JP2021085332A - 水力発電所用操作支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 設備の増設を少なくして、導水路、鉄管路および放水路の水圧を自動で調整する水力発電所用操作支援装置を提供する。【解決手段】 導水路、鉄管路および放水路の各水路を経て流れる水で水車１４２が回転して水力発電機１４１が発電すると共に水車１４２に設けられているガイドベーンの開度を制御する水車制御装置２０を備える水力発電所で用いられる水力発電所用操作支援装置１０であって、水路に対する断水操作および充水操作の少なくとも１つの操作が行われた場合に、水路の水圧を基に水車制御装置２０に対してガイドベーンの開度を制御して水路の水圧を調整する演算制御部１０ｂとメモリ部１０ｃを備える。【選択図】 図１

Description

この発明は、水力発電所に設置されている設備の保守・点検をする際に、保守・点検を支援する水力発電所用操作支援装置に関する。

水力発電所には各種の設備が設置されている。水力発電所の設備としては、ダムの水を流すための導水路、鉄管路および放水路の各水路や、ダムの水を流すことで回転する水車などがある。水力発電所のこうした設備については、定期的に保守・点検が行われる。点検対象が導水路、鉄管路および放水路の各水路である場合には、導水路、鉄管路および放水路の断水操作・充水操作を行い、これらの管路の内部点検などをしている。保守・点検の際に行われる断水操作については、次の３工程がある。

断水操作の第１の工程では導水路（取水口ゲート〜鉄管始点敷間）の抜水が行われる。導水路は山などに建設されたダムから水を取るためのものである。抜水のために図８に示すように、作業者が導水路の入口に設けられている取水口ゲート１０１を全閉にする。なお、図８の水力発電所の導水路には調圧用の水槽１１１が設けられ、取水口ゲート１０１に対して取水口ゲートバイパス弁１２１が設けられている。取水口ゲート１０１を全閉にした後、作業者は、水力発電機１４１を回転駆動するための水車１４２を手動で調整運転して放水路へ抜水する。これにより、導水路内に溜まっている水が排出されていく。なお、圧力がある導水路の抜水では、作業者が導水路の水圧計を監視し、その変化に応じて抜水量を増減操作する。

断水操作の第２工程では鉄管路（鉄管始点敷〜水車間）の抜水が行われる。このために、作業者は、図８の水力発電機１４１の入口弁１２３を全閉した後、鉄管路の鉄管下部に設けられている鉄管排水弁１２２により鉄管路を抜水し、鉄管路の水を放水路側へ排出する。なお、鉄管排水弁１２２と水車１４２との間には入口弁１２３が設けられている。

断水操作の第３工程では放水路（水車〜放水口ゲート間）の抜水が行われる。このために、作業者は、放水路の出口に設けられている放水口ゲート１０２を全閉にした後、放水路から地下発電所へ連絡している放水路排水弁１２４により、発電所内の所内排水槽１１２へ一時的に抜水し、所内排水装置（図示を省略）により発電所の外へ排水する。なお、放水口ゲート１０２には放水口ゲートバイパス弁１２５が設けられている。断水操作時に、作業者は、水圧監視、放水路の排水弁開度調整そして所内排水装置の運転台数を手動で抜水を調整している。所内排水槽１１２には、水位を計測する所内排水槽水位計１５３が設置されている。作業者は、所内排水槽水位計１５３を監視して、水位が一定になるように所内排水装置の運転台数を調整する。

例えば、図９の導水路・鉄管路断水記録に示すように、導水路と鉄管路の断水操作を行っている場合に、鉄管路の抜水の際には、矢印２０１に示すように急激な圧力変化が発生する。この結果、水路設備が負圧になり、水路設備に負担が生じる。

次に、保守・点検の際に行われる充水操作について述べる。充水操作では取水口ゲート１０１、鉄管排水弁１２２、入口弁１２３が各全閉の状態で、作業者は取水口ゲート１０１にある取水口ゲートバイパス弁１２１により注水を行う。放水路の充水も同様に行う。また、充水状態の監視では、発電所側の作業者が水圧計を監視して操作判断をしている。

