JP2011065354A - 水力発電所の水位管理システムおよびその方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高度の知識を持つ熟練した運転員に頼らなくても運用が可能な水力発電所の水位管理システムを提供する。
【解決手段】貯水池水位情報11と既知の貯水池容量特性とから貯水池容量31を算出する演算手段21と、ゲート開度情報12と既知のゲート放流量特性とからゲート放流量32を算出する演算手段22と、水車発電機出力情報13と水車放流特性とから水車放流量33を算出する演算手段23と、貯水池容量31、ゲート放流量32および当該ゲート放流量と前記水車放流量33から得られる総合放流量34を入力し、予定時間後の予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53および予測貯水池水位54を算出するシミュレーション演算手段51と、これらの予測値と、貯水池水位情報、ゲート開度情報および水車発電機出力情報、貯水池容量および総合放流量をガイダンス部55に入力し、ガイダンス情報を表示する。
【選択図】図1
【解決手段】貯水池水位情報11と既知の貯水池容量特性とから貯水池容量31を算出する演算手段21と、ゲート開度情報12と既知のゲート放流量特性とからゲート放流量32を算出する演算手段22と、水車発電機出力情報13と水車放流特性とから水車放流量33を算出する演算手段23と、貯水池容量31、ゲート放流量32および当該ゲート放流量と前記水車放流量33から得られる総合放流量34を入力し、予定時間後の予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53および予測貯水池水位54を算出するシミュレーション演算手段51と、これらの予測値と、貯水池水位情報、ゲート開度情報および水車発電機出力情報、貯水池容量および総合放流量をガイダンス部55に入力し、ガイダンス情報を表示する。
【選択図】図1
Description
本発明は、水力発電所の水位管理システムおよびその方法に係り、特に入力情報に基づいてシミュレーション演算を行い、その結果を運転員にガイダンスするようにした水力発電所の水位管理システムおよびその方法に関する。
水力発電所では、運転員が貯水池への流入水量や貯水池の水位の状況、水車発電機の運転状況(水車放流量)等を総合的に判断して、貯水池の水位が予め設定した運用範囲に収まるようにダムの放流ゲートの放流量すなわち、放流ゲートの開度を決定している。
図20は、水力発電所に設置された従来の水位管理システムを用いて貯水池の放流ゲートを制御する処理の概要を示す図である。
図20において、1は水位管理システムであり、プロセスコンピュータや、ワークステーション等のコンピュータシステムによって構成されており、水力発電所の貯水池の水位を管理する上で必要な各種の演算を実行するためのプログラムを予めメモリに格納しておき、演算手段がこのプログラムに基づいて各種入力データ、途中の演算結果データおよびあらかじめ設定されている設定値等を用いて水位管理システムにとって必要な演算を実行し、演算結果を表示装置に表示することができるように構成されている。
図20において、1は水位管理システムであり、プロセスコンピュータや、ワークステーション等のコンピュータシステムによって構成されており、水力発電所の貯水池の水位を管理する上で必要な各種の演算を実行するためのプログラムを予めメモリに格納しておき、演算手段がこのプログラムに基づいて各種入力データ、途中の演算結果データおよびあらかじめ設定されている設定値等を用いて水位管理システムにとって必要な演算を実行し、演算結果を表示装置に表示することができるように構成されている。
そして、水位管理システム1は、貯水池に設置されている水位計によって検出され伝送されてくる貯水池水位信号e11と、ダムに設置されている放流ゲートに設けられたゲート開度検出器によって検出され伝送されてくるゲート開度信号e12等の貯水池信号と、水車発電機に設置されている電力検出器で検出され伝送されてくる水車発電機出力信号e13とをそれぞれ入力手段10によって取り込み、それぞれを所定のサンプリング周期のディジタルデータである貯水池水位情報11、ゲート開度情報12および水車発電機出力情報13として出力するように構成されている。
この水位管理システム1は、演算部21において前記貯水池水位情報11と既知の貯水池容量特性とを用いて貯水池容量31を算出し、また、演算部22において貯水池水位情報11とゲート開度情報12と既知のゲート放流量特性とを用いてゲート放流量32を算出し、さらに、演算部23において水車発電機出力情報13と既知の水車放流量特性とを用いて水車放流量33を算出し、さらにまた、加算部35で前記ゲート放流量32と水車放流量33とを加算して総合放流量34を算出している。
運転員は、水位管理システム1で得られたこれらの貯水池水位情報11、ゲート開度情報12および水車発電機出力情報13と、演算によって求められた現状の貯水池容量31、ゲート放流量32、総合放流量34とを確認したうえ、運転マニュアル41を参照する等して今後予想されるダムの水位を推定し、手動操作42によりダム放流ゲートの制御43を行うようにしていた。これにより入力情報の無い貯水池への流入量の変化も踏まえた水位管理を行っている。
なお、この種の水位管理システムに関連する技術内容を開示した先行文献として、(i)監視カメラで撮影した水位画像を画像メモリに取り込み、専用のプロセッサで画像解析して水位を計測するようにした水位の計測方法および装置(特許文献1)、(ii)梅雨とか台風等の洪水期に備えるためにダムの貯水能力を向上させることを目的として規定期限までに目標貯水池水位に低下するよう放流を制御するようにしたダムの水位移行制御方法(特許文献2)、(iii)ダムの設置された河川における雨量や水位及び水質等の情報に基づいて河川全体を管理する河川全体の管理方法及び管理システム(特許文献3)等が見受けられる。
河川の流量状況は季節等の環境状態により刻々と変化するため、運転員は定常の場合であっても、刻々と変化する貯水池水位や水車発電機の運転状況すなわち水車放流量を総合的に判断して貯水池が必要な水位となるように放流ゲートの開度を制御する判断力が要求され、大雨や渇水などの非定常の場合には、ことさら的確な判断力が要求される。
このため、上述した図20に示す従来の水力発電所の水位管理システムや、前記特許文献1ないし3に記載の技術を用いて水力発電所の貯水池の効率的な水位管理を行うためには、刻々と変化する複雑な情報を総合的に判断して放流ゲートの開度を的確に制御することのできる高度の知識を持った熟練した運転員が必要であった。
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、貯水池情報(貯水池水位やゲート開度等)と水車発電機の運転状況から貯水池容量、総合放流量を算出するとともに、これらの算出値を用いて予定時間後の予測値をシミュレーション演算手段により算出し、その演算結果を運転員へのガイダンス部に表示することにより、高度の知識を持った熟練した運転員に頼らなくても運用が可能な水力発電所の水位管理システムおよびその方法を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するため、本発明の請求項1に係る水力発電所の水位管理システムの発明は、所定周期で取り込んだ貯水池水位情報、放流ゲート開度情報および水車発電機出力情報のうち、貯水池水位情報と既知の貯水池容量特性とにより貯水池容量を算出する演算手段と、
前記ゲート開度情報と既知のゲート放流量特性とによりゲート放流量を算出する演算手段と、
