JPS63223367A - 水力発電設備の制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、変速運転の可能な水車とそれに連結された発
電機とを有する水力発電設備を制御する水力発電設備の
制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に水力発電設備においては、電力系統の安定化調整
のために発電所の出力を出力指令に基づき時間と共に変
動させるような運転を行う場合がある。このような運転
方式は、ＡＦＣ（自動周波数制御）運転と呼ばれ、同期
発電機を接続して一定回転速度で運転される水車を有す
る従来の発電設備の場合は、出力指令に基づき水車のガ
イドベーン開度を調節することによって実施されてきた
。

第８図はかかる従来の水力発電設備の制御装置を説明す
るためのタイムチャートである。同図（ａ）は負荷変動
、（ｂ）はガイドベーン開度、（ｃ）は水圧鉄管内の水
圧、（ｄ）は主発電機の回転速度をそれぞれ示すもので
ある。

同図に示すように、負荷が変動すると主発電機の回転速
度を一定に保つためにガイドベーン開度が変わる。とこ
ろが、負荷変動周期ｆが短くて負荷変動幅ΔＰが大きい
場合、ガイドベーンの開閉速度が速いと、水車流量の変
化に伴う水撃作用で、管路系のサージングを誘発したり
水車の入口側の鉄管水圧に過大な圧力変動を発生したり
する恐れかある。このため、一定の回転速度で運転され
る水車においては、１」積出力が高速で変化する高速Ａ
ＦＣ運転はほとんど不可能であった。

これに対して、最近の傾向として、同期発電機の代りに
巻線型誘導発電機を用いた、変速運転の可能な水力発電
設備が採用されるようになってきている。このような変
速運転の可能な水車においては、巻線型誘導発電機の励
磁量を調整することにより、ガイドベーン開度を変える
ことなしに発電機出力を高速で変化させることができる
。この場合、ガイドベーン開度が変わらないため、先に
述べたような水撃作用による管路系の問題が無くなり、
したがって高速ＡＦＣ運転が可能となる。

ところが、こうした変速運転の可能な水力発電設備にお
いても巻線型誘導発電機の励磁量の調整だけで高速ＡＦ
Ｃ運転を行う場合には種々の問題が発生する。

この点を第９図のタイムチャートに従って説明する。同
図（ａ）は目標発電機出力Ｐ＊を、同図（ｂ）は発電機
出力Ｐ　を、同図（ｃ）はガイドベーン実開度ａを、同
図（ｄ）は水車回転速度Ｎを、同図（ｅ）は発電機トル
クＭ　および水車トルクＭ１をそれぞれ示すものである
。

まず、時刻ｔ　で目標発電機出力Ｐ＊が値Ｐ　＊から値
Ｐ　＊にステップ状に増大した場合ロー の水車および発電機の応答を考えてみる。励磁量の調整
は瞬間的に行われるため、発電機出力Ｐｇは値Ｐ。から
、直ちに目標値に一致するように変化する。その結果、
発電機トルクＭ　と水車トルりＭ　は、時刻ｔ。以降は
ＭｔくＭｇとなるため、を 水車回転速度Ｎは低下する。つまり、回転速度が変化し
ても、可変速制御水力発電設備ではサイリスク式周波数
変換装置（以下、サイリスクコンバータという）で発電
機出力を系統の一定周波数に変換するため問題が生ずる
ことはない。

ところが、サイリスクコンバータで変換できる周波数は
、サイリスタの容量によって上限並びに下限があるため
、あまり大きな出力変動があると回転速度の変化がその
」二限または下限を超えてしまい、励磁量の制御だけで
は対応できなくなってしまう。

第９図の例では、時刻ｔ１で水車回転速度Ｎがサイリス
タで変換できる下限回転速度に近付いたため、すなわち
ＮくＮ１となったため、これを条件にガイドベーンに開
度増大指令が送出され、時刻ｔ１以降ガイドベーン実開
度ａが増加する。

