KR20200007872A - Hydro Power System Linkage System - Google Patents

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KR20200007872A
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게이 오까후지
마사히로 사노
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Abstract

상위 컨트롤러 등을 마련하지 않고, 변화되는 수동력에 대응하여 자율적으로 대수 제어 운전을 행하는 복수의 수차 발전기로 구성된 수력 발전 계통 연계 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 수도관에 설치된 수차와, 수차에 의하여 구동되는 영구 자석식 동기 발전기와, 영구 자석식 동기 발전기를 인버터에 의하여 발전 제어하는 발전 컨트롤러로 이루어지는 구성을 복수 이용하여, 각 인버터에 의해 발전한 직류 전력을 상호 간에 접속한 후, 계통 연계 장치를 통하여 계통으로 역조류하는 수력 발전 계통 연계 시스템에 있어서, 각각의 발전 컨트롤러가 각각의 수차의 특성에 기초하는 발전 제어를 독립적으로 행함과 함께, 각각에 발전의 개시 회전수 및 정지 회전수를, 다른 수차와는 상이하도록 설정함으로써, 수도관의 수량 변화에 대응하여 자율적으로 대수 운전을 행하도록 구성한다.It is an object of the present invention to provide a hydroelectric power generation system linkage system composed of a plurality of aberration generators that autonomously perform logarithmic control operations in response to changing manual forces without providing a host controller. In order to achieve the above object, power is generated by each inverter using a plurality of configurations including aberrations installed in water pipes, a permanent magnet synchronous generator driven by the aberration, and a power generation controller for generating and controlling the permanent magnet synchronous generator with an inverter. In a hydroelectric power generation system linkage system in which DC power is connected to each other and then reverse current flows into a system through a system linkage device, each power generation controller independently performs power generation control based on the characteristics of each aberration. By setting the start rotation speed and the stop rotation speed of the power generation so as to be different from other aberrations, the logarithmic operation is performed autonomously in response to the change in the quantity of water pipes.

Description

수력 발전 계통 연계 시스템Hydro Power System Linkage System

본 발명은, 물의 미이용 에너지를 회수하는 수력 발전 시스템에 관한 것이며, 특히 발전한 전력을 계통으로 연계하는 수력 발전 계통 연계 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydroelectric power generation system for recovering unused energy of water, and more particularly, to a hydroelectric power generation system linking system for linking generated electric power to a system.

일반적으로, 미이용된 물의 위상 에너지를 수차와 발전기에서 회수하는 수력 발전 시스템에서 계통에 접속하여 발전한 전력을 계통으로 역조류 매전하는 계통 연계 시스템에서는, 발전에 이용할 수 있는 수동력(水動力)을 가능한 한 효율적으로 전력으로 변환할 필요가 있다.In general, in a system linkage system in which a power generated by connecting to a grid is reversed in a hydroelectric generation system that recovers phase energy of unused water from an aberration and a generator, a manual force available for generation is possible. It needs to be converted to power as efficiently as possible.

한편, 재생 가능 에너지로서의 미이용된 물은 수량이 계절이나 시간대 등에 따라 변화되는 경우가 많다. 이 때문에, 설치하는 장소에서 얻어지는 최대의 수량에 맞추어 수차의 선정을 행하는데, 소규모 수력 발전 시스템에서는, 펌프 역전 수차로 대표되는 고정익의 수차가 일반적이다. 즉, 가변 피치 기구나 가이드 베인 등 수량 변화에 대응하는 기계적인 기능이 없기 때문에, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 수동력의 변화에 맞추어, 수차에 의하여 구동되는 발전기의 발전 능력을 가변함으로써, 수차의 능력을 최대로 끌어내는 방법이 제안되어 있다.On the other hand, unused water as renewable energy often changes in quantity depending on season, time of day, or the like. For this reason, aberrations are selected in accordance with the maximum quantity obtained at the installation site, but in a small hydroelectric power generation system, aberrations in fixed blades represented by pump inversion aberrations are common. That is, since there is no mechanical function corresponding to the quantity change, such as a variable pitch mechanism or a guide vane, as described, for example, in Patent Document 1, the power generation capacity of the generator driven by aberration is varied in accordance with the change in the manual force. By doing so, a method of maximizing the aberration capability has been proposed.

일본 특허 공개 제2004-364357호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2004-364357

특허문헌 1은, 1대의 수차에 의하여 넓은 유량 범위, 유효 낙차 범위에서의 고효율의 수력 발전을 실현하고 있지만, 1대의 수차로는, 크게 변화되는 수량에 대하여 높은 변환 효율을 유지하는 것에는 한계가 있다. 이 때문에, 수량의 변화를 고려한 후, 복수의 수차를 설치하고, 유량 검출 장치와 상위 컨트롤러에 의하여, 수량에 맞추어 운전하는 대수(臺數)를 전환하는 운전 제어 방법을 생각할 수 있지만, 어떠한 식으로 복수의 수차를 제어함으로써 시스템으로서 효율이 좋은지에 대하여 특허문헌 1은 고려하고 있지 않다.Patent Document 1 realizes high-efficiency hydroelectric power generation in a wide flow range and effective dropping range by one aberration, but one aberration has a limit in maintaining high conversion efficiency with respect to a large quantity of water. have. For this reason, after considering a change in the quantity of water, a plurality of aberrations are provided, and an operation control method of switching the number of units to be operated in accordance with the quantity by the flow rate detection device and the host controller can be considered. Patent Document 1 does not consider whether the efficiency is good as a system by controlling a plurality of aberrations.

본 발명의 목적은, 계통에 접속하여 발전한 전력을 역조류하는 복수 수차에 의한 계통 연계 발전 시스템을 대상으로 하여, 수차 발전에 이용 가능한 수동력의 변화에 대하여, 개개의 수차의 특성을 고려한 수차 발전 제어를 행함과 함께, 유량 검출 장치 및 검출한 유량에 따라 최적의 운전 대수를 제어하는 상위 컨트롤러 등을 삭감한 최소의 기기 구성으로 대수 제어 운전을 가능하게 하는 복수 수차에 의한 소규모 수력 발전 계통 연계 시스템을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to target a system-generated power generation system using a plurality of aberrations that reverse current generated by connecting to a system, and aberration power generation considering the characteristics of individual aberrations with respect to the change in manual force available for aberration power generation. A small hydroelectric power generation system linkage system using multiple aberrations that enables the control of a number of units with a minimum device configuration that reduces the host controller that controls the optimum number of operations according to the flow rate detection device and the detected flow rate. To provide.

본 발명은, 상기 배경기술 및 과제를 감안하여 그 일례를 들자면, 수도관에 설치된 수차와, 수차에 의하여 구동되는 영구 자석식 동기 발전기와, 영구 자석식 동기 발전기를 인버터에 의하여 발전 제어하는 발전 컨트롤러로 이루어지는 구성을 복수 이용하여, 각 인버터에 의해 발전한 직류 전력을 상호 간에 접속한 후, 계통 연계 장치를 통하여 계통으로 역조류하는 수력 발전 계통 연계 시스템에 있어서, 각각의 발전 컨트롤러가 각각의 수차의 특성에 기초하는 발전 제어를 독립적으로 행함과 함께, 각각에 발전의 개시 회전수 및 정지 회전수를, 다른 수차와는 상이하도록 설정함으로써, 수도관의 수량 변화에 대응하여 자율적으로 대수 운전을 행하도록 구성한다.The present invention has been made in view of the above-described background art and problems, and includes an aberration installed in a water pipe, a permanent magnet synchronous generator driven by the aberration, and a power generation controller configured to control generation of the permanent magnet synchronous generator by an inverter. In a hydroelectric power generation system linkage system which uses a plurality of power supplies to connect DC power generated by each inverter to each other and then reverse currents to a system through a system linkage device, each power generation controller is based on the characteristics of each aberration. The power generation control is independently performed, and the start and stop rotational speeds of the power generation are set so as to be different from other aberrations, so that the logarithmic operation is performed autonomously in response to the change in the quantity of water pipes.

본 발명에 의하면, 간단한 구성으로 수차에 대한 수동력의 변화에 대응하여 수차 특성에 기초하는 최적의 수차 제어를 행함과 함께, 복수 수차의 자율적인 대수 운전 제어에 의한 수력 발전 계통 연계 시스템을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a hydroelectric power generation system linkage system by performing autonomous algebraic control of a plurality of aberrations while performing optimal aberration control based on aberration characteristics in response to a change in manual force with respect to aberrations with a simple configuration. Can be.

