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JPS629747B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS629747B2
JPS629747B2 JP53051104A JP5110478A JPS629747B2 JP S629747 B2 JPS629747 B2 JP S629747B2 JP 53051104 A JP53051104 A JP 53051104A JP 5110478 A JP5110478 A JP 5110478A JP S629747 B2 JPS629747 B2 JP S629747B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
pump
flow rate
rotational speed
rotation speed
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.)
Expired
Application number
JP53051104A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS54144530A (en
Inventor
Asao Ooishi
Hisao Kuwabara
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 Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5110478A priority Critical patent/JPS54144530A/en
Publication of JPS54144530A publication Critical patent/JPS54144530A/en
Publication of JPS629747B2 publication Critical patent/JPS629747B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Control Of Water Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ポンプ水車、特に水車運転領域にお
いてS字特性が必至となる高揚程ポンプ水車の制
御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a control device for a pump-turbine, particularly a high-head pump-turbine in which S-shaped characteristics are inevitable in the operating region of the turbine.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

一般的に、ポンプ水車、特に高揚程ポンプ水車
のランナーは、ポンプ運転時に高揚程を得る為
に、充分なる遠心ポンプ作用を発揮するべく設計
される。
Generally, the runner of a pump-turbine, particularly a high-head pump-turbine, is designed to exhibit sufficient centrifugal pumping action in order to obtain a high head during pump operation.

しかしながら、この設計は、ポンプ水車の水車
運転に悪影響を与える。この設計が採用されるポ
ンプ水車の特性を、所定案内羽根開度の下におけ
る単位落差当り回転数N1と単位落差当り流量Q1
との関係を表わす特性曲線により示した場合、こ
の特性曲線は、水車運転領域において、N1の値
の増加に伴つてQ1の値が減少する第1の部分
と、N1の値の減少に伴つてQ1の値が減少する第
2の部分とを有する。
However, this design adversely affects the turbine operation of the pump turbine. The characteristics of a pump-turbine to which this design is adopted are the number of revolutions per unit head N 1 and the flow rate per unit head Q 1 under a predetermined guide vane opening.
When shown by a characteristic curve representing the relationship between and a second portion in which the value of Q 1 decreases as the value of Q 1 decreases.

説明の便宜上、本明細書においては、前記第2
の部分を、S字特性部分と称する。更に、S字特
性部分におけるポンプ水車の特性を、以後、S字
特性と称する。
For convenience of explanation, in this specification, the second
This part is called the S-characteristic part. Further, the characteristics of the pump-turbine in the S-characteristic portion are hereinafter referred to as S-characteristics.

このS字特性の出る理由は、本来、水車運転時
には、ランナーの外周側から中心に向つて水が流
れているが、ランナーの回転上昇により水に作用
する遠心力が大きくなつて、水の流れが逆転しポ
ンプの流れに切り替ることによるものと考えられ
る。
The reason for this S-shaped characteristic is that when a water turbine is operating, water normally flows from the outer circumference of the runner toward the center, but as the runner rotates, the centrifugal force acting on the water increases, causing the water to flow. This is thought to be due to the flow being reversed and switching to the pump flow.

更に、この状態に近くなるとランナー内での流
れモードが複雑に変化するためであると考えられ
る。S字特性部分における水車運転にあつては、
単位落差当りのトルクT1もまた、単位落差当り
回転数N1の減少に伴い、減少する。
Furthermore, it is thought that this is because the flow mode within the runner changes in a complicated manner when approaching this state. Regarding water turbine operation in the S-shaped characteristic section,
The torque per unit head T 1 also decreases as the rotation speed per unit head N 1 decreases.

通常は、ポンプ水車の水車運転は、上記第1の
部分において行われる。しかしながら、負荷しや
断又は負荷減少等により、単位落差当りの回転数
N1が急激に増加する場合は、ポンプ水車は、S
字特性部分において運転されることになる。S字
特性部分における運転が開始されると、ポンプ水
車の運転点はS字特性部分を一端から他端へとた
どりつつ、まず単位落差当りの流量Q1と単位落
差当りの回転数N1は減少する。その後、今後は
振子が振返すようにS字特性部分を逆方向にたと
りつつ、Q1とN1は増加する。S字特性部分にお
けるこの往復運動は、案内羽根開度が所定値以上
に留まる限りほぼ永続的に継続し、特別な手段を
講じない限り終了しない。この間、単位落差当り
のトルクT1も、減少と増加をくり返す。
Normally, the operation of the pump-turbine is carried out in the first part. However, due to load breakage or load reduction, the number of revolutions per unit head
If N 1 increases rapidly, the pump turbine
It will be operated in the character characteristic part. When operation in the S-shaped characteristic section is started, the operating point of the pump-turbine traces the S-shaped characteristic section from one end to the other, and first the flow rate per unit head Q 1 and the rotation speed per unit head N 1 are Decrease. After that, Q 1 and N 1 will increase as the S-shaped characteristic portion moves in the opposite direction, like a pendulum swinging back. This reciprocating motion in the S-shaped characteristic portion continues almost permanently as long as the guide vane opening remains above a predetermined value, and will not end unless special measures are taken. During this period, the torque T 1 per unit head also repeatedly decreases and increases.

ポンプ水車の運転は、S字特性部分を避けて行
われることが望ましい。なぜならば、S字特性部
分における運転は、ポンプ水車本体におけると同
様に、水圧鉄管とドラフトチユーブ内に大きな水
圧上昇と大きな水圧降下を含めて異常な水圧変動
をひき起こし、その結果として強烈なウオーター
ハンマーと時には水柱分離を招くからである。上
述した負荷しや断は、例えばポンプ水車に結合さ
れる発電機と主変圧器との間に設けたしや断器を
しや断して、発電機から電力を電力系統に供給す
るのをやめた場合に生ずる。またウエーターハン
マーは、水圧鉄管又はドラフトチユーブ、又はそ
の両方が長い場合には、特に強烈であることに注
意を払う必要がある。
It is desirable to operate the pump-turbine while avoiding the S-shaped characteristic portion. This is because operation in the S-shaped characteristic part causes abnormal water pressure fluctuations in the penstock and draft tube, including a large water pressure rise and a large water pressure drop, as well as in the pump turbine itself, resulting in intense water pressure. This is because it leads to hammering and sometimes water column separation. The above-mentioned load disconnection is, for example, a method of disconnecting the load disconnector installed between the generator connected to the pump-turbine and the main transformer, thereby preventing the supply of power from the generator to the power grid. Occurs when you stop. It should also be noted that the waiter's hammer is particularly powerful if the penstock and/or draft tubes are long.

