JPH086679B2 - Control method for variable speed hydropower plant - Google Patents
Control method for variable speed hydropower plantInfo
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- JPH086679B2 JPH086679B2 JP62071184A JP7118487A JPH086679B2 JP H086679 B2 JPH086679 B2 JP H086679B2 JP 62071184 A JP62071184 A JP 62071184A JP 7118487 A JP7118487 A JP 7118487A JP H086679 B2 JPH086679 B2 JP H086679B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は可変速運転が可能な水車および発電機を備え
た水力発電設備において、負荷変動に対して迅速に、し
かも水路系に悪影響を与えることなく対応できる可変速
運転水力発電設備の制御方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial field of application) The present invention relates to a hydroelectric power generation facility equipped with a water turbine and a generator capable of variable speed operation, in a quick manner with respect to load fluctuation, and in addition to a water channel. The present invention relates to a control method for a variable speed operation hydroelectric power generation facility that can respond without adversely affecting the system.
水力発電所においては、電力系統の安定化調整のた
め、発電所の出力を出力指令に基づいて変動させる、い
わゆるAFC運転が行なわれることがある。In a hydroelectric power plant, so-called AFC operation in which the output of the power plant is changed based on an output command may be performed for the purpose of stabilizing and adjusting the power system.
このAFC運転は、同期発電機とそれに直結されて一定
回転速度で回転される水車とからなる水力発電設備にお
いては、水車のガイドベーンを指令所からの出力指令に
基づいて開閉させることにより行なわれてきた。This AFC operation is performed by opening and closing the guide vanes of the turbine in accordance with the output command from the command station in the hydroelectric power generation equipment that consists of a synchronous generator and a turbine that is directly connected to it and rotates at a constant rotation speed. Came.
すなわち、第7図に示すように、AFC運転指令が入力
された状態で、負荷が同図(a)のように変動幅ΔP、
変動周期fで変動すると、それに対応してガイドベーン
開度が同図(b)のように変化する。That is, as shown in FIG. 7, when the AFC operation command is input, the load fluctuation range ΔP, as shown in FIG.
When it fluctuates in the fluctuation cycle f, the guide vane opening degree correspondingly changes as shown in FIG.
しかしながら、このような運転制御方法では、ガイド
ベーンの開閉スピードが速い場合には、水車流量の変化
に伴う水撃作用により水路系にサージングが発生し、水
車の入口側に連なる水圧鉄管の水圧が第7図(c)に示
すように大幅に変動し、破損する危険性が高まる。この
ため、同図(d)のように一定回転速度で運転される水
力発電設備においては、目標出力が高速で変化する場
合、AFC運転を実施することは不可能であった。However, in such an operation control method, when the opening / closing speed of the guide vane is fast, surging occurs in the water channel system due to the water hammer effect accompanying the change in the turbine flow rate, and the water pressure of the penstock connected to the inlet side of the turbine is increased. As shown in FIG. 7 (c), there is a large fluctuation and the risk of breakage increases. For this reason, in the hydroelectric power generation facility operated at a constant rotation speed as shown in FIG. 6D, it is impossible to perform the AFC operation when the target output changes at high speed.
一方、最近は同期発電機に替えて巻線型誘導発電機を
採用した可変速運転水力発電設備が多用されるようにな
ってきた。この可変速運転水力発電設備においては、巻
線型誘導発電機の励磁量を調整することにより、ガイド
ベーン開度を調整することなしに発電機出力を高速で変
化させることができる。従って、この可変速運転水力発
電設備ではガイドベーン開度が変化しないところから、
前述の水撃作用による管路系のサージングの問題は発生
せず、高速AFC運転が可能となる。On the other hand, recently, variable-speed operation hydroelectric power generation equipment that employs a wound-rotor induction generator instead of a synchronous generator has come to be widely used. In this variable speed operation hydroelectric power generation facility, the output of the generator can be changed at high speed by adjusting the amount of excitation of the wire wound induction generator without adjusting the guide vane opening. Therefore, from the point where the guide vane opening does not change in this variable speed operation hydroelectric power generation facility,
The above-mentioned water hammer effect does not cause the problem of surging of the pipeline system, and high-speed AFC operation becomes possible.
しかしながら、このような可変速運転水力発電設備に
おいても、巻線型誘導発電機の励磁量調整だけで高速AF
C運転を行なおうとすると、次に述べるような問題が発
生する。However, even in such a variable-speed operation hydroelectric power generation facility, high-speed AF can be performed simply by adjusting the excitation amount of the wire wound induction generator.
When trying to perform C operation, the following problems occur.
