(57)【要約】【課題】  専用ハード回路を設けなくとも確実に差動トランスの断線検出を行うことができる調速制御装置を提供することである。【解決手段】  ガイドベーン開度検出用差動トランスの入力信号５１ａの時間変化率が所定値以上となった場合にガイドベーン開度検出用差動トランスの断線であると検出する急変検出回路１３５を備え、水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピストンを有するサーボモータと、油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁、および配圧弁とシリンダとの間の圧油の流路途中に設けられ流路を通流する圧油の流量を絞る緩閉鎖弁とを備える水力機械のガイドベーン操作装置を制御する。【選択図】  図１
2007056675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピストンを有するサーボモータと、前記油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁、および前記配圧弁と前記シリンダとの間の前記圧油の流路途中に設けられ前記流路を通流する前記圧油の流量を絞る緩閉鎖弁とを備える水力機械のガイドベーン操作装置を制御する調速制御装置において、ガイドベーン開度検出用差動トランスの入力信号の時間変化率が所定値以上となった場合にガイドベーン開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能を備えたことを特徴とする調速制御装置。
【請求項２】
水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピストンを有するサーボモータと、前記油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁、および前記配圧弁と前記シリンダとの間の前記圧油の流路途中に設けられ前記流路を通流する前記圧油の流量を絞る緩閉鎖弁とを備える水力機械のガイドベーン操作装置を制御する調速制御装置において、主配圧弁開度検出用差動トランスの入力信号の時間変化率が所定値以上となった場合に主配圧弁開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能を備えたことを特徴とする調速制御装置。
【請求項３】
水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピストンを有するサーボモータと、前記油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁、および前記配圧弁と前記シリンダとの間の前記圧油の流路途中に設けられ前記流路を通流する前記圧油の流量を絞る緩閉鎖弁とを備える水力機械のガイドベーン操作装置を制御する調速制御装置において、緩閉鎖弁制御弁開度検出用差動トランスの入力信号の時間変化率が所定値以上となった場合に緩閉鎖弁制御弁開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能を備えたことを特徴とする調速制御装置。
【請求項４】
水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピストンを有するサーボモータと、前記油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁、および前記配圧弁と前記シリンダとの間の前記圧油の流路途中に設けられ前記流路を通流する前記圧油の流量を絞る緩閉鎖弁とを備える水力機械のガイドベーン操作装置を制御する調速制御装置において、ガイドベーン開度検出用差動トランスの入力信号の変化が所定のハンチング現象となった場合に主配圧弁開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能を備えたことを特徴とする調速制御装置。
【請求項５】
水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピストンを有するサーボモータと、前記油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁、および前記配圧弁と前記シリンダとの間の前記圧油の流路途中に設けられ前記流路を通流する前記圧油の流量を絞る緩閉鎖弁とを備える水力機械のガイドベーン操作装置を制御する調速制御装置において、２個のガイドベーン開度検出用差動トランスを設け、両方の入力信号を比較して、この偏差が所定値以上で一定時間継続した場合にガイドベーン開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能を備えたことを特徴とする調速制御装置。
【請求項６】
水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピストンを有するサーボモータと、前記油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁、および前記配圧弁と前記シリンダとの間の前記圧油の流路途中に設けられ前記流路を通流する前記圧油の流量を絞る緩閉鎖弁とを備える水力機械のガイドベーン操作装置を制御する調速制御装置において、２個の主配圧弁開度検出用差動トランスを設け、両方の入力信号を比較して、この偏差が所定値以上で一定時間継続した場合に主配圧弁開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能を備えたことを特徴とする調速制御装置。