その結果、水車トルクＭ１が急激に増加し、時刻ｔ２で
Ｍｌ＞Ｍｇとなるため、水車回転速度Ｎは再び上昇する
。ところが、こうした状態になるとガイドベーン開度を
変化させなければならなくなってしまい、可変速運転の
水車といえども従来の回転速度一定の水車と同様に急激
な出力変化の要求に対しては管路系の問題によって追従
できなくなってしまう。

以上の応答過程を水車の特性」二で見てみると第１０図
の特性図に示すようになる。つまり、点Ｘｏ、Ｘｔ、Ｘ
、を結ぶ太い線が時刻１０から時刻ｔ１、ｔ２に至る水
車の運転点の軌跡を示す。

なお・曲線ａ１．ａ２　＋　　ａ３．ａ４はガイドベー
ン実開度ａが各々ａｌ’　　ａ２’　　ａ３’　　ａ４
の時の水車回転速度Ｎと水車出力Ｐ１の関係を示すもの
である。また、破線η１．η２．η３．η４は各々等効
率曲線である。一方、曲線ｋ。は各ガイドベーン開度に
おける最高効率点を結んだものである。

同図からも明らかなように、時刻１０からｔｌまでは図
示のようにガイドベーン開度一定で水車回転速度Ｎが低
下する。水車回転速度Ｎの低下により水車出力ＰＬも増
加するが、これは第９図において水車トルクＭｔの増加
で示されている。

第９図において時刻ｔ１で水車回転速度ＮがＮ＜Ｎ　　
となる運転点は、第１０図では点Ｘ１に相当する。第１
０図から、変速運転の可能な水車では、その時点の水車
出力Ｐｔとガイドベーン実開度ａに応じて運転点が曲線
ｋ。の上に来るように回転速度Ｎを調整すれば、常に最
高効率で水車を運転することができることが判かる。し
かし、目標発電機出力Ｐ＊の急激な変化に対して、ただ
単に発電機の励磁量を変えてその出力を調整する制御方
式では、運転点が最高効率点から離れてしまう。

一方、特開昭５９−７２９９８号公報に示されているよ
うに、目標発電機出力Ｐ＊の変化に対してガイドベーン
実開度ａと水車回転速度Ｎの両方を変化させ、運転点が
常に曲線ｋ。上に来るように制御することもできる。と
ころが、この方法によれば、発電機励磁量の調整をいか
に速く行ったとしても、ガイドベーン実開度ａが変化す
るまで−７＝ 発電機出力Ｐｇが変化しないため、目標発電機出力Ｐ＊
に対する発電機出力Ｐ　の追従性はガイドベーン実開度
ａの変化スピードに依存することになる。したがって、
この場合も従来の定速運転の水車と同様に、水車が変速
運転できるとしても、急激な目標発電機出力Ｐゝの変化
要求に対しては管路系の問題があり追従性が悪い。

（発明が解決しようとする問題点） 以上述べたように、発電機出力Ｐ　を時間と共に変化さ
せるＡＦＣ運転において、定速運転されろ水車では管路
系の水撃作用を考慮して急激なガイドベーン開度の変化
を制限されるため、目標発電機出力Ｐ＊の変化スピ−ド
が速い高速ＡＦＣ運転には追従させることができない。

一方、変速運転される水車では巻線型誘導発電機の励磁
量を調整すれば水車のガイドベーン開度を変えなくても
発電機出力Ｐ　を高速で変化させることができるため、
高速ＡＦＣ運転が可能である。ところが、変速運転され
る発電機においても、変速運転の可能な回転速度の幅は
サイリスタコンパークの容量で制限されるため、あまり
大きな幅の目標発電機出力Ｐ＊の変動に対しては回転速
度の変化が運転可能範囲から外れてしまい、励磁量の変
化だけでは目標発電機出力Ｐ＊の変化に対応できなくな
ってしまう。このような場合は、ガイドベーン実開度ａ
を変えて出力を調整する必要が出てくるが、この場合は
定速運転される水車の場合と同様に、管路系の水撃作用
の問題から高速ＡＦＣ運転に適応させることができなく
なってしまう。つまり、変速運転される水車は目標発電
機出力Ｐ＊′に対してガイドベーン実開度ａと水車回転
速度Ｎの両者を変化させ、その時の発電機出力Ｐ　に対
して最も効率が良くなるような運転点を選択して運転す
ることができるが、前述のように、目標発電機出力Ｐ＊
の変化に対してただ単に励磁量を変えるだけでは運転点
が最高効率点から外れてしまう。