例えば、図１０の導水路・鉄管路充水記録に示すように、導水路と鉄管路の充水を行っている場合に鉄管路の充水の際には、矢印２０２に示すように、急激な圧力変化が発生する。この結果、断水の場合と同様に水路設備に負担が生じる。

このように、保守・点検の際に行われる断水操作・充水操作では、作業者による作業の負担が大きい。そこで、次のようなシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このシステムは、先に述べた第１の工程で行われる、導水路の抜水を効率よく行うためのものである。このために、このシステムには、
（Ａ１）水路を有する水力発電所の水槽水位の検出と基準設定を比較し、水力発電機を運転／停止する第１モードと、
（Ａ２）水槽水位の検出と、第１モードの基準設定より低い設定により、水力発電機を断水運転する第２モードと、
が設定されている。

そして、このシステムは、断水運転時には水力発電機の出力を調節して水路を抜水する。また、水力発電機の運転管理は、第１モードで通常運転、第２モードでは第１モードを解除して断水運転をする。さらに、水力発電機の断水運転時は、出力を断水運転用に調節する。

特開２００８−５７３９２号公報

しかし、先に述べたシステムには次の各課題がある。
（Ｂ１）このシステムは、水路に水槽を設置する必要がある。しかし、圧力がある導水路や放水路を抜水する場合は水槽設備がなく、水槽の水位検出や基準となる水位設定による運転制御ができない。
（Ｂ２）このシステムは、水力発電機の並列運転で出力の調整を行い水路の抜水を行う。しかし、大型の水力発電機の場合、出力が無負荷でも抜水量が多すぎて限度を超えるため、鉄管などが負圧になる。これにより、水路・鉄管設備に支障をきたす恐れがあり、並列運転による抜水ができない。
（Ｂ３）水力発電機の水車を手動で操作する場合、少ない抜水量で調整運転できる。しかし、鉄管路付近を越えると水路内水圧の急変により、抜水量の調整遅れが生じると、水路設備を損壊する恐れがある。また、このような水圧監視と水車の手動操作による抜水運転を長時間行う操作者の負担は少なくない。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、設備の増設を少なくして、導水路、鉄管路および放水路の水圧を自動で調整する水力発電所用操作支援装置を提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、導水路、鉄管路および放水路の各水路を経て流れる水で水車が回転して発電機が発電すると共に前記水車に設けられているガイドベーンの開度を制御する水車制御装置を備える水力発電所で用いられる水力発電所用操作支援装置であって、前記水路に対する断水操作および充水操作の少なくとも１つの操作が行われた場合に、前記水路の水圧を基に前記水車制御装置に対してガイドベーンの開度を制御して前記水路の水圧を調整する制御手段、を備えることを特徴とする水力発電所用操作支援装置である。

請求項１の発明では、水力発電所は、導水路、鉄管路および放水路の各水路を経て流れる水で水車が回転して発電機が発電する。また、水力発電所は、水車に設けられているガイドベーンの開度を制御する水車制御装置を備える。こうした状態で、制御手段は、水路に対する断水操作および充水操作の少なくとも１つの操作が行われた場合に、水路の水圧を基に水車制御装置に対してガイドベーンの開度を制御して水路の水圧を調整する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の水力発電所用操作支援装置において、前記各水路に加わる圧力の目標値を目標水圧として記憶している記憶手段を備え、前記制御手段は、前記各水路に対する断水操作および充水操作の少なくとも１つの操作が行われた場合に、前記各水路の水圧と、前記記憶手段が記憶している前記各水路の目標水圧とを基に、前記水車制御装置に対してガイドベーンの開度を制御して前記各水路の水圧を調整する、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の水力発電所用操作支援装置において、前記制御手段は、前記水車制御装置に対してガイドベーンの開度を制御して前記各水路の水圧を調整した結果をパーソナルコンピュータに出力する、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水力発電所用操作支援装置において、前記水車制御装置は、前記放水路に設けられている放水路排水弁の開度を制御し、前記制御手段は、前記放水路に対する断水および充水の少なくとも１つの操作が行われた場合に、前記放水路の水圧を基に、前記水車制御装置に対して放水路排水弁の開度を制御して前記放水路の水圧を調整する、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水力発電所用操作支援装置において、前記制御手段は、前記放水路に対する断水および充水の少なくとも１つの操作が行われた場合に、前記放水路の水圧と、前記記憶手段が記憶している前記放水路の目標水圧とを基に、前記水車制御装置に対して放水路排水弁の開度を制御して前記放水路の水圧を調整する、ことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４または５に記載の水力発電所用操作支援装置において、前記制御手段は、前記水車制御装置に対して放水路排水弁の開度を制御して前記放水路の水圧を調整した結果を前記パーソナルコンピュータに出力する、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、水路の水圧を基に水車制御装置に対してガイドベーンの開度を制御するので、水路の水圧調整を自動で行うことができる。これにより、断水操作および充水確認を柔軟に支援することができる。