【請求項７】
水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピストンを有するサーボモータと、前記油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁、および前記配圧弁と前記シリンダとの間の前記圧油の流路途中に設けられ前記流路を通流する前記圧油の流量を絞る緩閉鎖弁とを備える水力機械のガイドベーン操作装置を制御する調速制御装置において、２個の緩閉鎖弁制御弁開度検出用差動トランスを設け、両方の入力信号を比較して、この偏差が所定値以上で一定時間継続した場合に緩閉鎖弁制御弁開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能を備えたことを特徴とする調速制御装置。
【請求項８】
水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピストンを有するサーボモータと、前記油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁、および前記配圧弁と前記シリンダとの間の前記圧油の流路途中に設けられ前記流路を通流する前記圧油の流量を絞る緩閉鎖弁とを備える水力機械のガイドベーン操作装置を制御する調速制御装置において、ガイドベーン開度検出用差動トランスの入力信号の時間変化率が所定値以上となった場合にガイドベーン開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能、主配圧弁開度検出用差動トランスの入力信号の時間変化率が所定値以上となった場合に主配圧弁開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能、緩閉鎖弁制御弁開度検出用差動トランスの入力信号の時間変化率が所定値以上となった場合に緩閉鎖弁制御弁開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能、ガイドベーン開度検出用差動トランスの入力信号の変化が所定のハンチング現象となった場合に主配圧弁開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能、２個のガイドベーン開度検出用差動トランスの入力信号の偏差が所定値以上で一定時間継続した場合にガイドベーン開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能、２個の主配圧弁開度検出用差動トランスの入力信号の偏差が所定値以上で一定時間継続した場合に主配圧弁開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能、２個の緩閉鎖弁制御弁開度検出用差動トランスの入力信号の偏差が所定値以上で一定時間継続した場合に緩閉鎖弁制御弁開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能のうち、少なくとも２以上の機能を備えたことを特徴とする調速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電所の水車の速度制御に適用される調速制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水力機械においては、上池からの水がランナへ流入する入口部付近に複数のガイドベーンが設けられており、これらの開度を調整することで水力機械の回転数を制御している。これらの複数のガイドベーンはそれぞれリンク機構によって接続されており、サーボモータを作動させることで、全てのガイドベーンが一斉に同じ開度に調整されるよう構成されている。サーボモータには大きく分けると油圧式および電動式の２種類があり、最近では、メンテナンス性等の利点が大きい電動式のサーボモータを小型の水力機械に対して適用する例も見られるが、大型の水力機械などにおいては油圧式サーボモータが用いられるのが通常である。
【０００３】
油圧式サーボモータを用いたガイドベーン操作装置は、複雑な機構を有し高価格となることから、低価格化や保守性の向上を図り機構部を簡素化したガイドベーン操作装置が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１０は、機構部が簡素化されたガイドベーン操作装置の構成図である。サーボモータ１は油圧式ピストン２とこれに接続されたピストンロッド３およびこれらを収納するシリンダ４からなり、シリンダ４内は油圧式ピストン２によって開側シリンダ室４ａ、閉側シリンダ室４ｂに仕切られている。そして、開側シリンダ室４ａおよび閉側シリンダ室４ｂ内の油圧を調整し、圧油の出し入れを行うことによって油圧式ピストン２およびピストンロッド３が直線運動を行う。油圧式ピストン２およびピストンロッド３は、水車５に設けられたガイドベーン６とリンク機構により接続されている。すなわち、サーボモータ１の油圧式ピストン２を動作させることにより、ガイドベーン６の開度が調整され、水車５のランナ７およびこれと直結した発電機８の回転速度が調整される。
【０００５】