水車回転速度Ｎとガイドベーン実開度ａの両者を制御す
れば、目標出力がどのように変化しても、運転点を常に
そのガイドベーン開度における最高効率点にセットする
ことができる。ところが、この場合の出力の変化スピー
ドはガイドベーンの変化スピードと等しくなるため、や
はり一定の回転速度で運転される水車と同様に高速ＡＦ
Ｃ運転には対応できなくなる。

したがって本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解
消し、変速運転される水車と発電機を有する水力発電設
備において、発電機出力を高速で変化させる高速ＡＦＣ
運転を可能にすると共に、与えられた運転落差や目標発
電機出力に対してガイドベーン開度と水車の回転速度を
調整して水車効率が最高になるような高効率運転を可能
とする水力発電設備の制御装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の水力発電設備の制御装置は、発電機の目標出力
Ｐ＊と水車の運転落差Ｈとから水車のガイドベーン目標
開度ａ＊を算出する第１の演算手段と、この第１の演算
手段によって算出されたガイドベーン目標開度ａ＊に基
づいて予め定められた時定数で水車のガイドベーン実開
度ａを制御する第１の制御手段と、水車の運転落差Ｈと
ガイドベーン実開度ａとに基づいて最適目標水車回転速
度Ｎ＊を算出する第２の演算手段と、この第２の演算手
段によって算出された最適目標水車回転速度Ｎ１と水車
実回転速度Ｎを突き合わせて速度偏差ΔＮ＝Ｎ＊−Ｎを
算出する第３の演算手段と、を突き合わせて出力偏差Δ
Ｐ＝Ｐ＊−Ｐ　　を算出する第４の演算手段と、第３の
演算手段によって算出された速度偏差ΔＮと第４の演算
手段によって算出された出力偏差ΔＰとをそれぞれ零に
するように発電機を制御する第２の制御手段とを具備し
たことを特徴とする。

（作　用） 本発明の水力発電設備の制御装置は、目標出力の緩慢な
変化に対しては主としてガイドベーン開度の変化により
出力調整が行われると共に、水車の回転速度はその運転
点が高効率領域に来るように制御されるため高効率運転
が可能となる。また、目標発電機出力Ｐ＊の急激な変化
に対しては、ガイドベーンの開度の制御手段に設定され
た時定数によりガイドベーン実開度ａの急激な変化を抑
制すると共に、発電機制御手段で速度偏差ΔＮと出力偏
差ΔＰを制御することにより目標発電機出力Ｐ＊に対す
る高速応答性を確保することができる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る水力発電設備の制御装
置のブロック図である。同図において示すように発電機
１は巻線型誘導機からなっており、水車２と直結されて
いる。水車２に流れ込む水の流計はガイドベーン３によ
って調節することかできる。変速装置４は後述の速度偏
差ΔＮまたは出力偏差ΔＰが零になるように発電機１の
励磁量を調節し、発電機出力Ｐ　または回転速度Ｎを制
御する。ＡＦＣ運転においては、その時の水車の運転落
差Ｈと目標発電機出力Ｐ＊から開度設定器５によって予
め求められている水車の特性より、最＝　　１２　− 適と思われるガイドベーン開度をガイドベーン目標開度
ａ＊とじて求める。ガイドベーン制御器６は水車の実際
のガイドベーン開度、つまりガイドベーン実開度ａかガ
イドベーン目標開度ａ＊に一致するように水車のガイド
ベーン３を制御する。