請求項２の発明によれば、あらかじめ設定した各水路の目標水圧に応じて水車制御装置でガイドベーンの開度を制御するので、各水路の水圧調整を自動で確実に行うことができる。これにより、断水操作および充水確認を柔軟に支援することができる。

請求項３の発明によれば、ガイドベーンの開度による水圧の推移を記録してパーソナルコンピュータに出力するので、作業者に対して各水路の水圧の動向を把握することを可能にし、目標水圧に対する的確な操作判断をすることを可能にする。

請求項４の発明によれば、放水路の水圧に応じて水車制御装置で放水路排水弁の開度を制御するので、放水路の水圧調整を自動で行うことができる。これにより、断水操作および充水確認を柔軟に支援することができる。

請求項５の発明によれば、放水路のあらかじめ設定した放水路の目標水圧に応じて水車制御装置で放水路排水弁の開度を制御するので、放水路の水圧調整を自動で確実に行うことができる。これにより、断水操作および充水確認を柔軟に支援することができる。

請求項６の発明によれば、放水路排水弁の開度による水圧の推移を記録してパーソナルコンピュータに出力するので、作業者に対して放水路の水圧の動向を把握することを可能にし、目標水圧に対する的確な操作判断を行うことを可能にする。

実施の形態１による水力発電所用操作支援装置の構成を示す構成図である。 水力発電所用操作支援装置が適用されている揚水式水力発電所の一例を示す全体図である。 放水路断水記録の一例を示す図である。 放水路充水記録の一例を示す図である。 放水路断水記録の一例を示す図である。 放水路充水記録の一例を示す図である。 水力発電所用操作支援装置が適用されているダム水路式水力発電所の一例を示す全体図である。 水力発電所の全体を示す全体図である。 導水路・鉄管路の断水記録の一例を示す図である。 導水路・鉄管路の充水記録の一例を示す図である。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。

（実施の形態１）
この実施の形態による水力発電所用操作支援装置を図１に示す。図１の水力発電所用操作支援装置１０は、図２に示すように上・下の２つのダムがある揚水式水力発電所に適用されている。なお、この実施の形態では、先に説明した図８と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。図２の水力発電所に対しては、図８と同様にセンサ等が設置されている。以下では、図２と図８を併用して説明する。

水力発電所用操作支援装置１０は、アナログ入力部１０ａ、演算制御部１０ｂ、メモリ部１０ｃ、入力／出力部１０ｄ、接点出力部１０ｅおよびバス１０ｆを備えている。

アナログ入力部１０ａは、水車制御装置２０や各センサからアナログ信号を受け取る。なお、水車制御装置２０は、水力発電機１４１に連結され、鉄管路を流れた水で回転する水車１４２の回転等を制御する。水車制御装置２０からアナログ入力部１０ａに入力されるアナログ信号には、
（Ｃ１）速度信号１ａｓ
（Ｃ２）負荷制限装置開度１ｂｓ
（Ｃ３）ガイドベーン開度１ｃｓ
（Ｃ４）放水路排水弁開度１ｄｓ
（Ｃ５）鉄管路水圧１ｅｓ
（Ｃ６）放水路水圧１ｆｓ
（Ｃ７）所内排水槽水位１ｇｓ
がある。

上記（Ｃ１）の速度信号１ａｓは、水車１４２の速度つまり水力発電機１４１の速度を表すものである。速度信号１ａｓは、水車１４２の速度を計測する速度センサからの計測値を速度変換器１ａが変換したものである。

