Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6841738B2 - Hydropower system - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6841738B2 - Hydropower system - Google Patents

Hydropower system Download PDF

Info

Publication number
JP6841738B2
JP6841738B2 JP2017182205A JP2017182205A JP6841738B2 JP 6841738 B2 JP6841738 B2 JP 6841738B2 JP 2017182205 A JP2017182205 A JP 2017182205A JP 2017182205 A JP2017182205 A JP 2017182205A JP 6841738 B2 JP6841738 B2 JP 6841738B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power generation
power
water
turbine
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017182205A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019058024A (en
Inventor
敏夫 富田
敏夫 富田
啓 岡藤
啓 岡藤
佐野 正浩
正浩 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd filed Critical Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority to JP2017182205A priority Critical patent/JP6841738B2/en
Publication of JP2019058024A publication Critical patent/JP2019058024A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6841738B2 publication Critical patent/JP6841738B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

本発明は、水の未利用エネルギーを回収する水力発電システムに係り、特に系統に接続せずに発電した電力を負荷へ供給する自立運転システムに関する。 The present invention relates to a hydroelectric power generation system that recovers unused energy of water, and particularly relates to a self-sustaining operation system that supplies generated electric power to a load without connecting to a grid.

一般に、未利用の水の位置エネルギーを水車と発電機で回収する水力発電システムにおいて、系統に接続せずに発電した電力を負荷へ供給する自立運転システムの場合、発電した電力と負荷で消費する電力とのバランスをとる必要がある。ここで、負荷の消費電力は変動する為、その対策が必要である。一方で、水車への水動力の入力も変化する為、その対策も必要となる。 Generally, in a hydroelectric power generation system that recovers the position energy of unused water with a water turbine and a generator, in the case of a self-sustaining operation system that supplies the generated power to the load without connecting to the grid, it is consumed by the generated power and the load. It needs to be balanced with electricity. Here, since the power consumption of the load fluctuates, it is necessary to take measures against it. On the other hand, since the input of water power to the turbine also changes, it is necessary to take measures against it.

水車への水動力の入力変化に対する水車の効率を最大化する背景技術として、特開2004−364357号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、ポンプ逆転水車型発電設備において、電力量と回転数が予め設定された関係となるように、制御部がポンプ逆転水車の回転数を制御する構成が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-364357 (Patent Document 1) is available as a background technique for maximizing the efficiency of the turbine with respect to a change in the input of water power to the turbine. Patent Document 1 discloses a configuration in which a control unit controls the rotation speed of the pump reversing turbine so that the electric energy and the rotation speed have a preset relationship in the pump reversing turbine type power generation facility.

特開2004−364357号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-364357

特許文献1では、電力量と回転数の関係を用いて水車を最適制御する方法が提案されているが、自立運転システムにおける負荷の消費電力変動に関する対応については考慮されていない。 Patent Document 1 proposes a method of optimally controlling a turbine using the relationship between the amount of electric power and the number of rotations, but does not consider how to deal with fluctuations in load power consumption in an autonomous operation system.

未利用の水の位置エネルギーを用いた自立運転システムでは、発電システムの出力となる負荷消費電力の変動、及び、発電システムへの入力となる水車の水動力変化の両方に対応し、かつ発電量と消費電力のバランスをとる制御が必要となる。 In the self-sustaining operation system using the position energy of unused water, it corresponds to both the fluctuation of the load power consumption that is the output of the power generation system and the change of the water power of the water turbine that is the input to the power generation system, and the amount of power generation. It is necessary to control the balance between power consumption and power consumption.

負荷の消費電力変動に対しては、発電電力を一定とした場合では、余剰電力を別途消費する手段を設け対応するか、または負荷の変動に合わせて水車への水動力を流量調整手段により直接制限する方法などが考えられる。しかし、この場合、水車への水動力を制限する電動制御弁や、余剰発電電力を消費するための余剰電力消費手段、またこれらの制御を実現するための流量検出手段や上位コントローラなどの機器、設備等が必要となり、装置が複雑になるという課題がある。 When the generated power is constant, the load power consumption fluctuation can be dealt with by providing a means for separately consuming the surplus power, or the water power to the turbine can be directly adjusted by the flow rate adjusting means according to the load fluctuation. There are ways to limit it. However, in this case, an electric control valve that limits the water power to the turbine, surplus power consumption means for consuming surplus generated power, and equipment such as a flow rate detection means and a host controller for realizing these controls. There is a problem that equipment and the like are required and the equipment becomes complicated.

よって、本発明の目的は、系統に接続せずに発電した電力を負荷へ供給する自立運転システムを対象とし、水車による発電電力を変動する負荷の消費電力に合わせる制御と水車への水動力の変化にも対応する機能を実現しつつ、簡単な構成で、水車発電自立運転が可能な水力発電システムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is a self-sustaining operation system that supplies power generated by a water turbine to a load without connecting to a grid, and controls the power generated by the water turbine to match the power consumption of a fluctuating load and water power to the water turbine. The purpose is to provide a hydroelectric power generation system capable of self-sustaining operation of water turbine power generation with a simple configuration while realizing functions that respond to changes.

本発明は、上記背景技術に鑑み、その一例を挙げるならば、送水管に設置された水車と、水車によって駆動される永久磁石式同期発電機と、永久磁石式同期発電機をインバータによって発電制御を行う発電コントローラと、発電した直流電力を交流電力に変換して自立負荷に供給する自立運転機能を持つ連系装置を備えた水力発電システムであって、発電コントローラが、インバータの直流出力電圧に目標値を設定し、直流出力電圧の目標値を維持するよう発電電力を制御するとともに、水車の特性に基づく発電制御を合わせて行うように構成する。 In view of the above background technology, for example, the present invention controls power generation by an inverter of a water wheel installed in a water supply pipe, a permanent magnet type synchronous generator driven by the water wheel, and a permanent magnet type synchronous generator. It is a hydraulic power generation system equipped with a power generation controller that performs power generation and an interconnection device that has a self-sustaining operation function that converts the generated DC power into AC power and supplies it to a self-sustaining load. A target value is set, the generated power is controlled so as to maintain the target value of the DC output voltage, and the power generation control based on the characteristics of the water turbine is also performed.

本発明によれば、簡単な構成で、変動する負荷消費電力と水車への水動力の変化に対応し安定した発電動作を継続する水力発電システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hydroelectric power generation system that continues stable power generation operation in response to fluctuating load power consumption and changes in water power to a water turbine with a simple configuration.

実施例1における水力発電システムの構成図である。It is a block diagram of the hydroelectric power generation system in Example 1. 実施例1における発電コントローラの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the power generation controller in Example 1. 実施例1における水力発電システムの発電コントローラの発電制御特性を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the power generation control characteristic of the power generation controller of the hydroelectric power generation system in Example 1. FIG. 実施例2における複数台の水車で構成される水力発電システムの構成図である。It is a block diagram of the hydroelectric power generation system composed of a plurality of water turbines in Example 2. FIG. 実施例2における水力発電システムの直流電圧と発電出力の関係を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between the DC voltage and the power generation output of the hydroelectric power generation system in Example 2. FIG. 実施例2におけるタイムチャートである。It is a time chart in Example 2. 実施例3における水力発電システムの構成図である。It is a block diagram of the hydroelectric power generation system in Example 3. 実施例3における水力発電システムの発電コントローラの発電制御特性を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the power generation control characteristic of the power generation controller of the hydroelectric power generation system in Example 3. FIG. 実施例4における複数水車による水力発電システムの構成図である。It is a block diagram of the hydroelectric power generation system by a plurality of water turbines in Example 4.