前記水車発電機出力情報と水車放流特性とから水車放流量を算出する演算手段と、
前記各演算手段により算出された貯水池容量、ゲート放流量と、当該ゲート放流量および前記水車放流量を加算して得られる総合放流量とを入力し、予め定めた時間後の予測総合放流量、予測ゲート開度指令値および予測貯水池水位をそれぞれ算出するシミュレーション演算手段と、
前記シミュレーション演算手段による演算結果、前記貯水池水位情報、前記ゲート開度情報、前記水車発電機出力情報、前記貯水池容量および前記総合放流量を入力してビジュアル化するためのグラフィック演算処理し、ガイダンス情報として表示するガイダンス部と、から構成されていることを特徴とする。
前記ゲート開度情報と既知のゲート放流量特性とによりゲート放流量を算出する演算手段と、
前記水車発電機出力情報と水車放流特性とから水車放流量を算出する演算手段と、
前記各演算手段により算出された貯水池容量、ゲート放流量と、当該ゲート放流量および前記水車放流量を加算して得られる総合放流量とを入力し、予め定めた時間後の予測総合放流量、予測ゲート開度指令値および予測貯水池水位をそれぞれ算出するシミュレーション演算手段と、
前記シミュレーション演算手段による演算結果、前記貯水池水位情報、前記ゲート開度情報、前記水車発電機出力情報、前記貯水池容量および前記総合放流量を入力してビジュアル化するためのグラフィック演算処理し、ガイダンス情報として表示するガイダンス部と、から構成されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項10に係る水力発電所の水位管理方法の発明は、所定周期で貯水池水位情報、放流ゲート開度情報および水車発電機出力情報を入力し、このうち、貯水池水位情報と既知の貯水池容量特性とにより貯水池容量を算出し、ゲート開度情報と既知のゲート放流量特性とによりゲート放流量を算出し、水車発電機出力情報と水車放流特性とから水車放流量を算出し、ゲート放流量および水車放流量を加算して総合放流量を算出し、これら貯水池容量、ゲート放流量および総合放流量を用いて、シミュレーション演算により予め定めた時間後の予測総合放流量、予測ゲート開度指令値および予測貯水池水位を算出し、これらの演算結果と、前記貯水池水位情報、ゲート開度情報および水車発電機出力情報、貯水池容量および総合放流量とを入力してガイダンス情報として表示することを特徴とする。
本発明によれば、水位管理システムに入力している貯水池情報(貯水池水位やゲート開度等)と水車発電機の運転状況から従来と同様に貯水池容量、総合放流量を算出するとともに、これらの値を用いて一定時間後の予測値をシミュレーション演算手段により算出し、その演算結果を運転員へのガイダンス部にビジュアル化して表示するようにしたので、従来のように、刻々と変化する河川の状況に適した複雑な情報を総合的に判断するための運転マニュアルの整備とか、複雑な判断スキルの有る熟練した運転員を確保しなくても、発電所に要求される総合出力を維持しながら貯水池の水位管理を行うためのゲート制御を実施することができ、効率的な運転計画を策定できる水力発電所の水位管理システムおよびその方法を提供することができる。
以下、本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図を通して同一構成要素には同一符号を付けて、重複する部分の説明は適宜省略する。
[実施形態1]
図1乃至図3を参照して本実施形態1に係る水力発電所の水位管理システム100について説明する。
図1乃至図3を参照して本実施形態1に係る水力発電所の水位管理システム100について説明する。
まず、図1において、本実施形態1による水位管理システム100は、プロセスコンピュータや、ワークステーション等のコンピュータシステムによって構成されており、水力発電所の貯水池の水位を管理する上で必要な各種の演算を実行するためのプログラムを予めメモリに格納しておき、演算手段がこのプログラムに基づいて各種入力データ、途中の演算結果データおよび予め設定されている設定値等を用いて水位管理システムにとって必要な演算を実行し、演算結果を表示部に表示することができるように構成されている。
本実施形態1による水位管理システム100は、貯水池に設置されている水位計によって検出され伝送されてくる貯水池水位信号e11と、放流ゲートに設置されているゲート開度検出器で検出され伝送されてくるゲート開度信号e12等の貯水池信号と、水車発電機に設置されている電力検出器で検出され伝送されてくる水車発電機出力信号e13とを取り込み、それぞれディジタル演算に相応しいディジタルデータとしての貯水池水位情報11、ゲート開度情報12および水車発電機出力情報13に変換して出力する入力手段10と、貯水池水位情報11と既知の貯水池容量特性とから貯水池容量31を算出する貯水池容量演算手段21と、貯水池水位情報11およびゲート開度情報12とゲート放流特性とからゲート放流量32を算出するゲート放流量演算手段22と、水車発電機出力13と水車放流量とを用いて水車放流量33を算出する水車放流量演算手段23と、ゲート放流量32および水車放流量33を加算して総合放流量34を算出する加算部35までの構成は従来の水位管理システム1と同様である。しかし、本実施形態1はこの従来の構成に加えて以下に詳細に説明するシミュレーション演算手段51および運転員へのガイダンス内容を演算し表示するためのガイダンス部55を付加した点に特徴がある。
以下、本実施形態1で新たに付加した手段について詳細に説明する。
まず、シミュレーション演算手段51は、貯水池容量演算手段21によって算出された貯水池容量31、ゲート放流量演算手段22によって算出されたゲート放流量32および加算部35によって算出された総合放流量34を入力して、予め定めた時間(ここでは、固定時間を指すが、後述するように可変時間でもよい)後の予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53および予測貯水池水位54等の予測値を演算するものであり、基本的な処理として以下の(i)〜(iv)の処理を実施するように構成されている。すなわち、
(i)貯水池への流入量の入力情報を取り入れていないために、予め定められた初期値(Qi0)を用い、この初期値と総合放流量34の一定時間後の積算値{∫(総合放流量)dt}との差{Qi0×一定時間−積算値(∫(総合放流量)dt)}を算出し、この差と貯水池容量特性とから水位変化量を算出する。
まず、シミュレーション演算手段51は、貯水池容量演算手段21によって算出された貯水池容量31、ゲート放流量演算手段22によって算出されたゲート放流量32および加算部35によって算出された総合放流量34を入力して、予め定めた時間(ここでは、固定時間を指すが、後述するように可変時間でもよい)後の予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53および予測貯水池水位54等の予測値を演算するものであり、基本的な処理として以下の(i)〜(iv)の処理を実施するように構成されている。すなわち、
(i)貯水池への流入量の入力情報を取り入れていないために、予め定められた初期値(Qi0)を用い、この初期値と総合放流量34の一定時間後の積算値{∫(総合放流量)dt}との差{Qi0×一定時間−積算値(∫(総合放流量)dt)}を算出し、この差と貯水池容量特性とから水位変化量を算出する。
(ii)一定時間前の実水位と現在の実水位とにより実際の水位変化量を算出する。