上記（Ｃ２）の負荷制限装置開度１ｂｓは、ガイドベーンの開度を制限するものである。負荷制限装置開度１ｂｓは、負荷制限装置開度（７−７７スイッチの操作による開度）を表す値を開度変換器１ｂが変換したものである。

上記（Ｃ３）のガイドベーン開度１ｃｓは、現在のガイドベーンの開度を表すものである。ガイドベーン開度１ｃｓは、ガイドベーン開度（７−６５スイッチの操作による開度）を表す値を開度変換器１ｃが変換したものである。なお、ガイドベーンは、開閉することで水車１４２の羽に対する水の流量を調整する。

上記（Ｃ４）の放水路排水弁開度１ｄｓは、放水路排水弁１２４の開度を表すものである。放水路排水弁開度１ｄｓは、放水路排水弁開度（ＨＶＬ）を表す値を開度変換器１ｄが変換したものである。

上記（Ｃ５）の鉄管路水圧１ｅｓは、鉄管路の水圧を表すものである。鉄管路水圧１ｅｓは、鉄管水圧計センサ１５１からの計測値を水圧変換器１ｅが変換したものである。

上記（Ｃ６）の放水路水圧１ｆｓは、放水路の水圧を表すものである。放水路水圧１ｆｓは、放水路水圧計センサ１５２からの計測値を水圧変換器１ｆが変換したものである。

上記（Ｃ７）の所内排水槽水位１ｇｓは、所内排水槽１１２の水位を表すものである。所内排水槽水位１ｇｓは、所内排水槽１１２に設置されている所内排水槽水位計１５３からの計測値（ＷＬ）を水位変換器１ｇが変換したものである。

アナログ入力部１０ａは、これらのアナログ量である速度信号１ａｓ〜所内排水槽水位１ｇｓを得ると、これらの速度信号１ａｓ〜所内排水槽水位１ｇｓをデジタル量に変換する。この後、アナログ入力部１０ａは、演算制御部１０ｂの制御で、これらの速度信号１ａｓ〜所内排水槽水位１ｇｓをバス１０ｆを経てメモリ部１０ｃに定期的に送る。

なお、圧力がある導水路については、一体となった鉄管路に設けた鉄管水圧センサからの計測値をアナログ入力部１０ａが変換して導水路水圧とする。

入力／出力部１０ｄは、コンピュータ等を接続するためのものである。入力／出力部１０ｄには例えば保守パソコン３０が接続され、入力／出力部１０ｄは、保守パソコン３０とデータのやり取りを行う。入力／出力部１０ｄは、バス１０ｆを経てデータを受け取ると、このデータを保守パソコン３０に送り、また、保守パソコン３０からデータを受け取ると、このデータをバス１０ｆを経て演算制御部１０ｂに送る。

接点出力部１０ｅは、演算制御部１０ｂが生成した各種の開度制御信号をバス１０ｆを経て受け取ると、演算制御部１０ｂの制御によって水車制御装置２０に送る。開度制御信号には、水車制御装置２０に設けられている７−７７スイッチの操作による負荷制御装置開度を制御する負荷制御装置開度制御信号２ａｓと、水車制御装置２０に設けられている７−６５スイッチの操作によるガイドベーン開度を制御するガイドベーン開度制御信号２ｂｓとがある。さらに、開度制御信号には、放水路に設けられている放水路排水弁１２４の放水路排水弁開度を制御する放水路排水弁開度制御信号２ｃｓがある。

メモリ部１０ｃは、アナログ入力部１０ａから速度信号１ａｓ〜所内排水槽水位１ｇｓをバス１０ｆを経て受け取ると、速度信号１ａｓ〜所内排水槽水位１ｇｓを記憶する。また、メモリ部１０ｃは、演算制御部１０ｂの制御によって、水力発電所に応じた断水操作および充水操作時の目標水圧を記憶している。目標水圧は、断水操作および充水操作により、導水路、鉄管路および放水路の各水路に加わる水圧の目標値である。こうした目標水圧は保守パソコン３０から入力／出力部１０ｄを経てメモリ部１０ｃに入力される。