すなわち、第8図(a)に示すように、時刻t0にて目
標発電機出力P*がP0 *からP1 *へステップ状に変化し
た場合を例にとって水車および発電機の応答を説明する
と、励磁量の調整は瞬間的に行なわれるため、同図
(b)に示すように、発電機出力Pgは直ちに目標発電機
出力P*と一致するように変化する。That is, as shown in FIG. 8 (a), the response of hydraulic turbine and generator as an example a case where the target generator output P * is changed stepwise from P 0 * to P 1 * at a time t 0 Description Then, since the excitation amount is adjusted instantaneously, the generator output Pg immediately changes so as to match the target generator output P * , as shown in FIG.
その結果、発電機トルクMgと水車トルクMtは、第8図
(e)に示すように時刻t0以降は 発電機トルクMg>水車トルクMt となるため、水車の回転速度Nは同図(d)に示すよう
に、Noから次第に低下する。As a result, as shown in FIG. 8 (e), the generator torque Mg and the turbine torque Mt are such that the generator torque Mg> the turbine torque Mt after the time t 0 . as shown in), gradually decreases from N o.
可変速運転水力発電設備においては、水車回転速度N
が変化した場合、発電機の出力周波数が系統の周波数に
合致するようサイリスタコンバータで制御するが、この
サイリスタコンバータで変換できる周波数はサイリスタ
の容量によって上限と下限を規制されるため、それらの
規制値を越えるような大きな出力変動に対しては、巻線
型誘導発電機の励磁量の制御だけでは対応することがで
きない。In the variable-speed operation hydroelectric power generation facility, the turbine rotation speed N
If the output voltage of the thyristor changes, the thyristor converter controls the output frequency of the generator to match the frequency of the grid. It is not possible to deal with a large output fluctuation exceeding the range by only controlling the excitation amount of the wound-rotor induction generator.
すなわち、第8図(d)に示すように水車回転速度N
がNoより次第に低下し、時刻t1にて回転速度N1を通過
し、サイリスタにて変換できる下限回転速度に近ずく
と、それを条件としてガイドベーンに開口指令が発せら
れ、同図(c)に示すように、ガイドベーン開度aはa0
から開口する。これにより水車トルクMtは急激に上昇
し、時刻t2では 水車トルクMt>発電機トルクMg となるので、水車回転速度Nは上昇に転じ、やがて新た
な回転速度N1にて安定することになる。That is, as shown in FIG. 8 (d), the turbine rotation speed N
There was gradually reduced from No, through the rotational speed N 1 at time t 1, and the near Nuisance to the lower limit rotation speed which can be converted in a thyristor, the opening command to the guide vanes is emitted it as a condition, FIG. (C ), The guide vane opening a is a 0
Open from. Thus waterwheel torque Mt is rapidly increased, since the time t 2 the water wheel torque Mt> generator torque Mg, water turbine rotational speed N is turned upward, becomes stable soon at the new rotational speed N 1 .
しかしながら、その間、ガイドベーン開度はa0からa1
まで変化するので、可変速運転できる水車といえども、
急激な出力変化の要求に対しては、従来の回転速度一定
の水車におけると同様に管路系の問題が生じ、追従する
ことができない。However, during that time, the guide vane opening degree changes from a 0 to a 1
Even if it is a water turbine that can operate at variable speed,
A sudden change in output cannot be followed up due to the problem of the pipeline system as in the conventional turbine with a constant rotation speed.
次に、上述の応答過程を第9図に示す水車の特性曲線
上で見てみる。同図において、点X0,Xm,X1を結ぶ太い実
線は時刻t0からt1を経てt2に至る水車の運動点軌跡を示
すもので、曲線a1,a2,a3,a4はガイドベーン開度a1,a2,a
3,a4の各時点における水車回転速度Nと水車出力Ptの関
係を示している。Next, the response process described above will be examined on the characteristic curve of the water turbine shown in FIG. In the figure, the thick solid line connecting the points X 0 , Xm, and X 1 shows the locus of motion of the water turbine from time t 0 to t 1 and then to t 2 , and the curves a 1 , a 2 , a 3 , a 4 is the guide vane opening a 1 , a 2 , a
3 shows the relationship between water turbine rotational speed N and the hydraulic turbine output Pt at each time point of a 4.
同図中、鎖線η1,η2,η3,η4は等効率曲線であり、
また、曲線Loptは各ガイドベーン開度における最高効率
点を結んだものである。In the figure, chain lines η 1 , η 2 , η 3 and η 4 are isoefficiency curves,
The curve Lopt connects the maximum efficiency points at each guide vane opening.
第8図において説明したように、時刻t0からt1までは
ガイドベーン開度一定で、水車回転速度Nが低下する。
水車回転速度Nの低下により、第9図に示すように水車
出力Ptも増加するが、これは第8図における水車トルク
Mtの増加に対応している。また、第8図の時刻t1で水車
回転速度NがN<N1となる運転点は、第9図の点Xmに相
当している。As described with reference to FIG. 8, the guide vane opening is constant from time t 0 to t 1 , and the turbine rotation speed N decreases.