도 1은 실시예 1에 있어서의 복수의 수차로 구성되는 수력 발전 계통 연계 시스템의 구성도이다.
도 2는 실시예 1에 있어서의 발전 컨트롤러의 기능 블록도이다.
도 3은 실시예 1에 있어서의 발전 컨트롤러의 발전 제어 특성을 나타내는 특성도이다.
도 4는 실시예 1에 있어서의 수동력의 변화와 수차의 자율적 대수 운전 제어를 나타내는 타임 차트이다.
도 5는 실시예 1에 있어서의 계통 이상 발생 시의 수차의 자율적 대수 운전 제어를 나타내는 타임 차트이다.
도 6은 실시예 2에 있어서의 복수 수차에 의한 수력 발전 계통 연계 시스템의 구성도이다.
도 7은 실시예 2에 있어서의 발전 컨트롤러의 발전 제어 특성을 나타내는 특성도이다.
도 8은 실시예 2에 있어서의 수위 변동 시의 자율적 대수 운전 제어를 나타내는 타임 차트이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram of the hydroelectric power generation system linkage system comprised by the some aberration in Example 1. FIG.
2 is a functional block diagram of a power generation controller in the first embodiment.
3 is a characteristic diagram showing power generation control characteristics of the power generation controller in the first embodiment.
4 is a time chart showing the change in manual force and autonomous logarithmic driving control of aberration in Example 1. FIG.
FIG. 5 is a time chart showing autonomous logarithmic driving control of aberration when a system fault occurs in Example 1. FIG.
It is a block diagram of the hydroelectric power generation system linkage system by the several aberrations in Example 2. FIG.
7 is a characteristic diagram illustrating power generation control characteristics of the power generation controller in the second embodiment.
FIG. 8 is a time chart showing autonomous logarithmic driving control at the time of water level variation in Example 2. FIG.

이하, 본 발명의 실시예를, 도면을 이용하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of this invention is described using drawing.

실시예 1Example 1

도 1은, 본 실시예에 있어서의 수력 발전 계통 연계 시스템의 구성이다. 도 1에 있어서, 수차(101, 201, 301)에 대하여 연직 방향으로 높이가 있는 장소에 설치되는 상부 저수조(9)에, 수력 발전에 이용하는 이용 가능 수량 Q0(13)의 물이 유입되어 있다. 상부 저수조(9)로부터 수도관(도수관, 송수관, 배수관 등을 포함함)(1)을 거쳐 수차 유량 Qp(14)는 1차측 수도 분기관(31)에 의하여 Q1, Q2, Q3로 배분되어, 각각 수차마다의 수도관(106, 206, 306)으로 3대의 수차(101, 201, 301)에 공급된다. 그것에 의하여 수차(101, 201, 301)로 수차 유량 Qp(14)의 물이 송수되어 발전에 이용되며, 2차측 수도 분기관(32)을 통하여 배수된다.1 is a configuration of a hydro power system linkage system according to the present embodiment. 1, in the upper reservoir 9 which is installed in a place with a height in the vertical direction, the water in the Quantity Q 0 (13) for use in a hydroelectric flows with respect to the aberrations (101, 201, 301) . The aberration flow rate Qp 14 is distributed from the upper reservoir 9 through the water pipe (including water pipe, water pipe, drain pipe, etc.) 1 to Q 1 , Q 2 , and Q 3 by the primary side water branch pipe 31. Then, the water pipes 106, 206, and 306 for each aberration are supplied to the three aberrations 101, 201, and 301, respectively. As a result, water at the aberration flow rate Qp 14 is fed to the aberrations 101, 201, and 301 for use in power generation, and is drained through the secondary water supply branch pipe 32.

수차(101)는 플라이휠(107)과 영구 자석식 동기 발전기(102)를 구동한다. 영구 자석식 동기 발전기(102)는, 인버터(103)에 의해 발전 컨트롤러(104)에 의하여 발전 제어됨으로써 직류 전력을 발생시키고, 직류 케이블부(6)에서 계통 연계 파워 컨디셔너(7)로 전력을 공급한다. 계통 연계 파워 컨디셔너(7)는, 직류 전력을, 상용 전원에 동기한 교류 전력으로 변환하여, 계통(8)으로 전력을 역조류하는 계통 연계 장치이다. 각 발전 컨트롤러(104, 204, 304)에는 목표 직류 전압 VDC *가 설정되어 있으며, 직류 케이블부(6)의 직류 전압 VDC를 VDC *로 하도록, 도 3에 나타내는 수차의 특성(22)에 기초하는 발전 제어를 행하고 있다.The aberration 101 drives the flywheel 107 and the permanent magnet synchronous generator 102. The permanent magnet synchronous generator 102 generates DC power by generating power controlled by the power generation controller 104 by the inverter 103, and supplies power to the grid-connected power conditioner 7 from the DC cable unit 6. . The system-linked power conditioner 7 is a system-linked device that converts DC power into AC power in synchronization with a commercial power source, and reverse currents the system to the system 8. The target DC voltage V DC * is set in each of the power generation controllers 104, 204, and 304, and the characteristic 22 of the aberration shown in FIG. 3 is set such that the DC voltage V DC of the DC cable section 6 is V DC * . Power generation control based on the above is performed.

한편, 직류 케이블부(6)의 전압 VDC는, 계통 연계 파워 컨디셔너(7)에 의한 역조류의 전력량에 따라 정해지기 때문에, 계통 연계 시스템의 경우, VDC는 계통 연계 파워 컨디셔너(7)에 의하여 제어되고 있다. 결과로서, 직류 케이블부(6)의 직류 전압값은 계통 연계 파워 컨디셔너(7)의 직류 전압 제어값 VDC로 된다. 따라서 본 발전 시스템에서는, 하기 관계가 성립될 때 발전 상태로 된다.On the other hand, since the voltage V DC of the DC cable part 6 is determined according to the amount of power of the reverse current by the grid-connected power conditioner 7, in the case of the grid-linked system, V DC is supplied to the grid-linked power conditioner 7. Is controlled. As a result, the DC voltage value of the DC cable part 6 becomes the DC voltage control value V DC of the grid-connected power conditioner 7. Therefore, in this power generation system, it is in a power generation state when the following relationship is established.

VDC *>VDC V DC * > V DC

또한 수차(201, 301)에 대해서도 마찬가지로, 수차(201, 301)는 각각 플라이휠(207, 307)과 영구 자석식 동기 발전기(202, 302)를 구동한다.Similarly with respect to the aberrations 201 and 301, the aberrations 201 and 301 drive the flywheels 207 and 307 and the permanent magnet synchronous generators 202 and 302, respectively.

일반적으로 재생 가능 에너지로서의 수력 이용에서는, 발전에 이용하는 수량이 계절 등의 조건에 따라 변화된다. 이 때문에 상부 저수조(9)에는, 수위를 검출하는 수위계(11) 등에 의하여 저수조의 수위를 확인하여, 수위가 일정해지도록 유량 조정 밸브(10)를 이용하여, 수차 유량 Qp(14)가 이용 가능 수량 Q0을 초과하여 저수조가 비지 않도록 수차 유량 Qp(14)를 조정하고 있다. 또한 수위계의 전원은, 수차에 의한 발전에 의하여 공급되고 있다.In general, in the use of hydropower as renewable energy, the quantity used for power generation varies depending on the conditions such as the season. Therefore, the aberration flow rate Qp 14 can be used for the upper reservoir 9 by using the flow rate adjustment valve 10 so that the water level of the reservoir can be checked by a level gauge 11 or the like which detects the level. is greater than the quantity Q 0 to the water storage tank is busy so as to adjust the aberration flow Qp (14). In addition, the power of the water gauge is supplied by power generation by aberration.

수차(101, 201, 301)에 대한 상부 저수조(9) 위치의 높이는 변화되지 않기 때문에, 유량 조정 밸브(10)에 의한 수량 Qp의 변화는, 수차에 입력되는 수동력의 변화로 된다. 이 때문에, 재생 가능 에너지를 이용한 계통 연계 시스템에 있어서는, 입력되는 에너지가 변화, 변동되는 조건 하에서 발전 컨트롤러(104, 204, 304)에 의하여 항시 최대의 발전량을 수차로부터 얻도록 제어를 행한다. 구체적으로는, 발전 컨트롤러(104, 204, 304)가 수차 파워 커브(22)에 기초하여 발전기로부터 취출하는 발전 전력을, 수차에 입력되는 에너지에 맞추어 최적화되도록 인버터(103, 203, 303)에 대하여 발전 전력을 제어한다.Since the height of the position of the upper reservoir 9 with respect to the aberrations 101, 201, and 301 does not change, the change in the water quantity Qp by the flow regulating valve 10 is a change in the manual force input to the aberration. For this reason, in the system linkage system using the renewable energy, the power generation controllers 104, 204 and 304 always perform the control so that the maximum generation amount is always obtained from the aberration under the condition that the input energy is changed or changed. Specifically, the inverters 103, 203, and 303 are configured such that the power generation controllers 104, 204, and 304 optimize power generation power taken out of the generator based on the aberration power curve 22 in accordance with energy input to the aberration. Control the generated power.

각 수차에 대한 수량 Q1, Q2, Q3은, 각 수차의 발전량에 따라 상기 수도관의 압력 손실이 변화되기 때문에 배분도 상이하다.The quantity Q 1 , Q 2 , Q 3 for each aberration differs in the distribution because the pressure loss of the water pipe varies with the amount of power generated by each aberration.

