(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、
前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、
前記サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング水圧値の前記平均水圧値との水圧偏差値を所定期間に渡って積分した偏差積分値を求める演算手段と、
前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記偏差積分値を所定積分値と比較する比較手段と、
緩慢応答定数と急速応答定数とを有する前記水車調速機の運転定数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記偏差積分値が所定積分値を越えるときに、前記急速応答定数から前記緩慢応答定数へ切り替える運転定数切り替え手段と、
を備えることを特徴とする水力発電所の運転制御装置。
【請求項２】
上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、
前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、
前記サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング水圧値の前記平均水圧値との水圧偏差値を所定期間に渡って積分した偏差積分値とを求める演算手段と、
前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記偏差積分値を所定積分値と比較する比較手段と、
前記水車調速機へ送られる前記水車発電機の電力負荷の変動に応答して生成される制御指令信号の増幅器のゲインを、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記偏差積分値が所定積分値を越えるときに、より低いゲインに切り替えるゲイン切り替え手段と、
を備えることを特徴とする水力発電所における運転制御装置。
【請求項３】
上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、
前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、
前記サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング水圧値の前記平均水圧値との水圧偏差値を所定期間に渡って積分した偏差積分値とを求める演算手段と、
前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記偏差積分値を所定積分値と比較する比較手段と、
前記水車調速機の負荷制限手段による負荷制限量を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記偏差積分値が所定積分値を越えるときに、負荷の変動範囲を狭くするように切り替える負荷制限量切り替え手段と、
を備えることを特徴とする水力発電所の運転制御装置。
【請求項４】
上池の下流側のサージタンクから複数に分岐した水圧管で複数の水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、
複数の各々の前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、
複数の各々の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の総和値から所定期間における一台当たりの平均水圧値を求めるとともに、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の前記平均水圧値との水圧偏差値を所定期間に渡って積分した偏差積分値を求める演算手段と、
前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記偏差積分値を所定積分値と比較する比較手段と、
緩慢応答定数と急速応答定数とを有する前記水車調速機の運転定数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記偏差積分値が所定積分値を越えるときに、前記急速応答定数から前記緩慢応答定数へ切り替える運転定数切り替え手段と、
を備えることを特徴とする水力発電所の運転制御装置。
【請求項５】
上池の下流側のサージタンクから複数に分岐した水圧管で複数の水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、
複数の各々の前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、
複数の各々の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の総和値から所定期間における一台当たりの平均水圧値を求めるとともに、複数の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の前記平均水圧値との水圧偏差値を所定期間に渡って積分した偏差積分値を求める演算手段と、
前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記偏差積分値を所定積分値と比較する比較手段と、
複数の前記水車またはポンプ水車の運転台数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記偏差積分値が所定積分値を越えるときに、より少ない運転台数に切り替える運転台数切り替え手段と、
を備えることを特徴とする水力発電所の運転制御装置。
【請求項６】
上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、
前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、
前記水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求めるサンプリング差圧測定手段と、
前記サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング差圧値を所定期間に渡って積分した差圧積分値とを求める演算手段と、
前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記差圧積分値を所定積分値と比較する比較手段と、
緩慢応答定数と急速応答定数とを有する前記水車調速機の運転定数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記差圧積分値が所定積分値を越えるときに、前記急速応答定数から前記緩慢応答定数へ切り替える運転定数切り替え手段と、
を備えることを特徴とする水力発電所の運転制御装置。
【請求項７】
上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、
前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、