ここで、油圧式ピストン２とガイドベーン６との動作は、シリンダ室４ａに圧油が流入しシリンダ室４ｂから圧油が排出される場合に油圧式ピストン２が図１０の右方向に動いてガイドベーン６が開動作する。一方、シリンダ室４ｂに圧油が流入しシリンダ室４ａから圧油が排出される場合は油圧式ピストン２が図１０の左方向に動いてガイドベーン６が閉動作する。また、水車５には、ランナ７およびこれに直結した発電機８の回転数を速度信号として検出する速度検出手段として、回転軸に歯車１０が取り付けられ、電磁ピックアップ１１が歯車の回転数を電気信号として検出し、これを速度信号として調速制御装置１２に出力している。また、ピストンロッド３には油圧式ピストン２の変位を検出する差動トランス５１が設けられ、差動トランス５１からの信号（ガイドベーン開度）が調速制御装置１２に入力されるように構成されている。
【０００６】
次に、ガイドベーン操作装置に配置されている、種々の油圧制御弁について説明する。まず、これらの油圧制御弁を動作させ、サーボモータ１を動作させる機構について説明する。圧油タンク２０には、高圧の圧油が貯められるとともに、この圧油の流路となる油管が接続されている。そして圧油は油管を通じて各油圧制御弁に導かれており、これらの油圧制御弁の切換によって最終的にサーボモータ１に圧油が供給されるよう構成されている。サーボモータ１の開側シリンダ室４ａおよび閉側シリンダ室４ｂには、圧油の出し入れを行うための油管である開側操作管３０ａおよび閉側操作管３０ｂの一端が夫々接続されている。そして、開側操作管３０ａおよび閉側操作管３０ｂの他端は主配圧弁２１に接続されている。
【０００７】
主配圧弁２１には、圧油タンク２０より圧油が供給されると共に、排油ポートが設けられており、圧油タンク２０からの圧油を開側操作管３０ａもしくは閉側操作管３０ｂへ供給するか、またはこれら全ての油管を閉塞させて開側シリンダ室４ａ、閉側シリンダ室４ｂおよび圧油タンク２０内の油圧を保持することができる。ここで、主配圧弁２１はスプール弁などの開度調整の可能な切換弁であるのが普通である。主配圧弁２１の弁体にはコントロールピストン２２が連結されており、主配圧弁２１の開度調整はコントロールピストン２２へ圧油を送ることによって行われる。
【０００８】
電気−油圧サーボ弁である主配圧サーボ弁１５によってコントロールピストン２２を動作させ、コントロールピストン２２の変位を差動トランス５０により検出し、この検出信号を調速制御装置１２に入力して電磁ピックアップ１１からの速度信号との比較演算を行い、主配圧サーボ弁１５を制御する信号を出力する。
【０００９】
主配圧サーボ弁１５は、圧油タンク２０からの圧油管と排油管が接続されており、調速制御装置１２からの信号に対応する圧油をコントロールピストン２２のコントロールピストン開側操作管２２ａへ送る。そして一方のコントロールピストン閉側操作管２２ｂも圧油タンク２０と接続されており、コントロールピストン２２はコントロールピストン開側操作管２２ａ内の圧油の発生する力とコントロールピストン閉側操作管２２ｂ内の圧油が発生する力とのバランスによってその変位が制御されている。これによりガイドベーンが操作され主配圧弁開度が差動トランス５０により調速制御装置１２へフィードバックを入力する。
【００１０】
また、コントロールピストン開側操作管２２ａの途中には、電磁弁である急停止弁１６が設けられている。この急停止弁１６は、緊急停止の際に励磁されることによって、コントロールピストン開側操作管２２ａを排油管に接続して圧力を開放することで、コントロールピストン２２を下方へ最大変位させ、これによってガイドベーン６を急閉鎖するように作用するものである。
【００１１】
次に、主配圧弁２１とサーボモータ１の開側シリンダ室４ａとを接続する圧油流路の途中には緩閉鎖弁２７と逆止弁２８とが並列に設けられており、この逆止弁２８は主配圧弁２１から開側シリンダ室４ａへの流れが自由になる向きで配置されている。すなわち、ガイドベーン６の開操作の際には、緩閉鎖弁２７をバイパスして主配圧弁２１から開側シリンダ室４ａへ圧油が自由に流入できるようになっている。緩閉鎖弁２７はガイドベーン６が最大変位で完全に閉鎖する直前に閉鎖速度を緩やかにし、ガイドベーン６を緩閉鎖させるものである。
【００１２】
この緩閉鎖弁２７についても機構部を削減するため緩閉鎖弁２７を電気−油圧サーボ弁によって油圧制御される可変絞り弁としている。緩閉鎖弁２７は、緩閉鎖弁制御弁１７の変位によってその開度が調整される可変絞り弁となっており、この緩閉鎖弁制御弁１７は、緩閉鎖弁２７と連結するピストンおよびこのピストンを収納するシリンダによって構成されている。緩閉鎖弁制御弁１７のシリンダ内はピストンによって上側シリンダ室と下側シリンダ室に隔てられており、下側シリンダ室には緩閉鎖弁制御弁開側操作管１７ａが接続され、上側シリンダ室には緩閉鎖弁制御弁閉側操作管１７ｂが接続されている。
【００１３】
そして、この緩閉鎖弁制御弁開側操作管１７ａは緩閉鎖弁閉鎖弁１９を介して電気−油圧サーボ弁である緩閉鎖サーボ弁１８に接続されており、緩閉鎖弁制御弁閉側操作管１７ｂは圧油タンク２０と連通するように接続されている。さらに、緩閉鎖サーボ弁１８には、圧油タンク２０からの油管が接続されるポートと排油管が接続される排油ポートが設けられるとともに、調速制御装置１２に接続されて調速制御装置１２からの制御信号を受けるようになっている。また、緩閉鎖弁制御弁１７にはピストンの変位を検出する差動トランス５２が設けられており、差動トランス５２からの信号が調速制御装置１２に入力されるように構成されている。
【００１４】
ここで、ガイドベーン６の実開度情報は、ガイドベーン６の動作とリンクしている油圧式ピストン２の変位を差動トランス５１を用いて検出することで得られ、緩閉鎖弁２７の実開度情報は、緩閉鎖弁２７と連結された緩閉鎖弁制御弁１７のピストンの変位を差動トランス５２によって検出することで得られる。