일반적으로 수차의 회전수가 높아지면 압력 손실은 증가하고, 수차의 에너지 변환 효율이 최대로 되는 정격 운전 시에 압력 손실은 최소로 된다. 이 때문에, 수차 발전에서는 발전 제어에 따라 압력 손실이 변화된다.In general, as the rotation speed of the aberration increases, the pressure loss increases, and the pressure loss becomes minimal during the rated operation in which the energy conversion efficiency of the aberration is maximized. For this reason, in aberration power generation, pressure loss changes with power generation control.

발전 컨트롤러(104, 204, 304)는 각각, 자신의 수차 파워 커브에 기초하는 발전 제어를 행한다.The power generation controllers 104, 204, and 304 each perform power generation control based on their own aberration power curves.

도 2는, 발전 컨트롤러의 기능 블록을 도시한 도면이다. 도 2에 있어서는 발전 컨트롤러(104)에 대해서만 기재하고 있지만, 발전 컨트롤러(204, 304)에 대해서도 마찬가지의 구성이므로 그 기재는 생략하고 있다. 도 2에 있어서 발전 컨트롤러(104)는, 영구 자석식 동기 발전기(102)에 의하여 발전되는 3상 교류 전력을, 계통 연계 파워 컨디셔너(7)에 공급 가능한 직류 전력으로 변환하는 인버터(103)를 제어한다. 이 인버터(103)의 제어는, 마이크로프로세서인 발전기 제어 마이크로컴퓨터(50)에 의하여 행해진다. 발전기 제어 마이크로컴퓨터(50)는, 영구 자석식 동기 발전기(102)의 상전류값을 검출하는 전류 센서(58)로부터 영구 자석식 동기 발전기(102)의 상전류를 검출하는 전류 검출부(57)와, 위치·속도 추정 연산부(56)와, 인버터(4)의 출력 전압값을 검출하는 PN 전압 검출부(55)와, 발전 전력 명령 생성부(54)와, 전압 명령 연산부(53)와, d/q 변환부(52)와, PWM 제어 펄스 생성부(51)를 구비하고 있다. 각 구성은 일반적인 인버터 제어에서 알려져 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 인버터(103)는 반도체 스위칭 소자를 갖고 있으며, 영구 자석식 동기 발전기(102)에 의하여 발전되는 전력을, 반도체 스위칭 소자를 온/오프 제어함으로써 직류로 변환함과 함께, 그 직류 전압을 제어하여 계통 연계 파워 컨디셔너(7)에 공급 가능한 직류 전력으로 변환한다. 발전기 제어 마이크로컴퓨터(50)는, 그 반도체 스위칭 소자를 온/오프 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 생성하여 인버터(103)를 제어한다.2 is a diagram illustrating a functional block of a power generation controller. In FIG. 2, only the power generation controller 104 is described. However, the description is omitted because the power generation controllers 204 and 304 have the same configuration. In FIG. 2, the power generation controller 104 controls the inverter 103 that converts three-phase AC power generated by the permanent magnet synchronous generator 102 into DC power that can be supplied to the system-linked power conditioner 7. . Control of this inverter 103 is performed by the generator control microcomputer 50 which is a microprocessor. The generator control microcomputer 50 includes a current detector 57 that detects a phase current of the permanent magnet synchronous generator 102 from a current sensor 58 that detects the phase current value of the permanent magnet synchronous generator 102, and a position and speed. Estimation calculator 56, PN voltage detector 55 for detecting the output voltage value of inverter 4, generated power command generator 54, voltage command calculator 53, d / q converter ( 52, and a PWM control pulse generator 51 is provided. Since each configuration is known in general inverter control, its detailed description is omitted. The inverter 103 has a semiconductor switching element, and converts the electric power generated by the permanent magnet synchronous generator 102 into a direct current by controlling the semiconductor switching element on / off, while controlling the direct voltage to connect the grid. It converts into direct current power which can be supplied to the power conditioner 7. The generator control microcomputer 50 generates a PWM control signal for on / off control of the semiconductor switching element to control the inverter 103.

도 3에, 각 발전 컨트롤러에 탑재되어 있는 수차 파워 커브와, 발전 개시 및 발전 정지의 각 설정 회전수를 나타낸다. 도 3에 있어서, 본 시스템의 최대 수량 시의 수차 무구속 회전수를 NMAX라 한다. 또한 설명을 위하여 3대의 수차는 동일한 성능으로 하고 정격 출력을 3㎾로 한다.In FIG. 3, the aberration power curve mounted in each power generation controller and each set rotation speed of power generation start and power generation stop are shown. In Fig. 3, the aberration-free rotational speed at the maximum quantity of the present system is referred to as N MAX . For the sake of explanation, the three aberrations have the same performance and the rated output is 3 ㎾.

도 3에 있어서, 발전 컨트롤러가 발전을 개시하여 발전량을 증가시켜 가면, 수차의 동작점은 무구속의 회전수로부터 수차 파워 커브(22) 상을 우측으로부터 좌측으로 이동해 간다.In FIG. 3, when the power generation controller starts generating power and increases the amount of power generated, the operating point of the aberration moves the aberration power curve 22 on the aberration power curve 22 from right to left from an unrestrained rotational speed.

수차에 대한 수동력이 수차마다의 정격 발전 출력 P0인 경우에는, 회전수가 정격 발전 회전수 N0에서 100%의 발전 출력 3㎾가 얻어진다.If the number of power for the aberration of the rated power output P 0 of each aberration, the number of revolutions is at the rated rotational speed N 0 power generation output is obtained 3㎾ of 100%.

수동력이 수차 1대당 2㎾밖에 되지 않는 경우에는, 동작점은 N0을 초과하여 좌측으로 이동하여, 회전수가 N32, 출력이 P32의 출력 66.6%, 2㎾ 상당으로 된 시점에서 균형을 이룬다. 발전 컨트롤러는 수동력의 증감에 맞추어 동작점을, 수차의 파워 커브(22) 상을 이동시킴으로써, 항시 수차의 최적 동작점을 유지하면서 발전을 계속하는 제어를 행한다.If the manual force is only 2 kW per aberration, the operating point exceeds N 0 and moves to the left, balancing when the rotation speed N 32 and the output become 66.6% of P 32 and 2 kW equivalent. Achieve. The power generation controller moves the operating point on the power curve 22 of the aberration in accordance with the increase or decrease of the manual force, thereby controlling to continue the generation while maintaining the optimum operating point of the aberration.

본 실시예에서는, 3대의 수차에 의한 병렬 운전 시에 최적의 운전 대수로 되도록 각각의 발전 컨트롤러에 발전 개시 및 발전 정지 회전수를 설정한다.In this embodiment, power generation start and power generation stop rotation speeds are set in each power generation controller so as to obtain an optimum number of driving in parallel operation by three aberrations.

발전 컨트롤러(104, 204, 304)에는, 각각 도 3에 나타내는 발전 개시 회전수와 발전 정지 회전수를, 각각 하기에 나타내는 조건을 만족시키도록 상이한 값으로 설정한다.The power generation controllers 104, 204 and 304 are set to different values so as to satisfy the conditions shown below, respectively.

N10: 수차(101)의 발전 정지 회전수N 10 : Power generation stop rotation speed of aberration 101

수차(101)의 발전 가능한 최저 출력을 P10이라 하면, 도 3의 수차 파워 커브(22)로부터 P10 시의 수차(101)의 발전 정지 회전수 N10을 구한다.If the lowest possible power generation output of the aberration 101 is referred to as P 10, also from the aberration power curve 22 of the three obtains the rotation speed N 10 of the aberration generation termination 101 at the time P 10.

N1S: 수차(101)의 발전 개시 회전수N 1S : Power generation start rotation speed of aberration 101

본 수차의 정격 회전수 N0 이상, 및 최저 발전 가능 수량 시에 있어서의 수차 3대의 무구속 회전 수치 미만으로 되는 값으로 한다.Rated rotational speed of the aberration and as N 0 or more, and the aberration-free three rotation restraining numerical value that is less than at the time of the minimum power quantity.

N21: 수차(201)의 발전 정지 회전수N 21 : Power generation stop rotation speed of aberration 201

수차 2대로 운전 중에 1대를 정지하고 1대 운전으로 전환하는 출력인 수차(201)의 발전 정지 출력을 P21이라 하면,If the power generation stop output of the aberration 201, which is an output for stopping one of the two aberrations and switching to one operation, is P 21 ,

P21=100(n-1)/n=50.0%, n=2P 21 = 100 (n-1) /n=50.0%, n = 2

3㎾의 50%로 되는 1대당 1.5㎾에서 2대를 1대로 하면, 1대에서 3㎾의 100% 정격 운전으로 된다. 도 3의 수차 파워 커브(22)로부터 P21 시의 회전수 N21을 구하여 발전 컨트롤러(204)에 설정한다.If two units are used at 1.5㎾ per unit, which is 50% of 3㎾, it is 100% rated operation of 1 to 3㎾. From power aberration curve 22 in Fig. 3, obtain the rotational speed N 21 at the time P 21 and sets the power generation controller (204).

