JP6829574B2 - 水運用制御システム、水運用制御方法、および水運用制御装置 - Google Patents
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Description
(水運用制御システム)
図1において、第1の実施の形態による水運用制御システム1の概略構成を示す。図1に示すように、水運用制御システム1は、エネルギーマネジメントシステム(EMS)200と、第1水運用計画システム201、第2水運用計画システム202、・・・、第n水運用計画システムなど、複数の水運用計画システムとを備える。EMS200と各水運用計画システムとは、通信路(101,102)を介して各種情報を通信可能に接続されている。
各水運用計画システムにより運用される水道設備(送配水システム)について図3を用いて説明する。図3に示すように、ダム301から浄水場311への送水は、重力による自然流下で行われ、その送水量は、バルブ352により制御されるように構成されている。浄水場311は、ダム301から送水された水のろ過処理、消毒処理等を行う。
水運用計画システムについて、第1水運用計画システム201を例に挙げて説明する。図2に示すように、第1水運用計画システム201は、LAN230を介して、第1水運用計画システム201により運用される水道設備を監視制御するSCADAシステム210と通信可能に接続される。第1の水運用計画システム201では、主に、SCADAシステム210の情報、データベース(25,26,27)の情報等に基づいて運用計画問題を解法する。
図4〜図9を参照して統合計画案の策定および運用に係る処理を説明する。EMS200は、自身では運用計画問題は解法せず、各水運用計画システムに運用計画問題を順次解かせ、各水運用計画システムの担当水道設備(主にポンプ)のトータル電力時系列のピークが最小となる統合計画案を速やかに得るための処理を実行する。以下では、図4に示すように水運用計画システムが4つ存在し、本来、それぞれが独立に運用計画を策定可能なケースを例に挙げて説明する。なお、水運用計画システムは、2つ、3つ、または5以上あってもよい。
第1の実施の形態との対応部分に同一符号を付して示す図10〜図12を参照して第2の実施の形態の水運用制御システム1を説明する。
図13に示すように、第1および第2の実施形態の技術を、1つの事業体(第1事業体)の複数のエリアに適用することもできる。つまり、本実施の形態の水運用計画システム1300では、1つの事業体が複数のエリアの運用計画を独立に策定するようにし、1つの大規模な運用計画問題を複数に分割して解くことで、解法の高速化を図ることが可能である(1301,1302,1303,1304)。なお、各エリアに対応する運用計画システムが設けられ、それを利用して運用計画が策定される。
第1〜第3の実施の形態では水道設備の運用計画の策定および運用を例に説明したが、図14に示すように、第1〜第3の実施形態の技術を、下水道設備(下水システム)に適用することができる。下水設備では、家庭等の水需要家1401から出た下水は、下水が自然に流れていくように勾配がつけられた下水管1411に流れ込み、中継ポンプ場1421のポンプ井1431に貯留される。そして、ポンプ井1431に貯留された下水は、揚水ポンプ1441により汲み上げられて下水管1451を流れ、下水処理場1461のポンプ井1471に貯留され、揚水ポンプ1481により汲み上げられて水処理が行われる。つまり、下水道設備は、下水を送る下水管、下水の揚水ポンプ、下水を貯留するポンプ井を備えることから、水道設備と同様に運用計画問題として定式化でき、解(統合計画値)を求めることができる。また、水道、下水道をともに含む系にも当然のことながら適用可能である。
なお上述の第1〜第4の実施の形態においては、本発明を、式(1)より算出した電力調整指数を用いた構成に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の方法により算出した電力調整指数を用いた構成に広く適用することができる。
Claims (8)
- 制御部がプログラムを記憶部から読み出して実行することで、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)システムが監視制御する複数の水道設備に係る水運用計画問題を解法する複数の水運用計画システムと、前記複数の水運用計画システムと接続されている水運用制御装置とを備える水運用制御システムであって、
前記水運用制御装置は、
第1のステップとして、
電力調整指数が小さいほど電力調整能力が大きいとして、前記複数の水運用計画システムの各々における電力調整能力の大小を電力調整指数に基づいて識別し、
前記電力調整指数は、前記水運用計画システムが担当する水道設備の所定時間における消費電力時系列の最大値である目的関数Aを最小にするように前記水運用計画問題を解いて、前記担当する水道設備を運用するための管路流量の計画値を策定し、前記策定した管路流量の計画値に対応する電力時系列情報をもとに、(前記電力時系列情報の中の最大電力−前記電力時系列情報の中の最小電力)/前記最小電力、として算出されたものであり、
第2のステップとして、