As shown in Fig. 9, the turbine output Pt also increases due to the decrease in the turbine rotation speed N. This is due to the turbine torque in Fig. 8.
It corresponds to the increase of Mt. Further, the operating point of the water wheel rotation speed N at time t 1 of Figure 8 is N <N 1 corresponds to the Xm point Figure 9.
第9図において、可変速運転可能な水車では、水車出
力Ptとガイドベーン開度a1〜a4に応じて運転点が曲線Lo
pt上にくるように水車回転速度Nを調整すれば、常に最
高効率で水車を運転することができるが、第8図に示し
たように目標発電機出力P*の急激な変化に対して単に
巻線型誘導発電機の励磁量を変えて発電機出力を調整す
る制御方法では、第9図に示したように、運転点が最高
効率曲線からずれてしまう。In Figure 9, the variable speed operation can be water turbine, water turbine output Pt and the guide vane opening a 1 operating point in response to ~a 4 curve Lo
By adjusting the water turbine rotational speed N to come on pt, always can be operated water turbine at maximum efficiency, only relative sudden change in the target generator output P * as shown in FIG. 8 In the control method of adjusting the generator output by changing the amount of excitation of the wound-rotor induction generator, the operating point deviates from the maximum efficiency curve as shown in FIG.
また、特開昭59−72998号公報に示すように、目標発
電機出力P*に対してガイドベーン開度と水車回転速度
Nの両方を変化させることにより運転点が常に最高効率
曲線Lopt上にくるように制御する方法も知られている
が、その場合には、発電機の励磁量の調整をいかに迅速
に行なっても、ガイドベーン開度が変化するまで水車出
力Ptが変化しないため、目標発電機出力P*に対する発
電機出力の追従性はガイドベーン開度の変化速度に依存
することとなる。従って、この方法においても、従来の
一定回転速度運転の水車におけると同様に急激な出力変
化要求に対して管路系にサーシング等の問題が発生す
る。Further, as shown in JP-A-59-72998, the operating point is always on the maximum efficiency curve Lopt by changing both the guide vane opening and the turbine rotation speed N with respect to the target generator output P * . There is also a known method of controlling so that the turbine output Pt does not change until the guide vane opening changes, no matter how quickly the amount of excitation of the generator is adjusted. The followability of the generator output with respect to the generator output P * depends on the changing speed of the guide vane opening. Therefore, even in this method, as in the conventional water turbine that operates at a constant rotation speed, there arises a problem such as urging in the pipe system in response to a sudden output change request.
(発明が解決しようとする問題点) 以上述べたように、発電機出力を時間と共に変化させ
るAFC運転において、一定回転速度で運転される水車
は、管路系の水撃作用を考慮して急激なガイドベーン開
度の変化が制限されるため、目標出力の変化スピードの
速いAFC運転には追従できない。(Problems to be solved by the invention) As described above, in the AFC operation in which the generator output is changed with time, the water turbine that is operated at a constant rotation speed is abrupt in consideration of the water hammer effect of the pipeline system. Since the change in the guide vane opening is limited, it is not possible to follow the AFC operation in which the target output change speed is fast.
一方、可変速運転ができる水車では、巻線型誘導発電
機の励磁量を調整すれば水車のガイドベーン開度を変え
なくても、発電機出力を高速で変化させることができる
ため、高速AFC運転が可能となる。しかしながら、可変
速運転できる発電機においても、可変速運転可能な回転
速度の幅はサイリスタコンバータの容量で制限されるた
め、余り大きな幅の目標出力の変動に対しては、回転速
度の変化が運転可能範囲から外れるため励磁量の変化だ
けでは、目標出力の変化に対応できなくなる。このよう
な場合はガイドベーン開度を変えて出力調整することが
必要となるため、従来の一定回転速度で運転される水車
と同様、高速AFC運転には対応できなくなる。On the other hand, in a water turbine that can be operated at variable speed, the generator output can be changed at high speed without changing the guide vane opening of the water turbine by adjusting the amount of excitation of the wound-rotor induction generator. Is possible. However, even in a generator capable of variable speed operation, the range of rotational speed at which variable speed operation is possible is limited by the capacity of the thyristor converter. Since it is out of the possible range, it is impossible to deal with the change in the target output only by changing the excitation amount. In such a case, it is necessary to change the guide vane opening degree and adjust the output, so that it is not possible to cope with high-speed AFC operation as in the conventional turbine driven at a constant rotation speed.
また、可変速運転できる水車においては、目標出力に
対してガイドベーン開度と、水車回転速度の両者を変化
させ、その時の出力に対して最も効率がよくなるような
運転点を選択して運転することができるが、前述したよ
うに目標出力の変化に対して単に励磁量を変えるだけで
は、運転点は最高効率点から外れてしまう。Further, in a water turbine that can be operated at a variable speed, both the guide vane opening and the turbine rotation speed are changed with respect to the target output, and the operating point that maximizes the efficiency with respect to the output at that time is selected and operated. However, as described above, if the amount of excitation is simply changed with respect to the change in the target output, the operating point deviates from the maximum efficiency point.