前記水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求めるサンプリング差圧測定手段と、
前記サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング差圧値を前記所定期間に渡って積分した差圧積分値とを求める演算手段と、
前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記差圧積分値を所定積分値と比較する比較手段と、
前記水車調速機へ送られる前記水車発電機の電力負荷の変動に応答して生成される制御指令信号の増幅器のゲインを、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記差圧積分値が所定積分値を越えるときに、より低いゲインに切り替えるゲイン数値切り替え手段と、
を備えることを特徴とする水力発電所の運転制御装置。
【請求項８】
上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、
前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、
前記水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求めるサンプリング差圧測定手段と、
前記サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング差圧値を所定期間に渡って積分した差圧積分値とを求める演算手段と、
前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記差圧積分値を所定積分値と比較する比較手段と、
前記水車調速機の負荷制限手段の負荷制限度を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記差圧積分値が所定積分値を越えるときに、負荷の変動範囲を狭くするように切り替える負荷制限度切り替え手段と、
を備えることを特徴とする水力発電所の運転制御装置。
【請求項９】
上池の下流側のサージタンクから複数に分岐した水圧管で複数の水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、
複数の各々の前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、
複数の各々の前記水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求めるサンプリング差圧測定手段と、
複数の各々の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の総和値から所定期間における一台当たりの平均水圧値を求めるとともに、複数の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング差圧値を所定期間に渡って積分した差圧積分値を求める演算手段と、
前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記差圧積分値を所定積分値と比較する比較手段と、
緩慢応答定数と急速応答定数とを有する前記水車調速機の運転定数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記差圧積分値が所定積分値を越えるときに、前記急速応答定数から前記緩慢応答定数へ切り替える運転定数切り替え手段と、
を備えることを特徴とする水力発電所の運転制御装置。
【請求項１０】
上池の下流側のサージタンクから複数に分岐した水圧管で複数の水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、
複数の各々の前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、
複数の各々の前記水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求めるサンプリング差圧測定手段と、
複数の各々の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の総和値から所定期間における一台当たりの平均水圧値を求めるとともに、複数の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング差圧値を所定期間に渡って積分した差圧積分値を求める演算手段と、
前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記差圧積分値を所定積分値と比較する比較手段と、
複数の前記水車またはポンプ水車の運転台数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記差圧積分値が所定積分値を越えるときに、より少ない運転台数に切り替える運転台数切り替え手段と、
を備えることを特徴とする水力発電所の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水力発電所の運転制御装置に係り、特に、上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電機において、自動周波数制御装置（ＡＦＣ）の自動周波数指令信号（ＡＦＣ指令信号）あるいはガバナフリー運転における周波数信号を水車調速機のフィードバック回路に入れて運転制御されている。サージタンクは、水圧管等の特性で定まる水位変動の固有周期を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、電力負荷が急速に変動し、電力負荷の繰り返し変動成分がサージタンクの水位変動の固有周期に近づくとサージタンクの水位変動が激しくなり、この状態で電力負荷が遮断された場合には遮断後のサージタンクの水位上昇が高くなり、サージタンクの上部から水が溢れる恐れがある。
【０００４】
従来は、サージタンクの上部から水が溢れないようにするために、サージタンクの断面積を大きくしたり、高さを高くすることが行われていた。
【０００５】
このため、サージタンクが大型化するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題を解消し、サージタンクの小型化を可能にし、電力負荷が急速に変動した場合においてもサージタンクの水位上昇を生じることなく水車発電機を運転制御可能な水力発電所の運転制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の第１の発明によれば、上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間に渡ってサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、前記サンプリング水圧値の前記所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング水圧値の前記平均水圧値との水圧偏差値を前記所定期間に渡って積分した偏差積分値を求める演算手段と、前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記偏差積分値を所定積分値