ただし、急激なガイドベーン実開度ａの変化は水撃作用
により管路系の過大な圧力変動、サージング等を誘発す
るため、ガイドベーン制御器６は適宜時定数を持つ一次
遅れ系として、ガイドベーン目標開度ａ＊がいかに急激
に変化してもガイドベーン実開度ａは所定の変化率以上
にはならないように制御する。ガイドベーン実開度ａと
運転落差Ｈは速度設定器７にも入力され、予め求められ
ている水車の特性より最適と思われる目標水車回転速度
Ｎ＊が算出される。ガイドベーン目標開度ａ＊とガイド
ベーン実開度ａとの差すなわち開度偏差Δａ＝ａ＊−ａ
と予め定められた判定値ΔａＯとを開度差判定器８が比
較し、その比較信号ＭによりΔａ≧ΔａＯのときは切換
器９を接点Ａ側に切換え、ΔａくΔａｏのときは切換器
９を接点Ｂ側に切換える。切換器９の接点Ｂには、目標
水車回転速度Ｎ＊と実際の水車回転速度Ｎとの差、すな
わち速度偏差ΔＮ＝Ｎ＊−Ｎが入力され、接点Ａには、
目標発電機出力Ｐ＊と実際の発電機出力Ｐとの差、すな
わち出力偏差ΔＰ＝Ｐ＊−Ｐが入力される。切換器９の
可動子は変速装置４に導かれている。したがって、Δａ
くΔａＯのときは切換器９は接点Ｂ側に切換えられ、変
速装置４を介してΔＮ＝０となるように発電機１が制御
される。また、Δａ≧ΔａＯのときは切換器９は接点Ａ
側に切換えられ、変速装置４を介してΔＰ＝０となるよ
うに発電機］か制御される。

第１図の装置において、目標発電機出力Ｐ＊が時刻ｔ　
においてＰ　＊からＰ　＊に変化した場合の応答を第２
図のタイムチャートに示す。同図（ａ）は目標発電機出
力Ｐ＊を、同図（ｂ）は水車出力Ｐよ並びに発電機出力
Ｐｇを、同図（ｃ）はガイドベーン目標開度ａ＊並びに
ガイドベーン実開度ａを、同図（ｄ）は切換器９の接点
位置を、同図（ｅ）は目標水車回転速度Ｎ＊並びに水車
回転速度Ｎを、同図（ｆ）は水車トルクＭ１並びに発電
機トルクＭ　をそれぞれ示すものである。

今、時刻ｔ　で目標発電機出力Ｐ＊が同図（ａ）示すよ
うにステップ状に変化すると目標発電機出力Ｐ＊が入力
されている開度設定器５の出力、つまりガイドベーン目
標開度ａ＊も同図（ｃ）に破線で示すように瞬間的に変
化する。ところが、ガイドベーン目標開度ａ＊とガイド
ベーン実開度ａとの間にはガイドベーン制御器６が介在
されており、ガイドベーン目標開度ａ＊の急激な変化が
緩和されるため、ガイドベーン実開度ａは同図（Ｃ）に
実線で示すように徐々にしか変化しない。時刻ｔ　以前
ではａ＝ａ＊すなわちΔａ＝Ｏであるため切換器９の接
点Ｂ側であるが、時刻ｔ。以降ではガイドベーン目標開
度ａ＊とガイドベーン実開度ａの間に差が発生してΔａ
≧Δａｏとなり切換器９の接点に示されるように時刻ｔ
。の少し後にＡ側に切換わる。切換器９の接点がＡ側に
切換わると、可変速装置４には目標発電機出力Ｐ＊と実
際の発電機出力Ｐ　との差すなわち出力偏差ΔＰが入力
され、これを零とするように発電機１の励磁量が制御さ
れる。巻線型誘導発電機とサイリスタコンバータの応答
性は非常に速いため、発電機１の出力、つまり発電機出
力Ｐ　は同図（ｂ）に示すようにほぼ瞬間的に変化する
。一方、ガイドベーン３の開度ずなわちガイドベーン実
開度ａは同図（ｃ）に示すように時刻１０から徐々に増
大するため、水車出力Ｐ０も同図（ｂ）に示すように徐
々に変化する。この場合、水車Ｉ・ルクＭｔと発電機ト
ルクＭ　はそれぞれ同図（ｆ）に示すように変化し、時
刻ｔ　からｔｌの間はＭｔくＭｇのため、水車回転速度
Ｎは同図（ｅ）に示すように低下する。このように、水
車回転速度Ｎが低下し、併せてガイドベーン実開度ａが
大きくなると、水車トルクＭ　の増加は時刻１１では発
電機トル［ りＭ　を上回るようになるため、時刻ｔ１以降は水車回
転速度Ｎは増加する。ガイドベーン実開度ａがさらに増
加し、時刻ｔ２でガイドベーン目標開度ａ＊との差すな
わち開度偏差Δａが判定値ΔａＯを下回ると、開度差判
定器８が動作して切換器９の接点がＢ側に切換わる。そ
の結果、以降の制御は水車回転速度Ｎが目標水車回転速
度Ｎ＊と一致するように発電機１の回転速度が制御され
、時刻ｔ３で最終的な目標状態、すなわち発電機比＊ 力Ｐ＝Ｐ、水車回転速度Ｎ＝Ｎ１となる。

