficiently, it is desirable that Gc (S) be 1, so for a component faster than the output control system response of the guide vane opening command AR, Gc (S) #Gc'(S), and for a component slower than the output control system response of the guide vane opening command AR, set Gc(S) so that Gc(S)=1.
Once Gc (S) is determined, Gc (S) can be obtained as shown in the following equation.

これにより、先に示した第1の運転点から第2の運転点
への変化は第3図のようになる。第3図から、同じ出力
要求P。に対し、前述した第6図と比べて速度Nの安定
度が向上し、しかも出力Pの初期の応答も良くなること
がわかる。
As a result, the change from the first operating point shown above to the second operating point becomes as shown in FIG. 3. From FIG. 3, the same output request P. On the other hand, it can be seen that the stability of the speed N is improved and the initial response of the output P is also improved compared to FIG. 6 described above.

上述したように、本実施例構成の可変速水車発電システ
ムの制御装置においては、ガイドベーン開度制御による
出力制御と、可変周波数電源からの励磁電力制御による
速度制御とが同時に行なわれ、出力要求に応じて水車の
効率の高い速度で発電機出力を得る制御が実現され、さ
らにガイドベーン開度制御で追従しきれない速い変化を
する出力要求に対しては、速度基準を一時的に変化させ
ることにより発電機出力を追従することができる。
As described above, in the control device for the variable speed water turbine power generation system configured in this embodiment, output control by guide vane opening control and speed control by excitation power control from the variable frequency power source are performed simultaneously, and the output request is This system realizes control that obtains generator output at a speed that is highly efficient for the water turbine, and also temporarily changes the speed standard in response to a fast-changing output request that cannot be followed by guide vane opening control. This allows the generator output to be tracked.

これにより、従来の定速水車発電システムの出力応答に
見られた水路系の影響による出力変化初期の逆応答、す
なわち出力を増(または減)しようとすると一時的に出
力が減(または増)する現象が無くなる。しかも、出力
要求に応じて効率の高い運転点、すなわちその時の静落
差でその出力を発電するのに最も効率の高くなる速度と
ガイドベーン開度に速やかに到達して、極めて効率の良
い発電運転を行なうことが可能となるという効果が得ら
れるものである。
As a result, when an attempt is made to increase (or decrease) the output, the output temporarily decreases (or increases). This phenomenon disappears. In addition, it quickly reaches a highly efficient operating point according to the output demand, that is, the speed and guide vane opening that are most efficient for generating that output with the static head at that time, resulting in extremely efficient power generation operation. This has the effect of making it possible to perform the following.

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、次のようにしても実施することができるものである。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, but can also be implemented in the following manner.

(a)上記第1図の実施例では、出力応答補償部8とし
て、出力制御部5からのガイドベーン開度指令ARに基
づいてガイドベーン開度基準AR,を出力する場合を述
べたが、これに限らず出力応答補償部8として、ガイド
ベーン開度Aに基づいてガイドベーン開度基準AR1を
出力するようにしても、前述と同様の作用効果か得られ
るものである。
(a) In the embodiment shown in FIG. 1 above, a case has been described in which the output response compensator 8 outputs the guide vane opening reference AR based on the guide vane opening command AR from the output controller 5. The present invention is not limited to this, and even if the output response compensator 8 outputs the guide vane opening reference AR1 based on the guide vane opening A, the same effect as described above can be obtained.

(b)上記実施例では、水車およびこれに直結された誘
導発電機で構成される可変速水車発電システムに本発明
を適用した場合を述べたが、これに限らずポンプ水車お
よびこれに直結された発電電動機で構成される可変速水
車発電システムについても、同様に本発明を適用するこ
とができるものである。
(b) In the above embodiment, the present invention is applied to a variable speed water turbine power generation system consisting of a water turbine and an induction generator directly connected to the water turbine, but the present invention is not limited to this. The present invention can be similarly applied to a variable speed water turbine power generation system composed of a generator motor.

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。
In addition, the present invention can be modified and implemented in various ways without changing the gist thereof.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、出力要求に応じた
ガイドベーン開度指令を出力する出力制御部と、この出
力制御部からのガイドベーン開度指令に応じた開度とな
るようにガイドベーン開度を制御するガイドベーン制御
装置と、上記出力制御部からのガイドベーン開度指令、
またはガイドベーン開度のいずれかに基づいてガイドベ
ーン開度基準を出力する出力応答補償部と、この出力応
答補償部からのガイドベーン開度基準と、静落差とに基
づいて速度指令を出力する関数発生部と、この関数発生
部からの速度指令に応じた速度となるように上記可変周
波数電源へ出力指令を出力する速度制御部とを備えて構
成するようにしたので、可変速水車発電システムの速度
と出力を出力要求に追従して安定にかつ迅速に制御し、
常に効率の良い運転を行なうことが可能な極めて信頼性
の高い可変速水車発電システムの制御装置が提供できる
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, there is provided an output control unit that outputs a guide vane opening command in response to an output request, and an output control unit that outputs a guide vane opening command in response to an output request, and an output control unit that outputs a guide vane opening command in response to an output request, and a guide vane control device that controls the guide vane opening so that the guide vane opening is controlled, and a guide vane opening command from the output control section;
or an output response compensation unit that outputs a guide vane opening reference based on either the guide vane opening, and outputs a speed command based on the guide vane opening reference from this output response compensation unit and the static head difference. The variable speed water turbine power generation system is configured to include a function generation section and a speed control section that outputs an output command to the variable frequency power source so that the speed corresponds to the speed command from the function generation section. The speed and output of the machine can be controlled stably and quickly by following the output request,
It is possible to provide an extremely reliable control device for a variable speed water turbine power generation system that can always operate efficiently.