N2S: 수차(201)의 발전 개시 회전수N 2S : power generation start speed of aberration 201

N1S 이상, 및 수동력이 수차 1대의 정격 이상 2대의 정격 미만일 때의 수차 3대의 무구속 회전수의 값.The value of three unrestrained rotational speeds of three aberrations when N1S or more and manual force are more than one rating and less than two ratings.

N32: 수차(301)의 발전 정지 회전수N 32 : Power generation stop rotation speed of aberration 301

수차 3대로 운전 중에 1대를 정지하고 2대 운전으로 전환하는 출력인 수차(301)의 발전 정지 출력을 P32라 하면,If the power generation stop output of the aberration 301, which is an output for stopping one of the three aberrations and switching to two aberrations, is P 32 ,

P32=100(n-1)/n=66.6%, n=3P 32 = 100 (n-1) /n=66.6%, n = 3

3㎾의 66.6%로 되는 1대당 약 2㎾에서 3대를 2대로 하면, 2대에서 약 3㎾의 100% 정격 운전으로 된다. 도 3의 수차 파워 커브(22)로부터 P32 시의 회전수 N32를 구하여 발전 컨트롤러(304)에 설정한다.If two units of two to three units are used, which is 66.6% of 3 ㎾, two units are 100% rated operation of two to approximately 3 ㎾. From power aberration curve 22 in Fig. 3, obtain the number N 32 rotate at the time P 32 and sets the power generation controller 304.

N3S: 수차 3호기의 발전 개시 회전수N 3S : Power generation start speed of wheel 3

N2S 이상이고, 또한 수동력이 수차 2대의 정격 이상 3대의 정격 미만일 때의 수차 3대의 무구속 회전수의 값.The value of three aberration-free rotational speeds when N2S or more and a manual force is more than two ratings of two aberrations, and less than three ratings.

상기와 같이 각 발전 컨트롤러의 발전 개시 및 정지 회전수를 설정함으로써, 수동력의 변화에 따라 자율적으로 대수 운전으로 된다.By setting the power generation start and stop rotation speeds of the power generation controllers as described above, logarithmic operation is performed autonomously in accordance with the change of the manual force.

또한 실제의 적용에 있어서는 대수의 제한은 특별히 없으며, 또한 수차의 출력, 특성이 각각 상이하더라도 대수 전환 전후의 발전 출력을 고려하면 되어서, 마찬가지의 사고 방식으로 실시가 가능하다.In practical application, there are no limitations on the number of logarithms, and even if the aberration outputs and characteristics are different from each other, power generation outputs before and after the logarithmic conversion are taken into consideration.

또한 상용 전원이 없는 경우 등에, 시스템을 구성하는 모든 기기의 전원을 수차에 의한 발전 전력에 의하여 공급하는 경우를 생각할 수 있다. 그 경우, 수차의 회전만으로 발전 시스템을 완전한 정지 상태로부터 기동시키는 블랙 스타트의 경우 등에는, 수차의 회전에 의한 유기 전압만으로 발전 컨트롤러 외의 제어 전원을 기동시킬 필요가 있으며, 최소 수량 시에 수차에 의하여 구동된 영구 자석식 동기 발전기의 유기 전압에서 인버터의 제어 전원을 기동시키는 데에 필요한 최저 회전수가 설정된다. 또한 수량이 적은 조건 하에서 블랙 스타트를 행하는 경우에는, 복수 대의 수차 각각의 무구속 회전수가 부족하여 제어 전원의 기동이 불가능할 가능성이 있다. 이 경우에는, 1대의 수차 이외의 수도관의 송수를 수동 지수 밸브로 멈춤으로써, 기동용의 1대의 수차의 무구속 회전수를 높일 수 있다. 본 실시예의 복수의 수차로 구성되는 수력 발전 계통 연계 시스템에서는 직류부가 서로 접속되어 있으므로, 송수가 없는 수차의 제어 전원도 동시에 기동된다. 모든 수차의 제어 전원이 기동된 후에 상기한 지수 밸브를 엶으로써 발전 시스템을 가동하는 것이 가능하다.In addition, the case where there is no commercial power supply, the case where the power supply of all the apparatus which comprises a system is supplied by the electric power generated by aberration can be considered. In such a case, in the case of a black start in which the power generation system is started from a completely stopped state only by rotation of the aberration, it is necessary to start a control power source other than the power generation controller only by the induced voltage by the rotation of the aberration, At the induced voltage of the driven permanent magnet synchronous generator, the minimum speed necessary to start the control power supply of the inverter is set. In addition, in the case where black start is performed under a condition where the quantity is small, there is a possibility that the uncontrolled rotational speed of each of a plurality of aberrations is insufficient and the start of the control power supply is impossible. In this case, by stopping the water supply of the water pipes other than one aberration with a manual water shutoff valve, the unbounded rotation speed of one aberration for starting can be raised. In the hydroelectric power generation system linkage system composed of a plurality of aberrations of the present embodiment, since the direct current portions are connected to each other, the control power supply for the aberration without water supply is also started at the same time. It is possible to operate the power generation system by closing the above-mentioned index valve after all the aberration control power supplies have been started.

도 4에, 본 실시예에 있어서의 수동력의 변화에 대한 3대의 수차 발전의 상태 천이를 나타낸다. 도 4에 있어서, 횡축은 경과 시간, 종축은 위에서부터 각 수차의 회전수와 발전 출력, 및 합계 수동력 PIN과 합계 발전 출력 PLOAD를 나타낸다. 발전 개시 전의 상태로서, 상부 저수조(9)는 충분한 물이 있고 유량 조정 밸브(10)가 닫혀 있는 것으로 한다.In FIG. 4, the state transition of three aberration power generation with respect to the change of the passive force in a present Example is shown. In Fig. 4, the horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the rotation speed and power generation output of each aberration from above, and the total manual force P IN and the total power generation output P LOAD . As the state before power generation start, the upper reservoir 9 has sufficient water and the flow regulating valve 10 is closed.

시간 t0에 상부 저수조의 유량 조정 밸브를 열어 완전 개방으로 한다. 3대의 수차에 수동력이 입력되어 3대 모두 무구속 회전수 NMAX까지 회전수가 상승한다.At time t 0 , the flow control valve of the upper reservoir is opened to full open. Manual force is input to three aberrations, and all three speeds increase to the unrestrained speed N MAX .

t1에 계통 연계 파워 컨디셔너가 계통 연계를 개시하여 발전 전력의 역조류를 개시하면, 각 발전 컨트롤러는 발전기의 발전량을 증가시킨다. 이것에 의하여 수차에 토크가 걸려 회전수가 저하되어 간다.When the grid linkage power conditioner initiates grid linkage at t 1 and starts reverse flow of the generated power, each generation controller increases the amount of power generated by the generator. As a result, torque is applied to the aberration and the rotation speed decreases.

t2에 각 수차가 정격 출력 P0의 3㎾로 되어 회전수는 N0, 수차 3대의 합계 출력이 9㎾로 된다.At t 2 , each aberration becomes 3 kV of the rated output P 0, the rotational speed is N 0 , and the total output of the three aberrations is 9 kW.

t3으로부터 유량 조정 밸브를 조작하여 t4에 수동력을 6㎾까지 좁혀나간다.Operate the flow control valve from t 3 to reduce the manual force to t 4 by 6 kW.

1차측 수도 분기관(31)에 의하여 수차 3대에 등분으로 배수되기 때문에, 각 수차는, 각각 도 3의 수차 파워 커브(22) 상의 동작점이 이동하여 출력을 저하시킴과 함께 회전수가 N32까지 저하되어 간다.The primary side due also to the branch pipe draining into equal parts to 31 aberration 3 by, each aberration is, to the number N 32 rotates together with each Sikkim also lowered the output to the operating point moves on the aberration power curve 22 of the three It goes down.

t4에 3대의 수차의 회전수가 N32에 도달하면, 발전 컨트롤러(304)는 수차(301)의 발전 정지 회전수로 되기 때문에, 발전을 정지하여 수차(301)를 무구속으로 한다.When t 4 in the rotational speed of the three aberration reached 32 N, the development controller 304 aberrations 301, by stopping the power generation due to a development can stop rotation of the aberration 301 as runaway.

t4 내지 t5의 기간에 수차(301)가 무구속으로 되어 회전수가 상승한다. 이것에 의하여 수도관(306)의 압력 손실이 증가하기 때문에, 수동력은 운전 중인 2대의 수차에 효율적으로 배분된다. 수차(301)의 발전량이 0으로 됨과 함께, 운전 중인 2대의 발전 출력 및 회전수가 상승한다.aberrations 301 in the period of t 4 to t 5 is the non-bound and the number of revolutions increases. Because of this, the pressure loss of the water pipe 306 increases, so that the manual force is effectively distributed to the two aberrations in operation. While the power generation amount of the aberration 301 becomes zero, the two power generation outputs and the rotation speed of the driving unit increase.

t5 내지 t6에는 합계 수동력이 6㎾에 대하여 수차 2대로 발전 운전을 계속한다.In t 5 to t 6 , the total manual force continues the power generation operation with two aberrations for 6 kW.