(iii)実際の一定時間後の積算値{∫ΔQ(=実際の流入力−総合放流量)dt}と貯水池容量特性により実水位変化が発生するため、(i)の水位変化量の結果と(ii)の水位変化量の結果との差異が流入量の違いで発生するため、この差異を基に現在の流入量の想定値(Qi0±α)を算出し、この想定値を用いた予測演算を行う。
(iii)実際の一定時間後の積算値{∫ΔQ(=実際の流入力−総合放流量)dt}と貯水池容量特性により実水位変化が発生するため、(i)の水位変化量の結果と(ii)の水位変化量の結果との差異が流入量の違いで発生するため、この差異を基に現在の流入量の想定値(Qi0±α)を算出し、この想定値を用いた予測演算を行う。
(iv)前記の予測演算では発電機出力による水車放流量+現ゲート開度のおけるゲート放流量+想定流入量による貯水池水位予測→水位変化による放流量変化→貯水池水位変化などを繰り返し処理し、一定時間後の予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53および予測貯水池水位54を算出する。
一方、ガイダンス部55は、シミュレーション演算手段51から出力されたこれらの予測値すなわち、予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53および予測貯水池水位54と、外部の計測手段で計測・検出された貯水池水位情報11、ゲート開度情報12および水車発電機出力13等の入力情報と、演算結果データである貯水池容量31、ゲート放流量32および総合放流量34とを入力して運転員が容易に判断できるようにビジュアル化のための演算を実施し、その演算結果を表示部で運転員へのガイダンス情報として表示するように構成されている。
運転員はガイダンス部55に表示されたガイダンス情報を目視確認して手動操作43により放流ゲートのゲート開度を制御43する。
運転員はガイダンス部55に表示されたガイダンス情報を目視確認して手動操作43により放流ゲートのゲート開度を制御43する。
図2は、前述したシミュレーション演算手段51で行われる演算の様子の一例を具体的に示す構成図である。
シミュレーション演算手段51は、所定のサンプリング周期で伝送されてくる貯水池容量情報31、ゲート放流量32および総合放流量34を時系列的に入力し、これらの入力情報をそれぞれメモリM1、M2、M3で所定サンプリング時刻分だけ記憶するようにしている。
シミュレーション演算手段51は、所定のサンプリング周期で伝送されてくる貯水池容量情報31、ゲート放流量32および総合放流量34を時系列的に入力し、これらの入力情報をそれぞれメモリM1、M2、M3で所定サンプリング時刻分だけ記憶するようにしている。
そして、演算部C1では最新のサンプリング値(貯水池容量情報(現在値))と、メモリM1に記憶されている所定サンプリング時刻前のサンプリング値(貯水池容量メモリ(前回値))との差分から「貯水池容量変化率」を演算し、また、演算部C2では最新のサンプリング値(総合放流量情報(現在値))と、メモリM2に記憶されている所定サンプリング時刻前のサンプリング値(総合放流量情報メモリ(前回値))との差分から「総合放流量変化率」を演算し、さらに、演算部C3では最新のサンプリング値(ゲート放流量情報(現在値))と、メモリM3に記憶されている所定サンプリング時刻前のサンプリング値(ゲート放流量情報メモリ(前回値))との差分から「ゲート放流量変化率」を演算する。
次に、演算部C1で求められた「貯水池容量変化率」を、時間設定部Tで予め設定されている一定時間(固定時間)tc分だけ積分して予測貯水池容量P1を求め、演算部C2で求められた「総合放流量変化率」を、前記一定時間(固定時間)tc分だけ積分し、かつ、リミット値である最大放流量を超えないようにして予測総合放流量P2を求め、さらに、演算部C3で求められた「ゲート放流量変化率」を、前記一定時間(固定時間)tc分だけ積分して予測ゲート放流量P3を求める。
そして、演算部C4で予測貯水池容量P1と既知の貯水池容量特性とを用いて、リミット値である最大貯水容量を超えないように予測貯水池水位54を演算し出力する。なお、予測総合放流量P2はそのまま予測総合放流量52として出力される。さらに、演算部C5で予測ゲート放流量P3と既知のゲート特性(水理公式)と予測貯水池水位54とを用いて、リミット値である最大ゲート開度を超えないように予測ゲート開度指令値53を算出し出力する。
ガイダンス部55は、入力信号をビジュアル化するためのグラフィック演算処理部と、この処理部での演算処理結果を表示するための表示パネル等の表示部(図示せず)を備えており、シミュレーション演算部51から出力された3つの予測値(予測貯水池水位54、予測総合放流量52および予測ゲート開度指令値53の3項目)を入力するほか、前記貯水池水位情報11、ゲート開度情報12、水車発電機出力情報13、シミュレーション演算部51に入力された前記貯水池容量31および総合放流量34を入力してグラフィック演算処理し、その処理結果を運転員へのガイダンス情報として、表示部で図3に示すように2次元座標で表示する。
なお、本発明のビジュアル化とは、図3に示すようなグラフ表示するための処理の他、貯水池の断面を模式的に示した図に現在水位と予測水位を表示する処理も含まれる。
なお、本発明のビジュアル化とは、図3に示すようなグラフ表示するための処理の他、貯水池の断面を模式的に示した図に現在水位と予測水位を表示する処理も含まれる。
運転員はガイダンス部55の表示部に表示された図3のガイダンス情報(貯水池水位の現在値と予測値、ゲート開度の現在値と予測値、総合放流量の現在値と予測値)ほか、入力された様々な情報を目視確認して手動42によりゲート制御43することになる。
以上述べたように、本実施形態1は、ガイダンス部55で運転員へのガイダンス情報として予測貯水池水位、予測総合放流量または予測ゲート開度指令値等をグラフィック演算処理して表示するようにしたので、運転員は、ガイダンス部55に表示されたガイダンス情報を確認するだけで、現状の貯水池容量と総合放流量から今後予想される貯水池水位状態等を総合的に確認することが可能となり、複雑な情報を総合的に判断するための運転マニュアルや高度のスキルが無くても効率的な水位管理を行うためのゲート制御指令値を判断し、手動操作42によりゲート制御43を行うことが可能となる。
[実施形態2]
次に、図4乃至図6を参照して本実施形態2に係る水力発電所の水位管理システム100Aについて説明する。
次に、図4乃至図6を参照して本実施形態2に係る水力発電所の水位管理システム100Aについて説明する。
本実施形態2に係る水力発電所の水位管理システム100Aは、前述した実施形態1(図1、2)のシミュレーション演算手段51で算出した3つの予測値(3項目)の内の任意の一つの予測値(1項目)を運転員が用途に応じて設定可能とし、他の2つの予測値(2項目)をこの設定された値に基づいてシミュレーション演算し、ガイダンス部60に入力することを特徴とするものであり、その他は実施形態1の場合と同様である。
以下、本実施形態2の特徴点について詳細に説明する。
まず、図4は、前述の実施形態1(図1、2)のシミュレーション演算手段51に対応するシミュレーション演算手段59では予測貯水池水位54を出力せずに、その代りに目標貯水池水位値58eを予め演算部C1に設定した水位管理システム100Aの構成例を示す。
まず、図4は、前述の実施形態1(図1、2)のシミュレーション演算手段51に対応するシミュレーション演算手段59では予測貯水池水位54を出力せずに、その代りに目標貯水池水位値58eを予め演算部C1に設定した水位管理システム100Aの構成例を示す。
本実施形態2では、別途設けた目標貯水池水位値設定部58で目標貯水池水位値58eをシミュレーション演算手段59に予め設定しておき、この目標貯水池水位値58eを維持するためにシミュレーション演算手段59で必要な予測総合放流量52及び予測ゲート開度指令値53を算出する。
