(57)【要約】【課題】調速機制御装置を小型化すると共に、測定結果を見やすくした水車の調速機制御装置を提供することにある。【解決手段】水車の調速機制御装置は、ディジタル演算部に回転速度値及び調整回転速度値を出力する箇所にディジタル速度信号を検出するディジタル速度検出機能を設け、開度信号を出力する箇所にディジタル開度信号を検出するディジタル開度検出機能を設け、ディジタル速度検出機能及びディジタル開度検出機能を電気的表示制御装置に接続し、この電気表示制御装置にディジタル速度量及びディジタル開度量を表示するようにした。【選択図】　図１
2004023971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電力系統からの周波数に応じて回転する水車発電機の回転速度を検出する速度検出器からの回転速度信号と、調速機における速度調整器からの調整回転速度信号と、案内羽根を開閉するストロークの位置を検出するストローク発信器からの開度信号値とをディジタル信号に変換し、演算部に入力し、前記演算部からの開度信号と起動時に出力する負荷制限器からの負荷制限開度信号とにより前記案内羽根の開度を制御するディジタル演算部を備え、前記ディジタル演算部から開度信号と負荷制限開度信号とにより水力機械に設けた前記案内羽根の開度を制御して流量を調節し、負荷に見合った出力を発生し、前記水車発電機を運転する調速機制御装置において、
前記速度検出器と前記速度調整器との出力側及び前記ストローク発信器と負荷制限器との出力側にそれぞれディジタル速度検出機能及びディジタル開度検出機能を設け、前記ディジタル速度検出機能及びディジタル開度検出機能を電気的表示制御装置に接続し、前記電気的表示制御装置にディジタル速度及びディジタル開度を表示するようにしたことを特徴とする水力機械の調速機制御装置。
【請求項２】
前記電気表示制御装置には、ディジタル速度及びディジタル開度の時間の経過と共にディジタル速度及びディジタル開度の変化を表示す特性図として表示するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の水力機械の調速機制御装置。
【請求項３】
前記電気表示制御装置は電気的な伝送手段を介して遠方の電気表示制御部で監視制御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の水力機械の調速機制御装置。
【請求項４】
前記電気表示制御装置はパーソナルコンピュータを使用することを特徴とする請求項１に記載の水力機械の調速機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水車及びポンプ水車等の水力機械の調速機制御装置におけるオペレータコンソール（以下、オペコと称する）などから構成され、汎用に用いられたパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと称する）により、固有の水車制御のデータをパソコン画面に表示・編集・解析・評価するに最適な顧客メンテナンスを有する水車の調速機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水車の調速機制御におけるデータ評価においては、発電所機器全般の状態監視は専用回線を用いて実現していた。このため個々の制御機器の状態を把握するのには不十分であった。この代替手段として発電所に出向き個々の制御機器に計測器例えば速度検出器、案内羽根開度検出器を取付けている。尚、水車の調速機制御装置として特開平５−５６１２０号公報を挙げることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの計測器により計測するには時間を必要な上、顧客には発電所の運転制限（停止等）を要求することが発生する。更に限られたセンサの設置であり、評価するにも時間が必要とされていた。
【０００４】
また、調速機制御装置にアナログ用の速度検出器、案内羽根開度検出器を設ければ、調速機制御装置が大型化すると共に、装置の構成が複雑化することは避けられない。
【０００５】
本発明の目的は、装置を小型化すると共に、測定結果を見やすく表示した水力機械の調速機制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、本発明の水力機械の調速機制御装置では、ディジタル演算部に回転速度信号及び調整回転速度信号を出力する箇所にディジタル速度信号を検出するディジタル速度検出機能を設け、開度信号及び起動時は負荷制限開度信号を出力する箇所にディジタル開度信号を検出するディジタル開度検出機能を設け、ディジタル速度検出機能及びディジタル開度検出機能を電気的表示制御装置に出力し、この電気表示制御装置にディジタル速度量及びディジタル開度量を表示するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１に示す水車の調速機制御装置により説明する。