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

第1図は本発明による制御装置を適用した可変速水車発
電システムの一実施例を示す構成図、第2図(a)は同
実施例における制御系全体の特性を示すブロック図、第
2図(b)は第2図(a)における応答特性の等価ブロ
ック図、第3図は同実施例における応答特性を示す図、
第4図は水車の特性を示す図、第5図は従来の可変速水
車発電システムの一例を示す構成図、第6図は第5図に
おける応答特性を示す図である。 1・・・水車、IA・・・ガイドベーン、2・・・誘導
発電機、3・・・可変周波数電源、4・・・ガイドベー
ン制御装置、5・・・出力制御部、51・・・加減器、
52・・・比例積分制御器、6・・・速度制御部、61
・・・加減器、62・・・比例制御器、7・・・関数発
生部、8・・・出力゛応答補償部、9・・・関数発生部
、Po・・・出力要求、P・・・出力、AR・・・ガイ
ドベーン開度指令、A・・・ガイドベーン開度、H3T
・・・静落差、NR・・・速度指令、N・・・速度、E
R・・・可変周波数電源出力指令、E・・・誘導発電機
2の励磁電力、PM・・・水車出力。
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of a variable speed water turbine power generation system to which a control device according to the present invention is applied, Fig. 2(a) is a block diagram showing the characteristics of the entire control system in the same embodiment, Fig. (b) is an equivalent block diagram of the response characteristics in FIG. 2(a), and FIG. 3 is a diagram showing the response characteristics in the same example.
FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a water turbine, FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional variable speed water turbine power generation system, and FIG. 6 is a diagram showing response characteristics in FIG. 5. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Water turbine, IA... Guide vane, 2... Induction generator, 3... Variable frequency power supply, 4... Guide vane control device, 5... Output control part, 51... Adjuster,
52... Proportional-integral controller, 6... Speed control section, 61
...Adjuster, 62...Proportional controller, 7...Function generator, 8...Output response compensation unit, 9...Function generator, Po...Output request, P...・Output, AR...Guide vane opening command, A...Guide vane opening, H3T
...Static head difference, NR...Speed command, N...Speed, E
R: Variable frequency power supply output command, E: Excitation power of induction generator 2, PM: Water turbine output.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ガイドベーンを備えた水車またはポンプ水車と、この水
車またはポンプ水車に直結された発電機または発電電動
機と、この発電機または発電電動機に励磁電力を印加す
る可変周波数電源とから構成される可変速水車発電シス
テムの速度と出力を、前記ガイドベーンの開度と、前記
発電機または発電電動機の励磁電力とにより制御する制
御装置において、出力要求に応じたガイドベーン開度指
令を出力する出力制御部と、この出力制御部からのガイ
ドベーン開度指令に応じた開度となるようにガイドベー
ン開度を制御するガイドベーン制御装置と、前記出力制
御部からのガイドベーン開度指令、またはガイドベーン
開度のいずれかに基づいてガイドベーン開度基準を出力
する出力応答補償部と、この出力応答補償部からのガイ
ドベーン開度基準と、静落差とに基づいて速度指令を出
力する関数発生部と、この関数発生部からの速度指令に
応じた速度となるように前記可変周波数電源へ出力指令
を出力する速度制御部とを備えて構成するようにしたこ
とを特徴とする可変速水車発電システムの制御装置。
A variable speed water turbine consisting of a water turbine or pump water turbine equipped with guide vanes, a generator or generator motor directly connected to the water turbine or pump water turbine, and a variable frequency power supply that applies excitation power to the generator or generator motor. In a control device that controls the speed and output of a power generation system by the opening degree of the guide vane and the excitation power of the generator or generator motor, an output control section outputs a guide vane opening degree command according to an output request; , a guide vane control device that controls the guide vane opening so that the opening corresponds to the guide vane opening command from the output control unit; and a guide vane opening command from the output control unit or the guide vane opening. an output response compensator that outputs a guide vane opening reference based on either the output response compensator, and a function generator that outputs a speed command based on the guide vane opening reference from the output response compensator and the static head difference. and a speed control section that outputs an output command to the variable frequency power source so that the speed corresponds to the speed command from the function generation section. Control device.
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