JPH04121460A - 水力発電所の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水力発電所の計算機を用いた制御装置の構成
並びに故障発生時の処理方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、５２４９Ａ電気計算（ＪＰＮ）５４　（
８）２９２−３０１　（８６）「水力発電所の全ディジ
タル制御」において論しられている様に、計算機の信頼
性向上を計る為、互いに独立に演算が可能な計算機制御
装置２台から構成された２重化システムが採用されてお
り、一方に故障が検出されると自動的に他方の正常系の
出力が優先される様に構成されている。しかしながら、
上記従来の装置においては、完全に２重化された構成で
あることから大巾なコスト増加となる問題があった。

また、他の従来例として特開昭６１−１９０６３７号公
報が挙げられる。この従来例は、自己診断回路の他にタ
イマー回路およびカウンター回路を設け、故障検出時に
は必要最小限の回路のみをリセットし、１／Ｆ回路は現
状のまま維持しておき、リセット解除後、それ以上故障
が検出されないときはそのまま処理を続行し、一定時間
内に規定以上の故障が検出された場合は１／Ｆ回路をリ
セットして外部への出力を止めるという構造のものであ
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

前者の従来装置においては、計算機の偶発的な故障すな
わち、タイミングのずれ、外部よりの電気的雑音及び動
作に対する限界値が狭くなったこと等より発生する復帰
可能な故障に対する信頼性向上策として、同一の計算機
制御装置による完全２重化の構成が採用され、一方が故
障すると即座に正常系へ切り換えられ、その故障した計
算機制御装置を復帰させる様構成されている為、１重系
の制御装置に比べ大巾にコストが増加するという問題が
あった。また、後者の従来技術においては、故障信号を
受けて、その故障原因が復帰可能な故障か復帰不可能な
故障かを判定することは全く考慮していなかったため、
適正な故障処理がしにくいという問題があった。

本発明の目的は、大巾なコスト増加することなく偶発的
な故障に対する信頼性の向上を達成する水力発電所の制
御装置及び制御方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、一般に計算機を用いた制御装置は
多機能制御に使用される場合が多いが、この場合の問題
点を解決することにある。すなわち、多機能を１台の計
算機制御装置により達成する場合は、演算時間の高速化
が必要となる為、大容量計算機の採用が不可欠であるこ
とからコスト増加の問題があった。又、１台計算機によ
ると故障により全ての機能がダウンしてしまい水力発電
所の全システムが制御不能な状態に陥ってしまうという
問題があった。一方、多機能を機能別に分散させた複数
個の比較的に小容量の計算機制御装置が採用される場合
もあるが、この場合、コストの増加、全システム制御不
能の問題に対しては効果が有るが、水力発電所の全シス
テムの故障率としては、使用された計算機制御装置の台
数倍されてしまい信頼性が低下してしまう問題があった
。

これらの多機能制御の場合のコスト増加、信頼性低下の
問題を解決することも目的の一つである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、計算機制御装置と
、この計算機制御装置に制御される案内羽根装置及び水
車と、計算機制御装置より出力される故障信号を受ける
と共にリセット信号を計算機制御装置に出力するトラッ
ピング装置と、を備えた水力発電所の制御装置において
、トラッピング装置は前記故障信号を受けて故障原因が
プログラムミスによるか外部雑音によるかを判定し、外
部雑音によると判定されたとき前記リセット信号を出力
させ、プログラムミスによると判定されたときその故障
の復帰可能性を判定し、復帰可能と判定されたとき前記
リセット信号を出力させ、復帰不可能と判定されたとき
水車停止信号を出力するよう形成されていることを特徴
とするものである。

前記制御装置において、計算機制御装置の状態量を随時
記憶するメモリを備え、該計算機制御装置のリセット信
号による故障復帰後の初期状態として前記メモリに記憶
されている故障直前の状態量を与えるよう形成されてい
るものがよい。また、メモリは計算機制御装置に故障が
発生していない場合に、該計算機制御装置の今回の演算
結果による状態量を先に記憶されている最も古い状態量
と入れ替えて記憶するように形成されているものがよい
。

また、本発明は、機能毎に分散された複数個の計算機制
御装置を備えた水力発電所の制御装置において、相互に
一方が他方の計算機制御装置に対して前記トラッピング
装置の機態を兼備していることを特徴とするものである
。