以」−の制御過程における水車の運転点の変化を第３図
の特性図に示す。同図は従来技術の説明に用いた第１０
図の特性図に対応するものである。

第３図に示すように、運転点Ｘ　は時刻ｔ。における運
転点に相当する。時刻ｔ１て速度Ｎが最低となる運転点
は点Ｘ　である。時刻ｔ３におけす る最終的な運転点は点Ｘ１である。このように、本実施
例における制御装置によれば、目標出力の急激な変化に
即応できるだけでなく、最終的には水車の運転点を最高
効率となる運転点、つまり線ｋｏ上に持って行くことが
できる。

第４図は目標発電機出力Ｐ＊の比較的緩慢な変化に対す
る応答を示すタイムチャート、第５図は目標発電機出力
Ｐ＊の比較的急激な変化に対する応答を示すタイムチャ
ートである。各図において、（ａ）は目標発電機出力Ｐ
＊を、（ｂ）は発電機出力Ｐ　を、（ｃ）はガイドベー
ン目標開度ａ零並びにガイドベーン実開度ａを、（ｄ）
は切換器９の切換位置を、（ｅ）は目標水車回転速度Ｎ
＊並びに水車回転速度Ｎをそれぞれ示すものである。

第４図は目標発電機出力Ｐ＊の緩慢な変化に対する応答
を示すもので、この場合、目標発電機出力Ｐ零の変化が
緩慢であるためガイドベーン目標開度ａ＊とガイドベー
ン実開度ａとの差すなわち開度偏差はほとんどない。そ
の結果、第１図の切換器９の接点は常に接点Ｂ側である
ため発電機１の励磁量の調整は目標水車回転速度Ｎ＊と
実際の水車回転速度Ｎとの差すなわち速度偏差ΔＮを零
にするように制御するため、水車回転速度Ｎはその時の
運転点が第３図の線ｋ。で示される特性で推移する。つ
まり、この場合、水車回転速度Ｎは各出力において最高
効率状態になるように、ごくわずかに調整されるだけで
ある。なお、発電機出力Ｐｇの調整は主としてガイドベ
ーン開度の変化のみで行われる。