一方、水車回転速度とガイドベーン開度の両者を制御
すれば目標出力がどのように変化しても、運転点をガイ
ドベーン開度における最高効率点にセットすることがで
きるが、この場合、出力の変化スピードはガイドベーン
の変化スピードと同等となるため、やはり前述の一定回
転速度で運転される水車と同様に高速AFC運転には対応
できなくなる。On the other hand, if both the turbine rotation speed and the guide vane opening are controlled, the operating point can be set to the highest efficiency point at the guide vane opening, no matter how the target output changes. Since the changing speed of is the same as the changing speed of the guide vanes, it cannot support high-speed AFC operation as well as the above-mentioned water turbine that operates at a constant rotation speed.
(発明の目的) 本発明は背景技術における上述のごとき欠点を除去す
べくなされたもので、可変速運転する水車および発電機
と、その制御装置とを備え、与えられた落差および目標
出力に対してガイドベーン開度と水車回転速度の両者を
調整し、水車効率が最も高くなるような運転状態で水車
を運転できる可変速運転水力発電設備において、高速で
発電機出力を変化させる高速AFC運転を可能にする運転
制御方法を提供することを目的とする。(Object of the Invention) The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks in the background art, and is provided with a water turbine and a generator that operate at variable speeds, and a control device thereof, and for a given head and target output. By adjusting both the guide vane opening and the turbine speed, the variable-speed operation hydroelectric power plant that can operate the turbine under the operating conditions that maximizes the turbine efficiency can be operated at high speed by changing the generator output at high speed. An object is to provide an operation control method that enables the operation.
(問題点を解決するための手段) 本発明の可変速運転水力発電設備の制御方法は、水車
と、この水車に連結されてその回転速度を予め定められ
た範囲内で任意の値に設定できる可変速型発電機と、そ
の制御装置とからなる可変速運転水力発電設備におい
て、目標発電機出力P*、またはこのP*と実際の発電
機出力Pgとの差ΔP*をフィルタ回路で低速成分と高速
成分に分け、低速成分により水車のガイドベーンを制御
し、高速成分により可変速発電機の回転速度の制御を行
なうことを特徴とする。(Means for Solving Problems) In the control method for a variable speed operation hydroelectric power generation facility according to the present invention, a turbine and a rotational speed connected to the turbine can be set to an arbitrary value within a predetermined range. In a variable-speed operation hydroelectric power generation facility including a variable-speed generator and its control device, a target generator output P * or a difference ΔP * between this P * and an actual generator output Pg is used as a low-speed component by a filter circuit. And the high speed component, the guide vane of the water turbine is controlled by the low speed component, and the rotation speed of the variable speed generator is controlled by the high speed component.
(作 用) 上述のように構成した本発明の可変速運転水力発電設
備の制御方法によれば、ゆっくりした目標発電機出力P
*の変化に対しては、従来の可変速装置のない水車と同
様に、低速運転指令Psによりガイドベーン開度を変える
ことによって発電機出力を調整することができる。一
方、高速の目標発電機出力P*に対しては低速運転指令
Psは変化しないため、高速運転指令Pfにより発電機の回
転速度を変えることによって、発電機出力を調整するこ
とができる。この場合はガイドベーンはほとんど動かな
いため、目標発電機出力P*がどのように高速で変化し
ても管路系の水撃現象等は誘起されない。(Operation) According to the control method of the variable speed operation hydroelectric power generation facility of the present invention configured as described above, the slow target generator output P
With respect to the change of *, the generator output can be adjusted by changing the guide vane opening degree by the low speed operation command Ps, like the conventional water turbine without a variable speed device. On the other hand, for the high speed target generator output P * , a low speed operation command is issued.
Since Ps does not change, the generator output can be adjusted by changing the rotation speed of the generator according to the high speed operation command Pf. In this case, since the guide vanes hardly move, no matter how fast the target generator output P * changes, the water hammer phenomenon of the pipe system is not induced.
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図において、発電機1は巻線型誘導発電機であ
り、水車ランナ2と直結されている。水車は可動式のガ
イドベーン3を有しており、水車ランナ2に流れ込む流
量を調整することができる。可変速装置4はその入力が
零になるように発電機1の励磁量を調整し、その出力ま
たは回転速度を制御する。In FIG. 1, a generator 1 is a wire-wound induction generator and is directly connected to a water turbine runner 2. The water turbine has a movable guide vane 3, and the flow rate flowing into the water turbine runner 2 can be adjusted. The variable speed device 4 adjusts the amount of excitation of the generator 1 so that its input becomes zero, and controls its output or rotation speed.