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に本実施例における水力発電システムの構成を示す。図1において、水車2に対して鉛直方向に高さのある場所に設置される上部貯水槽9に水力発電に利用する水量Qの利用可能水量13が流入している。上部貯水槽9から送水管1を経て水車2へ水車利用水量Qp14の水が送水されて発電に利用される。水車2はフライホイール12と永久磁石式同期発電機3を駆動する。永久磁石式同期発電機3はインバータ4で発電コントローラ5により発電制御されることによって直流電力を発生し直流ケーブル部6で自立運転機能付パワーコンディショナー7へ電力を供給する。前記パワーコンディショナー7は直流電力を商用電源と同等の交流電力に変換して交流受電の自立負荷8へ電力を供給する。本水力発電システムは商用電源に接続しない自立運転システムとなっている。 FIG. 1 shows the configuration of the hydroelectric power generation system in this embodiment. In Figure 1, water availability 13 of water Q 0 to be used for the upper reservoir 9 which is installed in a place having a height in the vertical direction with respect to the hydraulic turbine 2 the hydropower is flowing. Water having a water turbine usage amount of Qp14 is sent from the upper water tank 9 to the turbine 2 via the water pipe 1 and used for power generation. The water turbine 2 drives the flywheel 12 and the permanent magnet type synchronous generator 3. The permanent magnet type synchronous generator 3 generates DC power by controlling the power generation by the power generation controller 5 in the inverter 4, and supplies the power to the power conditioner 7 with the self-sustaining operation function by the DC cable unit 6. The power conditioner 7 converts DC power into AC power equivalent to that of a commercial power source and supplies power to the self-sustaining load 8 of AC power reception. This hydroelectric power generation system is a self-sustaining operation system that is not connected to a commercial power source.

一般に再生可能エネルギーとしての水力利用では発電に利用する水量が季節などの条件により変化する。このため、上部貯水槽9には水位を検出する水位計11等によって貯水槽の水量が一定となるよう流量調整弁10を用いて水車流量Qp14が利用可能水量Qを超過して上部貯水槽9が空にならないよう流量Qp14を調整している。 Generally, in the use of hydropower as renewable energy, the amount of water used for power generation changes depending on conditions such as the season. Therefore, the upper reservoir exceeds the available amount of water Q 0 is water wheel flow Qp14 with a flow rate control valve 10 so that the amount of water reservoir becomes constant by the water level indicator 11 for detecting the water level in the upper reservoir 9 The flow rate Qp14 is adjusted so that 9 does not become empty.

水車2に対する上部貯水槽9の位置高さは変わらないため、流量調整弁10による水量Qpの変化は水車2へ入力される水動力の変化となる。 Since the position height of the upper water tank 9 with respect to the water turbine 2 does not change, the change in the amount of water Qp by the flow rate adjusting valve 10 is the change in the water power input to the water turbine 2.

この為、この自立運転システムにおいては、入力されるエネルギーと自立負荷で消費されるエネルギーがそれぞれ変化、変動する条件下で発電コントローラ5は発電量を消費電力量に常に合わせる制御を行う。具体的には発電コントローラ5に対し直流ケーブル部6の目標直流電圧Vを設定し、発電コントローラ5は常にVを維持するようにインバータ4に対して発電電力を制御する。発電電力をP、自立負荷らによる消費電力をPとすれば、P>Pの時は直流電圧は上昇、P=Pなら直流電圧維持、P<Pになると直流電圧は低下する。よって発電コントローラ5は直流電圧をVと比較してPを制御することにより、自立負荷によりPが変動してもVを維持するようPを制御することで発電電力Pと消費電力のバランスを保つことが可能である。また発電コントローラ5によりこの制御を高速に実行することで自立負荷の消費電力の急減又は消滅に対しても、直流ケーブル部の直流電圧をVに維持できるため、発電電力Pの余剰は発生しない。 Therefore, in this self-sustaining operation system, the power generation controller 5 constantly controls the amount of power generation to match the amount of power consumption under the condition that the input energy and the energy consumed by the self-sustaining load change and fluctuate respectively. Specifically, the target DC voltage V * of the DC cable unit 6 is set for the power generation controller 5, and the power generation controller 5 controls the generated power for the inverter 4 so as to always maintain V *. The generated power P G, the power consumption due to self load al if P L, the DC voltage rises when the P G> P L, DC voltage maintained if P G = P L, and becomes P G <P L DC The voltage drops. By controlling the P G Thus power controller 5 compares the DC voltage and V *, and the generated power P G by controlling the P G to P L by autonomous load to maintain the V * be varied It is possible to keep the balance of power consumption. Also with respect to the power generation controller 5 by sudden decrease or eliminate the power consumption of autonomous load by executing the control in a high speed, since the DC voltage of the DC cable portion can be maintained to V *, surplus generated power P G is generated do not do.

例えば自立負荷を定格使用状態から全停止した場合は、定格発電量PGmaxを瞬間的にP=0とする必要がある。この場合、発電コントローラ5は直流電圧の急上昇を検知すると、直ちにインバータ4に対して発電量を0にする制御を行う。これにより水車2は無拘束となり回転数が上昇していく。最終的に水車2の回転数は無拘束回転数に到達するが、これにより送水管1の水車2による圧力損失が増加する為、水車利用水量Qが減少する。Qに余裕がない場合などでは、発電量の減少によって水量Qが減少することにより上部貯水槽9の水を利用せずに放流してしまう量を削減する効果がある。この動作では水車2の機械的な操作や送水管1の水動力を制御の対象とせずに瞬時に発電量Pを制御することが可能であるため、余剰発電電力の消費手段を必要としない。尚、発電量の高速な制御によって水車2により送水管1に水撃が発生する場合は、フライホイール12を設けることによって水車回転数の加速度を緩和して水撃の強度を削減することが可能である。 For example free-standing load if totally stop from the rated use state, it is necessary to instantaneously P G = 0 the rated power generation amount P Gmax. In this case, when the power generation controller 5 detects a sudden rise in the DC voltage, it immediately controls the inverter 4 to reduce the amount of power generation to zero. As a result, the turbine 2 becomes unrestrained and the rotation speed increases. Rotational speed of the final water wheel 2 reaches the unrestrained rotational speed, but thereby the pressure loss due to water wheel 2 of the water supply pipe 1 increases, water turbine utilizing water Q P is decreased. In such cases there is not enough Q 0, the effect of reducing the amount of resulting in discharge without using water in the upper reservoir 9 by water Q P is decreased by reducing the amount of power generation. Not because it is possible to control the amount of power generation P G instantaneously without the object of controlling the mechanical operations and the water supply pipe 1 of water power of the water wheel 2, requires consumption means the surplus generated power in this operation .. When water hammer occurs in the water pipe 1 by the water turbine 2 due to high-speed control of the amount of power generation, it is possible to reduce the intensity of the water hammer by relaxing the acceleration of the water turbine rotation speed by providing the flywheel 12. Is.