図5は、シミュレーション演算手段59で行われる演算の様子を具体的に示す構成図である。
前述したように、本実施形態2では目標貯水池水位値58eを予め設定してあるため、シミュレーション演算手段59は、貯水池容量メモリM1を省き、かつ、演算部C1で目標貯水池水位値58eと貯水容量現在値との差を求めて「貯水池容量変化率」を算出する。この貯水池容量変化率を、時間設定部Tで予め設定されている一定時間(固定時間)tc分だけ積分して予測貯水池容量P1を求め、この予測貯水池容量P1と既知の貯水池容量特性とリミット値である最大貯水容量とを用いて予測貯水池水位を求め、この予測貯水池水位と予測ゲート放流量P3とリミット値である最大ゲート開度とから予測ゲート開度指令値53を算出し出力する。
前述したように、本実施形態2では目標貯水池水位値58eを予め設定してあるため、シミュレーション演算手段59は、貯水池容量メモリM1を省き、かつ、演算部C1で目標貯水池水位値58eと貯水容量現在値との差を求めて「貯水池容量変化率」を算出する。この貯水池容量変化率を、時間設定部Tで予め設定されている一定時間(固定時間)tc分だけ積分して予測貯水池容量P1を求め、この予測貯水池容量P1と既知の貯水池容量特性とリミット値である最大貯水容量とを用いて予測貯水池水位を求め、この予測貯水池水位と予測ゲート放流量P3とリミット値である最大ゲート開度とから予測ゲート開度指令値53を算出し出力する。
ガイダンス部60は、実施形態1の図2のガイダンス部55と同様に構成されており、シミュレーション演算部59から出力された予測総合放流量52および予測ゲート開度指令値53を入力するほか、前記貯水池水位情報11、ゲート開度情報12、水車発電機出力情報13、シミュレーション演算部59に入力された前記貯水池容量31および総合放流量34、予め設定された目標貯水池水位値58eを入力してグラフィック演算処理し、その処理結果を図6で示すように2次元座標で表示する。図6の表示例では、運転員はガイダンス部60の表示部に表示されたガイダンス情報を目視確認して手動42によりゲート制御43することになる。
図6の表示例が図3と異なる点は、貯水池水位の「予測値」が、「目標値」に置き換わっている点だけである。
図6の表示例が図3と異なる点は、貯水池水位の「予測値」が、「目標値」に置き換わっている点だけである。
以上述べたように、本実施形態2によれば、例えば一日のうち、電力需要高により主機運転要求が高くなる昼間の時間帯に貯水池水位を高く維持するために、電力需要低の夜間の時間帯に総合放流量を少なくし、貯水池水位を確保するようなシミュレーション演算を行う場合とか、季節による水位変動パターンを同じくシミュレーション演算にて予め算出し水位管理を行う等、電力需要に合わせた水位管理を行うことが可能となる。
[実施形態3]
次に、図7乃至図8を参照して本実施形態3に係る水力発電所の水位管理システム100Bについて説明する。
次に、図7乃至図8を参照して本実施形態3に係る水力発電所の水位管理システム100Bについて説明する。
前述の実施形態1、2のシミュレーション演算手段51、59では、貯水池容量変化率、総合放流量変化率およびゲート放流量変化率を一定時間(固定時間)設定部Tによってそれぞれ予め設定された固定時間tc分だけ積分することによって予測貯水池容量P1、予測総合放流量P2および予測ゲート放流量P3を求めたが、本実施形態3に係る水力発電所の水位管理システム100Bは、図7および図8で示すように、一定時間(固定時間)設定部Tに替えて予測時間(可変)設定部56として予測算出時間tvを入力するようにしたことを特徴とするものであり、その他は実施形態1の場合と同様である。
以下、本実施形態3の特徴点を詳細に説明する。
図8で示すように、本実施形態3のシミュレーション演算57は、演算部C1、C2、C3で得られた貯水池容量変化率、総合放流量変化率およびゲート放流量変化率を予測時間(可変)設定部56で定めた予測算出時間tv分だけ積分することにより、予測貯水池容量P1、予測総合放流量P2、予測ゲート放流量P3を算出し、さらに、この算出結果を実施形態1の図2と同様にして予測貯水池水位54、予測総合放流量52および予測ゲート開度指令値53を算出し出力する。
図8で示すように、本実施形態3のシミュレーション演算57は、演算部C1、C2、C3で得られた貯水池容量変化率、総合放流量変化率およびゲート放流量変化率を予測時間(可変)設定部56で定めた予測算出時間tv分だけ積分することにより、予測貯水池容量P1、予測総合放流量P2、予測ゲート放流量P3を算出し、さらに、この算出結果を実施形態1の図2と同様にして予測貯水池水位54、予測総合放流量52および予測ゲート開度指令値53を算出し出力する。
ガイダンス部55は、実施形態1の場合と同様に構成され、シミュレーション演算部57から出力された予測貯水池水位54、予測総合放流量52および予測ゲート開度指令値53と、外部の計測手段で計測・検出された貯水池水位情報11、ゲート開度情報12および水車発電機出力情報13等の入力情報と、演算結果データである貯水池容量31および総合放流量34、さらに前記予測算出時間tvを入力してグラフィック演算処理し、その処理結果を図3と同様に運転員へのガイダンス情報として2次元座標表示する。
本実施形態3の場合、運転員はガイダンス部55に表示されたガイダンス情報を目視確認して手動42によりゲート制御43することになる。
本実施形態3の場合、運転員はガイダンス部55に表示されたガイダンス情報を目視確認して手動42によりゲート制御43することになる。
本実施形態3では、予測時間を可変としたので前述の実施形態1で採用した一定時間値tcの替わりに設定された可変時間tvを用いて演算することができる。
なお、可変時間の設定可能範囲については、予め使用可能範囲を確認後に入力許可するが、基本機能ではないため詳細な記載は略す。
なお、可変時間の設定可能範囲については、予め使用可能範囲を確認後に入力許可するが、基本機能ではないため詳細な記載は略す。
以上述べたように、本実施形態3によれば、予め定められた時間は、固定の予測時間だけではなく、例えば、一日のうち、電力需要が高く主機運転要求が高くなる昼間の時間帯に貯水池水位を高く維持するために、需要変動が大きく短時間で見直しを行う場合や電力需要が低い夜間の時間帯に総合放流量を少なくし、貯水池水位を確保するような長時間の動きを算出する場合や、季節による水位変動パターンを同じくシミュレーション演算にて予め算出し水位管理を行う等、電力需要に合わせた水位管理を行うことが可能となる。
また、予め設定された時間後の水車放流量と河川へのゲート放流量との加算値である総合放流量を一定に維持する場合には総合放流量を設定し必要な予測貯水池水位54及び予測ゲート開度指令値53を算出することにより、例えば、下流側への最低放流量調整を行いながら水車放流量を一定に保った場合の水車発電機の運転可能時間を予測貯水池水位から算出することが可能となる。
さらに、予め設定された時間後の河川のゲート放流量を調整するためにはゲート放流量を設定し必要な予測貯水池水位54及び予測総合放流量52を算出することにより、例えば、下流側への最低放流量調整を行いながら、電力需要のピークに合わせた予測貯水池水位調整を算出することが可能となる。
[実施形態4]
次に、図9を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態4について説明する。
次に、図9を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態4について説明する。