【００１５】
また、緩閉鎖弁制御弁開側操作管１７ａの途中に設けられた緩閉鎖弁閉鎖弁１９は、緩閉鎖弁２７の制御異常が生じた時などに緩閉鎖弁２７を強制的に作動させるための電磁弁であり、通常運転時は図１０のように緩閉鎖弁制御弁開側操作管１７ａを連通させている。そして、緩閉鎖弁２７の制御異常や、ガイドベーン６が所定の開度に達しても緩閉鎖弁２７が動作しないことなどが検出されると緩閉鎖弁閉鎖弁１９が励磁され、緩閉鎖弁制御弁開側操作管１７ａを排油管に接続するように切り換える。緩閉鎖制御弁１８の上側シリンダ室には圧油タンク２０から圧油が供給されているので、この切り換えによって緩閉鎖弁制御弁１８の下側シリンダ室内の圧油は排油され、緩閉鎖弁制御弁１８は下側に最大変位する。従って、緩閉鎖弁２７が作動しガイドベーン６が緩閉鎖する。
【００１６】
図１１は従来の調速制御装置の構成図である。水車５の実速度１１ａは、水路特性８０ｆや水車特性５ｆの影響を受けて決まり、歯車１０および電磁ピックアップ１１で検出され調速制御装置１２の入力チェック処理１３０に入力される。入力チェック処理１３０では、水車５の実速度１１ａの入力レベルのチェックを行ない、実速度１１ａが入力範囲外で一定時間以上継続する場合には速度信号入力異常１３０ａを検出する。入力チェック処理１３０で正常な信号は実速度信号１１ａｃとして比較手段Ｃ１に入力され、目標速度１００と比較されて速度偏差１０１が算出される。この速度偏差１０１は制御演算処理１０２でＰＩＤ演算が施され、ガイドベーン開度の制御目標値１０３が算出される。
【００１７】
実ガイドベーン開度５１ａはサーボモータ特性１ｆの影響を受けて決まり、差動トランス５１で検出され、入力チェック処理１３１で入力レベルのチェックが行われ、入力範囲外で一定時間以上継続するとガイドベーン開度入力異常１３１ａを検出する。入力チェック処理１３１で正常な信号は実ガイドベーン開度５１ａｃとして比較手段Ｃ２に入力され、制御目標値１０３との開度偏差１０４が算出される。この開度偏差１０４を出力レベルに合わせるゲインＫａと乗算し主配圧弁目標開度１０５を求める。
【００１８】
また、開度偏差１０４が所定値を超えた状態が一定時間以上継続した際には、偏差大継続検出処理１３２を実施する。開度偏差１０４の異常検出時は偏差大継続信号１３２ａが出力される。ここで、ガイドベーン開度入力異常１３１ａと偏差大継続信号１３２ａとのいずれかが異常な場合は、ＯＲ回路Ｃ３により開度制御ループ異常１３３が出力される。
【００１９】
主配圧弁開度５０ａは主配圧弁特性２２ｆの影響を受けて決まり、差動トランス５０で検出され、入力チェック処理１４０で入力レベルのチェックを行い入力範囲外で一定時間以上継続すると主配圧弁開度入力異常１４０ａを検出する。入力チェックで正常な信号は、実主配圧弁開度信号５０ａｃとしてゲインＫｃが乗算され、開度偏差１０４から換算された主配圧弁目標開度１０５と比較器Ｃ５で比較して主配圧弁開度偏差１０６を算出する。この主配圧弁開度偏差１０６を出力レベルに合わせるゲインＫｂと乗算し制御信号１０７を主配圧弁サーボ弁１５に出力する。
【００２０】
なお、主配圧弁２１の動作異常を検出するために主配圧弁開度偏差１０６を偏差大継続検出処理１４１で監視し、一定時間以上で主配圧弁偏差大継続１４１ａを検出する。主配圧弁開度入力異常１４０ａと主配圧弁偏差大継続１４１ａとのいずれかが異常の場合は、主配圧弁２１の制御の継続が困難でありＯＲ回路Ｃ６により主配圧弁制御異常１４２が検出される。この主配圧弁制御異常１４２、開度制御ループ異常１３３、速度信号入力異常１３０ａの場合は、調速制御の継続が困難でありＯＲ回路Ｃ４から調速制御異常１３４が出力される。この調速制御異常１３４を出力すると運転継続が困難なため急停止により主機を停止する。
【００２１】
緩閉鎖弁制御弁開度５２ａは緩閉鎖弁特性１７ｆの影響を受けて決まり、差動トランス５２で検出され、入力チェック処理１５０で入力レベルのチェックを行い入力範囲外で一定時間以上継続すると緩閉鎖弁制御弁開度入力異常１５０ａが検出される。入力チェックで正常な信号は、緩閉鎖弁制御弁開度信号５２ａｃとして比較器Ｃ７に入力される。比較器Ｃ７には、ガイドベーン開度５１ａｃから位置発生器１１０を介して得た緩閉鎖弁制御弁開度指令値１１１が入力されており、緩閉鎖弁制御弁開度信号５２ａｃと緩閉鎖弁制御弁開度指令値１１１との緩閉鎖弁制御弁開度偏差１１２が算出される。
【００２２】
この緩閉鎖弁制御弁開度偏差１１２を緩閉鎖サーボ弁１８へ出力する。なお、緩閉鎖弁２７の動作異常を検出するために緩閉鎖弁制御弁開度偏差１１２は偏差大継続検出処理１５１で監視され、一定時間以上で緩閉鎖弁制御弁偏差大継続１５１ａを検出する。緩閉鎖弁制御弁開度入力異常１５０ａと緩閉鎖弁制御弁偏差大継続１５１ａとのいずれかが異常の場合は、緩閉鎖弁制御弁の制御の継続が困難でありＯＲ回路Ｃ８により緩閉鎖弁制御弁制御異常１５２を検出する。この緩閉鎖弁制御弁制御異常１５２を出力して主機を普通停止する。
【特許文献１】特開２００３−２１４３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
ところが、このような調速制御装置では、ガイドベーン操作装置の差動トランス５１、５０、５２が断線すると、入力チェック処理１３１、１４０、１５０での入力異常検出、または偏差大継続検出処理１３２、１４１、１５１で検出可能としているが、断線位置によっては入力異常とならず、偏差大継続でも検出できない恐れがある。