t6 내지 t7에는 유량 조정 밸브로 유량을 더 좁혀나가 합계 수동력 PIN을 3㎾까지 감소시켜 간다. 2대의 수차는 PIN의 저하에 맞추어, 수차 파워 커브에 기초하여 출력을 좁혀나감과 함께 회전수가 저하되어 간다. 2대의 수차의 회전수가 N21에 도달하면, 수차(201)의 발전 컨트롤러(204)는 발전을 정지하여 수차(201)를 무구속으로 한다.In t 6 to t 7 , the flow rate is further narrowed by the flow rate adjusting valve to reduce the total manual force P IN to 3 kPa. The two aberrations narrow the output based on the aberration power curve in accordance with the decrease in the P IN , and the rotation speed decreases. When the rotational speed of the two aberrations reaches N 21 , the power generation controller 204 of the aberration 201 stops generating power and makes the aberration 201 unrestrained.

t7 내지 t8의 기간에 수차(201)가 무구속으로 되어 회전수가 상승한다. 이것에 의하여 수도관(206)의 압력 손실이 증가하기 때문에, 수동력은 운전 중인 1대의 수차에 효율적으로 배분된다. 수차(201)의 발전량이 0으로 됨과 함께, 운전 중인 1대의 발전 출력 및 회전수가 상승한다. 수차(201과 301)는 모두 무구속이므로 동일한 회전수까지 회전수가 상승한다.In the period t 7 to t 8 , the aberration 201 becomes unrestrained and the rotation speed increases. As a result, the pressure loss of the water pipe 206 increases, so that the manual force is effectively distributed to one aberration in operation. While the power generation amount of the aberration 201 becomes zero, the power generation output and the rotation speed of one of the driving units increase. Since the aberrations 201 and 301 are both unrestrained, the rotation speed increases to the same rotation speed.

t8 내지 t9에는 합계 수동력 3㎾에 대하여 수차 1대로 발전 운전을 계속한다.In t 8 to t 9 , the power generation operation is continued with one aberration with respect to a total manual force of 3 kW.

t9에 다시 상부 저수조의 유량 조정 밸브를 열어 가면, 수차에 대한 수동력 PIN이 상승한다.Mask t 9 again by opening the flow rate adjusting valves of the upper water tank, this can power P IN of the aberration increases.

t9 내지 t10 동안에는, PIN이 증가하여 수차(101)의 정격 3㎾를 초과하더라도, 이미 수차(101)는 정격 출력 P0에서 이 이상 발전량을 증가시킬 수 없기 때문에, 회전수가 N0을 초과하여 상승해 간다. 동시에 무구속으로 되어 있는 수차(201과 301)의 회전수도 상승해 간다.During t 9 to t 10 , even if P IN increases and exceeds the rated 3 kW of the aberration 101, since the aberration 101 cannot already increase the amount of generation above this at the rated output P 0 , the rotation speed is N 0 . Going up in excess. At the same time, the rotation speeds of the aberrations 201 and 301 which are not bound are also increased.

t10에 무구속의 수차 2대의 회전수가 N2S에 도달하면, 수차(201)의 발전 컨트롤러(204)는 발전 개시 주파수로 되므로 수차(201)의 발전 동작을 개시한다.When the number of rotation in the atomizing nozzle aberration two to t 10 reaches N 2S, generation controller 204 of the aberration 201 is so to develop the start frequency to start the power generating operation of the aberration 201.

t10 내지 t11에 수차(201)의 발전량이 증가함과 함께, 수차(201)의 수차 회전수가 저하되면 수도관(206)의 압력 손실도 저하되어 Q2가 증가한다. 이것에 의하여 다른 수차의 회전수는 저하되어 간다. 또한 t10의 시점에 PIN은 3㎾를 초과해 있으므로, 수차(101과 201)의 회전수는 저하되더라도 P21 이상으로 된다.As the power generation amount of the aberration 201 increases from t 10 to t 11 , and the aberration rotational speed of the aberration 201 decreases, the pressure loss of the water pipe 206 also decreases and Q 2 increases. Thereby, the rotation speed of another aberration falls. In addition, since P IN exceeds 3 kPa at the time t 10 , the rotational speed of the aberrations 101 and 201 becomes P 21 or more even if the rotation speed decreases.

t11에 수차(201)의 발전량이 상승하면, t11 내지 t12 동안, 2대의 합계 발전량 PLOAD는 PIN에 추종하여 증가해 간다.If t 11 to increase the power generation amount of the aberration (201), t 11 to t for 12, two in total power generation amount P LOAD goes increased to follow the P IN.

이상의 동작에 의하여, PIN의 증감에 맞추어 3대의 수차는 자율적으로 대수 제어 운전으로 되어서, 수차의 효율점을 유지하면서 운전을 계속할 수 있다.According to the above operation, the three aberrations become the logarithmic control operation autonomously in accordance with the increase and decrease of the P IN , so that the operation can be continued while maintaining the efficiency point of the aberration.

다음으로, 발전 운전 개시 시의 수동력이 정격의 50%밖에 되지 않으며, 그 후 정격까지 증가하는 경우와, 계통 이상 등에 의하여 계통 연계 파워 컨디셔너가 역조류를 순시에 정지하고, 그 후 재개한 경우의 동작에 대하여 도 5에서 설명한다.Next, when the manual force at the start of power generation operation is only 50% of the rating, and then increases to the rating thereafter, and the system-linked power conditioner stops the reverse current in an instant due to a system abnormality, and then resumes it. Will be described in FIG. 5.

도 5에 있어서, t0에 상부 저수조의 유량 조정 밸브를 50%까지 열어 가서 수차에 수동력을 입력한다. 3대의 수차는 발전 동작 전의 무구속 상태이기 때문에 동시에 회전수가 상승해 간다. 수동력이 50% 밖에 되지 않기 때문에 무구속의 회전수는 N2S를 초과 N3S 미만까지 상승한다.In Fig. 5, the flow rate regulating valve of the upper reservoir is opened up to 50% at t 0 to input manual force to the aberration. Since the three aberrations are unrestrained before the power generation operation, the number of revolutions increases at the same time. Because the manual force is only 50%, the speed of unrestrained rises above N 2S to below N 3S .

t1에 계통 연계 파워 컨디셔너가 역조류를 개시하면, 수차의 회전수가 N1S, N2S를 초과해 있으므로 발전 컨트롤러(104와 204)는 발전 동작을 개시한다. 수차(301)는 회전수가 N3S에 도달해 있지 않으므로, 발전 컨트롤러(304)는 발전을 개시하지 않는다.When the grid-connected power conditioner starts reverse flow at t 1 , the power generation controllers 104 and 204 start generating operation since the rotation speed of the aberration exceeds N 1S and N 2S . Since the aberration 301 does not reach N 3 S , the power generation controller 304 does not start generating power.

t1 내지 t2에 수차(101과 201)의 발전량이 증가해 감과 함께 수차의 회전수도 저하되어 간다. 이때 수차(301)는 발전량이 없어서, 수차는 무구속 회전수인 채로 된다.t 1 to the power generation amount of the aberration (101 and 201) increase in t 2 to be rotated is reduced, it goes with the aberrations sense. At this time, the aberration 301 has no power generation amount, so the aberration remains unrestrained rotation speed.

t2 내지 t3 동안에는 PIN이 50%인 4.5㎾를 유지하고 있으며, 수차(101과 201)는 모두 75% 상당으로 되는 2.25㎾의 발전량을 유지한다.During t 2 to t 3, P IN is maintained at 4.5 kW, which is 50%, and the aberrations 101 and 201 maintain power generation of 2.25 kW, which is equivalent to 75%.

t3 내지 t4에 다시 유량 조정 밸브에 의하여 PIN을 4.5㎾로부터 6.0㎾까지 증가시키면, 수차(101과 201)는 동시에 발전 출력을 증가시켜 가서 정격 P0의 100% 상당 3㎾에 도달하고, t4 내지 t5 동안 PIN에 맞추어 이 상태를 유지한다.By increasing the P IN from 4.5 kPa to 6.0 kPa again from t 3 to t 4 by the flow control valve, the aberrations 101 and 201 simultaneously increase the power generation output to reach 3 kPa, which is equivalent to 100% of the rated P 0 . It is maintained at P IN for t 4 to t 5 .

t5로부터 다시 유량 조정 밸브를 조작하여 PIN을 정격인 9㎾까지 증가시켜 간다.Operate the flow control valve again from t 5 and increase the P IN to the rated 9㎾.

t5의 시점에 수차(101과 201)는 정격 출력으로 되어 있기 때문에 이 이상 발전량을 증가시킬 수 없다. 이 때문에, 발전 운전 중인 2대의 수차는 정격 회전수인 N0을 초과하여 회전수가 상승해 간다. 동시에 무구속 상태의 수차(301)의 회전수도 상승하여, t6에 N3S에 도달하면 발전 컨트롤러(304)가 발전 동작을 개시한다.aberration (101 and 201) at the time of t 5 is not possible to increase the power generation amount or more because it is in rated output. For this reason, the two aberrations that are driving the development goes to exceed the nominal rotational speed N 0 is the number of revolutions increases. At the same time, the rotation speed of the aberration 301 in the unrestrained state also increases, and when the power generation controller 304 reaches N 3S at t 6 , the power generation controller 304 starts the power generation operation.