本実施形態4は、前述した実施形態3(図7、8)のシミュレーション演算手段57で算出した3つの予測値内の任意の1つを運転員の用途に応じて設定可能とし、他の2つの予測値をこの設定された値に基づいてシミュレーション演算し、ガイダンス部68から提示することを特徴としたものであり、その他は実施形態3の場合と同様である。
以下、本実施形態4の特徴点を詳細に説明する。
図9は図7の予測貯水池水位54に替えて、目標貯水池水位値設定部58により目標貯水池水位値58eを設定可能とする例を示す。
図9は図7の予測貯水池水位54に替えて、目標貯水池水位値設定部58により目標貯水池水位値58eを設定可能とする例を示す。
本実施形態4では、目標貯水池水位値58eが決まっているため、これを維持するためにシミュレーション演算手段67で必要な予測総合放流量52及び予測ゲート開度指令値53を算出する。なお、シミュレーション演算手段67の内部構成は図5のシミュレーション演算手段59と同様なので説明を省略する。
本実施形態4は、例えば、一日のうち、電力需要高により主機運転要求が高くなる昼間の時間帯に貯水池水位を高く維持するために、電力需要低の夜間の時間帯に総合放流量を少なくし、貯水池水位を確保するようなシミュレーション演算を行う場合とか、季節による水位変動パターンを同じくシミュレーション演算にて予め算出し水位管理を行う等、電力需要に合わせた水位管理を行うことが可能となる。
[実施形態5]
次に、図10乃至図12を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態5について説明する。
次に、図10乃至図12を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態5について説明する。
本実施形態5による水位管理システム100Dは、前述した実施形態1(図1、2)に対して、貯水池水位情報11を取り込んで運転範囲(定常)を判定する運転範囲判定(定常)手段81と、ゲート制御を自動制御モードで使用するか除外するかを選択するゲート自動制御使用/除外モード選択手段70と、放流ゲートの開度制御を自動演算によりゲート制御するゲート制御自動演算手段101と、自動操作による制御予測値をシミュレーションするためのシミュレーション演算手段102を付加したことを特徴とするものである。84は、運転員によってゲート自動制御使用/除外モード選択手段70の自動制御モード使用(75)が選択されたときに、運転範囲判定手段81が“定常”であると判定した場合、自動運転可能とするアンド条件判定部である。
図11において、まず、ゲート制御自動演算手段101について説明する。
ゲート制御自動演算手段101は、構成要素として、メモリM11、M12およびM13と、加算部A11、A12およびA13と、演算部C11,C12およびC13とを備えている。
ゲート制御自動演算手段101は、構成要素として、メモリM11、M12およびM13と、加算部A11、A12およびA13と、演算部C11,C12およびC13とを備えている。
まず、メモリM11、M12およびM13は、前記シミュレーション演算手段から51から所定のサンプリング周期で伝送されてくる予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53、予測貯水池水位54を時系列的に入力し、これらの予測値をそれぞれ所定サンプリング時刻分だけ記憶する。
また、加算部A11、A12、A13はそれぞれ現在値である貯水池水位情報11、総合放流量34およびゲート開度情報12と、前記メモリM11、M12およびM13にそれぞれ記憶されている所定サンプリング時刻前の予測値である予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53および予測貯水池水位54との差分を演算する。この差分は放流ゲートを自動制御により動作させるためのゲート指令(Open/Close)の制御量である。
第1の演算部C11は、前記アンド条件84の成立により接点cttが閉じたときに、前記加算部A11からの偏差を入力してこれに貯水池水位制限や、予測演算時の誤差補正として現在値に相当する補正特性(主に補正曲線)に基づいて補正を行い、その補正値を出力する。
次に、第2の演算部C12は、前記アンド条件84の成立により接点cttが閉じたときに、前記加算部A12の差分を入力してこれに総合放流量制限や、予測演算時の誤差補正として現在値に相当する補正特性(主に補正曲線)および前記第1の演算部の出力に基づいて補正を行い、その補正値を出力する。
さらに、第3の演算部C13は、前記アンド条件84の成立により接点cttが閉じたときに、前記加算部A13の差分を入力し、これを前記第2の演算部の出力で補正して自動制御にて放流ゲートを動作させるゲート指令(Open/Close)の制御量を算出し、この算出した制御量により放流ゲートの自動制御を行う。
なお、一般にゲート開度制御はパルス出力にて調整制御されるため、第3の演算部C13による前記差分によって制御パルス幅やパルス間隔が算出される。
なお、一般にゲート開度制御はパルス出力にて調整制御されるため、第3の演算部C13による前記差分によって制御パルス幅やパルス間隔が算出される。
次に、シミュレーション演算手段102について説明する。
シミュレーション演算手段102は、前記アンド条件84の成立/不成立の如何に拘らず、前記ゲート制御自動演算手段101の加算部A11、A12、A13から出力された偏差を取り込み、前記ゲート制御自動演算手段101により放流ゲートを自動操作するときの制御予測値をシミュレーション演算し、その演算結果をガイダンス部85に入力する。
シミュレーション演算手段102は、前記アンド条件84の成立/不成立の如何に拘らず、前記ゲート制御自動演算手段101の加算部A11、A12、A13から出力された偏差を取り込み、前記ゲート制御自動演算手段101により放流ゲートを自動操作するときの制御予測値をシミュレーション演算し、その演算結果をガイダンス部85に入力する。
ガイダンス部85では、シミュレーション演算手段102によるシミュレーション演算結果が、図12で示すように貯水池水位の制御予測値、総合放流量の制御予測値、ゲート開度の制御予測値として表示部に表示される。なお、ガイダンス部85には、これらの制御予測値の表示だけではなく、自動運転判定状態の表示および自動運転操作スイッチの表示窓も表示されるようになっている。
したがって、ゲート自動制御使用/除外選択手段70だけでなく、ガイダンス部85の表示窓のスイッチを運転員がタッチすることによっても、自動運転の使用あるいは除外を選択することができるようになっている。
本実施形態5は、運転員によってゲート自動制御使用/除外モード選択手段70のゲート自動制御使用(75)モードが選択されたときに、運転範囲判定手段81が“定常”であると判定した場合、自動運転可能の条件(アンド条件)84を成立させ、予め設定された時間後の予測値としてシミュレーション演算手段51にて算出された予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53および予測貯水池水位54と、外部の計測手段で計測・検出された貯水池水位情報11、ゲート開度情報12、水車発電機出力情報13等の入力情報と、演算結果データである貯水池容量31、総合放流量34をゲート制御自動演算手段101に入力することにより、ゲート制御自動演算を実施して自動でゲート制御43を行う。そして、自動操作時の制御予測値をガイダンス部85で表示することが出来るようになっている。