【００２４】
差動トランス５１、５０、５２の出力がバイポーラ（両極性）の場合は、差動トランス５１、５０、５２が断線すると出力がゼロ近傍に至るので、差動トランス断線時はかならず入力異常を発生するように専用のハード回路を設ける場合もある。また、差動トランス５１、５０、５２の出力がユニポーラ（片極性）になるように、差動トランス５１、５０、５２本体側でかさあげしてユニポーラ出力できる構造にして、入力は範囲外になるようにしている。従って、差動トランスの取付け位置についても考慮することが必要となる。
【００２５】
本発明の目的は、専用ハード回路を設けなくとも確実に差動トランスの断線検出を行うことができる調速制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の調速制御装置は、ガイドベーン開度検出用差動トランスの入力信号の時間変化率が所定値以上となった場合にガイドベーン開度検出用差動トランスの断線であると検出する機能を備え、水力機械のガイドベーンを駆動する油圧式ピストンを有するサーボモータと、油圧式ピストンのシリンダへ圧油を送る配圧弁、および配圧弁とシリンダとの間の圧油の流路途中に設けられ流路を通流する圧油の流量を絞る緩閉鎖弁とを備える水力機械のガイドベーン操作装置を制御する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ガイドベーン開度信号５１ａｃを入力し時間変化率を算出して差動トランスの断線を検出するので、入力異常とするために必要な専用ハード回路が不要となりハードの削減や簡素化が図れる。また、特殊な差動トランスが必要なくなり、標準の差動トランスが使用でき差動トランスも安価なものを適用できる。さらに、取付け位置についての考慮も不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図である。この第１の実施の形態は、図１１に示した従来例に対し、ガイドベーン開度検出用の差動トランス５１の入力信号５１ａｃの急変を検出する急変検出回路１３５を追加して設けたものである。その他の構成は、図１１に示した従来例と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２９】
実ガイドベーン開度５１ａはサーボモータ特性１ｆの影響を受けて決まり、ガイドベーン開度検出用の差動トランス５１で検出される。ガイドベーン開度検出用の差動トランス５１で検出された実ガイドベーン開度５１ａは、入力チェック処理１３１で入力レベルのチェックが行われ、入力範囲外で一定時間以上継続するとガイドベーン開度入力異常１３１ａを検出する。入力チェック処理１３１で正常な信号は実ガイドベーン開度５１ａｃとして比較手段Ｃ２に入力され、制御目標値１０３との開度偏差１０４が算出される。
【００３０】
一方、ガイドベーン開度信号５１ａｃは急変検出回路１３５に入力され、ガイドベーン開度信号５１ａｃの時間変化率を算出し、所定値と比較して急変を検出する。急変検出回路１３５の出力１３５ａはガイドベーン開度の差動トランス断線信号としてＯＲ回路Ｃ３に出力される。すなわち、急変検出回路１３５は、ガイドベーン開度検出用の差動トランス５１の入力信号５１ａｃの時間変化率が所定値以上となった場合に急変信号１３５ａをガイドベーン開度検出用差動トランスの断線検出信号としてＯＲ回路Ｃ３に出力する。
【００３１】
図２は急変検出回路１３５のブロック構成図である。時間変化率算出処理手段２０１では、入力したガイドベーン開度信号信号５１ａｃの１サンプリング前との差を時間変化率２０１ａとして算出する。この時間変化率２０１ａと予め定めた判定値２０３とを急変判定処理手段２０２で比較し、時間変化率２０１ａが判定値２０３以上の時間変化率となった場合に急変信号１３５ａを出力する。この急変信号１３５ａが出力されると通常は発生しない急な変化が発生したことになり差動トランス５１の断線を検出することになる。
【００３２】
第１の実施の形態によれば、従来において入力異常とするために必要としていた専用ハード回路が不要となり、ハードの削減・簡素化が図れる。また、特殊な差動トランスが必要なくなり、標準の差動トランスが使用でき、差動トランスも安価なものを適用できる。さらに、取付け位置についての考慮も不要となる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１１に示した従来例に対し、主配圧弁開度検出用の差動トランス５０の入力信号５０ａｃの急変を検出する急変検出回路１４２を追加して設けたものである。その他の構成は、図１１に示した従来例と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３４】
主配圧弁開度５０ａは主配圧弁特性２２ｆの影響を受けて決まり、差動トランス５０で検出される。そして、入力チェック処理１４０で入力レベルのチェックを行い入力範囲外で一定時間以上継続すると主配圧弁開度入力異常１４０ａを検出し、入力チェックで正常な信号は、実主配圧弁開度信号５０ａｃとしてゲインＫｃが乗算される。
【００３５】
一方、主配圧弁開度信号５０ａｃは急変検出回路１４２に入力され、主配圧弁開度信号５０ａｃの時間変化率を算出し、所定値と比較して急変を検出する。急変検出回路１４２の出力１４２ａは主配圧弁開度の差動トランス断線信号としてＯＲ回路Ｃ６に出力される。すなわち、急変検出回路１４２は、主配圧弁開度検出用の差動トランス５０の入力信号５０ａｃの時間変化率が所定値以上となった場合に急変信号１４２ａを主配圧開度検出用差動トランスの断線検出信号としてＯＲ回路Ｃ６に出力する。急変検出回路１４２は、図２に示した急変検出回路１３５と同様に構成される。すなわち、時間変化率算出処理手段および急変判定処理手段を有し、入力信号５０ａｃの時間変化率が判定値以上となった場合に急変信号１４２ａを主配圧開度検出用差動トランスの断線検出信号としてＯＲ回路Ｃ６に出力する。