前記制御装置において、計算機制御装置の故障回数を積
算し該故障回数が予め設定された回数を越えた場合に水
車停止信号を出力するよう形成されているものがよい。

また、本発明は、案内羽根及び水車を制御する計算機制
御装置から出力される故障信号を受けて故障原因がプロ
グラムミスによるか外部雑音によるかを判定する工程と
、外部雑音によると判定されたときリセット信号を計算
機制御装置へ出力する工程と、プログラムミスによると
判定されたときその故障の復帰可能性を判定する工程と
復帰可能と判定されたとき前記リセット信号を出力させ
、復帰不可能と判定されたとき水車停止信号を出力する
工程を有する水力発電所の制御方法である。

すなわち、一部繰り返しになるが、本発明は計算機制御
装置の状態量すなわち、前記計算機制御装置の制御対象
である被制御装置の状態を前記計算機制御装置が故障す
る直前の状態に復帰するのに必要な情報を前記計算機制
御装置の演算周期毎にあるいは数回の演算周期毎に記憶
するトラッピング装置を設け、前記計算機制御装置が故
障した場合、前記トラッピング装置より前記計算機制御
装置の故障を解除するリセット信号を前記計算機制御装
置に出力し、続いて前記にて記憶しである計算機制御装
置の故障直前の状態量を計算機制御装置復帰時の初期状
態として与える。ここで前記計算機制御装置の故障直前
の状態量は、状態量を表わすデータの信頼性を向上する
ことを目的とし、故障する数回前の状態量を使用するの
が安全である。上記の如く作用するトラッピング装置を
水力発電所の計算機を用いた制御装置に付加することに
より、従来の様に計算機制御装置の信頼性向上の為に完
全２重化のシステムを採用する必要が無いので安価で信
頼性の高い計算機を用いた制御装置を提供することがで
きる。

更に、上述のトラッピング装置は、計算機制御装置のタ
イミングのずれ、外部よりの電気的雑音及び限界値が狭
くなったことなどから発生する復帰可能な偶発的な故障
の解除には有効な手段であが、プログラムミスや部品の
故障などによる復帰不可能な永久的な故障の場合には、
計算機制御装置を復帰させることは、トラッピング装置
が作用しても不可能であり、この状態を継続することは
。

水力発電所の被制御装置を無制限の状態で放置すること
であり非常に危険である。そこで、トラッピング装置の
故障解除作用の回数を積算し、水力発電所の被制御装置
を無制限状態に放置しても重大事故に陥いることのない
時間すなわち積算回数を予しめ設定して置き、トラッピ
ング装置の故障解除作用の積算回数が前記予め設定され
た積算回数を超えた場合、計算機制御装置に復帰不可能
な永久故障が発生したと判断し水力発電所を強制的に停
止させる信号をトラッピング装置より出力すると同時に
故障解除作用を止めるので、計算機制御装置の永久故障
に対して安全性が高い。

一方、一般的に計算機制御装置は多機能制御に使用され
ることが多いが、この様なシステムの場合１機能毎に分
散された複数個の計算機制御装置を採用し、各々の計算
機制御装置に前述のトラッピング装置の作用を持たせ、
故障が発生した場合正常である他方の計算機制御装置が
故障した計算機制御装置にアクセスすることにより、多
機能制御に分散形の制御装置を採用しても高い信頼性に
確保できると同時に比較的小容量の安価な計算機制御装
置を提供することができる。

〔作用〕

本発明のトラッピング装置は、計算機制御装置からの故
障信号を受けて、その故障原因がプログラムミスによる
復帰不可能なものが外部雑音による復帰可能なものかを
判定するため、プログラムミスによる水力発電所の巣内
羽根装置の誤用を防止する等の適切な制御が可能となり
、ノイズ的な故障の場合は故障回数のカウントに含めな
いので、ノイズ的故障だけが複数回繰り返された場合に
は水車停止信号が出力されることがなくなり、この点か
らも適切な制御が可能となる。

本発明によるトラッピング装置は、計算機制御装置の状
態量を計算機制御装置の１演算量期毎にあるいは数回の
演算同期毎に記憶する。ここでこの状態量の記憶量は前
回の演算の状態量あるいは前回から数回前までの演算の
状態量という様に数個の状態量のみで良いので、トラッ
ピング装置の記憶容易は比較的小容量の記憶容量のもの
で達成できる。