と比較する比較手段と、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する前記水車調速機の運転定数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記偏差積分値が所定積分値を越えるあるいはまたどちらか一方が超えるときに、前記急速応答定数から前記緩慢応答定数へ切り替える運転定数切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本願の第１の発明において、平均水圧値が所定平均値を越えることはサージタンクの水位が上昇したことを示し、偏差積分値が所定積分値を越えることはサージタンクの水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、比較手段による比較結果に基づき平均水圧値が所定平均値を越えるとともに偏差積分値が所定積分値を越えるときに、サージタンクの水位が前に比べ上昇しておりさらにその上昇が時間的に進行していると判断されるので、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する水車調速機の運転定数を急速応答定数から緩慢応答定数へ切り替えることにより、水車またはポンプ水車の水入口部の開度変化が緩慢な動作になるためサージタンクの水位変動が減少し電力負荷の遮断が行われた場合に負荷遮断後の水位変動を低減することができる。なお、本願の第１の発明においては、サージタンクに接続されている水車またはポンプ水車の個数は１つであってもよく、また２個以上であってもよい。
【０００９】
本願の第２の発明は、上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、前記サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング水圧値の前記平均水圧値との水圧偏差値を前記所定期間に渡って積分した偏差積分値とを求める演算手段と、前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記偏差積分値を所定積分値と比較する比較手段と、前記水車調速機へ送られる前記水車発電機の電力負荷の変動に応答して生成される制御指令信号の増幅器のゲインを、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記偏差積分値が所定積分値を越えるときに、より低いゲインに切り替えるゲイン切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本願の第２の発明において、平均水圧値が所定平均値を越えることはサージタンクの水位が上昇したことを示し、偏差積分値が所定積分値を越えることはサージタンクの水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、比較手段による比較結果に基づき平均水圧値が所定平均値を越えるとともに偏差積分値が所定積分値を越えるあるいはどちらか一方が超えるときに、サージタンクの水位が前に比べ上昇しておりさらにその上昇が時間的に進行していると判断されるので、水車調速機へ送られる水車発電機の電力負荷の変動に応答して生成される制御指令信号の増幅器のゲインをより低いゲインに切り替えることにより、サージタンクの水位が所定の水位より上昇することを防止する。
【００１１】
本願の第３の発明において、上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間に渡ってサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、前記サンプリング水圧値の前記所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング水圧値の前記平均水圧値との水圧偏差値を前記所定期間に渡って積分した偏差積分値とを求める演算手段と、前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記偏差積分値を所定積分値と比較する比較手段と、前記水車調速機の負荷制限手段による負荷制限量を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記偏差積分値が所定積分値を越えるときに、負荷の変動範囲を狭くするように切り替える負荷制限量切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本願の第３の発明において、平均水圧値が所定平均値を越えることはサージタンクの水位が上昇したことを示し、偏差積分値が所定積分値を越えることはサージタンクの水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、比較手段による比較結果に基づき平均水圧値が所定平均値を越えるとともに偏差積分値が所定積分値を越えるときに、サージタンクの水位が前に比べ上昇しておりさらにその上昇が時間的に進行していると判断されるので、水車調速機の負荷制限手段による負荷制限量を負荷の変動範囲を狭くするように切り替えることにより、サージタンクの水位が所定の水位より上昇することを防止する。
【００１３】
本願の第４の発明によれば、上池の下流側のサージタンクから複数に分岐した水圧管で複数の水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の総和値から所定期間における一台当たりの平均水圧値を求めるとともに、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の前記平均水圧値との水圧偏差値を前記所定期間に渡って積分した偏差積分値を求める演算手段と、前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記偏差積分値を所定積分値と比較する比較手段と、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する前記水車調速機の運転定数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記偏差積分値が所定積分値を越えるときに、前記急速応答定数から前記緩慢応答定数へ切り替える運転定数切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本願の第４の発明において、サージタンクに接続されている水車またはポンプ水車の個数は複数に特定されている。平均水圧値が所定平均値を越えることはサージタンクの水位が上昇したことを示し、偏差積分値が所定積分値を越えることはサージタンクの水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、比較手段による比較結果に基づき平均水圧値が所定平均値を越えるとともに偏差積分値が所定積分値を越えるときに、サージタンクの水位が前に比べ上昇しておりさらにその上昇が時間的に進行していると判断されるので、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する水車調速機の運転定数を急速応答定数から緩慢応答定数へ切り替えることにより、水車またはポンプ水車の水入口部の開度変化が緩慢な動作になるためサージタンクの水位変動が減少し電力負荷の遮断が行われた場合に負荷遮断後の水位変動を低減することができる。