水車運転領域においてS字特性を有するポンプ
水車の特性を、第1図Aおよび第1図Bに示す。
第1図Aにおいては、ポンプ水車の特性が、案内
羽根開度をパラメーターにとり、単位落差当りの
回転数N1と単位落差当りの流量Q1との関係とし
て示されている。一方、第1図Bにおいては、ポ
ンプ水車の特性が、同じパラメータにより、単位
落差当りの回転数N1と単位落差当りのトルクT1
との関係として示されている。N1,Q1およびT1
は次の式により表現される。
The characteristics of a pump water turbine having S-shaped characteristics in the water turbine operation region are shown in FIGS. 1A and 1B.
In FIG. 1A, the characteristics of the pump-turbine are shown as the relationship between the number of rotations per unit head N 1 and the flow rate per unit head Q 1 using the guide vane opening as a parameter. On the other hand, in Fig. 1B, the characteristics of the pump-turbine are determined by the same parameters as the number of rotations per unit head N 1 and the torque per unit head T 1
It is shown as a relationship with N 1 , Q 1 and T 1
is expressed by the following formula.

N1=N/√,Q1=Q/√,T1=T/H 上式において、符号N,Q,HおよびTは、そ
れぞれ、ポンプ水車の回転数、流量、有効落差お
よびトルクを示す。
N 1 = N/√, Q 1 = Q/√, T 1 = T/H In the above equation, the symbols N, Q, H, and T indicate the rotation speed, flow rate, effective head, and torque of the pump-turbine, respectively. .

特性曲線1および1′は、所定の比較的大きな
案内羽根開度の下で得られる。特性曲線2および
2′は、それよりも小さな案内羽根開度の下で得
られる。特性曲線3および3′は更にそれよりも
小さい案内羽根開度の下で得られる。
Characteristic curves 1 and 1' are obtained under certain relatively large guide vane openings. Characteristic curves 2 and 2' are obtained under smaller guide vane openings. Characteristic curves 3 and 3' are also obtained at smaller guide vane openings.

特性曲線1のa―d―h部分においては、Q1
の値は、N1の減少に伴い減少する。上述の様
に、この曲線部分a―d―hを、本明細書におい
ては、S字特性部分と称する。同様に、曲線部分
b―e―iは、特性曲線2のS字特性部分であ
り、曲線部分c―f―jは、特性曲線3のS字特
性部分である。一見して明らかな様に、特性曲線
1のS字特性部分a―d―hは、特性曲線2のS
字特性部分b―e―iより長く、特性曲線2のS
字特性部分b―e―iは、特性曲線3のS字特性
部分c―f―jよりも長い。このことは、案内羽
根開度が小さくなるとS字特性部分の長さが短く
なることを意味する。
In the a-d-h portion of characteristic curve 1, Q 1
The value of decreases as N1 decreases. As mentioned above, this curved portion a-d-h is referred to as an S-shaped characteristic portion in this specification. Similarly, curve portion bei is an S-shaped characteristic portion of characteristic curve 2, and curve portion cfj is an S-shaped characteristic portion of characteristic curve 3. As is clear at first glance, the S-shaped characteristic portions a-d-h of characteristic curve 1 are similar to the S-shaped characteristic portions a-d-h of characteristic curve 2.
It is longer than the characteristic curve b-e-i, and is
The characteristic curve 3 is longer than the S-shaped characteristic section cfj. This means that as the guide vane opening becomes smaller, the length of the S-shaped characteristic portion becomes shorter.

第1図Aにおけると同様に、第1図Bにおいて
も、曲線部分a′―d′―h′,b′―e′―i′およびc′

f′―j′は、それぞれ特性曲線1′,2′および3′の
S字特性部分である。
As in FIG. 1A, in FIG. 1B the curved sections a′-d′-h′, b′-e′-i′ and

f'-j' are the S-shaped characteristic portions of characteristic curves 1', 2' and 3', respectively.

第1図Bは、第1図Aと密接な関係がある。例
えば、第1図Aの曲線3上のQ1=Q1x,N1=N1x
を満たす点xは、第1図Bの曲線3′上の点x′に
対応している。点x′は、T1=T1x′,N1
N1x′(=N1x)を満たす点である。同様に、第1
図Aにおける点a,b,c,d,e,f,h,i
およびjはそれぞれ第1図Bにおける点a′,b′,
c′,d′,e′,f′,h′,i′およびj′に対応してい
る。
FIG. 1B is closely related to FIG. 1A. For example, Q 1 =Q 1 x, N 1 =N 1 x on curve 3 in Figure 1A.
The point x that satisfies the above corresponds to the point x' on the curve 3' in FIG. 1B. The point x' is T 1 = T 1 x', N 1 =
This is a point that satisfies N 1 x′ (=N 1 x). Similarly, the first
Points a, b, c, d, e, f, h, i in diagram A
and j are points a', b', and j in Figure 1 B, respectively.
Corresponds to c′, d′, e′, f′, h′, i′ and j′.

曲線Nrは、無負荷流量曲線である。曲線1,
2,3と曲線Nrとの交点α,β,γは、それぞ
れ、曲線1′,2′,3′と直線T1=0との交点
α′,β′,γ′に対応している。
Curve Nr is a no-load flow rate curve. curve 1,
Intersection points α, β, and γ between curves 2 and 3 and curve Nr correspond to intersections α', β', and γ' between curves 1', 2', and 3' and straight line T 1 =0, respectively.