図2は、発電コントローラ5の機能ブロックを示した図である。図2において、発電コントローラ5は、永久磁石式同期発電機3によって発電される三相交流電力を、自立運転機能付パワーコンディショナー7へ供給可能な直流電力に変換する、インバータ4を制御する。このインバータ4の制御はマイクロプロセサである発電機制御マイコン50により行われる。発電機制御マイコン50は、永久磁石式同期発電機3の相電流値を検出する電流センサ58から永久磁石式同期発電機3の相電流を検出する電流検出部57と、位置・速度推定演算部56と、インバータ4の出力電圧値を検出するPN電圧検出部55と、発電電力指令生成部54と、電圧指令演算部53と、d/q変換部52と、PWM制御パルス生成部51を備えている。各構成は、一般的なインバータ制御で知られているので、その詳細な説明は省略する。インバータ4は、半導体スイッチング素子を有しており、永久磁石式同期発電機3によって発電される電力を、半導体スイッチング素子をオン/オフ制御することで、直流電力に変換するとともに、その直流電圧を制御し、自立運転機能付パワーコンディショナー7に供給可能な直流電力に変換する。発電機制御マイコン50は、その半導体スイッチング素子をオン/オフ制御するためのPWM制御信号を生成し、インバータ4を制御する。 FIG. 2 is a diagram showing a functional block of the power generation controller 5. In FIG. 2, the power generation controller 5 controls an inverter 4 that converts the three-phase AC power generated by the permanent magnet type synchronous generator 3 into DC power that can be supplied to the power conditioner 7 with an independent operation function. The control of the inverter 4 is performed by the generator control microcomputer 50 which is a microprocessor. The generator control microcomputer 50 includes a current detection unit 57 that detects the phase current of the permanent magnet type synchronous generator 3 from a current sensor 58 that detects the phase current value of the permanent magnet type synchronous generator 3, and a position / speed estimation calculation unit. 56, a PN voltage detection unit 55 for detecting the output voltage value of the inverter 4, a generated power command generation unit 54, a voltage command calculation unit 53, a d / q conversion unit 52, and a PWM control pulse generation unit 51 are provided. ing. Since each configuration is known for general inverter control, detailed description thereof will be omitted. The inverter 4 has a semiconductor switching element, and the electric power generated by the permanent magnet type synchronous generator 3 is converted into DC electric power by controlling the semiconductor switching element on / off, and the DC voltage thereof is converted. It is controlled and converted into DC power that can be supplied to the power conditioner 7 with an independent operation function. The generator control microcomputer 50 controls the inverter 4 by generating a PWM control signal for on / off control of the semiconductor switching element.

次に利用可能水量Qの変化による発電量の制御方法について説明する。図3に水車2の水車パワーカーブ22に基づく発電コントローラ5の発電量制御特性を示す。図3において、横軸は水車2の回転数を、縦軸は水車が回転数に対して発生し得る動力すなわち発電量を示している。 Next will be described a method for controlling the power generation amount due to a change in water availability Q 0. FIG. 3 shows the power generation amount control characteristics of the power generation controller 5 based on the water turbine power curve 22 of the water turbine 2. In FIG. 3, the horizontal axis represents the rotation speed of the water turbine 2, and the vertical axis represents the power that the water turbine can generate with respect to the rotation speed, that is, the amount of power generation.

発電コントローラ5は水車2の回転数に基づき水車から取り出し得る最大の動力すなわち発電量をインバータ4により永久磁石式同期発電機3から出力するよう制御している。 The power generation controller 5 controls the inverter 4 to output the maximum power that can be taken out from the water turbine, that is, the amount of power generation, from the permanent magnet type synchronous generator 3 based on the rotation speed of the water turbine 2.

自立負荷の消費がない状態では、水車2は無拘束時の回転数Nで回転しており、直流ケーブル部6の直流電圧はVに発電コントローラ5により維持されている。 In the absence of consumption of self loading, water wheel 2 is rotated at a rotational speed N 4 under no restraint, DC voltage of the DC cable part 6 is maintained by the power controller 5 to V *.

図1の利用可能水量Qが十分にあり、水車2が定格出力可能な水車流量Q14が流せる場合は、自立負荷8の消費電力Pを0から100%まで増加していくと、水車の回転数はNから定格発電時の回転数Nに移動し定格の100%の発電出力Pを得ることができる。 Located sufficient water availability Q 0 in FIG. 1, if the water wheel 2 is flown is waterwheel flow Q P 14 possible rated output, the power consumption P L of the self-supporting load 8 increases from 0 to 100%, The rotation speed of the turbine shifts from N 4 to the rotation speed N 3 at the time of rated power generation, and a power generation output P 3 of 100% of the rating can be obtained.

次に利用可能水量Qが定格の70%しかない場合は、自立負荷8の消費電力Pを0から増加していくと、水車2の回転数はNからNを超えて減少していく。自立負荷8が70%に到達すると図2の水車パワーカーブ22上で回転数が70%発電出力P2時の回転数Nとなる点に移動する。このとき水動力と自立負荷8の消費電力Pが釣り合う。自立運転システムなので原則として自立負荷8の消費電力Pは水車2による発電電力Pを超えることはできない。 If the next available water Q 0 is only 70% of the rating, the power consumption P L of the self-supporting load 8 increases from 0, the rotational speed of the water wheel 2 decreases beyond N 3 from N 4 To go. When the self-sustaining load 8 reaches 70%, the rotation speed moves to a point on the water turbine power curve 22 of FIG. 2 where the rotation speed becomes the rotation speed N 2 at the power generation output P2 of 70%. At this time balanced power consumption P L of water power and independence load 8. Power P L free standing load 8 in principle because autonomous operation system can not exceed the generated power P G by water wheel 2.

ここで、さらに自立負荷8の消費電力Pを増加させると直流ケーブル部の直流電圧はVから低下していき、最終的に水力発電システムの不足電圧検出レベルに達すると保護機能によってシステムはトリップ停止する。この対策としては、直流電圧がVから低下したらアラームを発報して自立負荷8の削減を促す等の方法がある。 Here, further DC voltage of the DC cable unit increases the power consumption P L of the self-supporting load 8 will decrease from V *, the system eventually reaches the undervoltage detection level of the hydropower generation system by a protective function Stop the trip. As a countermeasure, there is a method such as issuing an alarm when the DC voltage drops from V * to promote the reduction of the self-sustaining load 8.

利用可能水量Qが定格の70%の状態のまま、自立負荷8の消費電力Pを70%から削減すれば、水車の回転数はNから上昇していきNからNの間のどこかでバランスする。 While the available water Q 0 of 70% of the rated conditions, if reducing power consumption P L of the free-standing load 8 to 70% between the rotational speed of the water turbine from N 2 gradually rises from N 2 of N 4 Balance somewhere.