【００１５】
本願の第５の発明によれば、上池の下流側のサージタンクから複数に分岐した水圧管で複数の水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の総和値から所定期間における一台当たりの平均水圧値を求めるとともに、複数の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の前記平均水圧値との水圧偏差値を前記所定期間に渡って積分した偏差積分値を求める演算手段と、前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記偏差積分値を所定積分値と比較する比較手段と、複数の前記水車またはポンプ水車の運転台数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記偏差積分値が所定積分値を越えるときに、より少ない運転台数に切り替える運転台数切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本願の第５の発明において、サージタンクに接続されている水車またはポンプ水車の個数は複数に特定されている。平均水圧値が所定平均値を越えることはサージタンクの水位が上昇したことを示し、偏差積分値が所定積分値を越えることはサージタンクの水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、比較手段による比較結果に基づき平均水圧値が所定平均値を越えるとともに偏差積分値が所定積分値を越えるときに、サージタンクの水位が前に比べ上昇しておりさらにその上昇が時間的に進行していると判断されるので、複数の水車またはポンプ水車の運転台数をより少ない運転台数に切り替えることにより、サージタンクの水位が所定の水位より上昇することを簡便に防止することができる。
【００１７】
本願の第６の発明によれば、上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、前記水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求めるサンプリング差圧測定手段と、前記サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング差圧値を前記所定期間に渡って積分した差圧積分値とを求める演算手段と、前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記差圧積分値を所定積分値と比較する比較手段と、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する前記水車調速機の運転定数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記差圧積分値が所定積分値を越えるときに、前記急速応答定数から前記緩慢応答定数へ切り替える運転定数切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本願の第６の発明においては、本願の第１乃至第５の発明において偏差積分値を求めることに代えて、水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求め、サンプリング差圧値を所定期間に渡って積分した差圧積分値を求めている。水車またはポンプ水車への水流量の時間に対する微分値が入口部の水圧変化に比例するのでこの水圧変化を積分したものが水車またはポンプ水車への水流量変化そのものであり、この水流量の変化量に比例してサージタンクの水位変動が発生する。そこで、水車またはポンプ水車への水流量の変化量を知るために、水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧から差圧積分値を求めている。
【００１９】
本願の第６の発明において、平均水圧値が所定平均値を越えることはサージタンクの水位が上昇したことを示し、差圧積分値が所定積分値を越えることはサージタンクの水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、比較手段による比較結果に基づき平均水圧値が所定平均値を越えるとともに差圧積分値が所定積分値を越えるときに、サージタンクの水位が前に比べ上昇しておりさらにその上昇が時間的に進行していると判断されるので、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する水車調速機の運転定数を急速応答定数から緩慢応答定数へ切り替えることにより、サージタンクの水位が所定の水位より上昇することを防止する。なお、本願の第６の発明においては、サージタンクに接続されている水車またはポンプ水車の個数は１つであってもよく、また２個以上であってもよい。
【００２０】
本願の第７の発明によれば、上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間に渡ってサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、前記水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を前記所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求めるサンプリング差圧測定手段と、前記サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング差圧値を前記所定期間に渡って積分した差圧積分値とを求める演算手段と、前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記差圧積分値を所定積分値と比較する比較手段と、前記水車調速機へ送られる前記水車発電機の電力負荷の変動に応答して生成される制御指令信号の増幅器のゲインを、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記差圧積分値が所定積分値を越えるときに、より低いゲインに切り替えるゲイン切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
本願の第７の発明において、平均水圧値が所定平均値を越えることはサージタンクの水位が上昇したことを示し、差圧積分値が所定積分値を越えることはサージタンクの水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、比較手段による比較結果に基づき平均水圧値が所定平均値を越えるとともに差圧積分値が所定積分値を越えるときに、サージタンクの水位が前に比べ上昇しておりさらにその上昇が時間的に進行していると判断されるので、水車調速機へ送られる水車発電機の電力負荷の変動に応答して生成される制御指令信号の増幅器のゲインをより低いゲイン数値に切り替えることにより、サージタンクの水位が所定の水位より上昇することを防止する。
【００２２】