次に、特性曲線1と1′を参照しながらポンプ
水車の水車運転(発電運転)について説明を行
う。上述したように特性曲線1と1′に対応する
特性は、案内羽根開度を比較的大きな値にした時
に得られる。通常は、ポンプ水車の水車運転は、
特性曲線1の上部、すなわち、S字特性部分a―
d―hより上部の曲線部分において行われる。し
かしながら、もし例えばポンプ水車に加わつてい
る負荷が突然失われた場合は、ポンプ水車の回転
数Nが急激に増加するので、N1の値も急激に増
加する。こうして、ポンプ水車は、S字特性部分
において運転され始まる。S字特性部分における
運転の間は、ポンプ水車の回転数Nの減少により
N1の値が減少すると、Q1の値もまた減少する。
Hの値が一定であると仮定すれば、Q1の値の減
少は、それに対応してポンプ水車流量Qが減少す
ることを意味する。現実には、Hの値、すなわち
水圧鉄管に結合するポンプ水車入口とドラフトチ
ユーブに結合するポンプ水車出口との水頭差は、
流量Qの減少と同時に増加する。このようにして
一旦N1の値が減少すると、流量Qが減少し、流
量Qの減少は、ポンプ水車の有効落差Hの増加を
もたらす。この有効落差Hの増加は、更に、N1
の減少をもたらし、N1の減少は、更にQ1の減少
をもたらす。このようにして、一旦S字特性部分
における運転が始まると、Q1とN1は、S字特性
部分をQ1減少方向、すなわち点aから点hの方
向にたどりつつ、加速度的に、しかも連続的に減
少する。Q1とN1は、正帰還制御回路におけると
同様に、加速度的に、しかも連続的に減少するこ
とが理解できる。
Next, referring to characteristic curves 1 and 1', the operation of the pump turbine (power generation operation) will be explained. As described above, the characteristics corresponding to characteristic curves 1 and 1' are obtained when the guide vane opening is set to a relatively large value. Normally, the operation of a pump-turbine is as follows:
The upper part of the characteristic curve 1, that is, the S-shaped characteristic part a-
This is done in the curved section above dh. However, if, for example, the load applied to the pump-turbine is suddenly lost, the number of revolutions N of the pump-turbine increases rapidly, so that the value of N 1 also increases rapidly. Thus, the pump turbine begins to operate in the S-characteristic section. During operation in the S-shaped characteristic section, due to the decrease in the rotation speed N of the pump-turbine,
When the value of N 1 decreases, the value of Q 1 also decreases.
Assuming a constant value of H, a decrease in the value of Q 1 means a corresponding decrease in the pump turbine flow rate Q. In reality, the value of H, that is, the difference in head between the pump-turbine inlet connected to the penstock and the pump-turbine outlet connected to the draft tube, is:
It increases at the same time as the flow rate Q decreases. In this way, once the value of N 1 decreases, the flow rate Q decreases, and a decrease in the flow rate Q results in an increase in the effective head H of the pump-turbine. This increase in effective head H is further increased by N 1
A decrease in N 1 further results in a decrease in Q 1 . In this way, once the operation in the S-shaped characteristic section begins, Q 1 and N 1 will move along the S-shaped characteristic section in the direction of decreasing Q 1 , that is, in the direction from point a to point h. Continuously decreasing. It can be seen that Q 1 and N 1 decrease at an accelerated rate and continuously, as in the positive feedback control circuit.

ポンプ水車の運転点がS字特性部分を点aから
点hまでたどり終えると、上記の現象は、負帰還
制御回路におけると同様に次第に緩和され、その
後、反転し、やがてS字特性部分をQ1増加方
向、すなわち点hから点aへたどることになる。
S字特性部分を逆方向にたどるのも矢張り正帰還
制御回路と同様の様式で行われる。
When the operating point of the pump-turbine finishes tracing the S-shaped characteristic part from point a to point h, the above phenomenon is gradually alleviated in the same way as in the negative feedback control circuit, and then reversed, eventually changing the S-shaped characteristic part to Q. 1 in the increasing direction, that is, from point h to point a.
Tracing the S-shaped characteristic portion in the opposite direction is also performed in the same manner as the arrow positive feedback control circuit.

ポンプ水車がS字特性部分で運転される間は、
上記の往復運動は、ほぼ永続的に繰り返される。
前で説明したように、このような運転は望ましい
ものではない。なぜならば、水力発電所各水路系
統に異常な水圧変化をもたらし、強烈なウオータ
ーハンマーと、時には水柱分離現象等の危険現象
をもたらすからである。
While the pump turbine is operated in the S-shaped characteristic section,
The above reciprocating motion is repeated almost permanently.
As explained above, such operation is undesirable. This is because it causes abnormal water pressure changes in each waterway system of a hydroelectric power plant, resulting in severe water hammer and sometimes dangerous phenomena such as water column separation.

S字特性部分における運転に伴うこのような悪
影響は、S字特性部分の長さが短くなれば減少す
ることに注目すべきである。例えば、もし案内羽
根開度を小さくして、より短いS字特性部分b―
e―iを有する特性曲線2に従つてポンプ水車を
運転するならば、S字特性に伴う悪影響は軽減さ
れる。
It should be noted that these adverse effects associated with driving in an S-shaped section are reduced as the length of the S-shaped section is reduced. For example, if the guide vane opening is made smaller, the S-shaped characteristic part b-
If the pump-turbine is operated according to characteristic curve 2 with ei, the negative effects associated with S-characteristics are reduced.

S字特性部分におけるポンプ水車の運転は、ポ
ンプ水車のトルクTにも悪影響を与える。S字特
性部分においてN1の値が減少すると、第1図B
に示すように、T1の値が減少する。ここで再び
第1図Aに示される特性曲線1上の点aとhは、
第1図Bに示される特性曲線1′上の点a′とh′に
それぞれ対応することに注意しなければならな
い。
The operation of the pump-turbine in the S-shaped characteristic portion also has an adverse effect on the torque T of the pump-turbine. When the value of N 1 decreases in the S-shaped characteristic part, Fig. 1B
As shown in , the value of T 1 decreases. Here again, points a and h on the characteristic curve 1 shown in FIG. 1A are
It should be noted that they correspond respectively to points a' and h' on the characteristic curve 1' shown in FIG. 1B.

有効落差Hが一定であると仮定すれば、T1
減少は、ポンプ水車トルクTの減少を意味する。
更に、ポンプ水車トルクTの減少が、ポンプ水車
回転数Nの減少をもたらすことは明白である。ポ
ンプ水車回転数Nが減少すると、それに対応して
N1が減少し、次にT1が更に減少することにな
る。現実にはこの間に前記したように有効落差H
が増加しているのでこの加速傾向は益々強まる。
このようにして、ポンプ水車は、特性曲線1を、
Q1減少方向にたどる間、同時に特性曲線1′を、
点a′から点h′へとたどつていることになる。その
たどり方は、正帰還制御回路の場合と同様であ
る。その後、S字特性部分をたどる方向が逆転す
ると、特性曲線1′は、点h′から点a′の方向へ
と、たどることになる。明らかに、上述したよう
なトルク変化は、不利益である。
Assuming that the effective head H is constant, a decrease in T 1 means a decrease in the pump turbine torque T.
Furthermore, it is clear that a decrease in the pump-turbine torque T results in a decrease in the pump-turbine rotational speed N. When the pump-turbine rotation speed N decreases, correspondingly
N 1 will decrease and then T 1 will decrease further. In reality, during this period, as mentioned above, the effective head H
This accelerating trend will become even stronger as the number of
In this way, the pump-turbine has the characteristic curve 1
While tracing Q 1 in the decreasing direction, at the same time the characteristic curve 1'
This means that we are tracing from point a' to point h'. The way to trace this is the same as in the case of a positive feedback control circuit. Thereafter, when the direction of tracing the S-shaped characteristic portion is reversed, the characteristic curve 1' traces from point h' to point a'. Obviously, torque variations as described above are disadvantageous.