【００３６】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、従来においては入力異常とするために必要としていた専用ハード回路が不要となりハードの削減・簡素化が図れる。また、特殊な差動トランスが必要なくなり、標準の差動トランスが使用でき、差動トランスも安価なものを適用できる。さらに、取付け位置についての考慮も不要となる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図１１に示した従来例に対し、緩閉鎖弁制御弁開度検出用の差動トランス５２の入力信号５２ａｃの急変を検出する急変検出回路１５２を追加して設けたものである。その他の構成は、図１１に示した従来例と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３８】
緩閉鎖弁制御弁開度５２ａは緩閉鎖弁特性１７ｆの影響を受けて決まり、差動トランス５２で検出される。そして、入力チェック処理１５０で入力レベルのチェックを行い入力範囲外で一定時間以上継続すると緩閉鎖弁制御弁開度入力異常１５０ａが検出され、入力チェックで正常な信号は、緩閉鎖弁制御弁開度信号５２ａｃとして比較器Ｃ７に入力される。比較器Ｃ７には、ガイドベーン開度５１ａｃから位置発生器１１０を介して得た緩閉鎖弁制御弁開度指令値１１１が入力されており、緩閉鎖弁制御弁開度信号５２ａｃと緩閉鎖弁制御弁開度指令値１１１との緩閉鎖弁制御弁開度偏差１１２が算出される。
【００３９】
一方、緩閉鎖弁制御弁開度信号５２ａｃは急変検出回路１５２に入力され、緩閉鎖弁制御弁開度信号５２ａｃの時間変化率を算出し、所定値と比較して急変を検出する。急変検出回路１５２の出力１５２ａは緩閉鎖弁制御弁開度の差動トランス断線信号としてＯＲ回路Ｃ８に出力される。急変検出回路１５２は、図２に示した急変検出回路１３５と同様に構成される。
【００４０】
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、従来においては入力異常とするために必要としていた専用ハード回路が不要となりハードの削減・簡素化が図れる。また、特殊な差動トランスが必要なくなり、標準の差動トランスが使用でき、差動トランスも安価なものを適用できる。さらに、取付け位置についての考慮も不要となる。
【００４１】
（第４の実施の形態）
図５は本発明の第４の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図である。この第４の実施の形態は、図１１に示した従来例に対し、ガイドベーン開度検出用の差動トランス５１の入力信号５１ａｃのハンチングを検出するハンチング検出処理回路１３６を追加して設けたものである。その他の構成は、図１１に示した従来例と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４２】
実ガイドベーン開度５１ａはサーボモータ特性１ｆの影響を受けて決まり、ガイドベーン開度検出用の差動トランス５１で検出される。ガイドベーン開度検出用の差動トランス５１で検出された実ガイドベーン開度５１ａは、入力チェック処理１３１で入力レベルのチェックが行われ、入力範囲外で一定時間以上継続するとガイドベーン開度入力異常１３１ａを検出する。入力チェック処理１３１で正常な信号は実ガイドベーン開度５１ａｃとして比較手段Ｃ２に入力され、制御目標値１０３との開度偏差１０４が算出される。
【００４３】
一方、ガイドベーン開度信号５１ａｃはハンチング検出処理回路１３６に入力され、ガイドベーン開度検出用の差動トランス５１の入力信号５１ａｃの変化が所定のハンチング現象となった場合には、主配圧弁開度検出用の差動トランス５０の断線であると検出する。すなわち、ハンチング検出処理回路１３６は、ガイドベーン開度信号５１ａｃを入力し予め定めた周期と振幅とでガイドベーン開度が変化することを検出する。そして、その出力１３６ａを主配圧弁開度の差動トランス５０の断線信号とする。
【００４４】
主配圧弁開度用の差動トランス５０が断線すると、主配圧弁用の制御信号１０７が出力されたままとなるため、主配圧弁特性２２ｆに応じて主配圧弁開度５０ａは変化する。これによりサーボモータ特性１ｆに応じてガイドベーン開度５１ａが変化する。このガイドベーン開度が変化し制御信号１０３より大きくなると制御信号１０７が逆方向への制御を行う。さらに逆方向への制御が行き過ぎると、また反転した制御となり、これを繰り返す。このため、主配圧弁開度用の差動トランス５０が断線するとガイドベーン開度がハンチングを繰り返すため、これを検出して主配圧弁開度用の差動トランス５０の断線を検出する。
【００４５】
第４の実施の形態によれば、主配圧弁開度信号に代えてガイドベーン開度信号のハンチングを監視することで主配圧弁開度用の差動トランスの断線を検出することが可能となる。
【００４６】
（第５の実施の形態）