本実施形態5は、以上のように構成したことにより、運用範囲が定常状態である場合は、シミュレーション演算にて算出された予測値を用いて自動的にゲート制御43を行うことが可能となり、運転員はこの場合、図12で示すガイダンス部85の表示部に表示されたガイダンス情報を確認するだけよく、手動操作は必要ない。
また、予め設定された時間後の水車放流量33と河川へのゲート放流量32の総合放流量34を一定に維持する場合には総合放流量を設定し必要な予測貯水池水位54及び予測ゲート開度指令値53を算出することにより、例えば、下流側への最低放流量調整を行いながら水車放流量を一定に保った場合の水車発電機の運転可能時間を予測貯水池水位から算出することが可能となる。
さらに、予め設定された時間後の河川のゲート放流量を調整するためにはゲート放流量を設定し必要な予測貯水池水位54及び予測総合放流量52を算出することにより、例えば、下流側への最低放流量調整を行いながら、電力ピークに合わせた予測貯水池水位調整を算出することが可能となる。
[実施形態6]
次に、図13を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態6について説明する。
次に、図13を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態6について説明する。
本実施形態6による水位管理システム100Eは、前述した実施形態5(図10、11)の変形例であり、実施形態5のシミュレーション演算手段51に対応するシミュレーション演算手段59は、3つの予測値の内の予測貯水池水位54を算出せずに運転員の用途に応じて設定可能とし、他の2つの予測値をこの設定された値を基にしてシミュレーションし、ガイダンス情報として提示すると共にゲート制御自動演算を行うようにしたことを特徴とするものであり、その他は実施形態1の場合と同様である。
以下、本実施形態6の特徴点を詳細に説明する。
本実施形態6は、3つの予測値内の目標貯水池水位値58eを設定可能としたもので、目標貯水池水位値設定部58で目標貯水池水位値58eを予め設定しておき、この目標貯水池水位値58eを維持するためにシミュレーション演算手段59で必要な予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53を算出する。
本実施形態6は、3つの予測値内の目標貯水池水位値58eを設定可能としたもので、目標貯水池水位値設定部58で目標貯水池水位値58eを予め設定しておき、この目標貯水池水位値58eを維持するためにシミュレーション演算手段59で必要な予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53を算出する。
そして、この演算結果である予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53を目標貯水池水位値58eや貯水池水位情報11、ゲート開度情報12、水車発電機出力情報13とともにゲート制御自動演算手段103に入力して自動演算し、自動的にゲート制御43を行う。なお、シミュレーション演算手段102の機能は実施形態5の図11の場合と同じなので、説明を省略する。
以上述べたように、本実施形態6によれば、運用範囲が定常状態である場合に、運転員はこのガイダンス部87の内容を表示装置40で確認するだけで自動制御にてゲート制御43を行うことが可能となり、電力需要に合わせた水位管理を行うことが可能となる。
[実施形態7]
次に、図14を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態7について説明する。
次に、図14を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態7について説明する。
本実施形態7による水位管理システム100Fは、前述した実施形態3(図7、8)の変形例であり、実施形態3に対して、貯水池水位情報11を取り込んで運転範囲(定常)を判定する運転範囲判定(定常)手段81と、ゲート自動制御を使用するか除外するかを設定するゲート自動制御使用/除外選択手段70と、ゲート制御自動演算手段101とを付加したことを特徴とするものである。
本実施形態7は、運転範囲判定(定常)手段81と、ゲート自動制御使用/除外選択手段70の「使用75」を選択時に、自動運転を可能とするアンド条件84が成立し、可変予測時間tv後の予測値としてシミュレーション演算手段57にて算出された予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53、予測貯水池水位54と、貯水池水位情報11、ゲート開度情報12、水車発電機出力情報13等をゲート制御自動演算手段101に入力して自動演算し、自動的にゲート制御43を行う。なお、シミュレーション演算手段102の機能は実施形態5の図11の場合と同じなので、説明を省略する。
これにより、運用範囲が定常状態である場合に、運転員はこのガイダンス部86の内容を確認するだけで自動制御にてゲート制御43を行うことが可能となり、設定された時間後の貯水池水位を安定維持しながら電力需要に合わせた水位管理を行うことが可能となる。 また、予め設定された時間後の水車放流量と河川へのゲート放流量の総合放流量を一定に維持する場合には総合放流量を設定し必要な予測貯水池水位54及び予測ゲート開度指令値53を算出することにより、例えば、下流側への最低放流量調整を行いながら水車放流量を一定に保った場合の水車発電機の運転可能時間を予測貯水池水位から算出し自動的にゲート制御を実施する事が可能となる。
また、予め設定された時間後の河川のゲート放流量を調整するためにはゲート放流量を設定し必要な予測貯水池水位54及び予測総合放流量52を算出することにより、例えば、下流側への最低放流量調整を行いながら、電力ピークに合わせた予測貯水池水位調整を算出し自動的にゲート制御を実施する事が可能となる。
[実施形態8]
次に、図15を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態8について説明する。
次に、図15を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態8について説明する。
本実施形態8による水位管理システム100Gは、前述した実施形態7(図14)の変形例であり、実施形態7のシミュレーション演算手段57に対応するシミュレーション演算手段67は、3つ予測値の内の予測貯水池水位54を算出せずに運転員の用途に応じて設定可能とし、他の2つの予測値をこの設定された値を基にしてシミュレーション演算し、ガイダンス情報として提示すると共にゲート制御自動演算を行うようにしたことを特徴とするものであり、その他は実施形態7の場合と同様である。
以下、本実施形態8の特徴点を詳細に説明する。
本実施形態8は、図15で示すように、3つ予測値の内の目標貯水池水位58eを設定可能とする例を示す。シミュレーション演算手段67は、目標貯水池水位値設定部58で設定した目標貯水池水位値58eを入力し、図14の実施形態7と同様にして目標貯水池水位値58eを維持するために必要な予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53を算出する。
本実施形態8は、図15で示すように、3つ予測値の内の目標貯水池水位58eを設定可能とする例を示す。シミュレーション演算手段67は、目標貯水池水位値設定部58で設定した目標貯水池水位値58eを入力し、図14の実施形態7と同様にして目標貯水池水位値58eを維持するために必要な予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53を算出する。