本願の第８の発明によれば、上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、前記水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求めるサンプリング差圧測定手段と、前記サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めるとともに、前記サンプリング差圧値を前記所定期間に渡って積分した差圧積分値とを求める演算手段と、前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記差圧積分値を所定積分値と比較する比較手段と、前記水車調速機の負荷制限手段の負荷制限量を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記差圧積分値が所定積分値を越えるときに、負荷の変動範囲を狭くするように切り替える負荷制限量切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
本願の第８の発明において、平均水圧値が所定平均値を越えることはサージタンクの水位が上昇したことを示し、差圧積分値が所定積分値を越えることはサージタンクの水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、比較手段による比較結果に基づき平均水圧値が所定平均値を越えるとともに差圧積分値が所定積分値を越えるときに、サージタンクの水位が前に比べ上昇しておりさらにその上昇が時間的に進行していると判断されるので、水車調速機の負荷制限手段の負荷制限量を負荷の変動範囲を狭くするように切り替えることにより、サージタンクの水位が所定の水位より上昇することを防止する。
【００２４】
本願の第９の発明によれば、上池の下流側のサージタンクから複数に分岐した水圧管で複数の水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求めるサンプリング差圧測定手段と、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の総和値から前記所定期間における一台当たりの平均水圧値を求めるとともに、複数の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング差圧値を所定期間に渡って積分した差圧積分値を求める演算手段と、前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記差圧積分値を所定積分値と比較する比較手段と、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する前記水車調速機の運転定数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記差圧積分値が所定積分値を越えるときに、前記急速応答定数から前記緩慢応答定数へ切り替える運転定数切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
本願の第９の発明において、サージタンクに接続されている水車またはポンプ水車の個数は複数に特定されている。平均水圧値が所定平均値を越えることはサージタンクの水位が上昇したことを示し、差圧積分値が所定積分値を越えることはサージタンクの水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、比較手段による比較結果に基づき平均水圧値が所定平均値を越えるとともに差圧積分値が所定積分値を越えるときに、サージタンクの水位が前に比べ上昇しておりさらにその上昇が時間的に進行していると判断されるので、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する水車調速機の運転定数を急速応答定数から緩慢応答定数へ切り替えることにより、サージタンクの水位が所定の水位より上昇することを防止する。
【００２６】
本願の第１０の発明によれば、上池の下流側のサージタンクから複数に分岐した水圧管で複数の水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値を求めるサンプリング水圧測定手段と、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の流路内の異なる２点の差圧を所定期間毎にサンプリング測定しサンプリング差圧値を求めるサンプリング差圧測定手段と、複数の各々の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング水圧値の総和値から所定期間における一台当たりの平均水圧値を求めるとともに、複数の前記水車またはポンプ水車の前記サンプリング差圧値を前記所定期間に渡って積分した差圧積分値を求める演算手段と、前記平均水圧値を所定平均値と比較するとともに前記差圧積分値を所定積分値と比較する比較手段と、複数の前記水車またはポンプ水車の運転台数を、前記比較手段による比較結果に基づき前記平均水圧値が所定平均値を越えるとともに前記差圧積分値が所定積分値を越えるときに、より少ない運転台数に切り替える運転台数切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
本願の第１０の発明において、サージタンクに接続されている水車またはポンプ水車の個数は複数に特定されている。平均水圧値が所定平均値を越えることはサージタンクの水位が上昇したことを示し、差圧積分値が所定積分値を越えることはサージタンクの水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、比較手段による比較結果に基づき平均水圧値が所定平均値を越えるとともに差圧積分値が所定積分値を越えるときに、サージタンクの水位が前に比べ上昇しておりさらにその上昇が時間的に進行していると判断されるので、複数の水車またはポンプ水車の運転台数をより少ない運転台数に切り替えることにより、サージタンクの水位が所定の水位より上昇することを防止する。
【００２８】
本願の第１１の発明によれば、上池の下流側のサージタンクから水圧管で水車またはポンプ水車へ水が供給され水車調速機を介して水車発電機を運転制御する水力発電所の運転制御装置であって、前記水車発電機の電力負荷の遮断を検出する負荷遮断検出手段と、前記水車またはポンプ水車のガイドベーンの開度を、前記水車発電機の負荷の遮断を検出したときに所定開度に下げ、その後前記サージタンクの水位が上昇している間は開度を下げることを中止するとともに、前記サージタンクの水位が下降し始める時点で開度を下げることを再開するガイドベーン開度制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
本願の第１１の発明において、サージタンクの水位は、水車発電機の電力負荷の遮断を検出し水車またはポンプ水車の流量を減少させたときに生じる水撃作用によって発生する圧力上昇の影響を受けて上昇する。この上昇量はガイドベーンの遮断前の流量とガイドベーンを閉鎖することによって減少した流量との差によって決まる。もし、水車発電機の電力負荷の遮断と同時に急にガイドベーンを完全に閉鎖したとすると、サージタンクの水位が上昇しすぎてあふれる恐れがある。
【００３０】