演算制御部１０ｂは、定期的に行われる導水路、鉄管路および放水路の保守・点検の際に、導水路、鉄管路および放水路の断水操作・充水操作を支援するための支援処理を行う。つまり、演算制御部１０ｂは、保守パソコン３０から水力発電所に応じた断水操作および充水操作時の目標水圧を受け取ると、メモリ部１０ｃを制御して、これらの水力発電所に応じた断水操作および充水操作の目標水圧を前もって記憶する。この実施の形態では、演算制御部１０ｂは、水力発電所に応じた断水操作および充水操作時の目標水圧として、次の水圧をメモリ部１０ｃに記憶する。
（Ｄ１）導水路の断水操作時の目標水圧（導水路断水目標水圧）
（Ｄ２）導水路の充水操作時の目標水圧（導水路充水目標水圧）
（Ｄ３）鉄管路の断水操作時の目標水圧（鉄管路断水目標水圧）
（Ｄ４）鉄管路の充水操作時の目標水圧（鉄管路充水目標水圧）
（Ｄ５）放水路の断水操作時の目標水圧（放水路断水目標水圧）
（Ｄ６）放水路の充水操作時の目標水圧（放水路充水目標水圧）
なお、上記各目標水圧の中で、上記Ｄ１、Ｄ２については導水路に圧力がある場合に記憶される。

また、演算制御部１０ｂは、アナログ入力部１０ａが出力する速度信号１ａｓ〜所内排水槽水位１ｇｓを定期的にメモリ部１０ｃに記憶していく。

このように、各目標水圧などを記憶している状態で、例えば保守パソコン３０から操作支援指示が入力／出力部１０ｄを経て演算制御部１０ｂに送られると、演算制御部１０ｂは操作支援処理を開始する。

例えば、保守パソコン３０による操作支援指示が圧力のある導水路の断水操作である場合、取水口ゲート１０１が全閉であるとき、演算制御部１０ｂは、メモリ部１０ｃに記憶されている導水路断水目標水圧を読み出し、読み出した導水路断水目標水圧と現在の導水路水圧との水圧差を基に、現在のガイドベーン開度１ｃｓを参照して、ガイドベーンの開度を制御するためのガイドベーン開度制御信号２ｂｓを生成する。例えば、導水路における水圧差が小さくなるように、現在のガイドベーン開度１ｃｓを参照して、ガイドベーン開度制御信号２ｂｓを生成する。この後、演算制御部１０ｂは、接点出力部１０ｅを制御して、生成したガイドベーン開度制御信号２ｂｓを水車制御装置２０に送る。また、演算制御部１０ｂは、ガイドベーン開度を制限するための負荷制限装置開度制御信号２ａｓを、現在の負荷制限装置開度１ｂｓを参照して生成する。この負荷制限装置開度制御信号２ａｓは、ガイドベーン開度制御信号２ｂｓ超過を制限し、導水路の急激な水圧変化を防ぐためのものである。演算制御部１０ｂは、接点出力部１０ｅを制御して、生成した負荷制限装置開度制御信号２ａｓを水車制御装置２０に送る。

一方、保守パソコン３０による操作支援指示が圧力が加わらない導水路の断水操作である場合、取水口ゲート１０１が全閉であるとき、演算制御部１０ｂは、導水路の抜水をするためのガイドベーン開度を制御すると共に前もって設定されているガイドベーン開度制御信号２ｂｓを生成する。

この後、演算制御部１０ｂは、接点出力部１０ｅを制御して、生成したガイドベーン開度制御信号２ｂｓを水車制御装置２０に送る。また、演算制御部１０ｂは、ガイドベーン開度を制限するための負荷制限装置開度制御信号２ａｓを、現在の負荷制限装置開度１ｂｓを参照して生成する。この負荷制限装置開度制御信号２ａｓは、ガイドベーン開度制御信号２ｂｓ超過を制限し、導水路の急激な水圧変化を防ぐためのものである。演算制御部１０ｂは、生成した負荷制限装置開度制御信号２ａｓを水車制御装置２０に送る。