一方、第５図の場合は目標発電機出力Ｐ＊の急速な変化
に対する応答を示すものである。この場合、目標発電機
出力Ｐ＊の変化が大きく速いため、ガイドベーン目標開
度ａ＊とガイドベーン実開度ａとの差が大きくなり、Δ
ａ≧ΔａＯとなる。その結果、開度差判定器８を介して
切換器９が接点Ａ側に切換わる。ガイドベーン目標開度
ａ＊は周期的に変化するため、ある瞬間では第５図（ｃ
）に示されているように目標開度ａ＊と実開度ａの特性
線が交差する。すなわち、ガイドベーン目標開度ａ＊＝
ガイドベーン実開度ａとなる点が周期的に現れるため、
その瞬間は切換器９は接点Ｂ側に切換えられるが、それ
以外は接点Ａ側にあって、目標発電機出力Ｐ＊と発電機
出力Ｐ　の差すなわち出力偏差ΔＰの値に応じて発電機
１の励磁量が調整される。その結果、目標発電機出力Ｐ
＊の変化が速く大きいにもかかわらず、実際の発電機臼
力Ｐ　を図示のようにほぼ目標発電機出力Ｐ＊に追従さ
せることができる。その結果、発電機トルクＭ　と水車
トルクＭ１との間に差が発生するため、その不平衡トル
クに応じて水車回転速度Ｎは図示のように変化する。一
方、ガイドベーン実開度ａは、ガイドベーン目標開度ａ
＊が図示のように大きく変化するにもかかわらず、その
変化はガイドベーン制御器６で緩和されるため、その動
きはそれ程大きくない。このため、発電機出力Ｐｇの変
化が大きく早いにもかかわらず、ガイドベーン実開度ａ
の変化は少ないため、管路系の圧力変動やサージングを
問題とならないレベルに抑制することかできる。

このように、本実施例によれば、可変速制御水力発電設
備において、緩慢なＡＦＣ運転の要求に対しては高効率
の運転、高速のＡＦＣ運転の要求に対しては速い応答性
の運転が可能となる。

第６図は本発明の他の実施例に係る水力発電設備の制御
装置のブロック図である。同図構成の第１図の構成と異
なる点は、切換器９で変速装置４に入力される信号を選
択する代わりに、第１のゲイン可変増幅器１０および第
２のゲイン可変増幅器］１を介して変速装置４に制御信
号を与えていることである。同図において、第１のゲイ
ン可変増幅器１０および第２のゲイン可変増幅器１１は
ガイドベーン目標開度ａ＊とガイドベーン実開度８間の
開度偏差Δａによってゲインを変える作用を有し、第１
のゲイン可変増幅器１０は目標発電機出力Ｐ＊と発電機
出力Ｐ　間の出力偏差ΔＰに開度差Δａに応じたゲイン
Ｇ１を乗じてＧ１　・ΔＰとして送出し、第２のゲイン
可変増幅器１１は目標水車回転速度Ｎ１と水車回転速度
Ｎ間の速度偏差ΔＮに開度差Δａに応じたゲインＧ２を
乗じてＧ２　・ΔＮとして送出する。ここで、第１のゲ
イン可変増幅器］０のゲインＧ１並びに第２のゲイン可
変増幅器１１のゲインＧ２をそれぞれ第７図に示すよう
に設定することにより、実質的に第１図の切換器９に相
当する機能を実現することができる。

第７図に示すように、１Δａ１く１Δａｏｌの範囲では
第１のゲイン可変増幅器１０のゲインＧ　をほぼ零とし
、１Δａ１≧ＩΔａｏｌの範囲では第２のゲイン可変増
幅器１１ゲインＧ２をほぼ零としている。その結果、変
速装置４に入力される信号はｌΔａ１く１Δａｏｌの範
囲では速度偏差ΔＮとなり、１Δａ１≧１Δａｏｌの範
囲では出力偏差ΔＰとなる。

なお、第１．第２のゲイン可変増幅器１０゜１１のゲイ
ンＧ１．Ｇ２は第７図の特性に限定されるものではなく
、例えば“０”と“１”の間の変化を緩やかなものとし
てもよく、またゲインの設定範囲を“］、０“以上にと
るようにしてもよい。

