JP2015209665A - プラント監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】下流側の排水ポンプ場における排水ポンプを、上流の排水ポンプ場におけるデマンド警報発生に基づいて制御するプラント監視制御システムを得る。
【解決手段】テレメータ親局４は、複数のポンプ場６に設置された各テレメータ子局５を介して電力量計９と貯水槽１０の水位を計測する水位計８との出力を取得するように構成され、演算部４ｂにより所定期間の積算電力量を演算し、この積算電力量が、テレメータ親局４の保存部４ｄに保存している契約電力量を超えると予測した場合には、デマンド警報を中央監視装置２に対して発報するとともに、保存部４ｄに保存された各ポンプ場６の位置関係情報により、デマンド警報を発報したポンプ場６の下流に位置するポンプ場６を特定して、その下流に位置するポンプ場６に設置された排水ポンプ７を起動させるように指令する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の排水ポンプ場の監視制御を行うプラント監視制御システムに関するものである。

従来のプラント制御システムにおいては、単一の施設における使用電力量を監視し、所定期間の積算電力量が所定電力量内に収まるように負荷を制御する機能を有している。（例えば、特許文献１参照）

特許第４１１７２６７号公報（第３〜６頁、第１図）

雨水を含む下水を貯留する貯留槽と、貯留槽に貯留された下水を排水する排水ポンプと、貯留槽に貯留された下水の水位を計測する水位計を備えた排水ポンプ場が複数存在し、各排水ポンプ場の使用電力量を計測し、排水ポンプ場の使用電力量が契約電力量を超えないように監視制御を行うプラント監視制御システムにおいて、単一の施設の使用電力量を超えないように負荷を制御する従来技術（特許文献１）は存在している。
しかしながら、複数の施設の使用電力を監視し、ある施設において所定期間の積算電力量が契約電力量を超える予測をしてデマンド警報を発報した場合に、別の排水ポンプ場での使用電力量の増加を予測して、その排水ポンプ場での負荷の制御を変動させるプラント制御システムは存在しなかった。

一般的に排水ポンプ場への下水流入量が増大した場合、上流の排水ポンプ場の貯留槽から水位が上昇し、その後、下流の排水ポンプ場の貯留槽の水位が上昇していく傾向にある。
そのため、ある排水ポンプ場の貯留槽の水位が急上昇して当該排水ポンプ場の排水ポンプを高負荷で運転した結果、デマンド警報が発報した場合、下流の排水ポンプ場においても負荷が高まり、デマンド警報が発生する可能性が高い。
しかし、特許文献１の従来のプラント監視制御システムでは、上流の排水ポンプ場においてデマンド警報を発報した時点で、下流の排水ポンプ場においても、排水ポンプを運転させ、当該排水ポンプ場の貯留槽の水位を下げて、将来の負荷を平準化しておくといった対応ができなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、下流側の排水ポンプ場における排水ポンプを、上流の排水ポンプ場におけるデマンド警報発生に基づいて制御するプラント監視制御システムを得ることを目的とする。

この発明に係わるプラント監視制御システムにおいては、複数の排水ポンプ場の監視制御を行うプラント監視制御システムであって、各排水ポンプ場の契約電力量と各排水ポンプ場の位置関係を示す情報とを保存した保存部、及び排水ポンプ場の所定期間の積算電力量を演算し、この積算電力量が保存部に保存された契約電力量を超えると予測される場合にデマンド警報を発報する制御部を備え、制御部は、デマンド警報を発報した場合に、当該排水ポンプ場の下流に位置する排水ポンプ場に設置された排水ポンプを、排水量を増加させるように制御するものである。

この発明によれば、複数の排水ポンプ場の監視制御を行うプラント監視制御システムであって、各排水ポンプ場の契約電力量と各排水ポンプ場の位置関係を示す情報とを保存した保存部、及び排水ポンプ場の所定期間の積算電力量を演算し、この積算電力量が保存部に保存された契約電力量を超えると予測される場合にデマンド警報を発報する制御部を備え、制御部は、デマンド警報を発報した場合に、当該排水ポンプ場の下流に位置する排水ポンプ場に設置された排水ポンプを、排水量を増加させるように制御するので、下流に位置する排水ポンプ場におけるデマンド警報の発生を抑止または遅延することができる。