そこで、水車発電機の電力負荷の遮断と同時にガイドベーンを完全に閉鎖することを止め、サージタンクの水位が上昇している間はガイドベーンを全閉とせずに所定開度に開口しておくことによりサージタンクの水位の上昇を抑制し、その後サージタンクの水位が下降し始めたらガイドベーンを閉鎖して水車またはポンプ水車を停止させる。これによって、サージタンクの水位が所定の水位より上昇することを防止する。
【００３１】
本願の第１２の発明によれば、前記所定開度は、３０％乃至５０％の範囲であることを特徴とする。
【００３２】
本願の第１２の発明において、ガイドベーンの開度の大きさが大きすぎると、水車発電機の負荷の遮断後に水車またはポンプ水車の回転数の周期的な変化が大きくなり回転体に悪影響を及ぼす恐れがあり、ガイドベーンの開度の大きさが小さすぎるとサージタンクの水位上昇を抑制する効果が得られなくなるので、前記所定開度を３０％乃至５０％にする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明に係る水力発電機の運転制御装置の実施の形態について説明する。
【００３４】
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、水力発電所の全体を示す概略図である。上部貯水池１の下流側に上部サージタンク３が設けられており、上部貯水池１と上部サージタンク３とは導水管２によって接続されている。上部サージタンク３の下流側には水車またはポンプ水車）１０が設けられている。上部サージタンク３と水車１０とは導水管７と分岐管の一部をなす導水管８とによって接続されている。導水管７は複数の分岐管６に分岐し、分岐管６の下流側は水車１０と同様の図示しない水車に接続されている。水車１０には水車１０によって駆動される水力発電機１１が接続されている。水車１０の下流側には吸い出し管１２が接続されており、吸い出し管１２はその下流側で図示しない他の水車の吸い出し管と共に集合管１３に接続されている。集合管１３の下流側には導水管１５が設けられ、導水管１５は下部サージタンク１４に接続されているとともに、下部サージタンク１４の下流側で下部貯水池１６に接続されている。上部サージタンク３には、サージタンク３の基部の圧力を測定する水圧測定手段４とサージタンク３の水位を測定する水位測定手段５が取り付けれている。水車１０の入口部には水車入口水圧を測定するための入口水圧測定手段９が設けられている。
【００３５】
本発明の第１の実施形態に係る運転制御装置は、水車１０の水入口部の水圧を所定期間Δｓｔ毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値Ｈｐを求めるサンプリング水圧測定手段としての入口水圧測定手段９と、サンプリング水圧値Ｈｐの所定期間Δｔにおける平均水圧値Ｈｍを求めるとともに、サンプリング水圧値Ｈｐの平均水圧値Ｈｍとの水圧偏差値ΔＨｋ（ｋ＝１、２、３）を所定期間Δｔに渡って積分した偏差積分値Ｈｉを求める演算手段２０と、平均水圧値Ｈｍを所定平均値としての制限値Ｈｍｌｍと比較する手段３０とともに偏差積分値Ｈｉを所定積分値としての制限値Ｈｉｌｍと比較する比較手段３５と、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する水車調速機５０の運転定数を切り替える運転定数切り替え手段４０（図６も参照）とを備えている。
【００３６】
図２に示すように、水車１０の入口部の水圧をΔｓｔ毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値Ｈｐを求める。サンプリング水圧値のサンプリング測定は、例えば入口水圧測定手段９によって行われる。Ｈｍは、サンプリング水圧値Ｈｐの所定期間Δｔにおける平均水圧値を示す。
【００３７】
図３は、３台の水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃが一つのサージタンク３に接続された例を示す。水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各々の入口部には水車入口水圧を測定するための入口水圧測定手段９が設けられている。
【００３８】
図３に示す演算手段２０の演算部２１では、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃのサンプリング水圧値Ｈｐの所定期間Δｔにおける平均水圧値Ｈｍ１，Ｈｍ２，Ｈｍ３が演算される。平均水圧値Ｈｍ１，Ｈｍ２，Ｈｍ３は加算され運転台数の３で割り算され、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの全体の平均水圧値Ｈｍが演算される。
【００３９】
また、演算手段２０の演算部２３では、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの平均水圧値Ｈｍ１，Ｈｍ２，Ｈｍ３に対する偏差ΔＨ１、ΔＨ２、ΔＨ３を所定期間Δｔに渡って積分した偏差積分値が演算される。さらに、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各々偏差積分値が互いに加算され、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの全体の偏差積分値Ｈｉが演算される。ここで、偏差ΔＨ１＝（Ｈｐ１−Ｈｍ１）/Ｈｍ１、偏差ΔＨ２＝（Ｈｐ２−Ｈｍ２）/Ｈｍ２、偏差ΔＨ３＝（Ｈｐ３−Ｈｍ３）/Ｈｍ３であり、Ｈｐ１、Ｈｐ２、Ｈｐ３は各々の水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各々のサンプリング時刻におけるサンプリング水圧値を示す。
【００４０】
比較手段３０においては、比較部３１において、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの全体の平均水圧値Ｈｍが所定の制限値Ｈｍｌｍと比較され、比較部３３において、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの全体の偏差積分値Ｈｉが所定の制限値Ｈｉｌｍと比較される。
【００４１】
運転定数切り替え手段４０においては、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する水車調速機５０の電気制御増巾部５３の運転定数を、比較手段３０による比較結果に基づき次のように切り替えられる。すなわち、平均水圧値Ｈｍが制限値Ｈｍｌｍより大きくなり、かつ偏差積分値Ｈｉが制限値Ｈｉｌｍより大きくなったときあるいはまたどちらか一方が大きくなったときに、水車調速機５０の運転定数は急速応答定数から緩慢応答定数へ切り替えられる。他の場合は、水車調速機５０の運転定数は急速応答定数に設定されたままである。
【００４２】
上述の本実施の形態において、平均水圧値Ｈｍが制限値Ｈｍｌｍより大きくなったことはサージタンク３の水位が上昇したことを示し、また、偏差積分値Ｈｉが制限値Ｈｉｌｍより大きくなったことは、サージタンク３の水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、水車調速機５０の運転定数を急速応答定数から緩慢応答定数へ切り替えることにより、電力負荷の遮断が行われた場合に負荷遮断後の水位変動を低減させることができる。