AFC運転においては、目標発電機出力P*をフィルタ
回路5に入力し、高速成分を除去した低速運転指令Psを
得る。一方、目標発電機出力P*とPsの差より高速運転
指令Pf(=P*−Ps)を得る。In the AFC operation, the target generator output P * is input to the filter circuit 5 to obtain the low speed operation command Ps from which the high speed component is removed. On the other hand, to obtain a target generator output P * and high-speed operation command from the difference Ps P f (= P * -Ps ).
開度設定器6はその時の水車の運転落差Hと低速運転
指令Psより最適なガイドベーン開度a*を求める。この
ガイドベーン開度a*を入力されたガイドベーン制御器
7は水車のガイドベーン3の開度aがa*と一致するよ
うにガイドベーン3を制御する。The opening degree setting device 6 obtains the optimum guide vane opening degree a * from the driving head H of the turbine at that time and the low speed operation command Ps. The guide vane controller 7 to which the guide vane opening a * is input controls the guide vane 3 so that the opening a of the guide vane 3 of the water turbine matches the a * .
一方、高速運転指令器8は高速運転指令Pfの値に基づ
き可変速信号ΔPを出力する(ΔP=Pf)。可変速装置
4は、このΔPにより発電機の励磁量を変える。また高
効率運転指令器9はガイドベーン開度aと水車の落差H
より水車効率が最も高くなる回転速度N*を算定する。
前記した可変速装置4にはこのN*と実際の水車の回転
速度Nとの差ΔNも入力されており、ΔNの値に応じて
も発電機の励磁量が調整される。On the other hand, the high speed operation command device 8 outputs the variable speed signal ΔP based on the value of the high speed operation command P f (ΔP = Pf). The variable speed device 4 changes the excitation amount of the generator by this ΔP. In addition, the high-efficiency operation commander 9 uses the guide vane opening a and the head H of the turbine.
The rotation speed N * at which the turbine efficiency is the highest is calculated.
The difference ΔN between this N * and the actual rotational speed N of the water turbine is also input to the variable speed device 4 described above, and the amount of excitation of the generator is also adjusted according to the value of ΔN.
こうした構成の可変速運転水力発電設備において、目
標発電機出力P*が時刻t0でP0 *からP1 *に変化した場
合の本発明の一実施例の応答を第2図に示す。FIG. 2 shows the response of an embodiment of the present invention when the target generator output P * changes from P 0 * to P 1 * at time t 0 in the variable speed operation hydroelectric power generation facility having such a configuration.
時刻t0で目標発電機P*が同図(a)のようにステッ
プ状に変化すると、フィルタ回路の出力である低速運転
指令Psは同図(d)の実線のようにゆっくりと変化す
る。When the target generator P * changes stepwise as shown in FIG. 7A at time t 0 , the low speed operation command Ps which is the output of the filter circuit changes slowly as shown by the solid line in FIG.
このため、目標発電機出力P*と低速運転指令Psの差
である高速運転指令Pfは同図(d)の鎖線のように時刻
t0で瞬間的に立ち上がる。この値がΔPとして可変速装
置4の入力となるため、発電機1の励磁量は瞬時に変化
し、発電機出力Pgはほぼ目標値P*と一致する。但し、
このとき発電機1のトルクはMgは同図(f)の実線のよ
うに急激に増加し、水車の発生トルクMtを上回るため、
水車の回転速度Nは同図(e)の実線のように低下す
る。Therefore, the high-speed operation command Pf, which is the difference between the target generator output P * and the low-speed operation command Ps, is indicated by the time as shown by the chain line in FIG.
It stands up momentarily at t 0 . Since this value is input to the variable speed device 4 as ΔP, the amount of excitation of the generator 1 changes instantaneously, and the generator output Pg substantially matches the target value P * . However,
At this time, as for the torque of the generator 1, Mg rapidly increases as shown by the solid line in FIG. 6 (f) and exceeds the torque Mt generated by the water turbine.
The rotation speed N of the water turbine decreases as shown by the solid line in FIG.
一方、この時水車のガイドベーン3は低速運転指令Ps
によって制御されているため、同図(c)に示されるよ
うに、徐々に開口し始める。このため水車の発生トルク
Mtも時間と共に増加し、時刻t1では発電機トルクMgを上
回るようになる。このため、時刻t1以降では水車の回転
速度Nは一転して増加方向に変化する。そして時刻t2で
低速運転指令Psは目標発電機出力P*と同等の値にな
る。On the other hand, at this time, the guide vane 3 of the water turbine has a low speed operation command Ps.
Since it is controlled by, the opening gradually starts as shown in FIG. Therefore, the torque generated by the water turbine
Mt also increases with time, and exceeds the generator torque Mg at time t 1 . Therefore, after the time t 1 , the rotation speed N of the water turbine changes once and changes in an increasing direction. The time t 2 at a low speed operation command Ps is equivalent to the value of the target generator output P *.