【０００８】
水力発電所内に引き込まれた外部電力系統からの周波数に応じて発電機（また発電電動機等の回転電機）が回転する。水車発電機の回転速度は速度発信器を介して速度検出器に入力され、速度検出器からの回転速度信号３として出力される。速度調整器からの調整回転速度信号４は５０又は６０（ＨＺ）において１００％（５０又は６０ＨＺ）の調整回転速度を出力するように指示している。速度調整器の微調整は負荷調整器により行うが、省略することもできる。
【０００９】
水車又はポンプ水車等の水力機械に設けた案内羽根の開度を制御して流量を調節し、負荷に見合った出力を発生するために、案内羽根を開閉するストロークの位置を検出するストローク発信器から開度信号５を出力する。
【００１０】
回転速度信号３及び調整回転速度信号４と開度信号５はアナログであるため、これらの信号をディジタル調速制御装置１に入力し、Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換される。加算点２Ａにおいて回転速度信号３と調整回転速度信号４及び開度信号５とが比較され、その偏差に応じたディジタル開度信号６が発生する。ディジタル開度信号６を比例・積分・微分の各演算をディジタル演算部で行ない、ディジタル演算部から開度信号７として出力される。開度信号７と開度信号５とは加算点２Ｂで比較し、その偏差開度信号に応じて案内羽根を開閉する。
【００１１】
この場合、起動時には全開信号であっても、負荷制限器から負荷制限開度信号８を低値選択器に入力し、低値選択器により案内羽根の開度を１０％，２０％，３０％の如く順次開度するようにしている。そして、起動過程（周波数制御へ移行）が過ぎると、低値選択器は負荷制限器の制限を解き、ディジタル演算部からの開度信号７により案内羽根を開閉するようにする。従って、低値選択器の制限がとかれると、負荷制限器は全開状態になる。尚、低値選択器は負荷制限器により行うこともできる。
【００１２】
加算点２Ｂにおいて、開度信号９と開度信号１０とを比較した偏差開度信号により、現在位置から偏差開度信号に応じた位置との差を出す。この差位置により配圧弁にて案内羽根を開くか、又は閉じるかを決める。水車（又はポンプ水車）に設けた案内羽根の開度を制御して流量を調節し、負荷に見合った出力を発生し、発電機（又は電動発電機）を運転する。
【００１３】
加算点２Ｂとストローク発信器との間に速度垂下率を設け、この速度垂下率は発電機が速度変動を生じたときに、直ぐに案内羽根が開閉変動するのを防止する役目をしている。
【００１４】
回転速度信号３及び調整回転速度信号４と開度信号９，１０及び負荷制限開度信号８を出力するディジタル調速制御装置１の箇所にディジタル速度検出機能Ａ，Ｂとディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄを設ける。また負荷調整器が出力するディジタル調速制御装置１の箇所にもディジタル開度検出機能Ｅを設ける。つまり、速度検出器と速度調整器との出力側及びストローク発信器と負荷制限器との出力側にそれぞれディジタル速度検出機能Ａ，Ｂ及びディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄ，Ｅとを設ける。ディジタル速度検出機能Ａ，Ｂ及びディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄ，Ｅは接続線Ｚを介して電気的表示制御装置であるパソコン又はオペコン１０Ｐの接続端子に接続されている。
【００１５】
パソコン又はオペコン１０Ｐは表示部１０Ａ及び制御部（図示せず）を備えており、この表示部１０Ａに図２、図３の特性図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが表示される。ディジタル速度検出機能Ａ，Ｂはディジタル速度を検出して、このディジタル速度は図３の表示部１０Ａに特性図Ａ，Ｂとして表示される。またディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄはディジタル開度を検出し、このディジタル開度を図２の特性図Ｃ，Ｄとして表示部１０Ａに表示される。
【００１６】