一般に、負荷しや断があると、通常は、ポンプ
水車の調速機の作用により、案内羽根は、閉じら
れる。調速機は、実回転数が設定回転数(通常は
発電機の同期回転数)よりも高いときは常に案内
羽根を閉じる方向に操作するが、S字特性を有す
るポンプ水車では、タイミングによつてはS字特
性を助長する恐れがある。
Generally, when there is a load or break, the guide vanes are normally closed by the action of the speed governor of the pump turbine. The governor always operates the guide vanes in the direction of closing whenever the actual rotation speed is higher than the set rotation speed (usually the synchronous rotation speed of the generator), but in pump turbines with S-shaped characteristics, the speed governor operates depending on the timing. In this case, there is a possibility that the S-shaped characteristic will be promoted.

負荷しや断があつたとしても、単位落差当りの
回転数N1が第1図Aの点aに至るまでは、ポン
プ水車の運転状態はS字特性部分には入つていな
い。S字特性部分における運転は、負荷しや断か
ら一定時間経過した後に始まる。負荷しや断から
S字特性部分に突入するまでの一定時間の間は、
案内羽根は急速に閉じる方が望ましい。なぜなら
ば、この急速な閉め込み操作により、ポンプ水車
の特性は、S字特性部分に起因する悪影響を緩和
させる方向に移行するからである。例えば、案内
羽根を閉じること(すなわち、案内羽根開度の減
少)により、第1図Aの特性曲線1で表わされる
ポンプ水車の特性は、特性曲線2で表わされる特
性に移行する。この移行により、特性曲線2は、
特性曲線1よりも小さなS字特性部分を有してい
るので、問題となる悪影響が緩和される。
Even if there is a load or break, the operating state of the pump-turbine does not fall into the S-shaped characteristic region until the number of revolutions per unit head N1 reaches point a in Figure 1A. Operation in the S-shaped characteristic portion begins after a certain period of time has elapsed since the load was cut off. During a certain period of time from the moment the load breaks to when it enters the S-shaped characteristic part,
It is desirable that the guide vanes close quickly. This is because, due to this rapid closing operation, the characteristics of the pump-turbine shift to a direction that alleviates the adverse effects caused by the S-shaped characteristic portion. For example, by closing the guide vanes (ie, decreasing the guide vane opening), the characteristics of the pump-turbine represented by characteristic curve 1 in FIG. 1A shift to those represented by characteristic curve 2. Due to this transition, characteristic curve 2 becomes
Since it has an S-shaped characteristic portion smaller than characteristic curve 1, the adverse effects that are problematic are alleviated.

次に、ポンプ水車が、S字特性部分をQ1減少
方向にたどりつつ運転されている時は、急速な案
内羽根の閉め込みは行うべきではないことに注意
するべきである。なぜならば、急速な閉め込みに
より、Q1とN1が減少し、S字特性の影響がより
強くあらわれるからである。もしも、S字特性部
分を流量減少方向にたどつている時に、上記急速
閉め込みを行うとすれば、S字特性部分の悪影響
は極めて強烈に出現することになる。
Next, it should be noted that rapid closing of the guide vanes should not be performed when the pump turbine is operated following the S-shaped characteristic section in the direction of Q 1 decrease. This is because Q 1 and N 1 decrease due to rapid confinement, and the influence of the S-shaped characteristic appears more strongly. If the rapid confinement is performed while the S-shaped characteristic portion is being followed in the flow rate decreasing direction, the adverse effects of the S-shaped characteristic portion will be extremely severe.

第2図の方法は、特公昭49―40902号に開示さ
れている。この方法では、突発的な負荷しや断
後、案内羽根はまず最初に急速に閉め込まれ、次
にポンプ水車回転数の増加に伴い流量が大きく減
少する運転領域においてゆつくりと閉動作され、
そして次に急速に閉められる。この方法は、最後
の急速な閉め込みの時期が明確にされていないと
いう欠点がある。もしこの急速な閉め込みが、
Q1減少方向にS字特性部分をたどつている運転
状態においてなされるならば、上述した危険な状
況が発生する。
The method shown in FIG. 2 is disclosed in Japanese Patent Publication No. 49-40902. In this method, after a sudden load is interrupted, the guide vanes are first rapidly closed, and then slowly closed in an operating region where the flow rate decreases significantly as the pump turbine rotation speed increases.
And then it closes quickly. This method has the disadvantage that the timing of the last rapid confinement is not clear. If this rapid confinement
If this is done in an operating condition following an S-shaped characteristic section in the direction of Q1 decrease, the dangerous situation described above will occur.

更に途中でゆつくりと案内羽根を閉めている間
にはポンプ水車はS字部分をQ1減少方向、増加
方向と交互に辿つている筈だからどの時点で最後
の急速な案内羽根の閉め込みを行うかが重大問題
なのにこれについて何ら規定していない。
Furthermore, while the guide vanes are slowly closing on the way, the pump-turbine should be following the S-shaped part alternately in the Q1 decreasing direction and increasing direction, so at what point should the last rapid closing of the guide vanes occur? The important issue is whether or not to do so, but there are no regulations regarding this.

また、特開昭53―35833号には、第2図のよう
な案内羽根制御を行うにあたり、ハの点を水圧鉄
管の圧力がある値になつた時点をもつて定めるこ
とが開示されているが、水圧鉄管内圧力は、案内
羽根開度が変化する過渡運転時には、大巾に変動
し、信頼性に欠ける欠点がある。
Furthermore, JP-A-53-35833 discloses that when controlling the guide vanes as shown in Figure 2, the point C is determined at the point when the pressure in the penstock reaches a certain value. However, the pressure inside the penstock fluctuates widely during transient operation when the guide vane opening changes, resulting in a lack of reliability.

上述したように、従来技術では、S字特性を充
分に考慮に入れての案内羽根閉動作時期の決定が
なされていないという共通の欠点を有する。不利
益な異常水圧変動を回避する為に、ポンプ水車の
運転状態がS字特性部分をQ1減少方向にたどつ
ている間は、案内羽根の急速な閉動作を行わない
ようにすることが必要である。また、S字特性部
分をQ1増加方向にたどつている間は、案内羽根
を開動作させるべきではない。
As described above, the conventional techniques have a common drawback in that the timing of the guide vane closing operation is not determined in full consideration of the S-shaped characteristic. In order to avoid disadvantageous abnormal water pressure fluctuations, it is necessary to avoid rapid closing of the guide vanes while the pump-turbine operating condition follows the S-shaped characteristic part in the direction of Q1 decrease. is necessary. Further, while tracing the S-shaped characteristic portion in the direction of increasing Q1 , the guide vane should not be opened.

本発明者は、上述したS字特性の解析を行い、
望ましい結果の得られる案内羽根制御方法を見出
した。その制御方法を、以下に述べる。
The present inventor analyzed the above-mentioned S-shaped characteristic,
A guide vane control method has been found that yields desirable results. The control method will be described below.