電力調整能力が小さい第1の水運用計画システムから出力された第1の管路流量の計画値と前記第1の管路流量の計画値に対応する第1の電力時系列情報とを、電力調整能力が前記第1の水運用計画システムより大きい第2の水運用計画システムに出力し、
第3のステップとして、
前記第2の水運用計画システムで算出された第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを取得し、
第4のステップとして、
前記第2のステップと前記第3のステップとで取得された前記複数の水運用計画システム毎の管路流量の計画値を用いて前記SCADAシステムが前記水道設備を運用するように前記複数の水運用計画システムの各々に対して指示し、
前記第3のステップでは、
前記第2の水運用計画システムが、
前記第2の水運用計画システムが担当する水道設備の所定時間における消費電力時系列の最大値である目的関数Aを、前記第1の電力時系列情報を加算した形の目的関数Bに構成し、
前記目的関数Bを最小にするように水運用計画問題を解いて前記第2の管路流量の計画値を策定し、
前記第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを前記水運用制御装置に出力し、
前記水運用制御装置が、前記第3のステップ後、電力調整能力が前記第2の水運用計画システムより大きい更なる水運用計画システムがある場合には、電力調整能力が小さい水運用計画システムにおける電力時系列情報を、電力調整能力がより大きい水運用計画システムに引き継ぐために、前記第2のステップと前記第3のステップとを繰り返すことを特徴とする、
水運用制御システム。 - 制御部がプログラムを記憶部から読み出して実行することで、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)システムが監視制御する複数の水道設備に係る水運用計画問題を解法する複数の水運用計画システムと、前記複数の水運用計画システムと接続されている水運用制御装置とを備える水運用制御システムであって、
前記水運用制御装置は、
第1のステップとして、
電力調整指数が小さいほど電力調整能力が大きいとして、前記複数の水運用計画システムの各々における電力調整能力の大小を電力調整指数に基づいて識別し、
前記電力調整指数は、前記複数の水運用計画システムの各々について、1日のトータル水需要量/トータル配水池容量、として算出されたものであり、
第2のステップとして、
電力調整能力が小さい第1の水運用計画システムから出力された第1の管路流量の計画値と前記第1の管路流量の計画値に対応する第1の電力時系列情報とを、電力調整能力が前記第1の水運用計画システムより大きい第2の水運用計画システムに出力し、
第3のステップとして、
前記第2の水運用計画システムで算出された第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを取得し、
第4のステップとして、
前記第2のステップと前記第3のステップとで取得された前記複数の水運用計画システム毎の管路流量の計画値を用いて前記SCADAシステムが前記水道設備を運用するように前記複数の水運用計画システムの各々に対して指示し、
前記第3のステップでは、
前記第2の水運用計画システムが、
前記第2の水運用計画システムが担当する水道設備の所定時間における消費電力時系列の最大値である目的関数Aを、前記第1の電力時系列情報を加算した形の目的関数Bに構成し、
前記目的関数Bを最小にするように水運用計画問題を解いて前記第2の管路流量の計画値を策定し、
前記第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを前記水運用制御装置に出力し、
前記水運用制御装置が、前記第3のステップ後、電力調整能力が前記第2の水運用計画システムより大きい更なる水運用計画システムがある場合には、電力調整能力が小さい水運用計画システムにおける電力時系列情報を、電力調整能力がより大きい水運用計画システムに引き継ぐために、前記第2のステップと前記第3のステップとを繰り返すことを特徴とする、
水運用制御システム。 - 制御部がプログラムを記憶部から読み出して実行することで、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)システムが監視制御する複数の水道設備に係る水運用計画問題を解法する複数の水運用計画システムと、前記複数の水運用計画システムと接続されている水運用制御装置とを備える水運用制御システムであって、
前記水運用制御装置は、
第1のステップとして、
電力調整指数が小さいほど電力調整能力が大きいとして、前記複数の水運用計画システムの各々における電力調整能力の大小を電力調整指数に基づいて識別し、
前記電力調整指数は、前記複数の水運用計画システムの各々が水運用計画問題を解いた管路流量の計画値に対応する電力時系列情報をもとに前記電力時系列情報のピーク電力の時刻をクラスタリングし、ピーク時刻が最も他より離れているものを電力調整指数が最も小さい、として算出されたものであり、
第2のステップとして、