この間、高効率運転指令器9はガイドベーン開度aと
水車の運転落差Hより最適(目標)水車回転速度N*を
算定する。このN*は第2図(e)の鎖線のように変化
するため、可変速装置4には回転速度上げ指令が入力さ
れることになり、高速運転指令Pfが小さくなる時刻t1以
降では、回転速度を上昇するような励磁量の調整が行な
われ、最終的には時刻t2で水車の回転速度は新しい目標
回転速度N1と一致する。During this period, the high-efficiency operation commander 9 calculates the optimum (target) turbine rotational speed N * from the guide vane opening a and the operation head H of the turbine. Since this N * changes as shown by the chain line in FIG. 2 (e), a rotation speed increasing command is input to the variable speed device 4, and after time t 1 when the high speed operation command Pf becomes small, adjustment of the amount of excitation so as to increase the rotational speed is performed, the final rotational speed of the water wheel at time t 2 is consistent with the new target rotational speed N 1.
以上の制御過程における水車運転点の変化を第3図に
示す。曲線a1〜a4、η1〜η4の定義は前述の第9図と
同様である。運転点X0は時刻t0における運転点に相当す
る。時刻t1で回転速度Nが最低となる運転点は点Xmであ
り、時刻t2における最終的な運転点はX1である。FIG. 3 shows changes in the turbine operating point in the above control process. The definitions of the curves a 1 to a 4 and η 1 to η 4 are the same as in FIG. 9 described above. The operating point X 0 corresponds to the operating point at time t 0 . The operating point at which the rotation speed N becomes the minimum at time t 1 is point Xm, and the final operating point at time t 2 is X 1 .
このように本発明の運転制御方法によれば、目標出力
の急激な変化に素早く対応できるのみでなく、最終的に
は水車の運転点を最も効率が高くなる運転点(曲線Lopt
上)に持っていくことができる。As described above, according to the operation control method of the present invention, not only can a rapid change in the target output be quickly responded, but finally, the operating point of the hydraulic turbine (the curve Lopt
You can take it to the above).
第4図および第5図は上記の本発明の実施例が、ゆっ
くりした目標出力の変化と、急激な目標出力の変化に対
してどのように応答するか示したものである。図中の線
が表わす変数は第2図と同様である。4 and 5 show how the above-described embodiment of the present invention responds to a slow change in the target output and a rapid change in the target output. The variables represented by the lines in the figure are the same as in FIG.
第4図はゆっくりした目標出力P*の変化に対する応
答を示すもので、この場合は同図(a)のようにP*の
変化がゆっくりしているため、低速運転指令Psは目標発
電機出力P*とほぼ一致している。従って高速運転指令
Pfは同図(c)の鎖線で示すようにほとんど零となり、
第1図の高速運転指令器8の出力ΔPもほぼ零となる。Figure 4 is intended to show the response to the target output P * of the changes slowly, the change in the P * is gradually as in this case the figure (a), low-speed operation command Ps is the target generator output It almost agrees with P * . Therefore, high-speed operation command
Pf becomes almost zero as shown by the chain line in FIG.
The output ΔP of the high speed operation command device 8 in FIG. 1 is also substantially zero.
このため、発電機1の励磁量の調整は目標回転速度N
*と実際の回転速度Nの差ΔNを零にするように制御さ
れる。その結果、回転速度Nは第4図(e)のようにご
く僅か変化し、水車の運転点は第3図の曲線Loptで示さ
れる高効率帯にくる。一方、ガイドベーン開度aは同図
(c)の低速運転指令Psに基いて制御され、これにより
発電機出力Pgも同図(b)のように変化する。For this reason, the adjustment of the excitation amount of the generator 1 requires the target rotation speed N.
The difference ΔN between * and the actual rotation speed N is controlled to zero. As a result, the rotation speed N changes very slightly as shown in FIG. 4 (e), and the operating point of the water turbine comes to the high efficiency band shown by the curve Lopt in FIG. On the other hand, the guide vane opening a is controlled based on the low speed operation command Ps in FIG. 7C, and the generator output Pg also changes as shown in FIG.
第5図は急速な目標出力P*の変化に対する応答を示
すものである。FIG. 5 shows the response to a rapid change in the target output P * .
この場合、第5図(a)に示すようにP*の変化が大
きく、かつ速いため、フィルター回路の出力である低速
運転指令Psは同図(c)の実線で示されるようにP*に
比較して著しく減衰した信号になる。このためP*とPs
の差である高速運転指令Pfが同図(c)の実線のように
Psより大きくなる。In this case, since the change in P * is large and fast as shown in FIG. 5 (a), the low speed operation command Ps which is the output of the filter circuit becomes P * as shown by the solid line in FIG. 5 (c). The signal is significantly attenuated in comparison. Therefore, P * and Ps
The high-speed operation command Pf, which is the difference between
Greater than Ps.