【００４３】
なお、サージタンク３に接続されている水車１０またはポンプ水車の個数は３台の場合について説明したが、３台に限らず１台または複数台であってもよい。
【００４４】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４５】
図４に示すように、導水管８は、太い管径の太管８ａと、太管８ａの下流側に接続された斬縮管８ｂと、斬縮管８ｂの下流側に接続され水車１０の入口弁１８に至る細管８ｃとから構成されている。太管８ａには太管８ａにおける水圧を測定する水圧測定手段１９が取り付けられており、入口弁１８近傍の細管８ｃには入口水圧測定手段９が取り付けられている。
【００４６】
本発明の第２の実施形態に係る運転制御装置は、水車１０の水入口部の水圧を所定期間Δｓｔ毎にサンプリング測定しサンプリング水圧値Ｈｐを求めるサンプリング水圧測定手段としての入口水圧測定手段９と、水車１０の流路内の異なる２点（手段１９と手段９の）の差圧を所定期間Δｔに渡ってサンプリング測定し、図５に示すごとくサンプリング差圧値（Ｈｕ−Ｈｐ）を求めるサンプリング差圧測定手段と、サンプリング水圧値Ｈｐの所定期間Δｔにおける平均水圧値Ｈｍを求めるとともに、サンプリング差圧値（Ｈｕ−Ｈｐ）を所定期間Δｔに渡って積分した差圧積分値Ｈｕｉを求める演算手段２０と、平均水圧値Ｈｍを制限値Ｈｍｌｍと比較するとともに差圧積分値Ｈｕｉを所定積分値としての制限値Ｈｉｌｍと比較する比較手段３０と、緩慢応答定数と急速応答定数とを有する水車調速機５０の運転定数を切り替える運転定数切り替え手段４０（図６も参照）とを備えている。
【００４７】
ここで、サンプリング差圧測定手段は、入口水圧測定手段９で測定した測定値と水圧測定手段１９で測定した測定値との差（Ｈｕ−Ｈｐ）を求めるものである。水車１０への水流量の時間に対する変化量に比例してサージタンク３の水位変動が発生する。そこで、水車１０への水流量の変化量を知るために、水車１０の流路内の流れの断面積の異なる２点の差圧から差圧積分値を求めている。また、流路内の異なる２点の差圧を求めるために、図−４は、導水管８は、太管８ａと、漸縮管８ｂと、細管８ｃとから構成され、太管８ａに水圧測定手段１９が取り付けられ細管８ｃに入口水圧測定手段９を取り付けた一実施例を示した。
【００４８】
図５に示す演算手段２０の演算部２１では、第１の実施形態の場合と同様に、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの全体の平均水圧値Ｈｍが演算される。
【００４９】
また、演算手段２０の演算部２５では、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃのサンプリング差圧値（Ｈｕ−Ｈｐ）ｋ（ｋ＝１，２，３）を所定期間Δｔに渡って積分した偏差積分値が演算される。さらに、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各々偏差積分値が互いに加算され、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの全体の偏差積分値Ｈｕｉが演算される。
【００５０】
比較手段３０においては、第１の実施形態の場合と同様に比較部３１において、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの全体の平均水圧値Ｈｍが所定の制限値Ｈｍｌｍと比較される。
【００５１】
また、比較手段３０の比較部３５において、水車１０ａ，１０ｂ，１０ｃの全体の偏差積分値Ｈｕｉが所定の制限値Ｈｉｌｍと比較される。
【００５２】
運転定数切り替え手段４０においては、第１の実施形態の場合と同様に、比較手段３０による比較結果に基づき、平均水圧値Ｈｍが制限値Ｈｍｌｍより大きくなり、かつ偏差積分値Ｈｉが制限値Ｈｉｌｍより大きくなったときあるいはまたどちらか一方が大きくなったときに、水車調速機１１の運転定数は急速応答定数から緩慢応答定数へ切り替えられる。他の場合は、水車調速機５０の運転定数は急速応答定数に設定されたままである。
【００５３】
上述の本実施の形態において、平均水圧値Ｈｍが制限値Ｈｍｌｍより大きくなったことはサージタンク３の水位が上昇したことを示し、また、差圧積分値Ｈｕｉが制限値Ｈｉｌｍより大きくなったことは、サージタンク３の水位上昇が時間的にさらに進行していることを示す。そこで、水車調速機５０の運転定数を急速応答定数から緩慢応答定数へ切り替えることにより、電力負荷の遮断が行われた場合に負荷遮断後の水位変動を低減させることができる。
【００５４】
次に、図６及び図７を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００５５】
図６に、水車発電機１１の運転制御のブロック図を示す。水車調速機５０は、負荷制限装置５１と電気制御増幅部５３と剛性復元定数部５５とを備えている。電気制御増幅部５３は図７に示すように、比例要素部５３ａと積分要素部５３ｂと微分要素部５３ｃとから構成されている。
【００５６】
電力負荷６１に応答する信号はＡＦＣ装置６３に入力され、ＡＦＣ装置６３の出力信号は信号増幅部６５で増幅され、合流点５２において水車１０の水口開度６７の情報信号と合わせられ剛性復原定数部５５へ入力される
第３の実施形態の運転制御装置は、さらに、ゲイン切り替え手段７０を備えている。ゲイン切り替え手段７０は、電力負荷６１の変動に応答してＡＦＣ装置６３で生成される制御指令信号を増幅する信号増幅部６５のゲインの数値を切り替えるものである。
【００５７】
ゲイン切り替え手段７０による信号増幅部６５のゲインの切り替えは、図３に示した場合と同様に、比較手段３０による比較結果に基づき、平均水圧値Ｈｍが制限値Ｈｍｌｍより大きくなり、かつ偏差積分値Ｈｉが制限値Ｈｉｌｍより大きくなったときあるいはまたどちらか一方が大きくなったときに、より低いゲインに切り替える。また、ゲイン切り替え手段７０は、図５に示した場合と同様に、比較手段３０による比較結果に基づき、平均水圧値Ｈｍが制限値Ｈｍｌｍより大きくなり、かつ偏差積分値Ｈｉが制限値Ｈｉｌｍより大きくなったときあるいはまたどちらか一方が大きくなったときに、より低いゲインに切り替えるようにしてもよい。
【００５８】
本実施の形態によれば、ゲイン切り替え手段７０により上述の指針に従って信号増幅部６５のゲインの数値を切り替えることにより、剛性復原定数部５５の剛性復原値を低い値に替えることにより水口動作を緩慢にすることが可能になり、サージタンク３の水位の変動が減少され負荷が遮断された後のサージタンク３の水位上昇を低減することができる。
【００５９】
次に、図６を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００６０】
第４の実施形態の運転制御装置は、さらに、負荷制限量切り替え手段８０を備えている。負荷制限量切り替え手段８０は、水車調速機５０の負荷制限装置５１による負荷制限量を切り替えるものである。
【００６１】