この方法は、負荷しや断に伴うS字特性による
悪影響を防止するためには、負荷しや断の直後所
定角度までもしくは一定時間の間、調速機の作用
によつて案内羽根を急速に閉じ、次に、S字特性
部分をQ1減少方向にたどる間は、案内羽根の閉
じ速度をゆつくりし、S字特性をQ1減少方向に
たどり終えたときから案内羽根を急速に閉じるこ
とである。第1図Aおよび第1図Bから理解でき
るように、ポンプ水車の運転がS字特性部分にお
いてなされている時は、∂Q1>/∂N1>0およ
び∂T1>/∂N1>0の関係が満たされている。
S字特性部分がQ1減少方向にたどつている時に
は、dN1/dt<0およびdQ1/dt<0の関係が満
たされている。ここでtは時間である。dQ1/dt
<0の時には、dP/dt>0の関係が成立してい
る。(Pは水圧鉄管の圧力である。)このようにS
字特性部分におけるポンプ水車の運転の検出は、
上述した多数の関係を利用して行うことができ
る。より詳細に言えば、ポンプ水車の運転状態
が、S字特性部分をQ1減少方向にたどつている
ことの検出は、次の3つの条件のうち少くとも1
つの条件が満足されていることを検出することに
よつて行うことができる。
In this method, in order to prevent the negative effects of the S-shaped characteristic caused by the load shedding, the guide vanes are rapidly moved by the action of the speed governor to a predetermined angle or for a certain period of time immediately after the load shedding. Close the guide vane, then slow down the closing speed of the guide vane while following the S-shaped characteristic portion in the Q1 decreasing direction, and close the guide vane rapidly after completing the S-shaped characteristic in the Q1 decreasing direction. It is. As can be understood from FIGS. 1A and 1B, when the pump-turbine is operated in the S-shaped characteristic section, ∂Q 1 >/∂N 1 >0 and ∂T 1 >/∂N 1 The relationship >0 is satisfied.
When the S-shaped characteristic portion follows the Q 1 decreasing direction, the relationships dN 1 /dt<0 and dQ 1 /dt<0 are satisfied. Here t is time. dQ 1 /dt
When <0, the relationship dP/dt>0 holds true. (P is the pressure of the penstock.) In this way, S
Detection of pump-turbine operation in the characteristic part is as follows:
This can be done using a number of the relationships described above. More specifically, the detection that the operating state of the pump-turbine is following the S-shaped characteristic part in the direction of Q1 decrease is based on at least one of the following three conditions.
This can be done by detecting that two conditions are satisfied.

(A) dN1/dt<0およびdQ1/dt<0 (B) dN1/dt<0およびdP/dt>0 (C) dT1/dt<0およびdN1/dt<0 以上の説明から明らかな如く、第2図に示すよ
うな案内羽根制御特性において、ハの点をS字特
性をQ1減少方向にたどり終えた時点に一致する
ように制御すれば良いことが判る。
(A) dN 1 /dt<0 and dQ 1 /dt<0 (B) dN 1 /dt<0 and dP/dt>0 (C) dT 1 /dt<0 and dN 1 /dt<0 Above explanation As is clear from the above, in the guide vane control characteristics as shown in FIG. 2, it is sufficient to control the point C so that it coincides with the point at which the S-shaped characteristic ends in the Q1 decreasing direction.

この点は、第1図AよりdQ1/dN1が正から負
に移る点(即ち特性曲線1ではh,2ではi,3
ではj)で定義されるが、ポンプ水車の実際の運
転状態で時々刻々変るN,H,Q,TからN1
Q1,T1を求めることはむつかしいので、実質的
にS字特性のQ1減少をたどり終えた点を検出で
きないか検討した。
This point is the point where dQ 1 /dN 1 changes from positive to negative from Figure 1A (i.e. h in characteristic curve 1, i in characteristic curve 2, 3
j), which changes from time to time depending on the actual operating conditions of the pump-turbine, from N, H, Q, and T to N 1 ,
Since it is difficult to obtain Q 1 and T 1 , we investigated whether it is possible to detect the point at which the S-shaped characteristic Q 1 has substantially finished decreasing.

その結果、水車回転数が、負荷しや断と同時に
上昇し、その後、S字特性のため下降するが、回
転数が下降中のある特定回転数通過点とS字特性
の流量減少方向へたどり終る点tδeとがほぼ一
致することを見い出した。
As a result, the rotational speed of the water turbine increases at the same time as the load is cut off, and then decreases due to the S-shaped characteristic. However, when the rotational speed reaches a certain rotational speed passing point while decreasing, the flow rate decreases due to the S-shaped characteristic. It has been found that the ending point tδe almost coincides with the end point tδe.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、負荷しや断時に、案内羽根を
急速に閉鎖し、次に緩閉鎖に移行し、再び急閉鎖
させるいわゆる急緩急3段閉鎖を行うに当り、最
後の急閉鎖に移行するタイミングを信頼性良く検
出することのできるポンプ水車の制御装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to rapidly close the guide vane when the load is interrupted, then shift to gentle closing, and then quickly close again, which is the so-called three-stage closing of the guide vane. An object of the present invention is to provide a control device for a pump water turbine that can detect timing with good reliability.

すなわち、本発明の目的は、信頼性の高い機械
的スイツチによつて検出可能なポンプ水車回転数
Nから、ポンプ水車の運転点がS字特性部分をど
のようにたどつているかを検出することが可能な
ポンプ水車の制御装置を提供するものである。
That is, an object of the present invention is to detect how the operating point of the pump-turbine follows the S-shaped characteristic portion from the pump-turbine rotation speed N, which can be detected by a highly reliable mechanical switch. The present invention provides a control device for a pump-turbine that is capable of

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、ポンプ水車の運転点がS字特性部分
にある時に、ポンプ水車の運転状態が、その回転
数に如実に反映されるという発見に基づいてなさ
れたものである。
The present invention was made based on the discovery that when the operating point of the pump-turbine is in the S-shaped characteristic portion, the operating state of the pump-turbine is clearly reflected in its rotation speed.