そして、この演算結果(予測総合放流量52、予測ゲート開度指令値53)を目標貯水池水位値58eや前記貯水池水位情報11、ゲート開度情報12、水車発電機出力情報13等とともにガイダンス部90およびゲート制御自動演算手段106に入力して、ガイダンス情報を出力するとともに、自動演算出力により自動的にゲート制御43を行う。なお、シミュレーション演算手段102の機能は実施形態5の図11の場合と同じなので、説明を省略する。
以上述べたように、本実施形態8によれば、運用範囲が定常状態である場合に、運転員はこのガイダンス部90の内容を表示装置40で確認するだけでよく、ゲート制御43は自動制御により行うことが可能となり、電力需要に合わせた水位管理を行うことが可能となる。
[実施形態9]
次に、図16を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態9について説明する。
次に、図16を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態9について説明する。
本実施形態9による水位管理システム100Hは、前述した実施形態5(図10)の変形例であり、貯水池水位情報11を取り込んで運転範囲判定(定常)を判定する運転範囲(定常)判定手段」81に替えて運転範囲(定常/非定常)判定手段88を設け、さらに「ガイダンス部」85に替えて運転範囲非定常判定結果83を追加入力するガイダンス部93を設けたことを特徴とするものである。
本実施形態9では、運転範囲判定手段88が運転範囲(定常)との判定82をした場合、運転員はこのガイダンス部93の内容を表示装置40で確認するだけで自動制御にてゲート制御43を行う。しかし、運転範囲判定手段88が運転範囲(非定常)との判定83をした場合は、ガイダンス部93の表示部に運用範囲が異常である旨の警報(アナウンス)が出され、運転員の判断により手動操作でのゲート制御が可能とする。
また、予め設定された時間後の水車放流量と河川へのゲート放流量の総合放流量を一定に維持する場合には総合放流量を設定し必要な予測貯水池水位54及び予測ゲート開度指令値53を算出することにより、例えば、下流側への最低放流量調整を行いながら水車放流量を一定に保った場合の水車発電機の運転可能時間を予測貯水池水位から算出し自動的にゲート制御を実施する事が可能となる。
また、予め設定された時間後の河川のゲート放流量を調整するためにはゲート放流量を設定し必要な予測貯水池水位54及び予測総合放流量52を算出することにより、例えば、下流側への最低放流量調整を行いながら、電力ピークに合わせた予測貯水池水位調整を算出し自動的にゲート制御を実施する事が可能となる。
[実施形態10]
次に、図17を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態10について説明する。
次に、図17を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態10について説明する。
本実施形態10による水位管理システム100Iは、前述した実施形態6(図13)の変形例であって、実施形態6の貯水池水位情報11を取り込んで運転範囲判定(定常)を判定する運転範囲判定(定常)手段81に替えて運転範囲(定常/非定常)判定手段88を設け、さらにガイダンス部87に替えて運転範囲(定常/非定常)判定手段88による運転範囲非定常判定結果83を追加入力するガイダンス部95を設けたことを特徴とするものである。
本実施形態10では、運転範囲(定常/非定常)判定手段88が運転範囲は「非定常」であるとの判定83をした場合は、ガイダンス部95により表示装置40から運用範囲異常を警報(アナウンス)が出され、運転員が判断して手動操作でゲート制御が可能とする。
一方、運転範囲(定常/非定常)判定手段88が運用範囲は定常状態であるとの判定をした場合は、運転員はこのガイダンス部95の内容を表示装置40で確認するだけでよく、自動制御により用途に応じたゲート制御43を行うことが可能である。
[実施形態11]
次に、図18を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態11について説明する。
次に、図18を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態11について説明する。
本実施形態11による水位管理システム100Jは、前述した実施形態7(図14)の変形例であって、貯水池水位情報11を取り込んで運転範囲(定常)を判定する運転範囲判定(定常)手段81に替えて運転範囲判定(定常/非定常)手段88設け、さらにガイダンス部86に替えて運転範囲非定常判定結果83を追加入力するガイダンス部94を設けたことを特徴とするものである。
本実施形態11では、運転範囲判定手段88が運転範囲(非定常)との判定83をした場合、ガイダンス部94により運用範囲異常の警報(アナウンス)が出され、運転員が判断して手動操作でゲート制御を可能とする。
一方、運転範囲(定常/非定常)判定手段88が運用範囲は定常状態であるとの判定をした場合は、運転員はこのガイダンス部94の内容を表示装置40で確認するだけでよく、自動制御によりゲート制御43を行うことが可能となる。
[実施形態12]
次に、図19を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態12について説明する。
次に、図19を参照して本発明に係る水力発電所の水位管理システムの実施形態12について説明する。
本実施形態12による水位管理システム100Kは、前述した実施形態8の変形例であって、貯水池水位情報11を取り込んで運転範囲(定常)を判定する運転範囲判定(定常)手段81に替えて運転範囲判定(定常/非定常)手段88設け、さらにガイダンス部90に替えて運転範囲非定常判定結果83を追加入力するガイダンス部98を設けたことを特徴とするものである。
本実施形態12では、運転範囲判定手段88が運転範囲(非定常)との判定83をした場合、ガイダンス部98により運用範囲異常の警報(アナウンス)が出され、運転員が判断して手動操作によるゲート制御を可能とする。
一方、運転範囲(定常/非定常)判定手段88が運用範囲は定常状態であるとの判定をした場合は、運転員はこのガイダンス部98の内容を表示装置40で確認するだけでよく、自動制御によりゲート制御43を行うことが可能となる。
10…入力手段、11…貯水池水位情報、12…ゲート開度情報、13…水車発電機出力情報、21…貯水池容量演算手段、22…ゲート放流量演算手段、23…水車放流量演算手段、31…貯水池容量、32…ゲート放流量、33…水車放流量、34…総合放流量、35…加算部、42…運転員による手動操作、43…ゲート制御、51,57,59,62,65,67,69,71…シミュレーション演算手段、52…予測総合法流量、53…予測ゲート開度指令値、54…予測貯水池水位、55,60,68,85,86,87,93,94,95,98…ガイダンス部、56…予測時間(可変)設定部、58…目標貯水池水位設定部、70…ゲート自動制御使用/除外モード選択手段、75…ゲート自動制御使用条件、76…ゲート自動制御除外条件、81…運転範囲判定(定常)手段、84…自動運転可能条件(アンド条件)、88…運転範囲判定(定常/非定常)手段、100,100A〜100K…水位管理システム、101,103,106…ゲート制御自動演算手段、102…自動操作時のシミュレーション演算手段、T…一定時間(固定)設定部、M1,M2,M3,M11,M12,M13…メモリ、C1,C2,C3,C4,C5,C11,C12,C13…演算部。