利用可能水量が定格の30%しかない場合は、図3の30%発電時の回転数Nまで回転数が低下し取り出し得る最大の発電電力も定格の30%の発電出力Pまでとなる。 If the available amount of water is only 30% of the rating, the up power generation output P 1 also show the maximum generated power which speed may retrieve lowered to the rotational speed N 1 at 30% power for 30% of the rated 3 ..

上記の制御方法により、利用可能水量が定格に満たない場合でも、水車2を失速停止させることなく、利用可能水量Qに合わせ水車2から取り出し得る最大の発電電力Pまで自立負荷8に電力を供給することが可能となる。 The above control method, even when water availability is less than the rated, without stalling stop waterwheel 2, the power to the self-supporting load 8 to the maximum generated power P G that may removed from the water wheel 2 fit in the available amount of water Q 0 Can be supplied.

なお、図3におけるNは発電停止回転数である。また、商用電源がない場合等で水力発電システムを構成するすべての機器の電源を水車による発電電力によって供給する場合が考えられる。その場合、水車の回転のみで水力発電システムを完全な停止状態から起動させるブラックスタートの場合などは、水車の回転による誘起電圧のみで発電コントローラ他の制御電源を起動させる必要があり、最小水量時に水車によって駆動された永久磁石式同期発電機の誘起電圧でインバータの制御電源を起動させるのに必要な最低回転数がNとNの間に存在する。 In addition, N 0 in FIG. 3 is a power generation stop rotation speed. Further, when there is no commercial power source, it is conceivable that the power source of all the devices constituting the hydroelectric power generation system is supplied by the power generated by the water turbine. In that case, in the case of a black start in which the hydroelectric power generation system is started from a completely stopped state only by the rotation of the turbine, it is necessary to activate the power generation controller and other control power sources only by the induced voltage due to the rotation of the turbine. The minimum number of revolutions required to activate the control power supply of the inverter with the induced voltage of the permanent magnet type synchronous generator driven by the water turbine exists between N 0 and N 1.

以上のように、本実施例では、水力発電システムとして、水車発電機を制御する発電コントローラに直流電力出力部の直流電圧値に対する制御目標値を設定し、常に直流部の電圧を目標値に維持するよう水車の発電電力を制御する。また同時に変化する水車への水動力に合わせた水車の最適な発電電力特性に基づく制御を備える。 As described above, in the present embodiment, as the hydroelectric power generation system, the control target value for the DC voltage value of the DC power output unit is set in the power generation controller that controls the water turbine generator, and the voltage of the DC unit is always maintained at the target value. Control the power generated by the water turbine. In addition, it is equipped with control based on the optimum power generation characteristics of the turbine according to the water power to the turbine that changes at the same time.

これにより、水車入り口の水量調節弁や余剰電力の消費手段、流量検出手段及び上位コントローラを設けずに、変動する負荷消費電力と水車への水動力の変化に対応し安定した発電動作を継続する水車の自立運転システムを提供することができる。なお、水車に限らず風車や蒸気タービンなどの発電システムへの適用も可能である。 As a result, stable power generation operation is continued in response to fluctuating load power consumption and changes in water power to the turbine, without providing a water amount control valve at the entrance of the turbine, means for consuming surplus power, means for detecting flow rate, and a host controller. A self-sustaining operation system for water turbines can be provided. It can be applied not only to water turbines but also to power generation systems such as wind turbines and steam turbines.

図4は、本実施例における複数台の水車で構成される水力発電システムの構成図である。図4において、図1と同じ機能を有する構成については同じ符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 4 is a configuration diagram of a hydroelectric power generation system composed of a plurality of water turbines in this embodiment. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the configurations having the same functions as those in FIG. 1, and the description thereof will be omitted.

図4においては、一次側送水分岐管31と二次側送水分岐管32を用いて3台の水車101,201,301を並列運転にしたものとなっている。水車流量Qは分岐管によりQ,Q,Qに分流され、それぞれ水車により駆動された発電機で発電し直流電力PGEN1,PGEN2,PGEN3を出力する。それらは直流ケーブル部6で相互に接続されて自立運転機能付きパワーコンディショナー7へ入力し、交流受電の自立負荷が利用可能な商用電源相当の交流電力として出力している。発電コントローラには実施例1にて説明したものと同じ発電制御が搭載されている。また、本水力発電システムでは流量検出手段や3台の水車を台数制御する上位コントローラ等は設けておらず、商用電源に接続しない自立運転システムとなっている。 In FIG. 4, three turbines 101, 201, and 301 are operated in parallel by using the primary side water supply branch pipe 31 and the secondary side water supply branch pipe 32. Waterwheel flow Q 0 is diverted to Q 1, Q 2, Q 3 by the branch pipe, and generated by the generator, which is respectively driven by hydraulic turbine outputs DC power P GEN1, P GEN2, P GEN3 . They are connected to each other by a DC cable unit 6 and input to a power conditioner 7 with an independent operation function, and output as AC power equivalent to a commercial power source that can use the independent load of AC power reception. The power generation controller is equipped with the same power generation control as that described in the first embodiment. Further, this hydroelectric power generation system is not provided with a flow rate detecting means or a host controller for controlling the number of three turbines, and is an independent operation system that is not connected to a commercial power source.

次に、上記複数台の水車の自律的台数制御の方法について述べる。図5は、本実施例における水力発電システムの直流電圧と発電出力の関係を示す特性図である。 Next, a method of autonomously controlling the number of the plurality of water turbines will be described. FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the DC voltage and the power generation output of the hydroelectric power generation system in this embodiment.

ここで、図4の3台の発電コントローラにはそれぞれ異なる目標直流電圧を設定する。CTL1にはV、CTL2にはV、CTL3にはVとし、V>V>Vの関係とする。また、それぞれの発電コントローラには、共通の直流ケーブル部6の不足電圧保護レベルVLVが設定されている。VLVはVより低い値であり直流電圧がVLVまで低下すると保護機能によりトリップして発電制御は停止する。 Here, different target DC voltages are set for the three power generation controllers shown in FIG. The CTL1 to V 1, CTL2 and V 3 to V 2, CTL3, and the relationship of V 1> V 2> V 3 . Further, the undervoltage protection level VLV of the common DC cable unit 6 is set in each power generation controller. V LV is a value lower than V 3 , and when the DC voltage drops to V LV, it trips due to the protection function and power generation control stops.

図5において、本水力発電システムは、自立運転システムのため、原則として発電電力は自立負荷の消費電力と同じになるよう制御されている。 In FIG. 5, since the hydroelectric power generation system is a self-sustaining operation system, the generated power is controlled so as to be the same as the power consumption of the self-sustaining load in principle.

自立負荷の消費電力が0の状態では、CTL1の目標直流電圧が一番高い為、直流ケーブル部6の直流電圧はVに維持され、それぞれの水車は無拘束回転数で待機している。尚、説明上各機器の自己消費に伴う微小な発電による回転数の低下は無視するものとする。 When the power consumption of the self-sustaining load is 0, the target DC voltage of the CTL 1 is the highest, so the DC voltage of the DC cable section 6 is maintained at V 1 , and each turbine stands by at an unrestrained rotation speed. For the sake of explanation, the decrease in the number of revolutions due to minute power generation due to the self-consumption of each device shall be ignored.