その結果、可変装置4は高速運転指令Pfに基づき制御
されるため発電機出力Pgは第5図(b)のように目標出
力P*とほぼ一致し、水車の回転速度Nは発電機トルク
Mgと水車トルクMtの差により同図(e)のように変化す
ることになる。As a result, since the variable device 4 is controlled based on the high speed operation command Pf, the generator output Pg substantially matches the target output P * as shown in FIG. 5 (b), and the rotational speed N of the water turbine is the generator torque.
The difference between Mg and the water wheel torque Mt changes as shown in FIG.
一方、ガイドベーン開度aは低速運転指令Psに基づき
制御されるため、同図(d)のようにわずかに変化する
だけである。このため管路系の圧力変動、サージング等
は問題とならない。On the other hand, since the guide vane opening a is controlled based on the low speed operation command Ps, it only slightly changes as shown in FIG. For this reason, pressure fluctuations in the pipeline system and surging do not pose a problem.
このように本発明の制御方法によれば、ゆっくりした
AFC運転の要求に対してはガイドベーン開度と回転速度
の両者を調整することにより高効率運転が実行され、ま
た高速のAFC運転の要求に対しては回転速度のみを調整
するようにしたので、即応性のある運転が可能となる。Thus, according to the control method of the present invention,
High efficiency operation is performed by adjusting both the guide vane opening and the rotation speed in response to the AFC operation request, and only the rotation speed is adjusted in response to the high speed AFC operation request. Therefore, it becomes possible to drive with quick response.
(他の実施例) 第1図に示した本発明の実施例では発電機出力Pgはフ
ィードバックされていなかったが、この発電機出力Pgを
正確に目標値P*に合せるため、Pgをフィードバックし
た実施例を第6図に示す。(Other Embodiments) In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the generator output Pg was not fed back, but Pg was fed back in order to accurately match the generator output Pg with the target value P * . An example is shown in FIG.
符号1〜9は第1図と同様であるが、第1図の場合と
異なり、目標出力P*と発電機出力Pgの差ΔP*が、フ
ィルタ回路5と同一の特性を持つフィルタ回路10に入力
される。ここでΔP*は低速運転指令ΔPsと高速運転指
令ΔPfに分けられる。ΔPsは開度差設定器11に入力さ
れ、開度差信号Δaに変換される。開度設定器6は第1
図の実施例と同様の機能を持ち、落差Hと低速運転信号
Psより必要な開度a*を算定するが、その際Δaも考慮
してa*を算定する。Reference numerals 1 to 9 are the same as those in FIG. 1, but unlike the case of FIG. 1, the difference ΔP * between the target output P * and the generator output Pg is applied to the filter circuit 10 having the same characteristics as the filter circuit 5. Is entered. Here, ΔP * is divided into a low speed operation command ΔPs and a high speed operation command ΔPf. ΔPs is input to the opening difference setting device 11 and converted into an opening difference signal Δa. The opening degree setting device 6 is the first
It has the same function as the embodiment in the figure, and has a head H and a low-speed operation signal.
The required opening a * is calculated from Ps. At that time, Δa is also taken into consideration when calculating a * .
以上の構成によれば低速な運転指令に対してはΔP*
とΔPsが一致するため、高速運転指令ΔPfは零になり、
水車の出力変化はガイドベーン開度の変化のみで行なわ
れる。一方、ΔPsが零のため、回転速度の変化は高効率
運転指令器9を通してのみ行なわれ、そのため、回転速
度はごく僅か変化するのみである。According to the above configuration, ΔP * for a low speed operation command
And ΔPs match, the high-speed operation command ΔPf becomes zero,
The output change of the water turbine is performed only by the change of the guide vane opening. On the other hand, since ΔPs is zero, the rotation speed changes only through the high-efficiency operation commander 9, and therefore the rotation speed changes only slightly.
一方、高速な運転指令に対しては高速運転指令ΔPfに
より、水車の回転速度が変化し、Pg=P*になるように
制御される。フィルタ回路5、フィルタ回路10の作用で
Ps、ΔPsはほとんど変化しないため、ガイドベーン開度
aもほとんど変化しない。On the other hand, in response to a high-speed operation command, the rotation speed of the water turbine is changed by the high-speed operation command ΔPf, and control is performed so that Pg = P * . By the action of the filter circuit 5 and the filter circuit 10,
Since Ps and ΔPs hardly change, the guide vane opening a also hardly changes.
〔発明の効果〕 このように、本発明によれば、高速AFC運転時におい
ても、与えられた落差および目標出力に対してガイドベ
ーン開度と回転速度を調整して水車効率が最も高くなる
ように制御する高効率運転が可能な運転制御方法が実現
される。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, even during high-speed AFC operation, the guide vane opening degree and the rotation speed are adjusted with respect to the given head and target output so that the turbine efficiency is maximized. Thus, an operation control method capable of highly efficient operation controlled by the above is realized.