t6 내지 t7에 수차(301)의 발전량이 증가함과 함께 수차 회전수가 저하되면 수도관(306)의 압력 손실도 저하되어 Q3이 증가한다. 이것에 의하여, 다른 운전 중인 수차의 회전수도 저하되어 간다. 또한 t7의 시점에 PIN은 6㎾를 초과해 있으므로, 3대의 수차의 회전수는 저하되더라도 P32 이상으로 된다.when t 6 to t 7 the power generation amount of the aberration 301 also increases and decreases the number of rotation with the aberration is reduced, the pressure loss of the water pipe 306 is increased Q 3. As a result, the rotation speed of the other aberration in operation also decreases. Since P IN exceeds 6 kPa at the time t 7 , the rotation speed of the three aberrations becomes P 32 or more even if the rotation speed of the three aberrations decreases.

t7 내지 t8에는, 3대의 수차는 PIN에 맞추어 동시에 발전 출력을 증가시켜 가서, t8로부터 t9까지 PIN이 정격인 9㎾를 유지하고, 3대의 수차의 발전 출력 PLOAD도 정격을 유지한다.t 7 to t 8, the three aberrations at the same time to go to increase the power output, up from t 8 t 9 P IN maintains a rating of 9㎾ according to P IN, and the power generation output of the three aberration P LOAD is also rated Keep it.

t9의 시점에 계통에 이상이 발생하여, 계통 연계 파워 컨디셔너(7)가 보호 동작에 의하여 역조류를 정지하면, 순간적으로 PLOAD가 정격인 9㎾로부터 0㎾로 된다.If an abnormality occurs in the system at the time t 9 and the system-linked power conditioner 7 stops the reverse current due to the protective action, the P load is instantaneously set from 0 kV to 9 kV.

수차 발전 운전 중에 계통 연계 파워 컨디셔너(7)가 역조류를 정지하면, 도 1의 직류 케이블부(6)의 전압 VDC가 급상승한다. 직류 케이블부(6)에 접속되는 발전 컨트롤러는, 각각 직류 전압 VDC를 목표 전압으로 유지하도록 제어하고 있기 때문에, 전압의 급상승을 저지하도록 순시에 발전량을 좁혀나가는 동작을 행한다. 이것에 의하여 3대의 수차는 모두 무구속으로 되고 회전수는 NMAX까지 상승한다.When the system-linked power conditioner 7 stops the reverse current during the aberration power generation operation, the voltage V DC of the DC cable part 6 in FIG. 1 rapidly rises. Since the power generation controller connected to the DC cable part 6 maintains DC voltage V DC as a target voltage, respectively, it performs the operation of narrowing the amount of power generation instantaneously so that a sudden rise of voltage may be prevented. As a result, all three aberrations become unrestrained and the speed increases to N MAX .

계통 연계 파워 컨디셔너(7)가 역조류를 재개하는 t10까지의 동안에는, 각 발전 컨트롤러가 각각 직류 케이블부의 전압을 목표 전압으로 유지하도록 제어하기 때문에 전압값은 목표 전압값으로 되지만, 역조류가 정지되어 있기 때문에 PLOAD는 0으로 되고 각 수차의 발전도 거의 0인 대기 상태로 된다.While the grid-connected power conditioner 7 is up to t 10 when the reverse current is resumed, the voltage value becomes the target voltage value because each power generation controller controls to maintain the voltage of the DC cable portion at the target voltage, but the reverse current is stopped. As a result, P LOAD becomes 0 and the standby state is generated with almost zero generation of each aberration.

t10에 계통 이상의 복귀에 의하여 계통 연계 파워 컨디셔너(7)가 역조류를 재개하면, PIN이 정격에서 입력되고 있고 직류 전압도 목표 전압으로 유지되어 있기 때문에, 곧 발전 전력을 회복하는 것이 가능하다.When the grid-connected power conditioner 7 resumes reverse current due to a system abnormality return at t 10 , since the P IN is input at the rated voltage and the DC voltage is also maintained at the target voltage, it is possible to recover the generated power soon. .

또한 각 수차가 NMAX에서 연속 운전할 수 없는 경우에는, 당해 수차의 수동력을 삭감하거나 또는 잉여 전력을 소비하는 수단을 별도로 마련하는 등 필요한 대책을 실시하면 된다.If each aberration cannot be continuously operated at N MAX , necessary measures may be taken, such as reducing the manual force of the aberration or providing a means for consuming surplus power separately.

상기 동작에 의하여, 수차 발전 중의 계통 이상 발생에 대응함과 함께, 단시간에 발전량의 복귀 동작을 가능하게 하고 있다.By the above operation, it is possible to cope with the occurrence of a system abnormality during aberration power generation, and to enable the return operation of the power generation amount in a short time.

또한 재해 등으로 계통 전원을 상실한 경우에는, 계통 연계 파워 컨디셔너의 자립 운전 기능을 사용하여, 이용 가능 수량의 변화에 대하여 저수조의 수위를 유지하여 자립 부하로 계속해서 전력을 공급할 수 있다.In addition, when the system power is lost due to a disaster or the like, the independent operation function of the grid-connected power conditioner can be used to continuously supply power to the independent load by maintaining the water tank level in response to changes in the available quantity.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 수차 발전에 이용 가능한 유량 검출 장치나 검출한 유량에 기초하여 최적의 수차의 운전 대수를 제어하는 상위 컨트롤러를 마련하지 않고, 수차에 대한 수동력의 변화에 대응하여 수차의 특성에 기초하는 최적의 수차 제어를 행함과 함께, 복수 수차의 자율적인 대수 운전 제어에 의한 수력 발전 계통 연계 시스템을 제공할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, in response to the change in the manual force for the aberration, without providing a flow rate detection device that can be used for aberration power generation or a high-level controller for controlling the optimal number of driving aberrations based on the detected flow rate. An optimum aberration control based on the characteristic of the aberration can be performed, and a hydroelectric power generation system linkage system by autonomous logarithmic operation control of a plurality of aberrations can be provided.

실시예 2Example 2

도 6은, 본 실시예에 있어서의 복수 수차에 의한 수력 발전 계통 연계 시스템의 구성도이다. 도 6에 있어서, 도 1과 동일한 기능의 구성은 동일한 부호를 붙여서 그 설명은 생략한다.6 is a configuration diagram of a hydroelectric power generation system linkage system by a plurality of aberrations according to the present embodiment. In FIG. 6, the structure of the same function as FIG. 1 attaches | subjects the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted.

본 실시예에서는, 이용 가능 수량 Q0의 변화에 따른 상부 저수조의 수위 조정에 유량 조정 밸브(10)를 이용하지 않고, 수위계(11)의 수위계 출력(15)에 기초하는 수차의 발전 제어만으로 수위를 유지하도록 발전 제어를 행한다. 즉, 도 6에 있어서, 3대의 발전 컨트롤러(104, 204, 304)에는 상부 저수조(9)의 수위계(11)의 수위계 출력(15)이 입력되어 있으며, 수위계 출력(15)의 값에 의하여 각각 발전 출력의 제한을 행한다.In the present embodiment, the water level is controlled only by the generation control of the aberration based on the water level meter output 15 of the water level meter 11 without using the flow control valve 10 to adjust the water level of the upper reservoir according to the change of the available quantity Q 0 . Power generation control is carried out to maintain. That is, in FIG. 6, three power generation controllers 104, 204, and 304 are input with the level gauge output 15 of the water level gauge 11 of the upper reservoir 9, respectively, based on the value of the level gauge output 15. Limit the generation output.

이하, 수위에 따라 3단계로 출력 제한하는 간이적인 제어에 대하여, 도 7, 도 8을 이용하여 구체적인 동작을 설명한다.Hereinafter, a detailed operation will be described with reference to FIGS. 7 and 8 for the simple control of limiting the output in three steps according to the water level.

또한 유량의 조정을 행하지 않기 때문에, 3대의 수차에 대한 수동력 PIN은 상시 일정한 것으로서, 이하 설명한다. 엄밀하게는 저수조의 수위 변화에 따라 낙차가 바뀌기 때문에 수동력도 변화되지만, 본 실시예에서의 설명상 영향은 무시할 수 있기 때문에 낙차는 불변으로 하고 있다. 또한 수위가 LH 이상, 및 LH로부터 LM까지의 동안에는 출력 제한은 없다. 수위가 LL 이상 LM 이하인 동안에는 70%로 출력을 제한하고, LL 이하로 되면 발전 출력을 30%로 더 제한하는 것으로 설명한다.Since the flow rate is not adjusted, the manual force P IN for the three aberrations is always constant and will be described below. Strictly, the manual force also changes because the drop changes with the water level change of the reservoir, but the drop is not changed because the influence of the explanation in this embodiment can be ignored. In addition, there is no limit water level is output from at least during the L H, L and H to L M. The output is limited to 70% while the water level is above L L and below L M, and the output power is further limited to 30% when below L L.