即ち本発明の特徴とするところは、水車運転領
域において、ポンプ水車の単位落差当りの回転数
N1と単位落差当りの流量Q1および単位落差当り
の発生トルクT1とすれば、 N1=N/√,Q1=Q/√, T1=T/H (但しN,Q,TおよびHは、ポンプ水車の回
転数、流量、トルクおよび有効落差を示す)のよ
うに現され、横軸の回転数N1と縦軸の流量Q1
よび発生トルクT1との関係を閉すポンプ水車の
特性曲線図で、回転数N1、流量Q1、発生トルク
T1が共に減少するS字特性を有し、負荷の急減
又は負荷しや断等に伴つて、まず案内羽根を所定
開度まで急速に閉じ水車の運転状態がS字特性上
を流量減少方向又はトルク減少方向に辿つている
間は案内羽根をゆるやかに閉じ、その後水車の運
転状態がS字特性上を流量増加方向に辿り始めた
ら調速機の指令に基づき案内羽根を急速に閉鎖す
る如く構成したポンプ水車の制御装置において、
回転数が定格回転数N0より所定回転数N10まで上
昇したことを記憶する装置と、その後上昇した回
転数が前記所定回転数N10より下降し、かつ、定
格回転数N0よりは高く回転数の第2の所定回転
数N20より低くなつたことを検出する装置を備
え、前記第2の所定回転数N20は回転降下曲線が
上に凸から下に凸に移ろうとする時の回転数に略
一致するように選び前記記憶装置が作動した後で
前記検出装置が作動したことを条件に、前記水車
の運転状態がS字特性上を流量減少方向から流量
増加方向に辿り始めようとしている時に点である
ことを検知する手段を備えたポンプ水車の制御装
置にある。
In other words, the feature of the present invention is that in the water turbine operation range, the number of rotations per unit head of the pump water turbine is
If N 1 , flow rate per unit head Q 1 and generated torque per unit head T 1 , then N 1 = N/√, Q 1 = Q/√, T 1 = T/H (however, N, Q, T and H indicate the rotation speed, flow rate, torque , and effective head of the pump-turbine. A characteristic curve diagram of a water turbine, showing the rotation speed N 1 , flow rate Q 1 , and generated torque.
It has an S-shaped characteristic in which T 1 decreases at the same time, and when the load suddenly decreases or breaks, the guide vanes are closed quickly to the specified opening and the operating state of the water turbine changes in the direction of flow reduction on the S-shaped characteristic. Alternatively, the guide vanes may be closed gently while the torque is decreasing, and then when the operating state of the water turbine begins to follow the S-shaped characteristic in the direction of increasing flow rate, the guide vanes may be rapidly closed based on the governor's command. In the configured pump-turbine control device,
A device that memorizes that the rotation speed has increased from the rated rotation speed N 0 to a predetermined rotation speed N 10 , and a device that records that the rotation speed that has increased thereafter falls below the predetermined rotation speed N 10 and is higher than the rated rotation speed N 0 . A device is provided to detect when the rotational speed has become lower than a second predetermined rotational speed N 20 , and the second predetermined rotational speed N 20 is determined at a time when the rotational descent curve is about to shift from an upward convexity to a downward convexity. Under the condition that the detection device is activated after the storage device is selected to approximately match the rotational speed, the operating state of the water turbine will begin to follow the S-shaped characteristic from the direction of decreasing flow rate to the direction of increasing flow rate. A control device for a pump-turbine equipped with a means for detecting whether a point is being reached when the

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第3図を参照しながら本発明の一実施例を説明
する。第3図は時間t0において負荷しや断が起つ
た後の案内羽根開度A、ポンプ水車回転数B、ポ
ンプ水車上流側(鉄管)水圧Cを示したものであ
る。この図には、水車回転数Nと、ポンプ水車上
流側水圧と下流側水圧の差HとよりN1,Q1を求
め第1図Aの特性図上のS字特性部分a―d―h
に相当する部分をδBで示している。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the guide vane opening degree A, the pump-turbine rotation speed B, and the water pressure C on the upstream side of the pump-turbine (iron pipe) after the load failure occurs at time t0 . In this figure, N 1 and Q 1 are calculated from the water turbine rotation speed N and the difference H between the water pressure on the upstream side of the pump-turbine and the water pressure on the downstream side.
The part corresponding to is indicated by δB .

第3図の観察から、ポンプ水車の運転点がS字
特性部分δBを流量減少方向にたどつているの
は、回転数Nが降下中でかつ回転数Nが定格回転
数N0よりもかなり高い領域であることがわか
る。
From the observation in Figure 3, the reason why the operating point of the pump-turbine follows the S-shaped characteristic part δ B in the direction of decreasing flow rate is because the rotation speed N is decreasing and the rotation speed N is lower than the rated rotation speed N 0 . It can be seen that this is a fairly high range.

第3図の回転数Bは、案内羽根開度が全開に近
い場合であり、点線B′は、案内羽根開度が中開度
(第1図Aの2の特性に相当)の場合を示してお
り、いずれの場合も、回転数NがN20付近でδB
終了点tδeと一致している。しかもこの略一致
する点は各回転数変動曲線において上に凸から下
に凸に移る点に近い。
The rotation speed B in Fig. 3 is when the guide vane opening is close to fully open, and the dotted line B' is when the guide vane opening is medium (corresponding to characteristic 2 in Fig. 1 A). In both cases, the rotational speed N is around N20 and coincides with the end point tδe of δB . Furthermore, this point of substantially matching is close to the point where each rotational speed variation curve changes from upwardly convex to downwardly convex.

このことは、あらかじめ、ポンプ水車の特性曲
線からδBの終了点tδeにおける水車回転数N20
が設定可能であることを示している。
This can be determined in advance from the characteristic curve of the pump-turbine to the water-turbine rotation speed N 20 at the end point tδe of δ B.
This shows that it is configurable.

一方、水車回転数は、負荷しや断と同時に上昇
する過程においてN20点を通過するので、回転数
が上昇する過程でのN20点ではなく下降中におけ
るN20点を見つけ出す必要がある。
On the other hand, since the water turbine rotational speed passes through the N20 point in the process of increasing at the same time as the load is cut off, it is necessary to find the N20 point while the rotational speed is falling, not the N20 point in the process of increasing the rotational speed.

そこで、本発明では、N20より若干高い回転数
N10で動作する第1の回転数スイツチと、この第
1の回転数スイツチが働いたことを記憶する手段
と、N20以下で作動する第2のスイツチとを設
け、前記記憶手段と第2のスイツチが作動した時
点でδBの終了点tδeを検出し、案内羽根を急
閉鎖するようにした。
Therefore, in the present invention, the rotation speed is slightly higher than N 20 .
A first rotation speed switch that operates at N 10 , means for storing that the first rotation speed switch is activated, and a second switch that operates at N 20 or less are provided, and the storage means and the second rotation speed switch are provided. When the switch is activated, the end point tδe of δB is detected and the guide vane is suddenly closed.