」ニ記各実施例においては、目標発電機出力Ｐ＊とガイ
ドベーン実開度８間の開度偏差Δａの間に応じて切換器
９または第１のゲイン可変増幅器１０によって調整して
いるが、第２図に示すように、出力偏差ΔＰの値は目標
出力Ｐ＊が急激に変化した時のみ大きな値になり、他の
場合はほとんど零に近い。このため、出力偏差ΔＰが常
に変速装置４に入力されていても、第２図に示した各状
態量の変化はそれ程度らない。したがって、制御系の簡
略化のために、切換器９または第１のゲイン可変増幅器
］０を省略してもほぼ同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば変速制御される水力発電設備において、
発電機出力を高速で変化させる高速ＡＦＣ運転を可能に
すると共に、与えられた運転落差や目標発電機出力に対
して水車効率が最も高くなるようにガイドベーン開度と
水車回転速度を調整することにより、高効率運転を可能
とした水力発電設備の制御装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る水力発電設備の制御装
置のブロック図、第２図は第１図の装置の動作を説明す
るためのタイムチャート、第３図は第１図の装置におけ
る動作特性を説明するための動作特性図、第４図、第５
図は第１図の装置において目標発電機出力の変化が緩慢
な場合と急激な場合の動作を説明するためのタイムチャ
ート、第６図は本発明の他の実施例に係る水力発電設備
の制御装置のブロック図、第７図（ａ）、　　（ｂ）は
第６図の装置における第１および第２のゲイン可変増幅
器のゲイン特性図、第８図は従来の水力発電設備の制御
概念を説明するだめのタイムチャート、第９図は従来の
水力発電設備の高速ＡＦＣ運転の概念を説明するための
タイムチャート、第１０図は従来の水力発電設備の高速
ＡＦＣ運転の運転特性を説明するための運転特性図であ
る。 １・・・発電機、２・・・水車、３・・・ガイドベーン
、４・・・変速装置、５・・・開度設定器、６・・・ガ
イドベーン制御器、７・・・回転速度設定器、８・・・
開度差判定器、９・・・切換器、１０．１１・・・ゲイ
ン可変増幅器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ＝　　２４　− 第１図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転速度を予め定められた範囲内で任意の値に設定
   できる水車に発電機を連結してなる水力発電設備を制御
   する水力発電設備の制御装置において、 前記発電機の目標出力Ｐ＾＊と前記水車の運転落差Ｈと
   から前記水車のガイドベーン目標開度ａ＾＊を算出する
   第１の演算手段と、この第１の演算手段によって算出さ
   れたガイドベーン目標開度ａ＾＊に基づいて予め定めら
   れた時定数で前記水車のガイドベーン実開度ａを制御す
   る第１の制御手段と、前記水車の運転落差Ｈとガイドベ
   ーン実開度ａとに基づいて最適目標水車回転速度Ｎ＾＊
   を算出する第２の演算手段と、この第２の演算手段によ
   って算出された最適目標水車回転速度Ｎ＾＊と水車実回
   転速度Ｎを突き合わせて速度偏差ΔＮを算出する第３の
   演算手段と、前記発電機の目標出力Ｐ＾＊と実際の発電
   機出力Ｐ＿ｇとを突き合わせて出力偏差ΔＰを算出する
   第４の演算手段と、前記第３の演算手段によって算出さ
   れた速度偏差ΔＮと前記第４の演算手段によって算出さ
   れた出力偏差ΔＰとをそれぞれ零にするように前記発電
   機を制御する第２の制御手段とを具備したことを特徴と
   する水力発電設備の制御装置。 ２、第１の制御手段は、ガイドベーン目標開度ａ＾＊と
   ガイドベーン実開度ａとの間の差を開度偏差Δａとして
   算出する手段と、この開度偏差Δａが予め定められた判
   定値を超えたときは出力偏差ΔＰを零にするように、ま
   た開度偏差Δａが予め定められた判定値以内のときは速
   度偏差ΔＮを零にするように制御させる選択手段とを備
   えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の水力発電設備の制御装置。 ３、第１の制御手段は、開度偏差Δａに基づいて発電機
   の制御ゲインを設定する手段を備えていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の水力発電設備の制御
   装置。