電力調整能力が小さい第1の水運用計画システムから出力された第1の管路流量の計画値と前記第1の管路流量の計画値に対応する第1の電力時系列情報とを、電力調整能力が前記第1の水運用計画システムより大きい第2の水運用計画システムに出力し、
第3のステップとして、
前記第2の水運用計画システムで算出された第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを取得し、
第4のステップとして、
前記第2のステップと前記第3のステップとで取得された前記複数の水運用計画システム毎の管路流量の計画値を用いて前記SCADAシステムが前記水道設備を運用するように前記複数の水運用計画システムの各々に対して指示し、
前記第3のステップでは、
前記第2の水運用計画システムが、
前記第2の水運用計画システムが担当する水道設備の所定時間における消費電力時系列の最大値である目的関数Aを、前記第1の電力時系列情報を加算した形の目的関数Bに構成し、
前記目的関数Bを最小にするように水運用計画問題を解いて前記第2の管路流量の計画値を策定し、
前記第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを前記水運用制御装置に出力し、
前記水運用制御装置が、前記第3のステップ後、電力調整能力が前記第2の水運用計画システムより大きい更なる水運用計画システムがある場合には、電力調整能力が小さい水運用計画システムにおける電力時系列情報を、電力調整能力がより大きい水運用計画システムに引き継ぐために、前記第2のステップと前記第3のステップとを繰り返すことを特徴とする、
水運用制御システム。 - 制御部がプログラムを記憶部から読み出して実行することで、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)システムが監視制御する複数の水道設備に係る水運用計画問題を解法する複数の水運用計画システムと、前記複数の水運用計画システムと接続されている水運用制御装置とを備える水運用制御システムであって、
前記水運用制御装置は、
第1のステップとして、
電力調整指数が小さいほど電力調整能力が大きいとして、前記複数の水運用計画システムの各々における電力調整能力の大小を電力調整指数に基づいて識別し、
前記電力調整指数は、前記複数の水運用計画システムの各々について、前記複数の水運用計画システムの各々が水運用計画問題を解いた管路流量の計画値に対応する電力時系列情報をもとに計算する(前記電力時系列情報の中の最大電力−前記電力時系列情報の中の最小電力)/前記最小電力の計算値と前記複数の水運用計画システムの各々について計算する1日のトータル水需要量/トータル配水池容量の計算値との加重平均、として算出されたものであり、
第2のステップとして、
電力調整能力が小さい第1の水運用計画システムから出力された第1の管路流量の計画値と前記第1の管路流量の計画値に対応する第1の電力時系列情報とを、電力調整能力が前記第1の水運用計画システムより大きい第2の水運用計画システムに出力し、
第3のステップとして、
前記第2の水運用計画システムで算出された第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを取得し、
第4のステップとして、
前記第2のステップと前記第3のステップとで取得された前記複数の水運用計画システム毎の管路流量の計画値を用いて前記SCADAシステムが前記水道設備を運用するように前記複数の水運用計画システムの各々に対して指示し、
前記第3のステップでは、
前記第2の水運用計画システムが、
前記第2の水運用計画システムが担当する水道設備の所定時間における消費電力時系列の最大値である目的関数Aを、前記第1の電力時系列情報を加算した形の目的関数Bに構成し、
前記目的関数Bを最小にするように水運用計画問題を解いて前記第2の管路流量の計画値を策定し、
前記第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを前記水運用制御装置に出力し、
前記水運用制御装置が、前記第3のステップ後、電力調整能力が前記第2の水運用計画システムより大きい更なる水運用計画システムがある場合には、電力調整能力が小さい水運用計画システムにおける電力時系列情報を、電力調整能力がより大きい水運用計画システムに引き継ぐために、前記第2のステップと前記第3のステップとを繰り返すことを特徴とする、
水運用制御システム。 - 制御部がプログラムを記憶部から読み出して実行することで、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)システムが監視制御する複数の水道設備に係る水運用計画問題を解法する複数の水運用計画システムと、前記複数の水運用計画システムと接続されている水運用制御装置とを備える水運用制御システムにおける水運用制御方法であって、
前記水運用制御装置は、
第1のステップとして、
電力調整指数が小さいほど電力調整能力が大きいとして、前記複数の水運用計画システムの各々における電力調整能力の大小を電力調整指数に基づいて識別し、