第4図及び第5図は、本発明を実施したポンプ
水車制御装置を示している。第4図は、案内羽根
サーボモータを示しており、通常状態では、ソレ
ノイド6aは付勢されており、バルブ6は図示の
状態にあり、圧油PO1は、ストツパーピストン1
1の上側に作用し、ピストン11をシリンダー1
0の下部に押し下げており、レバー8は下方に変
位している。案内羽根サーボモータ21の制御
は、主配圧弁プランジヤー13を駆動するリレー
サーボモータピストン18の下室に与えられる制
御油圧24の制御に委ねられる。制御油圧24は
調速機により与えられるものであり、制御目標回
転数と実回転数の偏差に応じて決まる案内羽根サ
ーボモーターの指令開度と実際の開度の偏差に応
じて上下する。
4 and 5 show a pump-turbine control device implementing the present invention. FIG. 4 shows the guide vane servo motor. In the normal state, the solenoid 6a is energized, the valve 6 is in the state shown, and the pressure oil PO 1 is supplied to the stopper piston 1.
1 to move the piston 11 into the cylinder 1.
0, and the lever 8 is displaced downward. Control of the guide vane servo motor 21 is entrusted to control of the control oil pressure 24 applied to the lower chamber of the relay servo motor piston 18 that drives the main pressure distribution valve plunger 13 . The control oil pressure 24 is given by a speed governor, and increases or decreases depending on the deviation between the commanded opening degree of the guide vane servo motor and the actual opening degree, which is determined according to the deviation between the control target rotational speed and the actual rotational speed.

今、負荷しや断がおこり、回転数が定格回転数
N0より上昇すると、調速機の制御は、制御油圧
24を排出側に連通する。すると、リレーサーボ
ピストン18は、圧油PO2により下方に押し下げ
られる。すなわち、主配圧弁プランジヤー13
は、予めセツトされているストツプナツト16―
1,16―2によつて制限された位置まで下降す
る。かくして、圧油PO3は管路20を介して、案
内羽根サーボモータピントン22を閉じ方向に操
作する。案内羽根開度が第3図のロ点に相当する
開度Yaまで閉じられると、第5図に示すソレノ
イド6aの制御回路が作動する。
Now, the load has broken and the rotation speed has changed to the rated rotation speed.
When rising above N 0 , the governor control communicates the control hydraulic pressure 24 to the discharge side. Then, the relay servo piston 18 is pushed down by the pressure oil PO 2 . That is, the main pressure distribution valve plunger 13
is the preset stop nut 16-
1, descend to the position limited by 16-2. Thus, the pressure oil PO 3 operates the guide vane servo motor pin 22 in the closing direction via the line 20. When the guide vane opening degree is closed to the opening degree Ya corresponding to point B in FIG. 3, the control circuit for the solenoid 6a shown in FIG. 5 is activated.

ソレノイド6aは、リレー25の常閉接点、2
5b及びリレー26の常開接点26aを介して、
制御電源P1―N1間に挿入されている。
The solenoid 6a is a normally closed contact of the relay 25, 2
5b and the normally open contact 26a of the relay 26,
It is inserted between the control power supply P 1 and N 1 .

32は発電機負荷喪失を検出して閉じる低電力
スイツチであり、29は案内羽根開度Yが第3図
に示す設定開度Ya以下になると閉じるスイツチ
であり、負荷しや断後、案内羽根開度がYa以下
になるとスイツチ32,29がともに閉じてお
り、リレー25が付勢されることになるので、リ
レー25のb接点が開くので、ソレノイド6aは
消勢される(この時点では、接点26aは開路し
ている。)。
32 is a low power switch that detects generator load loss and closes; 29 is a switch that closes when the guide vane opening Y becomes less than the set opening Ya shown in Fig. 3; When the opening becomes less than Ya, both switches 32 and 29 are closed and the relay 25 is energized, so the b contact of the relay 25 opens and the solenoid 6a is deenergized (at this point, Contact 26a is open.).

ソレノイド6aが消勢されると、第4図のバル
ブ6が切り替り、圧油PO1がストツパーピストン
11の下方に作用し、ピストン11を上方に引き
上げる。するとレバー8は支点7の回りに回動し
ストツパー皿9を持ち上げ、ロツド12を介して
主配圧弁14のプランジヤー13、リレーサーボ
モータピストン18を上方に引き上げる。
When the solenoid 6a is deenergized, the valve 6 shown in FIG. 4 is switched, and the pressure oil PO 1 acts below the stopper piston 11 to pull the piston 11 upward. Then, the lever 8 rotates around the fulcrum 7, lifts up the stopper plate 9, and pulls up the plunger 13 of the main pressure regulating valve 14 and the relay servo motor piston 18 via the rod 12.

プランジヤー13は上方に引き上げられた位置
において、圧油PO3を管路20へ少量供給する位
置にある。つまり、調速機の指令に基く油圧24
には関係なく、絞りを効かせた状態でPO3を管路
20を介して、ピストン22の左側室に入れ、ピ
ストン22を閉じ方向にゆつくりと駆動する。こ
のときの案内羽根閉じ速度は第3図のロ―ハ間の
特性となる。
When the plunger 13 is pulled upward, it is in a position to supply a small amount of pressure oil PO 3 to the pipe line 20. In other words, the hydraulic pressure 24 based on the governor command
Irrespective of this, PO 3 is introduced into the left chamber of the piston 22 through the conduit 20 with the throttle applied, and the piston 22 is slowly driven in the closing direction. The closing speed of the guide vane at this time has the characteristic between the loaf and the loaf shown in FIG.

他方、負荷しや断によつてポンプ水車の回転数
Nが上昇し、N>N10(但しN10は所定の回転数)
となれば、接点31(N>N10の時にONする接
点)がONする。すると同じく自己保持回路を形
成する常開接点27aが閉じリレー27は、この
後NがN10以下となつてもONし続ける。すなわち
リレー27は回転数Nが一度N10より上昇したこ
とを記憶する。
On the other hand, the rotation speed N of the pump-turbine increases due to load interruption, and N>N 10 (N 10 is the specified rotation speed).
Then, contact 31 (the contact that turns on when N>N 10 ) turns on. Then, the normally open contact 27a, which also forms a self-holding circuit, closes, and the relay 27 continues to be ON even if N becomes less than N10 . In other words, the relay 27 remembers that the rotational speed N has once risen above N10 .

やがて、ポンプ水車回転数が降下してさて第2
の所定回転数N20より小となれば接点30(N<
N20の時にONする接点)がONし、予めONしてい
るリレー27の接点常開接点27aを介してリレ
ー26がONされる。
Eventually, the number of revolutions of the pump-turbine drops and the second
Contact 30 (N<
The contact that turns on when N20 is turned on, and the relay 26 is turned on via the normally open contact 27a of the relay 27, which has been turned on in advance.

すると今までOFFであつたソレノイド6aと
直列の常開接点26aがONするのでソレノイド
6aは再びONの状態に戻る。
Then, the normally open contact 26a in series with the solenoid 6a, which has been OFF until now, turns ON, so the solenoid 6a returns to the ON state again.

即ちソレノイドは、第3図において、ロからハ
に相当するt1からt2の間だけ消勢されていること
になる。つまり、t1よりt2の間は、実回転数にか
かわらず、予め定めた、ゆつくりした閉じ速度と
なるのである。
That is, the solenoid is deenergized only from t1 to t2 , which corresponds to B to C in FIG. In other words, from t 1 to t 2 , the predetermined slow closing speed is maintained regardless of the actual rotation speed.