Claims (10)
- 所定周期で取り込んだ貯水池水位情報、放流ゲート開度情報および水車発電機出力情報のうち、貯水池水位情報と既知の貯水池容量特性とにより貯水池容量を算出する演算手段と、
前記ゲート開度情報と既知のゲート放流量特性とによりゲート放流量を算出する演算手段と、
前記水車発電機出力情報と水車放流特性とから水車放流量を算出する演算手段と、
前記各演算手段により算出された貯水池容量と、ゲート放流量と、当該ゲート放流量および前記水車放流量を加算して得られる総合放流量とを入力し、予め定めた時間後の予測総合放流量、予測ゲート開度指令値および予測貯水池水位をそれぞれ算出するシミュレーション演算手段と、
前記シミュレーション演算手段による演算結果、前記貯水池水位情報、前記ゲート開度情報、前記水車発電機出力情報、前記貯水池容量および前記総合放流量を入力してビジュアル化するためのグラフィック演算処理し、ガイダンス情報として表示するガイダンス部と、から構成されていることを特徴とする水力発電所の水位管理システム。 - 前記シミュレーション演算手段は、
所定サンプリング時刻前の貯水池容量、総合放流量およびゲート放流量と、現在の貯水池容量、総合放流量およびゲート放流量とを用いてそれぞれ貯水池容量変化率、総合放流量変化率およびゲート放流量変化率を算出する演算部と、
前記貯水池容量変化率を予め定めた時間分積分することにより予測貯水池容量を算出する演算部と、
前記総合放流量変化率を予め定めた時間分積分し、かつ、リミット値である最大放流量を超えないように予測総合放流量を算出する演算部と、
前記ゲート放流量変化率を予め定めた時間分積分することにより予測ゲート放流量を算出する演算部と、
前記予測貯水池容量と既知の貯水池容量特性とを用いて、リミット値である最大貯水容量を超えないように予測貯水池水位を演算する演算部と、
前記予測ゲート放流量と既知のゲート特性と前記予測貯水池水位とを用いて、リミット値である最大ゲート開度を超えないように予測ゲート開度指令値を算出する演算部と、
を備えていることを特徴とする請求項1記載の水力発電所の水位管理システム。 - 前記ガイダンス部は、前記シミュレーション演算手段で算出された予測総合放流量、予測ゲート開度指令値、予測貯水池水位に加え、前記貯水池水位情報、ゲート開度情報、水車発電機出力情報、貯水池容量および総合放流量を入力し、前記シミュレーション演算手段で算出された予測値をビジュアル化するためのグラフィック演算処理部と、このグラフィック演算処理部での演算処理結果を表示するための表示部と、を有することを特徴とする請求項1記載の水力発電所の水位管理システム。
- 前記シミュレーション演算手段は、前記予測総合放流量、予測ゲート開度指令値および予測貯水池水位の内の任意の1つの予測値を目標値として入力し、当該目標値と前記貯水池容量、ゲート放流量および総合放流量を用いて他の2つの予測値をシミュレーション演算して算出するように構成され、
前記ガイダンス部は、前記シミュレーション演算手段により算出された2つの予測値と、前記貯水池水位情報、ゲート開度情報、水車発電機出力情報、貯水池容量および総合放流量と前記目標値とを入力してグラフィック演算処理し、ガイダンス情報を表示するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の水力発電所の水位管理システム。 - 前記予測総合放流量、予測ゲート開度指令値および予測貯水池水位の内の予測貯水池水位を前記目標値として目標貯水池水位値設定部で設定することを特徴とする請求項4記載の水力発電所の水位管理システム。
- 前記貯水池容量変化率、総合放流量変化率およびゲート放流量変化率を積分する予め定めた時間とは、一定の時間または任意に可変できる時間の何れかであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の水力発電所の水位管理システム。
- 前記貯水池水位情報を入力して定常状態による運転範囲か否かを判定する運転範囲判定手段と、放流ゲートのゲート開度制御を自動制御モードで使用するか除外するかを選択するゲート自動制御使用/除外モード選択手段と、を付加し、
前記運転範囲判定手段が定常状態を検出し、かつ、前記ゲート自動制御使用/除外モード設定手段が自動制御使用モードに選択されているというアンド条件の成立時に、前記ゲート制御自動演算手段は、前記シミュレーション演算手段により算出された予測値と、前記貯水池水位情報、ゲート開度情報および水車発電機出力情報、貯水池容量および総合放流量とを用いて放流ゲートの開度制御を自動制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の水力発電所の水位管理システム。 - 前記ゲート制御自動演算手段は、前記シミュレーション演算手段から出力された予測貯水池水位、予測総合放流量、予測ゲート開度指令値をそれぞれ所定サンプリング時刻分だけ記憶するメモリと、
現在値である前記貯水池水位情報、総合放流量およびゲート開度情報を入力し、これらの現在値(貯水池水位情報、総合放流量およびゲート開度情報)から前記メモリに記憶されている所定サンプリング時刻前の予測値(予測貯水池水位、予測総合放流量、予測ゲート開度指令値)との差分を演算する加算部と、
前記貯水池水位の現在値と前記予測貯水池水位との差分を入力してこれに貯水池水位制限や、予測演算時の誤差補正として現在値に相当する補正特性に基づいて補正を行い、その補正値を出力する第1の演算部と、前記総合放流量の現在値と前記予測総合放流量との差分を入力してこれに総合放流量制限や、予測演算時の誤差補正として現在値に相当する補正特性および前記第1の演算部の出力に基づいて補正を行い、その補正値を出力する第2の演算部と、前記ゲート開度の現在値と前記予測ゲート開度指令値との差分を入力し、これを前記第2の演算部の出力で補正して自動制御にて放流ゲートを動作させるゲート指令の制御量を算出し、この算出した制御量により放流ゲートの自動制御を行う第3の演算部とから構成したことを特徴とする請求項7記載の水力発電所の水位管理システム。 - 前記運転範囲判定手段は、貯水池水位情報を入力して定常状態による運転範囲か、あるいは非定常状態による運転範囲かを判定する機能を備え、この運転範囲判定手段が定常状態による運転範囲と判定した場合、前記ゲート制御自動演算手段によるゲート制御を実施し、運転範囲判定手段が非定常状態による運転範囲と判定した場合、前記ガイダンス部に運用範囲が異常である旨の警報を出すことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の水力発電所の水位管理システム。
- 所定周期で貯水池水位情報、放流ゲート開度情報および水車発電機出力情報を入力し、このうち、貯水池水位情報と既知の貯水池容量特性とにより貯水池容量を算出し、ゲート開度情報と既知のゲート放流量特性とによりゲート放流量を算出し、水車発電機出力情報と水車放流特性とから水車放流量を算出し、ゲート放流量および水車放流量を加算して総合放流量を算出し、これら貯水池容量、ゲート放流量および総合放流量を用いて、シミュレーション演算により予め定めた時間後の予測総合放流量、予測ゲート開度指令値および予測貯水池水位を算出し、これらの演算結果と、前記貯水池水位情報、ゲート開度情報および水車発電機出力情報、貯水池容量および総合放流量とを入力してガイダンス情報として表示することを特徴とする水力発電所の水位管理方法。
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