前記電力調整指数は、前記水運用計画システムが担当する水道設備の所定時間における消費電力時系列の最大値である目的関数Aを最小にするように前記水運用計画問題を解いて、前記担当する水道設備を運用するための管路流量の計画値を策定し、前記策定した管路流量の計画値に対応する電力時系列情報をもとに、(前記電力時系列情報の中の最大電力−前記電力時系列情報の中の最小電力)/前記最小電力、として算出されたものであり、
第2のステップとして、
電力調整能力が小さい第1の水運用計画システムから出力された第1の管路流量の計画値と前記第1の管路流量の計画値に対応する第1の電力時系列情報とを、電力調整能力が前記第1の水運用計画システムより大きい第2の水運用計画システムに出力し、
第3のステップとして、
前記第2の水運用計画システムで算出された第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを取得し、
第4のステップとして、
前記第2のステップと前記第3のステップとで取得された前記複数の水運用計画システム毎の管路流量の計画値を用いて前記SCADAシステムが前記水道設備を運用するように前記複数の水運用計画システムの各々に対して指示し、
前記第3のステップでは、
前記第2の水運用計画システムが、
前記第2の水運用計画システムが担当する水道設備の所定時間における消費電力時系列の最大値である目的関数Aを、前記第1の電力時系列情報を加算した形の目的関数Bに構成し、
前記目的関数Bを最小にするように水運用計画問題を解いて前記第2の管路流量の計画値を策定し、
前記第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを前記水運用制御装置に出力し、
前記水運用制御装置が、前記第3のステップ後、電力調整能力が前記第2の水運用計画システムより大きい更なる水運用計画システムがある場合には、電力調整能力が小さい水運用計画システムにおける電力時系列情報を、電力調整能力がより大きい水運用計画システムに引き継ぐために、前記第2のステップと前記第3のステップとを繰り返すことを特徴とする、
水運用制御方法。 - 制御部がプログラムを記憶部から読み出して実行することで、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)システムが監視制御する複数の水道設備に係る水運用計画問題を解法する複数の水運用計画システムと、前記複数の水運用計画システムと接続されている水運用制御装置とを備える水運用制御システムにおける水運用制御方法であって、
前記水運用制御装置は、
第1のステップとして、
電力調整指数が小さいほど電力調整能力が大きいとして、前記複数の水運用計画システムの各々における電力調整能力の大小を電力調整指数に基づいて識別し、
前記電力調整指数は、前記複数の水運用計画システムの各々について、1日のトータル水需要量/トータル配水池容量、として算出されたものであり、
第2のステップとして、
電力調整能力が小さい第1の水運用計画システムから出力された第1の管路流量の計画値と前記第1の管路流量の計画値に対応する第1の電力時系列情報とを、電力調整能力が前記第1の水運用計画システムより大きい第2の水運用計画システムに出力し、
第3のステップとして、
前記第2の水運用計画システムで算出された第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを取得し、
第4のステップとして、
前記第2のステップと前記第3のステップとで取得された前記複数の水運用計画システム毎の管路流量の計画値を用いて前記SCADAシステムが前記水道設備を運用するように前記複数の水運用計画システムの各々に対して指示し、
前記第3のステップでは、
前記第2の水運用計画システムが、
前記第2の水運用計画システムが担当する水道設備の所定時間における消費電力時系列の最大値である目的関数Aを、前記第1の電力時系列情報を加算した形の目的関数Bに構成し、
前記目的関数Bを最小にするように水運用計画問題を解いて前記第2の管路流量の計画値を策定し、
前記第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを前記水運用制御装置に出力し、
前記水運用制御装置が、前記第3のステップ後、電力調整能力が前記第2の水運用計画システムより大きい更なる水運用計画システムがある場合には、電力調整能力が小さい水運用計画システムにおける電力時系列情報を、電力調整能力がより大きい水運用計画システムに引き継ぐために、前記第2のステップと前記第3のステップとを繰り返すことを特徴とする、
水運用制御方法。 - 制御部がプログラムを記憶部から読み出して実行することで、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)システムが監視制御する複数の水道設備に係る水運用計画問題を解法する複数の水運用計画システムと、前記複数の水運用計画システムと接続されている水運用制御装置とを備える水運用制御システムにおける水運用制御方法であって、
前記水運用制御装置は、
第1のステップとして、
電力調整指数が小さいほど電力調整能力が大きいとして、前記複数の水運用計画システムの各々における電力調整能力の大小を電力調整指数に基づいて識別し、