図６は本発明の第５の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図である。この第５の実施の形態は、図１１に示した従来例に対し、２個のガイドベーン開度検出用差動トランス５１、５１１を設け、各々の差動トランス５１、５１１に対して入力チェック処理１３１、１３１１を設けるとともに入力チェック処理１３１、１３１１で正常とされた実ガイドベーン開度５１ａｃ、５１ｂｃを比較する比較処理回路１３７を設けたものである。その他の構成は、図１１に示した従来例と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４７】
２個のガイドベーン開度検出用の差動トランス５１、５１１に対して、図６に示すように、入力チェック処理１３１、１３１１で入力レベルのチェックが行われ、入力範囲外で一定時間以上継続するとガイドベーン開度入力異常１３１ａ、１３１ｂを検出する。入力チェック処理１３１、１３１１で正常な信号は実ガイドベーン開度５１ａｃ、５１ｂｃとして比較処理回路１３７に入力される。比較処理回路１３７では、両方の入力信号５１ａｃ、５１ｂｃを比較して、この偏差が所定値以上で一定時間継続した場合にガイドベーン開度検出用の差動トランス５１の断線であると検出する。
【００４８】
このように、ガイドベーン開度信号５１ａに対して、もう1つのガイドベーン開度信号５１ｂを追加して入力し、もともとあるガイドベーン開度信号５１ａとの差を算出し、比較処理回路１３７は、この差が所定の値以上で一定時間継続した場合に急変を検出する。そして、比較処理回路１３７の出力１３７ａをガイドベーン開度の差動トランス断線信号とする。
【００４９】
図７は比較処理回路１３７のブロック構成図である。偏差算出処理手段３０１は、入力信号５１ａｃ、５１ｂｃの差を入力偏差３０１ａとして算出する。絶対値処理手段３０２はこの入力偏差３０１ａの絶対値３０２ａを算出し、この絶対値３０２ａと予め定めた判定値３０４を判定処理手段３０３で比較する。そして、絶対値３０２ａが判定値３０４以上となった場合に入力偏差大信号３０５を出力する。この入力偏差大信号３０５が一定時間以上継続することをタイマー３０６で監視し、一定時間以上継続すると、このタイマーの出力１３７ａが出力される。これにより、通常は発生しない大きな偏差が発生し一定時間以上継続したことになり、どちらかの差動トランス５１、５１１の断線を検出することができる。
【００５０】
断線が発生する直前のガイドベーン開度によっては、ガイドベーン開度信号５１ａの変化率が小さな時間変化率となる場合があり、ガイドベーン開度信号５１ａの急変で断線検出が行えないことがあった。
【００５１】
第５の実施の形態によれば、２入力の偏差を監視することにより急変検出で検出できない断線についても確実に検出することができる。
【００５２】
（第６の実施の形態）
図８は本発明の第６の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図である。この第６の実施の形態は、図１１に示した従来例に対し、２個の主配圧弁開度検出用の差動トランス５０、５０１を設け、各々の差動トランス５０、５０１に対して入力チェック処理１４０、１４０１を設けるとともに入力チェック処理１４０、１４０１で正常とされた実主配圧弁開度信号５０ａｃ、５０ｂｃを比較する比較処理回路１４５を設けたものである。その他の構成は、図１１に示した従来例と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５３】
２個の主配圧弁開度検出用の差動トランス５０、５０１に対して、図８に示すように、入力チェック処理１４０、１４０１で入力レベルのチェックが行われ、入力範囲外で一定時間以上継続すると主配圧弁開度入力異常１４０ａ、１４０ｂを検出する。入力チェック処理１４０、１４０１で正常な信号は実主配圧弁開度信号５０ａｃ、５０ｂｃとして比較処理回路１４５に入力される。比較処理回路１４５では、両方の入力信号５０ａｃ、５０ｂｃを比較して、この偏差が所定値以上で一定時間継続した場合にガイドベーン開度検出用の差動トランス５１の断線であると検出する。比較処理回路１４５は、図７に示した比較処理回路１３７と同様な構成である。
【００５４】
このように、主配圧弁開度信号５０ａに対して、もう１つの主配圧弁開度信号５０ｂを追加して入力し、もともとある主配圧弁開度信号５０ａとの差を算出し、比較処理回路１４５は、この差が所定の値以上で一定時間継続した場合に急変を検出する。そして、比較処理回路１４５の出力１４５ａを主配圧弁開度の差動トランス断線信号とする。
【００５５】
断線が発生する直前の主配圧弁開度によっては、主配圧弁開度の急変で断線検出を行えないほど小さな時間変化率となる場合があった。
【００５６】
第６の実施の形態によれば、２入力の偏差を監視することにより急変検出で検出できない断線についても確実に検出することができる。
【００５７】
（第７の実施の形態）
図９は本発明の第７の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図である。この第７の実施の形態は、図１１に示した従来例に対し、２個の緩閉鎖弁制御弁開度検出用の差動トランス５２、５２１を設け、各々の差動トランス５２、５２１に対して入力チェック処理１５０、１５０１を設けるとともに入力チェック処理１５０、１５０１で正常とされた実ガイドベーン開度５２ａｃ、５２ｂｃを比較する比較処理回路１５５を設けたものである。その他の構成は、図１１に示した従来例と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５８】