保守パソコン３０による操作支援指示が鉄管路の断水操作である場合、取水口ゲート１０１と入口弁１２３が全閉であるとき、鉄管排水弁１２２を全開して排水する。演算制御部１０ｂは、メモリ部１０ｃに記憶されている鉄管路断水目標水圧を読み出し、読み出した鉄管路断水目標水圧と現在の鉄管路水圧１ｅｓとの水圧差を基に、鉄管路断水目標水圧に到達したことを入力／出力部１０ｄを経て保守パソコン３０に送り作業者の鉄管路断水を支援する。

保守パソコン３０による操作支援指示が放水路の断水操作である場合、放水口ゲート１０２と入口弁１２３が全閉であるとき、演算制御部１０ｂは、放水路の抜水をするための放水路排水弁開度を制御する放水路排水弁開度制御信号２ｃｓを生成する。このとき、演算制御部１０ｂは、メモリ部１０ｃに記憶されている放水路断水目標水圧を読み出し、読み出した放水路断水目標水圧と現在の放水路水圧１ｆｓとの水圧差を基に、現在の放水路排水弁開度１ｄｓを参照して、放水路排水弁の開度を制御するための放水路排水弁開度制御信号２ｃｓを生成する。例えば、放水路における水圧差が小さくなるように、現在の放水路排水弁開度１ｄｓを参照して、放水路排水弁開度制御信号２ｃｓを生成する。この後、演算制御部１０ｂは、接点出力部１０ｅを制御して、生成した放水路排水弁開度制御信号２ｃｓを水車制御装置２０に送る。

さらに、演算制御部１０ｂは、所内排水槽水位１ｇｓを参照して、所内排水槽１１２の水位を検出する。そして、演算制御部１０ｂは、所内排水槽水位を監視することにより、所内排水槽１１２を排水する排水装置の運転台数を調整する指示を、入力／出力部１０ｄを経て保守パソコン３０に送る。

保守パソコン３０による操作支援指示が放水路の充水操作である場合、放水口ゲート１０２、入口弁１２３そして放水路排水弁１２４が全閉の状態で、放水口ゲートバイパス弁１２５により注水が行われるとき、演算制御部１０ｂは、メモリ部１０ｃに記憶されている放水路充水目標水圧を読み出し、読み出した放水路充水目標水圧と現在の放水路水圧１ｆｓとの水圧差を基に、放水路充水目標水圧に到達したことを入力／出力部１０ｄを経て保守パソコン３０に送り作業者の放水路充水の操作を支援する。

保守パソコン３０による操作支援指示が鉄管路の充水操作である場合、取水口ゲート１０１、入口弁１２３そして鉄管路排水弁１２２が全閉の状態で、取水口ゲートバイパス弁１２１により注水が行われるとき、演算制御部１０ｂは、メモリ部１０ｃに記憶されている鉄管路充水目標水圧を読み出し、読み出した鉄管路充水目標水圧と現在の鉄管路水圧１ｅｓとの水圧差を基に、鉄管路充水目標水圧に到達したことを入力／出力部１０ｄを経て保守パソコン３０に送り作業者の鉄管路充水を支援する。

保守パソコン３０による操作支援指示が圧力のある導水路の充水操作である場合、取水口ゲート１０１、入口弁１２３そして鉄管路排水弁１２２が全閉であり、かつ、取水口ゲートバイパス弁１２１により注水が行われるとき、導水路充水目標水圧に到達したことを入力／出力部１０ｄを経て保守パソコン３０に送り作業者の導水路充水を支援する。

なお、圧力が加わらない導水路の充水である場合、取水口ゲート１０１、入口弁１２３そして鉄管路排水弁１２２が全閉であり、かつ、取水口ゲートバイパス弁１２１により注水が行われるとき、演算制御部１０ｂは、導水路充水目標水圧に到達したことを入力／出力部１０ｄを経て保守パソコン３０に送り作業者の導水路充水を支援する。

ところで、演算制御部１０ｂは、速度信号１ａｓ〜所内排水槽水位１ｇｓをアナログ入力部１０ａを経て受け取ると、断水操作や充水操作による水圧の推移を表す記録（トレンドグラフ）を作成する。演算制御部１０ｂは、例えば導水路および鉄管路の断水記録として先の図９に示すようなものを作成し、導水路および鉄管路の充水記録として先の図１０のようなものを作成する。また、２系統の放水路が設けられている場合には、例えば１号放水路の断水記録として図３に示すようなものを作成し、１号放水路の充水記録として図４に示すようなものを作成する。さらに、例えば２号放水路の断水記録として図５に示すようなものを作成し、２号放水路の充水記録として図６に示すようなものを作成する。