負荷の消費電力を0から増加していくと、水車101の定格出力となるPL1までは、水車101のみが発電制御によりPGEN1を出力する。直流電圧はVに維持されるため、水車201、水車301はいずれも発電量0の無拘束回転のまま待機する。 When the power consumption of the load increases from 0 up to P L1 as the rated output of the waterwheel 101, only waterwheel 101 outputs a P GEN1 by the power generation control. Since the DC voltage is maintained at V 1 , both the turbine 201 and the turbine 301 stand by in an unrestrained rotation with a power generation amount of 0.

無拘束回転数で待機する為、それぞれの水車の送水管206,306の圧力損失は高く維持されQ,QはQよりも低くなりQは効率よく水車101へ供給される。 To wait unrestrained rotational speed, Q 2 is maintained a pressure loss of the water supply tube 206, 306 of each water wheel high, Q 3 is Q 0 is lower than Q 1 is supplied to efficiently water wheel 101.

自立負荷の消費電力がPL1を超えて増加していくと、水車101のCTL1のみでは発電量が不足し、直流ケーブル部6の直流電圧はVを維持できなくなる。直流電圧がV未満に低下すると、CTL2が目標電圧Vを維持する為に発電動作を開始する。 When the power consumption of the self-supporting load increases beyond P L1, the only CTL1 hydraulic turbine 101 is insufficient power generation amount, the DC voltage of the DC cable portion 6 can not be maintained V 1. When the DC voltage drops below V 2 , the CTL 2 starts a power generation operation to maintain the target voltage V 2.

同様にさらに自立負荷が増加すると直流電圧がVまで低下するとともにCTL3も起動して3台の合計出力で自立負荷へ発電電力を供給する。 Similarly further supplies generated power independence and load increases DC voltage to the self load CTL3 also start to three total output with drops to V 3.

自立負荷の消費電力PLOADが3台の定格発電能力を超える場合、または利用可能水量が制限されQが不足する場合は、直流電圧がVを下回って低下し、VLVに到達するとすべての発電コントローラは不足電圧保護機能によりトリップして発電動作を停止する。 When the power consumption P LOAD of the self-sustaining load exceeds the rated power generation capacity of 3 units, or when the available water amount is limited and Q 0 is insufficient, the DC voltage drops below V 3 and reaches V LV. The power generation controller trips due to the undervoltage protection function and stops the power generation operation.

これに対する対策は実施例1と同様、直流電圧がVを下回った時にアラームを発報するなどして自立負荷の削減を促す等の方法がある。 Similar measures against this first embodiment, there is a method such as prompting the reduction to self load such as alarm an alarm when the DC voltage is below V 3.

自立負荷の停止などでPLOADが合計の発電電力Pよりも少なくなると、各々の発電コントローラは直流電圧を自身の目標電圧になるよう発電動作を行うことにより、直流ケーブル部の直流電圧はそのときある状態で可能な上限まで昇圧される。 When P LOAD like stop autonomous load is less than the generated power P G total, by each power controller that generates power operation so that the target voltage itself a DC voltage, a DC voltage of the DC cable portion thereof Sometimes it is boosted to the upper limit possible in some conditions.

この動作により発電量に余裕のある場合は、順次目標直流電圧が低い水車から発電を停止していくので、必要最低限の水車のみ発電動作することとなり自律的な台数制御運転となる。 If there is a margin in the amount of power generation due to this operation, power generation is sequentially stopped from the turbine with the lowest target DC voltage, so only the minimum required turbines will be operated for power generation, and autonomous unit control operation will be performed.

自律的な台数運転について図6を用いて詳細に説明する。図6では定格出力3kWの水車3台による9kWの自立運転システムを想定している。 The autonomous number operation will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 6, a 9 kW self-sustaining operation system using three water turbines with a rated output of 3 kW is assumed.

図6において、横軸は時間経過を示し、縦軸は上から直流ケーブル部6の直流電圧VDC、水車101による発電電力PGEN1、水車201による発電電力PGEN2、同じくPGEN3、水車3台の合計水量Qによる水動力P、自立負荷の消費電力PLOADの推移を示している。以下説明のため、各機器のエネルギー変換効率は100%とし、状態遷移時の各部の過渡的な動作については詳細を省略する。また、本説明では、水力発電システムの定格9kWに対し、Pが5kWしかない場合を想定している。 In FIG. 6, the horizontal axis shows the passage of time, and the vertical axis shows the DC voltage VDC of the DC cable unit 6, the power generated by the water turbine 101 P GEN1 , the power generated by the water turbine 201 P GEN2 , the same P GEN3 , and three turbines. It shows the transition of the water power P W and the power consumption P LOAD of the self-sustaining load according to the total water volume Q 0 of. For the following explanation, the energy conversion efficiency of each device is set to 100%, and the details of the transient operation of each part at the time of state transition will be omitted. Further, in this description, it is assumed that the P W is only 5 kW with respect to the rated value of 9 kW of the hydroelectric power generation system.

経過時間t0までは自立負荷が未使用の待機状態である。全水車は無拘束で回転しており、VDCはCTL1の目標直流電圧Vに維持される。 The self-sustaining load is in an unused standby state until the elapsed time t 0. All water wheel is rotated by unrestrained, V DC is maintained at the target DC voltage V 1 of the CTL1.

から自立負荷の使用を開始し、消費電力PLOADが増加していく。CTL1はVDCをVに維持するよう発電動作を開始し、PGEN1がPLOADに合わせて増加していく。PLOADが水車定格の3kWに到達するまでは、水車101のみが発電し、他の水車201,301は無拘束回転のままとなる。開始からtまでは、PLOAD=PGEN1となる。 The use of the self-sustaining load is started from t 1 , and the power consumption P LOAD increases. The CTL 1 starts a power generation operation so as to maintain the VDC at V 1, and the P GEN 1 increases in accordance with the P LOAD. Until P LOAD reaches the turbine rating of 3 kW, only the turbine 101 generates electricity, and the other turbines 201 and 301 remain in unrestrained rotation. Start from up to t 2 is a P LOAD = P GEN1.

でPLOADが3kWに達すると、CTL1のみではVDCをVに維持することが出来なくなり、VDCがV以下まで低下する。VDCの低下によりCTL2がVDCをVに維持するよう水車201による発電を開始する。水車201が発電動作を開始すると水車送水管206の圧力損失が低下する。 When P LOAD reaches 3 kW at t 2 , VDC cannot be maintained at V 1 by CTL 1 alone, and VDC drops to V 2 or less. Due to the decrease in VDC , CTL 2 starts power generation by the turbine 201 so as to maintain VDC at V 2. When the turbine 201 starts the power generation operation, the pressure loss of the turbine water pipe 206 decreases.

からtの間では、CTL2が3kWを超過する分を水車201で発電し、VDCをV2に維持するよう動作することにより、水車101の発電電力と合わせてPLOADとバランスした発電電力を供給することができる。 Between t 2 and t 3, the water turbine 201 generates the amount of CTL 2 exceeding 3 kW, and by operating to maintain the VDC at V2, the generated power balanced with the P LOAD together with the power generated by the water turbine 101. Can be supplied.