この発明の実施の形態１によるプラント監視制御システムを示すシステム構成図である。 この発明の実施の形態１によるプラント監視制御システムの各ポンプ場の位置及び相互関係を示す図である。 この発明の実施の形態１によるプラント監視制御システムにおけるテレメータ親局の演算部のデマンド警報を発報した際の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２によるプラント監視制御システムのポンプ場の排水ポンプの水位運転を説明する図である。 この発明の実施の形態２によるプラント監視制御システムにおけるテレメータ親局の演算部の積算電力量が所定電力量を超えると予測される場合の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２によるプラント監視制御システムの下流ポンプ場における積算電力量の推移を示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるプラント監視制御システムを示すシステム構成図である。
図１において、プラント監視制御システムは、下水処理場１と複数のポンプ場６（排水ポンプ場）に配置された設備によって構成されている。
下水処理場１は、中央監視室に設置された中央監視装置２と、この中央監視装置２とプラント制御ネットワーク３を経由して接続されたテレメータ親局４とから構成されている。テレメータ親局４は、各ポンプ場６に配置された複数のテレメータ子局５とアナログ専用回線等を経由して接続されている。
各ポンプ場６には、それぞれテレメータ子局５が設置されている。テレメータ子局５には、貯留槽１０に貯留された下水を排水する排水ポンプ７と、貯留槽１０に貯留された下水の水位を計測する水位計８と、ポンプ場６の電力量を計測する電力量計９とが接続されており、排水ポンプ７の運転、停止といったディジタル信号や、水位といったアナログ信号、また、使用電力量のパルス信号を取り込み、テレメータ親局４に渡している。
テレメータ親局４は、中央監視装置２からの操作、設定に基づき、テレメータ子局５を介して、各ポンプ場６の排水ポンプ７の制御を行っている。

テレメータ親局４は、プラント制御ネットワーク３と通信するための通信部（制御ＮＷ）４ａと、テレメータ子局５と通信するための通信部（テレメータ）４ｃと、中央監視装置２からの指令に基づいて制御等を行う演算部４ｂと、設定値等のデータを保持する保存部４ｄを有している。
保存部４ｄには、中央監視装置２から設定される各ポンプ場６の契約電力量が保存されている。演算部４ｂは、所定期間（３０分間）の予測積算電力量を、電力量のパルス信号より演算し、その予測積算電力量が契約電力量を超える場合、デマンド警報を中央監視装置２に発報する。
また、テレメータ親局４の保存部４ｄでは、後述する図２のような、各ポンプ場６の位置や相互関係を示す位置関係情報を保存している。

図２は、この発明の実施の形態１によるプラント監視制御システムの各ポンプ場の位置及び相互関係を示す図である。
図２において、上流にＡポンプ場、Ａポンプ場の下流にＢポンプ場とＣポンプ場、Ｃポンプ場の下流にＤポンプ場とＥポンプ場が位置している。保存部４ｄに保存される位置関係情報は、各ポンプ場の上位（上流）下位（下流）を明確にしたツリー構造になっている。

次に、テレメータ親局４の演算部４ｂにて、あるポンプ場６のデマンド警報を発報した際の動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。
テレメータ親局４の演算部４ｂにて、あるポンプ場６のデマンド警報を検知した際、保存部４ｄから位置関係情報を読み出し、当該ポンプ場６の下位にポンプ場６が存在するかどうかを確認する（ｓｔｅｐ００１）。存在しない場合は、終了する。
存在する場合は、演算部４ｂは、保存部４ｄからデマンド警報を検知したポンプ場６から一段下位のポンプ場６を読み出す（一段下位に複数のポンプ場６が設定されている場合は全てのポンプ場６を読み出す）（ｓｔｅｐ００２）。
演算部４ｂは、読み出したポンプ場６に対し、排水ポンプ７の起動指令を通信部（テレメータ）４ｃ経由にて出力する（ｓｔｅｐ００３）。

実施の形態１によれば、あるポンプ場６でデマンド警報を検知した場合に、当該ポンプ場６の下流にあり、今後デマンド警報が検知される可能性の高いポンプ場６でも、予め貯留された下水を排水することが可能となり、デマンド警報の発生を抑止、もしくは、遅らせることが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１に加えて、実施の形態２では、あるポンプ場６において積算電力量が所定電力量を超えると予測した時点から所定期間の満了までの期間と、その時点での当該ポンプ場６の下流にあるポンプ場６における積算電力量を考慮して、下流のポンプ場６の排水ポンプ７を制御する方法についてのものである。
実施の形態２の構成は、図１におけるものと同じものである。

図４は、この発明の実施の形態２によるプラント監視制御システムのポンプ場の排水ポンプの水位運転を説明する図であり、複数の排水ポンプ７を備えたポンプ場６における一般的な排水ポンプ７の制御方法である水位運転を表している。
図４において、一般的なポンプ場６では、貯留槽１０の水位に対して運転台数を決めており、図４では水位Ｈ１で１台目運転、水位Ｈ２で２台目運転、水位Ｈ３で３台目運転となっており、水位がＬになるまでその台数にて運転を継続する。