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図はその動作を説明するグラフ、第3図は第2図に示
した本発明の実施例の動作を水車特性曲線上に示したグ
ラフ、第4図および第5図は上記実施例において、目標
発電機出力P*がゆっくりと変化した場合と、急激に変
化する場合の応答を説明するグラフ、第6図は本発明の
他の実施例の構成を示すブロック図、第7図は従来の一
定回転速度運転水車のAFC運転を説明するブロック図、
第8図と第9図は従来の可変速水車の運転制御方法を示
すグラフである。 1……発電機、2……水車ランナ、3……ガイドベー
ン、4……可変速装置、5……フィルタ回路、6……開
度設定器、7……ガイドベーン制御器、8……高速運転
指令器、9……高効率運転指令器、10……フィルタ回
路、11……開度差設定器。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph for explaining the operation thereof, and FIG. 3 shows the operation of the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 and 5 are graphs for explaining the response when the target generator output P * changes slowly and when the target generator output P * changes abruptly in the above embodiment, and FIG. 6 shows the present invention. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a block diagram illustrating AFC operation of a conventional constant rotation speed operation water turbine,
8 and 9 are graphs showing a conventional operation control method for a variable speed water turbine. 1 ... Generator, 2 ... Turbine runner, 3 ... Guide vane, 4 ... Variable speed device, 5 ... Filter circuit, 6 ... Opening setting device, 7 ... Guide vane controller, 8 ... High-speed operation command device, 9 ... High-efficiency operation command device, 10 ... Filter circuit, 11 ... Opening difference setting device.
Claims (3)
度を予め定められた範囲内で任意の値に設定できる可変
速型発電機と、その制御装置とからなる可変速運転水力
発電設備において、目標発電機出力P*、またはこのP
*と実際の発電機出力Pgとの差ΔP*をフィルタ回路で
低速成分と高速成分に分け、低速成分により水車のガイ
ドベーンを制御し、高速成分により可変速発電機の回転
速度の制御を行なうことを特徴とする可変速運転水力発
電設備の制御方法。1. A variable speed operation hydroelectric power generation system comprising a water turbine, a variable speed generator connected to the water turbine and capable of setting its rotation speed to an arbitrary value within a predetermined range, and a control device therefor. , The target generator output P * , or this P
* Divided into the low speed component and high speed component of the difference between the actual generator output Pg [Delta] P * in the filter circuit and to control the water wheel guide vanes by the low speed component, controls the rotation speed of the variable speed generator with the high speed component A method for controlling a variable-speed operation hydroelectric power generation facility characterized by the above.
成分Psと高速成分Pfに分け、低速成分Psとその時の水車
の運転落差により、必要なガイドベーン開度a*を算定
し、このa*に基づき水車のガイドベーンを制御すると
共に、高速成分Pfにより、このPfが零となるように可変
速発電機の回転速度を制御することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の可変速運転水力発電設備の制御方
法。2. A target generator output P * is divided into a low speed component Ps and a high speed component Pf by a filter circuit, and the required guide vane opening a * is calculated from the low speed component Ps and the running head of the turbine at that time. The guide vane of the water turbine is controlled based on a * , and the rotation speed of the variable speed generator is controlled by the high speed component Pf so that this Pf becomes zero. Control method for variable speed hydropower plant.
との差ΔP*を算定し、このΔP*をフィルタ回路で低
速成分ΔPsと高速成分ΔPfに分け、ΔPfにより、このΔ
Pfが零となるように可変速発電機の回転速度を制御する
と共に、その時の水車の運転落差Hと目標発電機出力P
*および低速成分ΔPsの三者に基づき必要な水車のガイ
ドベーン開度a*を算定し、このa*に基づき水車のガ
イドベーン開度を制御することを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の可変速運転水力発電設備の制御方法。3. A target generator output P * and an actual generator output Pg
And the difference ΔP * is calculated, and this ΔP * is divided into a low speed component ΔPs and a high speed component ΔPf by a filter circuit.
The rotation speed of the variable speed generator is controlled so that Pf becomes zero, and at the same time, the running head H of the water turbine and the target generator output P
2. The required guide vane opening a * of the water turbine is calculated based on the three factors * and the low speed component ΔPs, and the guide vane opening of the water turbine is controlled based on this a *. A method for controlling a variable speed operation hydroelectric power generation facility as described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071184A JPH086679B2 (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Control method for variable speed hydropower plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071184A JPH086679B2 (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Control method for variable speed hydropower plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63239377A JPS63239377A (en) | 1988-10-05 |
| JPH086679B2 true JPH086679B2 (en) | 1996-01-29 |
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| JP62071184A Expired - Fee Related JPH086679B2 (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Control method for variable speed hydropower plant |
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-
1987
- 1987-03-25 JP JP62071184A patent/JPH086679B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPS63239377A (en) | 1988-10-05 |
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