도 7은, 본 실시예에 있어서의 발전 컨트롤러의 발전 제어 특성을 나타내는 특성도이다. 도 7에 있어서, N0은 발전 정지 회전수, N1은 30% 발전 시의 회전수, N2는 70% 발전 시의 회전수, N3은 정격 발전 시의 회전수, N4는 수차 무구속 시의 회전수, P1은 수동력 30% 상당 시의 수차 출력, P2는 수동력 70% 상당 시의 수차 출력, P0은 정격 발전 시의 수차 출력, 22는 수차 파워 커브, 23은 70% 출력 제한 시의 회전수 N2 이상에서의 파워 커브, 24는 30% 출력 제한 시의 회전수 N1 이상에서의 파워 커브이다.7 is a characteristic diagram showing power generation control characteristics of the power generation controller in the present embodiment. In Fig. 7, N 0 is the generation stop rotation speed, N 1 is the rotation speed at 30% power generation, N 2 is the rotation speed at 70% power generation, N 3 is the rotation speed at rated power generation, N 4 is no aberration Rotational speed at restraint, P 1 is aberration output at 30% of manual force, P 2 is aberration output at 70% of manual force, P 0 is aberration output at rated power generation, 22 is aberration power curve, 23 is The power curve at the rotation speed N 2 or more at the 70% power limit, and 24 is the power curve at the rotation speed N 1 or more at the 30% power limit.

또한 도 8은, 본 실시예에 있어서의 수위 변동 시의 자율적 대수 운전 제어를 나타내는 타임 차트이다. 설명상, 발전 운전의 개시 전에는 상부 저수조(9)의 수위는 LH 이상이어서, 유량 조정 밸브(10)가 닫혀 있는 것으로 한다.8 is a time chart which shows autonomous logarithmic driving control at the time of water level fluctuation in this embodiment. For explanation, it is assumed that the water level of the upper reservoir 9 is equal to or higher than L H before the start of the power generation operation, so that the flow rate adjustment valve 10 is closed.

도 8에 있어서, 시간 t0에 상부 저수조(9)의 유량 조정 밸브(10)를 열어 완전 개방으로 한다. 3대의 수차에 수동력이 입력되어 수동력 PIN이 정격인 9㎾로 되면, 3대 모두 무구속 회전수 NMAX까지 회전수가 상승한다.In FIG. 8, the flow regulating valve 10 of the upper reservoir 9 is opened at time t 0 to make it fully open. When the manual force is input to the three aberrations and the manual force P IN reaches 9 kW, which is rated, all three speeds increase to the unrestrained speed N MAX .

t1에 계통 연계 파워 컨디셔너(7)가 계통 연계를 개시하여 발전 전력의 역조류를 개시하면, 각 발전 컨트롤러는 발전기의 발전량을 증가시킨다. 이것에 의하여 수차에 토크가 걸려 회전수가 저하되어 간다.When the grid linkage power conditioner 7 starts grid linkage at t 1 and starts reverse flow of the generated electric power, each generation controller increases the amount of power generated by the generator. As a result, torque is applied to the aberration and the rotation speed decreases.

t2에 각 수차는 정격 출력 P0인 3㎾로 되어 회전수는 N0, 수차 3대의 합계 출력 PLOAD는 9㎾로 된다. 수위 WL은, 유량 조정 밸브(10)가 완전 개방 상태에서 수차에 의한 발전이 개시됨과 함께 저하되어 간다.At t 2 , each aberration is 3 kΩ with rated output P 0 , the number of revolutions is N 0 , and the total output P LOAD of three aberrations is 9 kΩ. The water level W L decreases as power generation by aberration is started in the state where the flow rate control valve 10 is fully open.

t3에 수위가 저수조의 수위 레벨 LM 이하로 되면, 3대의 발전 컨트롤러는 발전 출력을 70%로 제한한다. 이것에 의하여 3대의 수차 발전 출력의 합계 출력 PLOAD는 곧 6.3㎾로 된다. 이때 수동력의 입력은 제한되어 있지 않으므로, 3대의 수차는 회전수가 N0으로부터 Na로 상승한다. 3대의 수차의 회전수가 Na로 상승한 것에 의하여, 각각의 수차마다의 수도관의 압력 손실이 상승하여 수량 QP가 감소한다. 이용 가능 수량 Q0이 불변이면, QP의 감소는 상부 저수조의 수위의 저하를 억제하는 방향으로 된다.When t 3 is below the reservoir level L M , the three generation controllers limit the generation output to 70%. As a result, the total output P LOAD of the three aberration generating outputs becomes 6.3 kV. At this time, since the input of the manual force is not limited, the three aberrations increase in rotation speed from N 0 to N a . The number of revolutions of the three aberration by being raised to a N, the pressure loss of the pipes of each aberration increases the quantity Q P decreases by. If Quantity Q 0 is unchanged, the decrease in Q P are in the direction of suppressing the lowering of the upper reservoir water level.

도 8에서는, t3 내지 t5 동안에도 계속해서 수위의 저하가 발생하고 있는 상태를 나타낸다. 수위의 저하가 계속되어 t5에 저수조의 수위 레벨 WL이 LL에 도달하면, 3대의 발전 컨트롤러는 발전 출력을 30%로 더 제한한다. 이것에 의하여 3대의 수차 발전 출력의 합계 출력 PLOAD는 곧 2.7㎾로 된다. 이때도 수동력의 입력은 제한되지 않으므로, 3대의 수차는 회전수가 Na로부터 Nb로 상승한다. 3대의 수차의 회전수가 Nb로 상승한 것에 의하여, 각각의 수차마다의 수도관의 압력 손실은 더 상승하고 수량 QP는 감소한다. 이용 가능 수량 Q0이 불변이면, QP의 감소는 상부 저수조의 수위의 저하를 더 억제하는 방향으로 된다.In Figure 8, it continued even during t 3 to t 5 to indicate a state in which the lowering of the water level occurs. If the water level continues to fall and the water level W L of the reservoir reaches L L at t 5 , the three power generation controllers further limit the power generation output to 30%. As a result, the total output P LOAD of the three aberration generating outputs becomes 2.7 kW. At this time, since the input of the manual force is not limited, the three aberrations increase in rotation speed from N a to N b . The number of revolutions of the three aberration by being raised to a N b, the pressure loss of the pipes of each aberration is further raised and quantity Q P is decreased. If Quantity Q 0 is unchanged, the decrease in Q P is in a direction to further suppress a decrease in the upper reservoir water level.

수차 유량 QP가 현 상황인 것에 의하여, 저수조의 수위 WL의 저하가 억제되어 t7에 LL 이상으로 복귀하면, 발전 컨트롤러는 발전량의 제한을 30%로부터 70%로 되돌린다. 발전량 PLOAD의 증가에 수반하여 수차에 토크가 걸리기 때문에 수차의 회전수는 Nb로부터 Na로 되돌아간다.When the aberration flow rate Q P is present, the fall of the water level W L of the water tank is suppressed, and when it returns to L L or more at t 7 , the power generation controller will return the generation limit to 30% from 70%. Since the aberration is torqued with the increase in the amount of power generation P LOAD , the rotation speed of the aberration returns from N b to N a .

이 이후, 이용 가능 수량 Q0이 증가하여 저수조의 수위가 LM으로 되돌아가면, 모든 발전 컨트롤러는 발전량의 제한을 해제하여 정격의 100% 발전 상태로 되돌아간다.After this, when the available quantity Q 0 increases and the water level of the reservoir returns to L M , all the generation controllers release the limit of the generation amount and return to the 100% generation state of the rating.

이상과 같이 상부 저수조의 수위 저하에 맞추어 각 수차의 발전량을 제한함으로써, 수차 회전수를 의식적으로 높여 수차마다의 수도관의 압력 손실을 증가시킬 수 있다. 수차마다의 수도관의 압력 손실을 증가시켜 수차 유량을 제한함으로써 저수조의 수위 복귀를 도모할 수 있다.As described above, by limiting the amount of power generated by each aberration in accordance with the lowering of the water level in the upper reservoir, the rotational speed of the aberration can be consciously increased to increase the pressure loss of the water pipe for each aberration. By increasing the pressure loss of the water pipe for each aberration and limiting the aberration flow rate, the water tank can be restored to the water level.

상부 저수조의 수위는, 이용 가능 수량 Q0과 수차 유량 QP의 관계에서 정해지는 점에서, 상기 제어에 의하여 이용 가능 수량 Q0의 변화에 대응한 수차 유량의 자동 제어가 가능해진다. 즉, 이용 가능 수량 Q0이 변화되는 상황 하에 있어서도, 유량 조정 밸브를 이용하는 일 없이 수차 발전 시스템의 연속된 계통 연계 운전이 가능하다.Since the water level of the upper reservoir is determined by the relationship between the available quantity Q 0 and the aberration flow rate Q P , the control enables automatic control of the aberration flow rate corresponding to the change in the available quantity Q 0 . In other words, even in a situation where the available quantity Q 0 is changed, continuous system-linked operation of the aberration power generation system is possible without using a flow control valve.