ソレノイド6aが付勢されると、バルブ6は、
図示の状態になり、案内羽根の制御は調速機の制
御下におかれる。第3図の特性ではt2点において
も実回転数はN0よりも高いために、案内羽根を
閉じる方向にサーボモータを駆動する。
When the solenoid 6a is energized, the valve 6
In the state shown in the figure, the guide vanes are controlled by the speed governor. In the characteristics shown in FIG. 3, the actual rotational speed is higher than N 0 even at point t 2 , so the servo motor is driven in the direction to close the guide vane.

尚、第5図の制御回路は、負荷しや断が回復す
れば低電力スイツチ32が開き、すべてのリレー
及び接点がリセツトされる。
In the control circuit shown in FIG. 5, when the load is restored, the low power switch 32 is opened and all relays and contacts are reset.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は前述から明らかな如くS字特性を辿る
際の微妙なタイミングを単なる機械的速度スイツ
チの組合せで検出しており簡単でかつ高い信頼性
で検出が行え、急緩急3段閉鎖を最も効果あらし
める制御が行える。
As is clear from the above, the present invention detects the delicate timing when following the S-shaped characteristic by simply combining a mechanical speed switch, and the detection can be performed easily and with high reliability. You can control the storm.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図Aおよび第1図Bは、ポンプ水車特有の
S字特性の説明図、第2図は、従来公知の急緩急
3段閉鎖方式の案内羽根制御特性図、第3図は、
本発明を適用したポンプ水車負荷しや断時の過渡
応答図、第4図は、本発明を実現するための装置
の概略図、第5図は、ソレノイドの制御回路図で
ある。 N……回転速度、H……有効落差、Q……水車
流量、T……水車トルク、H1……単位落差当り
の回転速度、Q1……単位落差当りの水車流量、
T1……単位落差当りの水車トルク、6……バル
ブ、6a……ソレノイド、11……ストツパーピ
ストン、14……主配圧弁、16―1,16―
2,17―1,17―2……ストツプナツト、2
2……案内羽根サーボモータピストン、30……
第2の速度スイツチ、31……第1の速度スイツ
チ、32……低電力リレー。
Fig. 1A and Fig. 1B are explanatory diagrams of S-shaped characteristics peculiar to pump-turbine, Fig. 2 is a guide vane control characteristic diagram of the conventionally known quick-slow-fast three-stage closing system, and Fig. 3 is
FIG. 4 is a diagram of a transient response when the pump-turbine load sheath is cut off to which the present invention is applied, FIG. 4 is a schematic diagram of a device for realizing the present invention, and FIG. 5 is a control circuit diagram of a solenoid. N...rotational speed, H...effective head, Q...turbine flow rate, T...turbine torque, H1 ...rotational speed per unit head, Q1 ...turbine flow rate per unit head,
T 1 ... Water turbine torque per unit head, 6 ... Valve, 6a ... Solenoid, 11 ... Stopper piston, 14 ... Main pressure distribution valve, 16-1, 16-
2,17-1,17-2...Stopnut, 2
2... Guide vane servo motor piston, 30...
Second speed switch, 31...First speed switch, 32...Low power relay.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 水車運転領域において、ポンプ水車の単位落
差当りの回転数N1と単位落差当りの流量Q1およ
び単位落差当りの発生トルクT1とすれば、 N1=N/√,Q1=Q/√, T1=T/H (但しN,Q,TおよびHは、ポンプ水車の回
転数、流量、トルクおよび有効落差を示す) のように現され、横軸の回転数N1と縦軸の流量
Q1および発生トルクT1との関係を示すポンプ水
車の特性曲線図で、回転数N1、流量Q1、発生ト
ルクT1が共に減少するS字特性を有し、負荷の
急減又は負荷しや断等に伴つて、案内羽根を所定
開度まで急速に閉じ、ポンプ水車の運転状態がS
字特性上を流量減少方向又はトルク減少方向に辿
つている間は案内羽根をゆるやかに閉じ、その後
ポンプ水車の運転状態がS字特性上の流量増加方
向に辿り始めたら、調速機の指令に基づき案内羽
根を急速に閉鎖する如く構成したポンプ水車の制
御装置において回転数が定格回転数N0より所定
回転数N10まで上昇したことを記憶する装置と、
その後上昇した回転数が前記所定回転数N10より
下降し、かつ、定格回転数N0よりは高い回転数
の第2の所定回転数N20より低くなつたことを検
出する装置を備え、前記第2の所定回転数N20
回転速度降下曲線が上に凸から下に凸に移ろうと
する時の回転数に略一致するように選び前記記憶
装置が作動した後で、前記検出装置が作動したこ
とを条件に、前記水車の運転状態がS字特性上を
流量減少方向から、流量増加方向に辿り始めよう
としている時点を検知する手段を備えたことを特
徴とするポンプ水車の制御装置。
[Claims] 1 In the water turbine operation range, if the number of rotations per unit head of the pump turbine is N 1 , the flow rate per unit head Q 1 , and the generated torque per unit head T 1 , then N 1 = N/√ , Q 1 = Q/√, T 1 = T/H (N, Q, T, and H indicate the rotation speed, flow rate, torque, and effective head of the pump-turbine), and the rotation of the horizontal axis Number N 1 and flow rate on vertical axis
This is a characteristic curve diagram of a pump-turbine showing the relationship between Q 1 and generated torque T 1. It has an S-shaped characteristic in which rotation speed N 1 , flow rate Q 1 , and generated torque T 1 all decrease, and when the load suddenly decreases or the load increases. Due to a breakage, etc., the guide vanes are rapidly closed to the specified opening degree, and the operating state of the pump-turbine becomes S.
While the flow rate is decreasing or the torque is decreasing on the S-shaped characteristic, the guide vanes are closed gently, and when the pump-turbine operation status starts to increase in the flow rate on the S-shaped characteristic, the governor command is A device for storing when the rotation speed has increased from the rated rotation speed N0 to a predetermined rotation speed N10 in a control device for a pump water turbine configured to rapidly close the guide vanes based on the invention;
comprising a device for detecting that the rotational speed that has subsequently increased has fallen below the predetermined rotational speed N 10 and has become lower than a second predetermined rotational speed N 20 which is higher than the rated rotational speed N 0 ; The second predetermined rotational speed N 20 is selected so as to substantially match the rotational speed at which the rotational speed decreasing curve is about to shift from an upward convexity to a downward convexity. After the storage device is activated, the detection device is activated. A control device for a pump-turbine, comprising means for detecting a point in time when the operating state of the water turbine starts to follow an S-shaped characteristic from a direction of decreasing flow rate to a direction of increasing flow rate.
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