演算制御部１０ｂは、こうした断水記録および充水記録を作成すると、これらの記録を入力／出力部１０ｄを経て保守パソコン３０に出力する。

以上がこの実施の形態による水力発電所用操作支援装置の構成である。次に、この水力発電所用操作支援装置の作用について説明する。断水操作と充水操作とのために、作業者は保守パソコン３０を操作して、先に述べた（Ｄ１）〜（Ｄ６）の目標水圧を水力発電所用操作支援装置のメモリ部１０ｃに記憶させる。

作業者が保守パソコン３０を操作して、導水路、鉄管路、放水路の断水操作・充水操作を行うための指示が加えられると、保守パソコン３０は入力された指示を演算制御部１０ｂに送る。演算制御部１０ｂは、指示を受け取ると支援処理を行う。つまり、演算制御部１０ｂは、先に述べた（Ｃ１）〜（Ｃ７）の速度信号１ａｓ〜所内排水槽水位１ｇｓを、アナログ入力部１０ａを経て取り込む。そして、演算制御部１０ｂは、導水路と鉄管路の断水操作・充水操作に応じて、かつ、メモリ部１０ｃに記憶している目標水圧と現在の各水路の水圧とを基に、ガイドベーン開度制御信号２ｂｓを生成して水車制御装置２０に送る。これにより、水車制御装置２０はガイドベーンの開度を制御し、断水操作時の導水路および鉄管路の水量を調整する。

また、演算制御部１０ｂは、放水路の断水操作・充水操作に応じて、かつ、メモリ部１０ｃに記憶している目標水圧と現在の各水路の水圧とを基に、放水路排水弁開度制御信号２ｃｓを生成して水車制御装置２０に送る。これにより、水車制御装置２０は放水路排水弁１２４の開度を制御し、断水操作時の放水路の水量を調整する。

一方、演算制御部１０ｂは、メモリ部１０ｃにそれぞれ記憶されている速度信号１ａｓ〜所内排水槽水位１ｇｓにより、断水操作や充水操作の記録を作成する。この後、演算制御部１０ｂは、入力／出力部１０ｄを制御して、作成した断水操作や充水操作の記録つまり水圧のトレンドグラフを保守パソコン３０に出力する。これにより、保守パソコン３０には、水圧の推移などが表示され、目標水圧に対する的確な操作判断を支援する。さらに、作業者は、記録を次回の断水操作や充水操作に用いる。

この実施の形態によれば、速度信号１ａｓ〜所内排水槽水位１ｇｓを取り込み、あらかじめ設定した目標水圧に応じて水車制御装置２０で水車１４２のガイドベーンや放水路排水弁１２４の開度を制御して、断水操作や充水操作の際に導水路・鉄管路および放水路の水圧を調整するので、自動で水圧調整を行うことができる。これにより、さらに次の効果を達成することができる。
（Ｅ１）個々の水力発電所の断水操作・充水操作手順に沿って安全かつ柔軟に操作を支援できる。
（Ｅ２）導水路・鉄管路および放水路の水圧を常時監視することで、断水操作および充水操作時の測定精度を向上することができ、また、保守パソコン３０のモニタにトレンドグラフを表示する。これにより、水圧の動向を把握することができ、目標水圧に対する的確な操作判断を容易にできる。
（Ｅ３）水車制御（７−７７、７−６５）および排水弁開度調整だけに制御機能を絞ることにより、装置の機能を簡素化できる。なお、補機類は既設装置を活用する。
（Ｅ４）放水路の断水操作時は、所内排水槽１１２の水位を一定に保つよう放水路排水弁１２４を調節することで、効率的な操作ができる。また、所内排水槽１１２の水位の上下限監視により、排水装置故障等の地下所内の浸水防止を未然に防ぐことができる。
（Ｅ５）ガイドベーンを自動で制御するので、水圧の監視および排水弁開度の調整に対する作業者の労力を軽減し、効率的な操作を可能にする。
（Ｅ６）操作時間の効率化により、断水作業の工期短縮によるコスト低減が期待できる。