からtでは自立負荷の消費電力が4.5kW一定の為、水車101と201の2台で発電し水車301は無拘束の待機状態を維持する。水量はQ>Q>Qとなり、Qを効率よく発電運転中の水車へ配分する。 Since the power consumption of the self-sustaining load is constant at 4.5 kW from t 3 to t 4 , two turbines 101 and 201 generate electricity, and the turbine 301 maintains an unrestrained standby state. The amount of water is Q 1 > Q 2 > Q 3 , and Q 0 is efficiently distributed to the turbines that are operating for power generation.

からさらに自立負荷の消費電力PLOADを増加してPの5kWに到達すると、水車システムへ入力されている水動力P以上に発電することはできないためtでPを超えると急激にVDCが低下する。 Upon reaching the 5kW of P W increases power consumption P LOAD further autonomous load from t 4, when more than P W at t 5 since it is impossible to generate electricity or water power P W which is supplied to the water wheel system VDC drops sharply.

DCがVに達するとCTL3はVを維持しようと水車301の発電動作を開始する。但し、Pが5kWしかないためVを維持することはできずVDCはさらに低下していく。 If V DC reaches V 3 CTL3 starts the power generation operation of the hydraulic turbine 301 attempts to maintain the V 3. However, since P W is only 5 kW, V 3 cannot be maintained and V DC further decreases.

図6の例では、Vと本水力発電システムが不足電圧でトリップする電圧値VLVの間にVALを設けている。 In the example of FIG. 6, a VAL is provided between the V 3 and the voltage value V LV at which the main hydroelectric power generation system trips due to an insufficient voltage.

以上にPLOADが増加するとVDCは急激に低下していき、VDCがVALに達すると、自立負荷の消費電力PLOADを削減するよう自立負荷に対してアラームを発報する。 When P LOAD increases above P W V DC is continue to rapidly decrease, the V DC reaches V AL, which alarm an alarm against self load to reduce power consumption P LOAD independence load.

ではアラーム発報によりPLOADを削減した場合を示している。 Alarm onset report in t 6 shows a case with a reduced P LOAD by.

でPLOADがPを下回り発電能力に余裕ができるとCTL1、CTL2、CTL3は常時それぞれ自身の目標直流電圧にVDCを昇圧しようとしているので、VDCはPLOADの大きさによってVからV2へと復帰していく。VDCがVを超えるとCTL3は自身の目標電圧以上となるので発電動作を停止する。 When the P LOAD at t 7 can afford to generation capacity below the P W CTL1, CTL2, because CTL3 is trying to boost the V DC to the target DC voltage of each at all times own, V DC and V depending on the size of the P LOAD It returns from 3 to V 2. When the VDC exceeds V3, the CTL 3 exceeds its own target voltage, so that the power generation operation is stopped.

ではPLOADが4.5kWであるためこれを発電する為には水車101と201の運転が必要である。よってVDCはV近くまで復帰しこれを維持する。 Since P LOAD is 4.5 kW at t 8 , it is necessary to operate the turbines 101 and 201 in order to generate electricity. Therefore, the VDC returns to near V 2 and maintains this.

からPLOADがさらに減少してt10で3kWに到達すると水車201による発電量は不要となるためVDCはVへ復帰する。 When P LOAD further decreases from t 9 and reaches 3 kW at t 10 , the amount of power generated by the turbine 201 becomes unnecessary, so the VDC returns to V 1.

10からt11までは、VDCをVに維持するようCTL1はPLOADに合わせて
発電量PGEN1を低下させていく。t12で自立負荷の消費がなくなりPLOADが0になると、CTL1はVDCをVに維持するよう、PGEN1をほぼ0になるまで低下させて待機状態となる。
From t 10 to t 11 , CTL 1 reduces the amount of power generation P GEN 1 in accordance with P LOAD so as to maintain VDC at V 1. When eliminating P LOAD consumption freestanding load t 12 becomes 0, CTL1 is to maintain V DC to V 1, the standby state is lowered until the P GEN1 substantially zero.

以上の動作により常に自立負荷の消費電力PLOADに合わせた発電電力を供給するとともに、台数運転による水動力の効率的な配分を可能としている。 Through the above operation, it is possible to constantly supply the generated power according to the power consumption PLOAD of the self-sustaining load, and to efficiently distribute the water power by operating the number of units.

以上のように、本実施例では、複数台の水車を用いた水力発電システムの場合は、各々の発電コントローラに設定する目標直流電圧値に差を設けることにより、負荷の消費電力の変動に合わせた自律的な台数運転が可能となる。 As described above, in the present embodiment, in the case of a hydroelectric power generation system using a plurality of turbines, by providing a difference in the target DC voltage value set in each power generation controller, it is adjusted to the fluctuation of the power consumption of the load. It enables autonomous unit operation.

図7は、本実施例における水力発電システムの構成図である。図7において、図1と同じ機能を有する構成については同じ符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 7 is a block diagram of the hydroelectric power generation system in this embodiment. In FIG. 7, the same reference numerals are given to the configurations having the same functions as those in FIG. 1, and the description thereof will be omitted.

本実施例は、図7に示すように、上部貯水槽9の水位を検出する水位計11の出力を発電コントローラ5へ入力し、上部貯水槽9の水位の変化を水車2の発電制御に反映させたものである。 In this embodiment, as shown in FIG. 7, the output of the water level gauge 11 that detects the water level of the upper water tank 9 is input to the power generation controller 5, and the change in the water level of the upper water tank 9 is reflected in the power generation control of the water turbine 2. It was made to do.

通常、送水管1が満管状態を維持するよう利用可能水量Qの変化に対し、水位計11等を用いて、貯水槽の水量が不足しないよう流量調整弁で水車流量Qを調整している。 Usually, with respect to the available change in the water volume Q 0 to the water pipe 1 is to maintain the full bobbin state, using a water level meter 11 or the like, to adjust the water turbine flow rate Q P at a flow rate control valve so that the amount of water reservoir is not insufficient ing.

本実施例では、利用可能水量Qの変化に対して、流量調整弁10による水量調整ではなく、水位計11の出力を用いた発電コントローラ5よる水車の発電量制限によって、上部貯水槽9の水位を保ち水力発電システムの継続した運転を可能とするものである。 In this embodiment, to changes in water availability Q 0, rather than the amount of water adjusted by the flow control valve 10, the power generation amount limit of the power generation controller 5 by hydraulic turbine that uses the output of the water level gauge 11, the upper water reservoir 9 It maintains the water level and enables continuous operation of the hydroelectric power generation system.

図8に、本実施例における水力発電システムの発電コントローラの発電制御特性を示す。発電コントローラ5は図8の水車パワーカーブ22による発電制御を実施している。 FIG. 8 shows the power generation control characteristics of the power generation controller of the hydroelectric power generation system in this embodiment. The power generation controller 5 implements power generation control by the water turbine power curve 22 shown in FIG.