또한 본 실시예에서는 설명의 단순화를 위하여 수위에 따라 3단계의 제어로 하였지만, 실제의 실시에 있어서는 수위계의 분해능에 맞춘 제어도 가능하다.In addition, in the present embodiment, three levels of control are made depending on the water level for the sake of simplicity. However, in actual implementation, the control can be made according to the resolution of the water gauge.

또한 각 수차는 각각의 발전 컨트롤러에 의하여 독립 분산적으로 제어되기 때문에, 수차 대수는 3대에 한정되지 않으며 1대 내지 N대까지 대응 가능하고, 또한 복수 수차로 발전 운전 중이더라도 개별로 수차의 운전 정지가 가능하여 보수 점검 등의 대응이 가능하다.In addition, since each aberration is independently distributed and controlled by each power generation controller, the number of aberrations is not limited to three, but can cope with one to N units, and even if a plurality of aberrations are in operation, the operation of aberrations individually. It is possible to stop, and it is possible to respond to maintenance checks.

이상, 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어 본 발명은 실시예에서 설명한 수차에 한정되지 않으며, 풍차나 증기 터빈 등 복수의 발전기를 이용한 발전 시스템에 대한 적용도 가능하다.As mentioned above, although embodiment was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various modified example is included. For example, the present invention is not limited to the aberration described in the embodiments, and may be applied to a power generation system using a plurality of generators such as windmills and steam turbines.

또한 반드시, 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한 각 실시예의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.In addition, it is not necessarily limited to having all the structures demonstrated. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. In addition, it is also possible to add, delete, and replace other components with respect to a part of the configuration of each embodiment.

1: 수도관
6: 직류 케이블부
7: 계통 연계 파워 컨디셔너
8: 계통
9: 상부 저수조
10: 유량 조정 밸브
11: 수위계
107, 207, 307: 플라이휠
13: 이용 가능 수량 Q0
14: 수차 유량 Qp
15: 수위계 출력
22: 수차 파워 커브
31: 1차측 수도 분기관
32: 2차측 수도 분기관
101, 201, 301: 수차
102, 202, 302: 영구 자석식 동기 발전기
103, 203, 303: 인버터
104, 204, 304: 발전 컨트롤러
106, 206, 306: 수차마다의 수도관
50: 발전기 제어 마이크로컴퓨터
1: water pipe
6: DC cable section
7: Grid Connected Power Conditioner
8: system
9: upper reservoir
10: flow control valve
11: water gauge
107, 207, 307: flywheel
13: Quantity Available Q 0
14: Aberration Flow Qp
15: water level output
22: Aberration Power Curve
31: Primary water branch
32: secondary water supply branch
101, 201, 301: Aberration
102, 202, 302: permanent magnet synchronous generator
103, 203, 303: inverter
104, 204, 304: power generation controller
106, 206, 306: water pipes per aberration
50: generator control microcomputer

Claims (10)

수도관에 설치된 수차와, 해당 수차에 의하여 구동되는 영구 자석식 동기 발전기와, 해당 영구 자석식 동기 발전기를 인버터에 의하여 발전 제어하는 발전 컨트롤러로 이루어지는 구성을 복수 이용하여, 각 인버터에 의해 발전한 직류 전력을 상호 간에 접속한 후, 계통 연계 장치를 통하여 계통으로 역조류하는 수력 발전 계통 연계 시스템에 있어서,
각각의 상기 발전 컨트롤러가 각각의 수차의 특성에 기초하는 발전 제어를 독립적으로 행함과 함께, 각각에 발전의 개시 회전수 및 정지 회전수를, 다른 수차와는 상이하도록 설정함으로써, 수도관의 수량 변화에 대응하여 자율적으로 대수(臺數) 운전을 행하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 계통 연계 시스템.
The DC power generated by each inverter is mutually utilized by using a plurality of configurations comprising an aberration installed in the water pipe, a permanent magnet synchronous generator driven by the aberration, and a power generation controller for generating and controlling the permanent magnet synchronous generator by an inverter. In the hydroelectric system linkage system that is connected to the grid back through the grid linkage device,
Each power generation controller independently performs power generation control based on the characteristics of each aberration, and sets the starting rotation speed and the stopping rotation speed of the power generation so as to be different from the other aberrations, respectively. A hydroelectric system linkage system, characterized by autonomously performing logarithmic operation.
제1항에 있어서,
상기 수도관에 발전 용수를 공급하는 상부 저수조에 수위계를 마련하고,
해당 수위계의 검출값에 기초하여 유량 조정 밸브에 의하여 상기 수도관의 유량을 조정함으로써, 이용 가능 수량의 변화에 대하여 상기 상부 저수조의 수위를 유지하여 계속된 발전을 가능하게 함과 함께, 상기 수도관의 수량 변화에 대응하여 자율적으로 대수 운전을 행하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 계통 연계 시스템.
The method of claim 1,
Provide a water level meter in the upper reservoir tank for supplying power generation water to the water pipe,
By adjusting the flow rate of the water pipe by the flow control valve based on the detected value of the water level meter, the water level of the upper reservoir tank can be maintained with respect to the change in the available water quantity, and the power generation can be continued. A hydroelectric system linkage system, which performs a logarithmic operation autonomously in response to a change.
제1항에 있어서,
상기 수도관에 발전 용수를 공급하는 상부 저수조에 수위계를 마련하고,
각각의 상기 발전 컨트롤러가 상기 수위계의 검출값에 기초하여 최대 발전 출력을 제한함으로써 수차의 회전수를 상승시키고, 이것에 의한 압력 손실의 증가를 이용하여 상기 수도관의 유량을 조정함으로써, 이용 가능 수량의 변화에 대하여 상기 상부 저수조의 수위를 유지하여 계속된 발전을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 계통 연계 시스템.
The method of claim 1,
Provide a water level meter in the upper reservoir tank for supplying power generation water to the water pipe,
Each of the power generation controllers increases the number of revolutions of the aberration by limiting the maximum power generation output based on the detected value of the water gauge, and adjusts the flow rate of the water pipe by using the increase in pressure loss thereby. A hydroelectric system linkage system, characterized by maintaining the level of the upper reservoir against change to enable continued generation.
제2항에 있어서,
상기 수위계의 전원은 상기 수차에 의한 발전에 의하여 공급되는 것을 특징으로 하는 수력 발전 계통 연계 시스템.
The method of claim 2,
Hydroelectric power system linkage system, characterized in that the power supply of the water gauge is supplied by the power generation by the aberration.
제3항에 있어서,
상기 수위계의 전원은 상기 수차에 의한 발전에 의하여 공급되는 것을 특징으로 하는 수력 발전 계통 연계 시스템.
The method of claim 3,
Hydroelectric power system linkage system, characterized in that the power supply of the water gauge is supplied by the power generation by the aberration.
제1항에 있어서,
해당 수력 발전 계통 연계 시스템을 구성하는 모든 기기의 전원이 상기 수차의 발전에 의해서만 공급되는 것을 특징으로 하는 수력 발전 계통 연계 시스템.
The method of claim 1,
The power generation system linkage system, characterized in that the power of all the devices constituting the power generation system linkage system is supplied only by the generation of the aberration.
제2항에 있어서,
해당 수력 발전 계통 연계 시스템을 구성하는 모든 기기의 전원이 상기 수차의 발전에 의해서만 공급되는 것을 특징으로 하는 수력 발전 계통 연계 시스템.
The method of claim 2,
The power generation system linkage system, characterized in that the power of all the devices constituting the power generation system linkage system is supplied only by the generation of the aberration.
제3항에 있어서,
해당 수력 발전 계통 연계 시스템을 구성하는 모든 기기의 전원이 상기 수차의 발전에 의해서만 공급되는 것을 특징으로 하는 수력 발전 계통 연계 시스템.
The method of claim 3,
The power generation system linkage system, characterized in that the power of all the devices constituting the power generation system linkage system is supplied only by the generation of the aberration.
제6항에 있어서,
해당 수력 발전 계통 연계 시스템의 기동에 있어서 상용 전원 및 외부 전원을 필요로 하지 않고, 수차에 대한 수동력(水動力)의 입력에 의한 상기 영구 자석식 동기 발전기의 유기 전압만으로 기동되는 것을 특징으로 하는 수력 발전 계통 연계 시스템.
The method of claim 6,
A hydraulic power source characterized in that it is started only by the induced voltage of the permanent magnet synchronous generator by inputting a passive force against aberration without requiring commercial power supply or external power source for starting the hydroelectric system linkage system. Power generation system linkage system.
제9항에 있어서,
상기 계통의 전원을 상실한 경우에는, 상기 계통 연계 장치의 자립 운전 기능을 사용하여, 이용 가능 수량의 변화에 대하여 자립 부하로 계속해서 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 계통 연계 시스템.
The method of claim 9,
And when the power supply of the system is lost, the electric power generation system linking system is continuously supplied to the independent load in response to a change in the available quantity by using the standalone operation function of the system linkage device.
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