２個の緩閉鎖弁制御弁開度検出用の差動トランス５２、５２１に対して、図９に示すように、入力チェック処理１５０、１５０１で入力レベルのチェックが行われ、入力範囲外で一定時間以上継続すると緩閉鎖弁制御弁開度入力異常１５０ａ、１５０ｂを検出する。入力チェック処理１５０、１５０１で正常な信号は緩閉鎖弁制御弁開度５２ａｃ、５２ｂｃとして比較処理回路１５５に入力される。比較処理回路１５５では、両方の入力信号５２ａｃ、５２ｂｃを比較して、この偏差が所定値以上で一定時間継続した場合に緩閉鎖弁制御弁開度検出用の差動トランス５２の断線であると検出する。比較処理回路１５５は、図７に示した比較処理回路１３７と同様な構成である。
【００５９】
このように、緩閉鎖弁制御弁開度信号５２ａに対して、もう１つの緩閉鎖弁制御弁開度信号５２ｂを追加して入力し、もともとある緩閉鎖弁制御弁開度信号５２ａとの差を算出し、比較処理回路１５５は、この差が所定の値以上で一定時間継続した場合に急変を検出する。そして、比較処理回路１５５の出力１５５ａを緩閉鎖弁制御弁開度の差動トランス断線信号とする。
【００６０】
断線が発生する直前の緩閉鎖弁制御弁開度によっては、緩閉鎖弁制御弁開度の急変で断線検出を行えないほど小さな時間変化率となる場合があった。
【００６１】
第７の実施の形態によれば、２入力の偏差を監視することにより急変検出で検出できない断線についても確実に検出することができる。
【００６２】
以上述べた第１の実施の形態ないし第７の実施の形態での機能は、それぞれ各々単独に記載しているが、これらを複数組み合わせて対象となる差動トランス５１、５０、５２の断線検出を行う構成としてもよい。これにより、対象となる差動トランスに応じて任意に第１の実施の形態ないし第７の実施の形態での機能を組み合わせることにより用途に応じた断線検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における急変検出回路のブロック構成図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図。
【図７】本発明の第５の実施の形態における比較処理回路のブロック構成図。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図。
【図９】本発明の第７の実施の形態に係わる調速制御装置の構成図。
【図１０】従来の機構部が簡素化されたガイドベーン操作装置の構成図。
【図１１】図１０に対応した従来の調速制御装置の構成図。
【符号の説明】
【００６４】
１…サーボモータ、１ｆ…サーボモータ特性、２…油圧式ピストン、３…ピストンロッド、４…シリンダ、４ａ…開側シリンダ室、４ｂ…閉側シリンダ室、５…水車、５ｆ…水車特性、６…ガイドベーン、７…ランナ、８…発電機、１０…ＳＳＧ、１１…電磁ピックアップ、１１ａ、１１ａｃ…実速度、１２…調速制御装置、１３…コンバータ、１５…主配圧サーボ弁、１６…急停止弁、１７…緩閉鎖弁制御弁、１７ａ…緩閉鎖弁開側操作管、１７ｂ…緩閉鎖弁閉側操作管、１７…緩閉鎖弁特性、１８…緩閉鎖サーボ弁、１９…緩閉鎖弁閉鎖弁、２０…圧油タンク、２１…主配圧弁、２２…コントロールピストン、２２ａ…コントロールピストン開側操作管、２２ｂ…コントロールピストン閉側操作管、２２ｆ…主配圧弁特性、２７…緩閉鎖弁、２８…逆止弁、３０ａ…サーボモータ開側操作管、３０ｂ…サーボモータ閉側操作管、５０、５１、５２…差動トランス、５０ａ、５０ａｃ、５０ｂ、５０ｂｃ…主配圧弁開度、５１ａ、５１ａｃ、５１ｂ、５１ｂｃ…ガイドベーン開度、５２ａ、５２ａｃ…緩閉鎖弁開度、８０ｆ…水路特性、１００…速度目標値、１０１…速度偏差、１０２…ＰＩＤ演算処理、１０３…制御目標値、１０４…開度偏差、１０５…主配圧弁目標開度、１０６…主配圧弁開度偏差、１０７…制御信号、１０８…主配圧弁制御フィードバック、１１０…位置発生器、１１１…緩閉鎖弁開度指令値、１１２…緩閉鎖弁開度偏差、１３０、１３１、１３１１、１４０、１４０１、１５０、１５０１…入力チェック処理、１３０ａ、１３１ａ、１３１ｂ、１４０ａ、１４０ｂ、１５０ａ、１５０ｂ…入力異常、１３２、１４１、１５１…偏差大継続検出処理、１３２ａ、１４１ａ、１５１ａ…偏差大継続信号、１３３、１４２…開度制御ループ異常、１３４  調速制御異常、１３５、１４２、１５２…急変検出回路、１３５ａ、１４２ａ、１５２ａ…急変信号、１３６…ハンチング検出処理回路、１３６ａ…ハンチング出力信号、１３７、１４５、１５５…比較処理回路、１３７ａ、１４５ａ、１５５ａ…比較出力信号、２０１…時間変化率算出処理手段、２０１ａ…時間変化率、２０２…急変判定処理手段、２０３…判定値、３０１…偏差算出処理手段、３０１ａ…入力偏差信号、３０２…絶対値処理手段、３０２ａ…絶対値、３０３…判定処理手段、３０５…入力偏差大信号、３０６…タイマー、３０
６ａ…出力信号
【図１】
2007056675.tif 000003
【図２】
2007056675.tif 000004
【図３】
2007056675.tif 000005
【図４】
2007056675.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007056675.tif 000008
【図７】
2007056675.tif 000009
【図８】
2007056675.tif 000010
【図９】
2007056675.tif 000011
【図１０】
2007056675.tif 000012
【図１１】
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