ここで、図7に示す上部貯水槽9の水位が満水のLであれば、図8の回転数に対する発電出力は100%までとし、例えば水位が中間のLまで下がった場合は、図8の出力を70%に制限する、さらに水位が低下してLに至った場合は30%に制限するよう発電コントローラ5で制御する。 Here, if L H of full water is the water level in the upper reservoir 9 shown in Figure 7, the generator output with respect to the rotational speed of the FIG. 8 is up to 100%, for example, when the water level drops to the intermediate L M, as shown in FIG. limiting the 8 outputs of 70%, even if the water level reaches the L L decreases controlled by power controller 5 to limited to 30%.

以下、図7と図8を用い具体的に説明する。図7の水位がLにあり自立負荷8が定格の電力を消費しているとする。この場合、発電コントローラ5は図8の定格発電時の回転数Nで100%出力となる定格発電時の水車出力Pの動作点で発電制御を行っている。ここで利用可能水量Qが減少して、Q<Qとなると上部貯水槽9の水位はLから低下していく。水位がLに達したことを水位計11の出力で検知した発電コントローラ5は、発電出力を徐々に70%まで制限する。 Hereinafter, a specific description will be given with reference to FIGS. 7 and 8. It is assumed that the water level in FIG. 7 is at L H and the self-sustaining load 8 is consuming the rated power. In this case, the power generation controller 5 is performed power control at the operating point of the hydraulic turbine output P 3 of the rated power generation of 100% power at a rotational speed N 3 of the rated power generation of FIG. Here water availability Q 0 is decreased, the Q 0 becomes <Q P level of the upper reservoir 9 is gradually decreased from L H. Power controller 5 the water level detected by the output of the water level gauge 11 that has reached the L M limits the power output gradually 70%.

自立負荷の消費電力は100%のままなので発電出力を制限していくと直ちに直流電圧VDCが低下する。VDCがアラームレベルVALに達すると自立負荷に対して消費電力の削減を促すアラームを発報する。これにより自立負荷の消費電力が70%に制限されるものとする。 Since the power consumption of the self-sustaining load remains 100%, the DC voltage VDC drops as soon as the power generation output is limited. V DC to alarm an alarm for prompting the reduction of power consumed for reaching the self-load alarm level V AL. As a result, the power consumption of the self-sustaining load is limited to 70%.

発電出力の制限により図8上の運転点は、当初100%出力のP3、回転数Nから70%出力となる水動力70%相当時の水車出力Pとなる、水動力の入力を変えずに出力のみが30%削減されたことにより水車のトルクが減少し回転数がNから上昇する。 Due to the limitation of the power generation output, the operating point on Fig. 8 is the water power input, which is P 3 of the initial 100% output and the water turbine output P 2 when the water power is equivalent to 70%, which is the output from N 3 to 70%. only the output without changing to increased engine speed torque hydraulic turbine is reduced from N 3 by was reduced by 30%.

水車2の回転数上昇で送水管1の圧力損失が増加することによって水車流量Qが減少する。発電出力の制限によって水車流量Qが減少する為、上部貯水槽9の水位低下を抑制する方向となる。Q>Qとなれば水位は回復する。70%の出力制限でもQ<Q場合はさらに水位が低下していき、水位Lに達すると、発電コントローラによりさらに30%まで出力を制限し、水位の回復を図る動作となる。 The pressure loss of the water pipe 1 at a rotational speed increase of the water turbine 2 waterwheel flow Q P is decreased by increasing. Since waterwheel flow Q P by the generator output limit is decreased, the direction for suppressing drawdown in the upper reservoir 9. Q 0> water level if the Q P is restored. Even 70% of the output limit Q 0 <continue to decrease further the water level if Q P, reaches the water level L L, up to another 30% due to the power generation controller limits the output, the operation to achieve a recovery of the water level.

すなわち、図8において、23が70%出力制限時の70%発電時の回転数N以上でのパワーカーブ、24が30%出力制限時の30%発電時の回転数N以上でのパワーカーブとなる。 That is, in FIG. 8, 23 is the power curve at 70% power generation speed N 2 or more when 70% output is limited, and 24 is the power at 30% power generation speed N 1 or more when 30% power generation is limited. It becomes a curve.

以上、出力制限を70%と30%の2段階の例を示したが、自立負荷が対応可能であれば水位計11の出力に基づく無段階の出力制限としてもよい。また、水位計の電源は水車による発電によって供給されるよう構成してもよい。 In the above, an example of two stages of output limit of 70% and 30% has been shown, but if the self-sustaining load can be handled, a stepless output limit based on the output of the water level gauge 11 may be used. Further, the power source of the water level gauge may be configured to be supplied by power generation by a water turbine.

上記の方法により、変化する利用可能水量Qに対して、自動的に上部貯水槽9の水位を保ちながら自立負荷へ連続して電力を供給することが可能となる。 By the above method, for the available amount of water Q 0 that varies, it is possible to supply power continuously to automatically self loading while maintaining the water level in the upper reservoir 9.

図9は、本実施例における複数水車による水力発電システムの構成図である。図9において、図7と同じ機能を有する構成については同じ符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 9 is a configuration diagram of a hydroelectric power generation system using a plurality of turbines in this embodiment. In FIG. 9, the same reference numerals are given to the configurations having the same functions as those in FIG. 7, and the description thereof will be omitted.

図9において、上部貯水槽9の水位を検出する水位計11の出力を2台の水車で構成された水力発電システムの発電コントローラ5へそれぞれ並列に入力し、上部貯水槽の水位の変化を2台の水車2の発電制御に反映させている。 In FIG. 9, the output of the water level gauge 11 for detecting the water level of the upper water tank 9 is input in parallel to the power generation controller 5 of the hydroelectric power generation system composed of two water turbines, and the change of the water level of the upper water tank is changed by 2. This is reflected in the power generation control of the water turbine 2.

複数水車で構成された自立運転システムにおいても各々の発電コントローラ5が、それぞれ図8に示した水車のパワーカーブに基づく制御を行い、その最大発電出力Pを水位計11の出力によって制限することにより、利用可能水量Qの変化に対応し上部貯水槽の水位を保つ自立運転システムの制御が可能である。 Even in an autonomous operation system composed of a plurality of turbines, each power generation controller 5 controls based on the power curve of the turbine shown in FIG. 8, and the maximum power generation output P is limited by the output of the water level gauge 11. , it is possible to control the autonomous operation system in response to changes in water availability Q 0 keep the water level of upper reservoir.

また前述の実施例2と同様、各発電コントローラの目標直流電圧にV>Vとなるよう差を設けることにより効率的な台数運転も同時に実現が可能である。 Further, as in the second embodiment described above, efficient unit operation can be realized at the same time by providing a difference in the target DC voltage of each power generation controller so that V 1 > V 2.