更に、パソコン又はオペコン１０Ｐと接続したモデムは伝送手段である電話回線を介して遠方例えば水車製造工場等に設置された中央制御部のパソコン１１に接続されている。パソコン１１はパソコン１０Ｐと同じ機能と表示部１１Ａ及び制御部を備えている。
【００１７】
次にディジタル調速制御装置１により図２，図３の特性図を得る場合を説明する。
【００１８】
先ず、パソコン１０Ｐをオンしてディジタル速度検出機能Ａ，Ｂ及びディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄからディジタル速度及びディジタル開度を表示部１０Ａに特性図として表示する。
【００１９】
この特性図において、起動時には、発電機は回転速度が零なので、加算点２Ａでは速度調整器から１００％（５０又は６０ＨＺ）の調整回転速度４を出力し、この速度をディジタル演算部に入力する。ディジタル演算部で１００％のディジタル開度信号７を低値選択器に入力する。１００％のディジタル開度信号７は、案内羽根を全開度する旨の指示が低値選択器に入力されることである。
【００２０】
起動時にはディジタル開度信号７が全開信号であっても、負荷制限器からの負荷制限開度信号８により、低値選択器は案内羽根の開度を１０％，２０％，３０％の如く順次低開度するように指示を出す。案内羽根は１０％，２０％，３０％の如く順次開度し、この開度に応じてディジタル開度が順次増加して図２に示す起動時間時の起動開度特性図Ｃ‘である。起動時間時において、案内羽根が順次開度し、流量を調節し、水車は起動時の開度に見合った回転速度を発生し、これに応じて系統並列後の発電機が発電をする。水車発電機の起動に応じて、ディジタル速度は順次増加して図３の起動時間の起動特性図３Ｂ‘となる。又起動時間時を過ぎると、負荷制限器は制限を解き開度特性図Ｃとなる。
【００２１】
そして、発電機及び案内羽根が起動時間を経過して発電時間に入る場合を説明する。この場合、負荷制限器からの負荷制限開度信号８が出され、開度信号７と１０との偏差開度信号により案内羽根を開度する指令をするので、案内羽根は図２のように、開度特性図Ｄとなり流量を増し、水車の出力が増加する。
【００２２】
又図２の特性図には開度特性図Ｃ，Ｄに応じてディジタル開度検出機能Ｅの特性図が表示される。
【００２３】
案内羽根の全開度に追従して発電機の回転速度が図３の速度特性図Ｂ‘，Ｂに示ように１００％の定格速度運転に入る。この時、ディジタル速度は調整回転速度信号４（Ａ）とほぼ同じ値で運転される。
【００２４】
このように、ディジタル速度検出機能Ａ，Ｂ及びディジタル開度検出機能Ｃ，Ｄからディジタル速度量及びディジタル開度量を表示部１０Ａに図２，３のように特性図として表示することができる。このため、従来技術の計測器がいらなくなった分だけ、調速機制御装置を小型化及び簡素化することができる。
【００２５】
又表示部１０Ａ，１１Ａには、ディジタル速度量Ａ，Ｂ及びディジタル開度量Ｃ，Ｄの時間的変化を時系列的に表示し、発電機系統及び案内羽根系統での正常及び異常Ｘを直ぐに認識することができる。事故時において早急に対策をとることができるようになった。
【００２６】
更に、表示部１０Ａ，１１Ａからのデータを介して遠方のパソコン１１により、監視制御することができる。このため、固有の水車制御のデータをパソコン画面に表示・編集・解析・評価するに最適な顧客メンテナンスを行うことができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の調速機制御装置によれば、電気表示制御装置にディジタル速度量及びディジタル開度量を表示するようにしたので、従来の計測器がいらなくなつた分だけ、調速機制御装置を小型化できる。また、発電機系統及び案内羽根系統での正常及び異常を直ぐに認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例として示した水車の調速機制御装置を示すブロック図。
【図２】図１の装置により測定したディジタル速度量を示す特性図。
【図３】図１の装置により測定したディジタル開度量を示す特性図。
【符号の説明】
１…ディジタル調速機制御装置、２Ａ，２Ｂ…加算点、３…回転速度信号、４…調整回転速度信号、５，７、１０…開度信号、６…ディジタル速度信号、８…負荷制限開度信号、Ａ，Ｂ…ディジタル速度検出機能、Ｃ，Ｄ，Ｅ…ディジタル開度検出機能、１１…パーソナルコンピュータ、Ｘ…事故箇所、１０Ｐ…パソコン又はオペコン。
【図１】
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【図２】
2004023971.tif 000004
【図３】
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