前記電力調整指数は、前記複数の水運用計画システムの各々が水運用計画問題を解いた管路流量の計画値に対応する電力時系列情報をもとに前記電力時系列情報のピーク電力の時刻をクラスタリングし、ピーク時刻が最も他より離れているものを電力調整指数が最も小さい、として算出されたものであり、
第2のステップとして、
電力調整能力が小さい第1の水運用計画システムから出力された第1の管路流量の計画値と前記第1の管路流量の計画値に対応する第1の電力時系列情報とを、電力調整能力が前記第1の水運用計画システムより大きい第2の水運用計画システムに出力し、
第3のステップとして、
前記第2の水運用計画システムで算出された第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを取得し、
第4のステップとして、
前記第2のステップと前記第3のステップとで取得された前記複数の水運用計画システム毎の管路流量の計画値を用いて前記SCADAシステムが前記水道設備を運用するように前記複数の水運用計画システムの各々に対して指示し、
前記第3のステップでは、
前記第2の水運用計画システムが、
前記第2の水運用計画システムが担当する水道設備の所定時間における消費電力時系列の最大値である目的関数Aを、前記第1の電力時系列情報を加算した形の目的関数Bに構成し、
前記目的関数Bを最小にするように水運用計画問題を解いて前記第2の管路流量の計画値を策定し、
前記第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを前記水運用制御装置に出力し、
前記水運用制御装置が、前記第3のステップ後、電力調整能力が前記第2の水運用計画システムより大きい更なる水運用計画システムがある場合には、電力調整能力が小さい水運用計画システムにおける電力時系列情報を、電力調整能力がより大きい水運用計画システムに引き継ぐために、前記第2のステップと前記第3のステップとを繰り返すことを特徴とする、
水運用制御方法。 - 制御部がプログラムを記憶部から読み出して実行することで、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)システムが監視制御する複数の水道設備に係る水運用計画問題を解法する複数の水運用計画システムと、前記複数の水運用計画システムと接続されている水運用制御装置とを備える水運用制御システムにおける水運用制御方法であって、
前記水運用制御装置は、
第1のステップとして、
電力調整指数が小さいほど電力調整能力が大きいとして、前記複数の水運用計画システムの各々における電力調整能力の大小を電力調整指数に基づいて識別し、
前記電力調整指数は、前記複数の水運用計画システムの各々について、前記複数の水運用計画システムの各々が水運用計画問題を解いた管路流量の計画値に対応する電力時系列情報をもとに計算する(前記電力時系列情報の中の最大電力−前記電力時系列情報の中の最小電力)/前記最小電力の計算値と前記複数の水運用計画システムの各々について計算する1日のトータル水需要量/トータル配水池容量の計算値との加重平均、として算出されたものであり、
第2のステップとして、
電力調整能力が小さい第1の水運用計画システムから出力された第1の管路流量の計画値と前記第1の管路流量の計画値に対応する第1の電力時系列情報とを、電力調整能力が前記第1の水運用計画システムより大きい第2の水運用計画システムに出力し、
第3のステップとして、
前記第2の水運用計画システムで算出された第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを取得し、
第4のステップとして、
前記第2のステップと前記第3のステップとで取得された前記複数の水運用計画システム毎の管路流量の計画値を用いて前記SCADAシステムが前記水道設備を運用するように前記複数の水運用計画システムの各々に対して指示し、
前記第3のステップでは、
前記第2の水運用計画システムが、
前記第2の水運用計画システムが担当する水道設備の所定時間における消費電力時系列の最大値である目的関数Aを、前記第1の電力時系列情報を加算した形の目的関数Bに構成し、
前記目的関数Bを最小にするように水運用計画問題を解いて前記第2の管路流量の計画値を策定し、
前記第2の管路流量の計画値と前記第2の管路流量の計画値に対応する第2の電力時系列情報とを前記水運用制御装置に出力し、
前記水運用制御装置が、前記第3のステップ後、電力調整能力が前記第2の水運用計画システムより大きい更なる水運用計画システムがある場合には、電力調整能力が小さい水運用計画システムにおける電力時系列情報を、電力調整能力がより大きい水運用計画システムに引き継ぐために、前記第2のステップと前記第3のステップとを繰り返すことを特徴とする、
水運用制御方法。
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JP2016195037A JP6829574B2 (ja) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 水運用制御システム、水運用制御方法、および水運用制御装置 |
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