[发明专利]水力发电系统

说明书

在水力发电系统中设置有：发电机(12)，其由水轮机(11)驱动；水头调节机构(21)，其对水轮机(11)的有效水头进行调节；以及控制部(40)，其协调地进行流量控制和水头调节控制，在该流量控制中，对所述发电机(12)进行控制，以使得水轮机(11)的流量接近于目标流量，在该水头调节控制中，利用所述水头调节机构(21)来调节该水轮机(11)的有效水头，以使得该水轮机(11)的有效水头落入第一范围内。

技术领域

本发明涉及一种水力发电系统。

背景技术

迄今为止，存在一种利用在流路中流动的流体(水)来进行发电的水力发电系统。

例如在专利文献1所公开的水力发电系统中设置有布置在流路中的水轮机、以及由水轮机驱动的发电机。当水在水轮机中流动时，该水轮机旋转，与水轮机连结的发电机被驱动。由此，利用发电机来发出电力。所发出的电力被向规定的电力系统供给。

专利文献1：日本公开专利公报特开2014-214710号公报

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

在应用水力发电系统的流路中，有时对在流路中流动的流体的流量施加规定的限制。在这样的情况下，通过控制发电机的扭矩、转速，而能够使水轮机的流量接近于目标流量。另外，在这样的流路中，有时对水轮机的下游侧的压力施加规定的限制。在这样的情况下，通过控制发电机的扭矩、转速，而能够使水轮机的下游侧的压力接近于目标压力。

另一方面，在执行这样的流量控制、压力控制时，若水轮机的有效水头发生变动或者流量、压力的目标值被改变的话，则水轮机的运转点就会偏离适当的运转区域，可能产生气蚀或无法适当地控制发电机的不良情况。

本发明正是鉴于所述问题而完成的，提供一种水力发电系统，该水力发电系统能够在将水轮机的流量、水轮机的下游侧的流体的压力调节为目标值的同时，抑制水轮机的运转点偏离运转区域。

－用以解决技术问题的技术方案－

第一方面的发明涉及一种水力发电系统，其包括：水轮机11，其布置在供流体流动的流路5中；发电机12，其由所述水轮机11驱动；水头调节机构21，其对所述水轮机11的有效水头进行调节；以及控制部40，其协调地进行流量控制和水头调节控制，在该流量控制中，对所述发电机12进行控制，以使得所述水轮机11的流量接近于目标流量，在该水头调节控制中，利用所述水头调节机构21来调节该水轮机11的有效水头，以使得该水轮机11的有效水头落入第一范围内。

在该构成方式下，利用控制部40，协调地进行流量控制和水头调节控制。具体而言，在流量控制中对发电机12进行控制，以使得在水轮机11中流动的流体的流量接近于目标流量。这里，在进行这样的对发电机12的控制时，利用水头调节机构21来调节水轮机11的有效水头，以使得水轮机11的运转点在第一范围内。由此，即便水轮机11的运转点偏移适当的运转区域，也能够使该运转点迅速地向适当的运转区域返回。当调节水轮机11的有效水头时，水轮机11的流量也发生变化。但是，通过进行上述的流量控制，而使得水轮机11的流量收敛于目标流量。

第二方面的发明在第一方面的发明的基础上，其特征在于：所述控制部40构成为在表示所述水轮机11的有效水头大于所述第一范围的上限值的条件成立时，进行作为所述水头调节控制的第一控制，在该第一控制中，利用所述水头调节机构21来减少所述水轮机11的有效水头。

在该构成方式下，当表示水轮机11的有效水头大于第一范围的上限值的条件成立时，就判断为水轮机11的运转点已到达所谓的气蚀区域，从而进行减少水轮机11的有效水头的第一控制。由此，能够使水轮机11的运转点从气蚀区域向适当运转区域返回。