（実施の形態２）
この実施の形態による水力発電所用操作支援装置は、例えば図７に示すダム水路式水力発電所に適用されている。なお、この実施の形態では、先に説明した図２、図８と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。

ダム水路式水力発電所は、実施の形態１の揚水式水力発電所に比べて放水口ゲート１０２が設置されていない。しかし、作業者が放水路の排出口を塞ぐことで抜水操作を行い、また、ダム水路式水力発電所に応じた目標水圧を水力発電所用操作支援装置のメモリ部１０ｃに設定することにより、ダム水路式水力発電所でも水力発電所用操作支援装置が実施の形態１と同様に使用可能になる。

以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、各実施の形態では、水車制御装置２０に対して水力発電所用操作支援装置１０を外部に設けて接続する形態としたが、水車制御装置２０の内部に水力発電所用操作支援装置１０と同等の機能を設けてもよい。

１ａ 速度変換器
１ｂ、１ｃ、１ｄ 開度変換器
１ｅ、１ｆ 水圧変換器
１ｇ 水位変換器
１０ 水力発電所用操作支援装置
１０ａ アナログ入力部
１０ｂ 演算制御部（制御手段）
１０ｃ メモリ部（記憶手段）
１０ｄ 入力／出力部
１０ｅ 接点出力部（制御手段）
１０ｆ バス
２０ 水車制御装置
３０ 保守パソコン
１０１ 取水口ゲート
１０２ 放水口ゲート
１１１ 水槽
１１２ 所内排水槽
１２１ 取水口ゲートバイパス弁
１２２ 鉄管排水弁
１２３ 入口弁
１２４ 放水路排水弁
１２５ 放水口ゲートバイパス弁
１４１ 水力発電機
１４２ 水車
１５１ 鉄管水圧計センサ
１５２ 放水路水圧計センサ
１５３ 所内排水槽水位計

Claims (6)

1. 導水路、鉄管路および放水路の各水路を経て流れる水で水車が回転して発電機が発電すると共に前記水車に設けられているガイドベーンの開度を制御する水車制御装置を備える水力発電所で用いられる水力発電所用操作支援装置であって、
   前記水路に対する断水操作および充水操作の少なくとも１つの操作が行われた場合に、前記水路の水圧を基に前記水車制御装置に対してガイドベーンの開度を制御して前記水路の水圧を調整する制御手段、
   を備えることを特徴とする水力発電所用操作支援装置。
2. 前記各水路に加わる圧力の目標値を目標水圧として記憶している記憶手段を備え、
   前記制御手段は、前記各水路に対する断水操作および充水操作の少なくとも１つの操作が行われた場合に、前記各水路の水圧と、前記記憶手段が記憶している前記各水路の目標水圧とを基に、前記水車制御装置に対してガイドベーンの開度を制御して前記各水路の水圧を調整する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水力発電所用操作支援装置。
3. 前記制御手段は、前記水車制御装置に対してガイドベーンの開度を制御して前記各水路の水圧を調整した結果をパーソナルコンピュータに出力する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の水力発電所用操作支援装置。
4. 前記水車制御装置は、前記放水路に設けられている放水路排水弁の開度を制御し、
   前記制御手段は、前記放水路に対する断水および充水の少なくとも１つの操作が行われた場合に、前記放水路の水圧を基に、前記水車制御装置に対して放水路排水弁の開度を制御して前記放水路の水圧を調整する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水力発電所用操作支援装置。
5. 前記制御手段は、前記放水路に対する断水および充水の少なくとも１つの操作が行われた場合に、前記放水路の水圧と、前記記憶手段が記憶している前記放水路の目標水圧とを基に、前記水車制御装置に対して放水路排水弁の開度を制御して前記放水路の水圧を調整する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水力発電所用操作支援装置。
6. 前記制御手段は、前記水車制御装置に対して放水路排水弁の開度を制御して前記放水路の水圧を調整した結果を前記パーソナルコンピュータに出力する、
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の水力発電所用操作支援装置。

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