図６は、この発明の実施の形態２によるプラント監視制御システムの下流ポンプ場における積算電力量の推移を示す図である。
図６において、上流のポンプ場でデマンド警報が発生した場合の、下流のポンプ場における排水ポンプの運転台数ごとに予測した積算電力量を示している。

次に、排水ポンプ７を複数台備えるポンプ場６において、積算電力量が契約電力量を超えると予測される場合の、テレメータ親局４の演算部４ｂの動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。
テレメータ親局４の演算部４ｂにて、あるポンプ場６のデマンド警報を検知した際、保存部４ｄから位置関係情報を読み出し、当該ポンプ場６の下位（下流）にポンプ場６が存在するかどうかを確認する（ｓｔｅｐ１０１）。存在しない場合は、終了する。
存在する場合、演算部４ｂは、保存部４ｄから、デマンド警報を検知したポンプ場６の一段下位のポンプ場６を読み出す（一段下位に複数のポンプ場６が設定されている場合は全てのポンプ場６を読み出す）（ｓｔｅｐ１０２）。

一段下位のポンプ場６における、所定期間（３０分間）の開始から現在までの積算電力量を計算する（ｓｔｅｐ１０３）。そして、そのポンプ場６の積算電力量と所定期間満了までの期間から、その時点から排水ポンプ７の各台数（１台、２台、３台・・・）を運転させた場合の所定期間満了時点で予測される積算電力量を、台数ごとに図６のとおり計算し、残りの使用可能電力量を最大限使える排水ポンプ７の運転台数を求める（ｓｔｅｐ１０４）。

演算部４ｂは、読み出したポンプ場６に対し、計算した運転台数を通信部（テレメータ）４ｃ経由にて出力する（ｓｔｅｐ１０５）。ポンプ場６では、その際の水位によらず指令の台数の排水ポンプ７を運転し、水位がＬになるまで運転を継続する。
また、演算部４ｂは、所定期間終了のタイミングにおいて、指令の運転台数の排水ポンプ７の運転を継続していた場合、排水ポンプ７の定格容量と運転台数より計算して、次の所定期間に積算電力量が契約電力量を超えるかどうかを予測し、超えると予測される場合にはデマンド警報を中央監視装置２に発報するとともにポンプ場６の排水ポンプ７の運転台数を減らす。
この場合にも、さらに下流のポンプ場６に対して、上述の制御を行う。

実施の形態２によれば、上流のポンプ場６においてデマンド警報が発生した場合に、その下流のポンプ場６において、デマンド警報が発生した時点の電力量から所定期間終了までの電力量を有効に活用し、最大限の排水ポンプ能力を活用して排水することにより、時間を有効に活用し、将来に発生するであろう高負荷を平準化することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 下水処理場、２ 中央監視装置、３ プラント制御ネットワーク、
４ テレメータ親局、４ａ 通信部（制御ＮＷ）、４ｂ 演算部、
４ｃ 通信部（テレメータ）、４ｄ 保存部、５ テレメータ子局、６ ポンプ場、
７ 排水ポンプ、８ 水位計、９ 電力量計、１０ 貯留槽。

Claims (3)

1. 複数の排水ポンプ場の監視制御を行うプラント監視制御システムであって、
   各排水ポンプ場の契約電力量と各排水ポンプ場の位置関係を示す情報とを保存した保存部、
   及び上記排水ポンプ場の所定期間の積算電力量を演算し、この積算電力量が上記保存部に保存された契約電力量を超えると予測される場合にデマンド警報を発報する制御部を備え、
   上記制御部は、上記デマンド警報を発報した場合に、当該排水ポンプ場の下流に位置する排水ポンプ場に設置された排水ポンプを、排水量を増加させるように制御することを特徴とするプラント監視制御システム。
2. 上記制御部は、上記デマンド警報を発報した場合に、上記下流に位置する排水ポンプ場の当該所定期間における積算電力量が上記契約電力量を超えない範囲で、排水ポンプの運転台数が最大になるように、上記下流に位置する排水ポンプ場の排水ポンプの運転台数を計算し、上記下流に位置する排水ポンプ場に指令することを特徴とする請求項１記載のプラント監視制御システム。
3. 上記制御部は、当該所定期間が終了したタイミングで、上記下流に位置する排水ポンプ場に指令した運転台数の排水ポンプの運転を継続した場合、次の所定期間に積算電力量が上記契約電力量を超えると予測される場合には、デマンド警報を発報するとともに排水ポンプの運転台数を減らすように上記下流に位置する排水ポンプ場に指令することを特徴とする請求項２記載のプラント監視制御システム。

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