以上、実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。 Although the examples have been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and various modifications are included. Further, the present invention is not necessarily limited to the one having all the configurations described. Further, it is possible to replace a 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. It is also possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

1:送水管、6:直流ケーブル部、7:自立運転機能付パワーコンディショナー、8:交流受電の自立負荷、9:上部貯水槽、10:流量調整弁、11:水位計、12:フライホイール、13:利用可能水量、14:水車流量、15:水位計出力、22:水車パワーカーブ、31:一次側送水分岐管、32:二次側送水分岐管、2,101,201,301:水車、3,102,202,302:永久磁石式同期発電機、4,103,203,303:インバータ、5,104,204,304:発電コントローラ、106,206,306:水車毎の送水管、50:発電機制御マイコン 1: Water supply pipe, 6: DC cable section, 7: Power conditioner with independent operation function, 8: Independent load of AC power reception, 9: Upper water storage tank, 10: Flow control valve, 11: Water level gauge, 12: Fly wheel, 13: Available water volume, 14: Water turbine flow rate, 15: Water turbine output, 22: Water turbine power curve, 31: Primary side water supply branch pipe, 32: Secondary side water supply branch pipe, 2,101,201,301: Water turbine, 3,102,202,302: Permanent magnet type synchronous generator, 4,103,203,303: Inverter, 5,104,204,304: Power generation controller, 106,206,306: Water supply pipe for each turbine, 50: Generator control microcomputer

Claims (3)

送水管に設置された水車と、該水車によって駆動される永久磁石式同期発電機と、該永久磁石式同期発電機をインバータによって発電制御を行う発電コントローラと、発電した直流電力を交流電力に変換して自立負荷に供給する自立運転機能を持つ連系装置を備えた水力発電システムであって、
前記発電コントローラが、前記インバータの直流出力電圧に目標値を設定し、該直流出力電圧と前記目標値を比較し前記直流出力電圧が前記目標値を維持するよう発電電力を制御するとともに、前記水車の回転数に対して発生し得る発電量制御特性に基づく発電制御を合わせて行ない、
前記水車、前記永久磁石式同期発電機、前記インバータ、前記発電コントローラをそれぞれ複数有し、
各々の前記インバータで発電した直流電力を相互に接続して前記連系装置へ直流電力を供給し、
各々の前記発電コントローラの目標直流電圧値に差を設けることにより、複数の前記発電コントローラで前記自立負荷の消費電力の変動に対応して複数の前記水車の台数運転を行うことを特徴とする水力発電システム。
A water turbine installed in a water supply pipe, a permanent magnet type synchronous generator driven by the water turbine, a power generation controller that controls power generation of the permanent magnet type synchronous generator by an inverter, and conversion of generated DC power into AC power. It is a hydroelectric power generation system equipped with an interconnection device that has an independent operation function to supply an independent load.
The power generation controller sets a target value for the DC output voltage of the inverter, compares the DC output voltage with the target value , controls the generated power so that the DC output voltage maintains the target value, and controls the generated power so that the DC output voltage maintains the target value. no rows combined power generation control based on the power generation control characteristic that may occur with respect to the rotational speed,
It has a plurality of each of the water turbine, the permanent magnet type synchronous generator, the inverter, and the power generation controller.
The DC power generated by each of the inverters is interconnected to supply DC power to the interconnection device.
By providing a difference in the target DC voltage value of each of the power generation controllers, a plurality of the power generation controllers operate a plurality of the water turbines in response to fluctuations in the power consumption of the self-sustaining load. Power generation system.
請求項1に記載の水力発電システムにおいて、
前記送水管へ発電用水を供給する上部貯水槽に水位計を設け、水位計の検出値によって複数の前記発電コントローラがそれぞれ自律的に発電出力を制限することにより、利用可能水量の変化に対して前記上部貯水槽の水位を保ち継続した発電を可能とすることを特徴とする水力発電システム。
In the hydroelectric power generation system according to claim 1,
Wherein the water pipe water level meter provided in the upper water tank for supplying power water, by a plurality of the power generation controller by the detection value of the water level indicator to limit the autonomous power output respectively, to changes in water availability A hydroelectric power generation system characterized in that the water level of the upper water storage tank is maintained and continuous power generation is possible.
請求項に記載の水力発電システムにおいて、
前記上部貯水槽に設ける水位計の電源は前記水車による発電によって供給されることを特徴とする水力発電システム。
In the hydroelectric power generation system according to claim 2.
A hydroelectric power generation system characterized in that the power source of the water level gauge provided in the upper water storage tank is supplied by power generation by the water turbine.
JP2017182205A 2017-09-22 2017-09-22 Hydropower system Active JP6841738B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017182205A JP6841738B2 (en) 2017-09-22 2017-09-22 Hydropower system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017182205A JP6841738B2 (en) 2017-09-22 2017-09-22 Hydropower system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019058024A JP2019058024A (en) 2019-04-11
JP6841738B2 true JP6841738B2 (en) 2021-03-10

Family

ID=66107745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017182205A Active JP6841738B2 (en) 2017-09-22 2017-09-22 Hydropower system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6841738B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102521463B1 (en) * 2021-01-29 2023-04-12 인천대학교 산학협력단 Water purifying system without power source by energy circulation

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2894978B2 (en) * 1995-11-24 1999-05-24 中国電力株式会社 Tank level control device for hydroelectric power plant
JP2004080980A (en) * 2002-08-22 2004-03-11 Hitachi Ltd Grid-connected inverter device
JP4889308B2 (en) * 2005-02-17 2012-03-07 株式会社クボタ Water turbine, water turbine power generator, and method of operating water turbine power generator
JP4629562B2 (en) * 2005-12-07 2011-02-09 株式会社日立産機システム Power generator
JP2007244155A (en) * 2006-03-10 2007-09-20 High Frequency Heattreat Co Ltd Micro hydroelectric generator
JP2015002645A (en) * 2013-06-18 2015-01-05 株式会社東芝 Generator control device and power generation control method
JP6264345B2 (en) * 2015-09-04 2018-01-24 株式会社安川電機 Power converter, power generation system, and power generation control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019058024A (en) 2019-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101159423B (en) Method, apparatus and product for wind turbine start-up and operation without grid power
CN108431719B (en) Solar motor controller for variable speed maximum power point tracking of inductive, permanent magnet AC motors
EP2667476B1 (en) Photovoltaic system and power supply system
EP2818692A1 (en) Pumped storage system
EP3496264B1 (en) Hydroelectric power generation system
JP6916293B2 (en) Hydropower grid interconnection system
JP6841738B2 (en) Hydropower system
JP6586828B2 (en) Method and apparatus for suppressing turbine acceleration
JP6993824B2 (en) Power generation system and rotary electric assembly used for it, operation method
JP7191543B2 (en) Hydroelectric grid connection system
JP6914789B2 (en) Grid interconnection system, power generation controller used for it, and its operation method
JP2002155846A (en) Hydroelectric generator for power recovery
JP4299650B2 (en) Vertical induction generator hydroelectric power generation system
JP7191544B2 (en) Hydroelectric grid connection system
JP6841739B2 (en) Hydropower system
WO2015036950A1 (en) Power distribution hub
CN117394547B (en) Control method for small and medium-sized pumped storage power station
JP6424639B2 (en) Stand-alone operation device of small hydropower variable speed power generation system
JP2002115643A (en) Small hydro power plant
KR101415461B1 (en) wind power heating generation system
US20260121415A1 (en) Energy storage and supply to electrical grid
KR20260014943A (en) Small hydroelectric power generation system with self-sustaining and integrated control functions
JP6948161B2 (en) Power converter, control method of power converter and power generation system
US20210285418A1 (en) Wind Turbine and Method for Controlling Wind Turbine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191107

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200827

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200901

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20201022

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201221

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210218

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6841738

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150