負荷制限量切り替え手段８０による負荷制限量の切り替えは、図３に示した場合と同様に、比較手段３０による比較結果に基づき、平均水圧値Ｈｍが制限値Ｈｍｌｍより大きくなり、かつ偏差積分値Ｈｉが制限値Ｈｉｌｍより大きくなったときあるいはまたどちらか一方が大きくなったときに、負荷の変動範囲を狭くするように切り替える。また、負荷制限量切り替え手段８０は、図５に示した場合と同様に、比較手段３０による比較結果に基づき、平均水圧値Ｈｍが制限値Ｈｍｌｍより大きくなり、かつ偏差積分値Ｈｉが制限値Ｈｉｌｍより大きくなったときあるいはまたどちらか一方が大きくなったときに、負荷の変動範囲を狭くするように切り替えてもよい。
【００６２】
本実施の形態によれば、負荷制限量切り替え手段８０により負荷制限装置５１による負荷制限度を上述の方針によって切り替えることにより、負荷の大きい方へ変動することが制限され、負荷が遮断された後のサージタンク３の水位上昇を低減することができる。
【００６３】
次に、図６を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。
第５の実施形態の運転制御装置は、一つのサージタンク３から複数に分岐した分岐管６で複数の水車１０に水が供給され複数の水車調速機５０を介して複数の水車発電機１１を運転制御するものである。図６に示すように、第５の実施形態の運転制御装置は、運転台数切り替え手段９０を備えている。運転台数切り替え手段９０は、複数の水車調速機５０の各々の信号増幅部６５に接続されており、信号増幅部６５のゲインをゼロにすること、あるいはＡＦＣ装置６３で生成される制御指令信号が信号増幅部６５に入ることをＯＮ／ＯＦＦすることによって、複数の水車１０の運転台数を切り替える。
【００６４】
運転台数切り替え手段９０による運転台数の切り替えは、図３に示した場合と同様に、比較手段３０による比較結果に基づき、平均水圧値Ｈｍが制限値Ｈｍｌｍより大きくなり、かつ偏差積分値Ｈｉが制限値Ｈｉｌｍより大きくなったときあるいはまたどちらか一方が大きくなったときに、少ない運転台数になるように切り替える。また、運転台数切り替え手段９０は、図５に示した場合と同様に、比較手段３０による比較結果に基づき、平均水圧値Ｈｍが制限値Ｈｍｌｍより大きくなり、かつ偏差積分値Ｈｉが制限値Ｈｉｌｍより大きくなったときあるいはまたどちらか一方が大きくなったときに、少ない運転台数になるように切り替えてもよい。
【００６５】
本実施の形態によれば、運転台数切り替え手段９０により運転台数を上述の方針によって切り替えることにより、簡便な方法で、負荷が遮断された後のサージタンク３の水位上昇を低減することができる。
【００６６】
次に、図６及び図８を参照して、本発明の参考例について説明する。
【００６７】
参考例の運転制御装置は、水車発電機１１と電力負荷６１との間の遮断器９１と、水車１０のガイドベーンの開度を制御するガイドベーン開度制御手段９３とを備えている。遮断器９１が開くと負荷がなくなるので水車発電機の回転速度が上昇し、水車調速機５０がこれに応答してガイドベーンを閉鎖するように動作する。
【００６８】
図８は、横軸に時間ｔをとり、時間に対するガイドベーンサーボストローク（ａ）と時間に対するサージタンクの水位（ｂ）を示す図である。ガイドベーン開度制御手段９３はガイドベーンの開度を次のように開閉制御する。負荷遮断器９１によって時刻ｔ０で水車発電機１１の電力負荷６１の遮断が検出されると、ガイドベーン開度制御手段９３はガイドベーンの開度を時刻ｔ１までに所定開度Ｓ１までに閉鎖する。時刻ｔ１からｔ２までの間では、サージタンク３の水位に所定の大きさの上昇が確認されない場合に、さらに開度をＳ２まで下げる。時刻ｔ２において、サージタンク３の水位に所定の大きさの上昇しさらに上昇していると確認されたときに、ガイドベーンの開度をさらに下げることを中止し開度をＳ２のままにしておく。次に、時刻ｔ３において、サージタンク３の水位が下降し始めることが確認された時点で開度をさらに下げ、時刻ｔ４においてガイドベーンは完全に閉鎖される。
【００６９】
サージタンク３の水位は、水車発電機の電力負荷の遮断を検出し水車またはポンプ水車の流量を減少させたときに生じる水撃作用によって発生する圧力上昇の影響を受けて上昇する。この上昇量はガイドベーンの遮断前の流量とガイドベーンを閉鎖することによって減少した流量との差によって決まる。もし、水車発電機１１の電力負荷６１の遮断と同時に急にガイドベーンを完全に閉鎖したとすると、サージタンクの水位が上昇しすぎてあふれる恐れがある。
【００７０】
そこで、上述したように、水車発電機１１の電力負荷６１の遮断と同時にガイドベーンを完全に閉鎖することを止め、サージタンク３の水位が上昇している間はガイドベーンを全閉とせずに所定開度に開口しておくことによりサージタンク３の水位の上昇を抑制し、その後サージタンクの水位が下降し始めたらガイドベーン開度６７を閉鎖して水車１０またはポンプ水車を停止させる。これによって、サージタンク３の水位が所定の水位より上昇することを防止する。
【００７１】
開度Ｓ１とＳ２の範囲は、３０％乃至５０％の範囲にある。ガイドベーンの開度の大きさが大きすぎると、水車発電機の負荷の遮断後に水車またはポンプ水車の回転数の周期的な変化が大きくなり回転体に悪影響を及ぼす恐れがあり、ガイドベーンの開度の大きさが小さすぎるとサージタンクの水位上昇を抑制する効果が得られなくなるからである。
【００７２】
第６の実施の形態は、運転中に送電線の故障等によって電力負荷が遮断されたとき等に特に有効である。
【００７３】
以上の第１乃至第６の実施形態の構成によれば、サージタンク３の上部から水を溢れないようにするためにサージタンク３の断面積を大きくしたり高さを高くしたりする必要がなくなるので、サージタンクの小型化を図ることができる。
【００７４】
以上の第１乃至第６の実施形態において、水車１０を例に取り説明したが、水車１０の代わりにポンプ水車であっても同様に本発明は適用される。
【００７５】
また、水車１０等の台数は１台であっても複数台であってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成によれば、サージタンクの小型化を可能にし、電力負荷が急速に変動した場合においてもサージタンクの水位上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水力発電所の全体を示す概略図。
【図２】水車またはポンプ水車の水入口部の水圧を所定期間に渡ってサンプリング測定しサンプリング水圧値を求め、サンプリング水圧値の所定期間における平均水圧値を求めることを示す図。
【図３】本発明の水力発電所における運転制御装置の一実施形態を示すブロック図。
【図４】水圧管における２箇所で水圧測定することを示す図。
【図５】本発明の水力発電所における運転制御装置の他の実施形態を示すブロック図。
【図６】本発明の水力発電所における運転制御装置の制御ブロック図。
【図７】水車調速機の電気制御増幅部の詳細を示す図。
【図８】ガイドベーンの開度を制御する手法を示す図。
【符号の説明】
２、７、８  導水管（水圧管）
３  上部サージタンク
６  分岐管
９  入口水圧測定手段
１０  水車
１１  水力発電機
２０  演算手段
３０  比較手段
４０  運転定数切り替え手段
５０  水車調速機
７０  ゲイン切り替え手段
８０  負荷制限度切り替え手段
９０  運転定数切り替え手段
９３  ガイドベーン開度制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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