計算機制御装置に故障が発生すると前記計算機制御装置
の自己診断機能により故障を示す信号がトラッピング装
置に出力される。トラッピング装置は前記故障を示す記
号を受けて即座に計算機制御装置に故障リセット信号を
出力すると同時に、故障が発生する以前に記憶しておい
た前記計算機制御装置の最も古い状態量あるいは状態量
の平均値あるいは故障する直前の予め設定された数回前
の状態量を計算機制御装置の復帰時の初期値として出力
する。これらの動作は、計算機制御装置の１回の演算周
期内（一般的に数ｍｓ〜数＋ｒｎｓ）に実施され、水力
発電所の被制御装置の動作特性と比べると数十倍の速さ
で実行されるので、トラッピング装置が処理している間
は水力発電所の制限装置が制御不能に陥っても実質的に
は何ら問題が発生しない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図を用いて説
明する。

本発明の制限装置３は、第１図に示した如く水力発電所
の案内羽根装置及び水車といった被制限装Ｗ４に制御信
号を与える為の演算を行なう計算４１１１−１と、前記
計算機１−１の演算結果を格納するメモリ１−３と、前
記計算機１−１にて演算する為のデータである前記被制
御装置４の状態量取り込みと前記計算機１−１の演算結
果を出方する為の入出力袋Ｍ１−２とから構成された計
算機制御装置１に、第２図に示す様に、前記計算機制御
装Ｗｔ１と前記計算機１−１を介して連結される故障判
断用計算機２−１と、前記計算機１−１の状態量を一時
記憶するメモリ２−２と、前記計算機制御装置１に故障
が発生した場合前記計算機１−１にリセット信号を出力
するリセット出方回路２−３と、前記計算機制御装置１
の故障回数が予じめ設定された回数を超えた場合水車停
止信号を出力する停止信号出力回路２−４から構成され
たトラッピング装置２を付加した構成となっている。

本発明は、第３図に示しごとく、ステップ３゜１で計算
機制御装置１に故障が発生していないと判定された場合
は、前記計算機制御装置１の今回の演算結果による状態
量を、先に記憶しておいた最も古い状態量を削除しくス
テップ３０２）、その替わりにメモリ２−２に記憶する
（ステップ３ｏ３）。前記計算機制御装置１に故障が発
生しない正常な状態では随時前記動作が繰り返され、前
記メモリ２−２には数個の新しい状態量が記憶される。

ここでメモリ２−２に記憶される計算機制御装置１の状
態量は本発明では３ケの状態量であるが、これは被制御
装Ｍ４の特性により最適個数を決定すれば良い。

計算機制御装置１に故障が発生すると計算機１−１に内
蔵された自己診断機能により故障が計算機制御装置され
、その故障信号がトラッピング装置２の故障判断用計算
機２−１に出力される（ステップ３０４）。すると前記
計算機２−１より再スタート信号が計算機制御装置１に
出力しくステップ３０５）、その結果から故障原因がプ
ログラムミスによる故障か外部ノイズによる故障かを判
定する（ステップ３０６）。それがプログラムミスによ
る故障と判定されたときは、前記故障判断用計算機２−
１では前回までの故障発生回数Ｎに＋１を加算しくステ
ップ３０７，３０８）　、予じめ設定された故障回数Ｎ
Ｓと比較する（ステップ３０９）。比較の結果、故障回
数Ｎが予じめ設定された故障回数ＮＳを超えない場合は
、リセット信号出力回路２−３より前記計算機制御装置
１の計算機１−１にリセット信号が出力される（ステッ
プ３１０）。それと同時に前記メモリ２−２に記憶され
た前記計算機制御装置１の最も古い状態量が前記計算機
制御装置１の復帰時の初期値として前記計算機１−１に
出力される（ステップ３１１）。従って故障を発生した
計算機制御装置１は、故障を発生する演算周期（秒）Ｘ
３秒前の状態より復帰する。ここで、計算機制御装置１
の復帰時の初期値としては、先にメモリ２−２に記憶さ
れた３ケの状態量の平均値を使用しても問題ない。

又、計算機制御装置１の演算周期（秒）Ｘ３秒前の状態
量を初期値として使用しても演算周期は数ｍｓ〜数十ｍ
ｓと非常に速いので、水力発電所の制御装置はほとんど
同一状態にあるので故障を復帰した時にジャンピング等
の瞬時的な異常現象は全く問題とならない。

一方、故障回数Ｎが予じめ設定された故障回数ＮＳを超
えた場合は、即座に停止信号出力回路２−４から水車を
停止する信号が出力されるので（ステップ３１２）、計
算機制御装置が復帰不能な永久故障に陥っても水車を安
全に停止することができる。ここで予じめ設定される故
障回数Ｎｓは、水車の被制御装置が暴走しても水車に重
大な事故を発生しない許容できる時間、すなわちＮｓ〈
（許容できる時間）／（トラッピング装置が計算機制御
装置に故障処理を１回するのに必要な時間）とする。

一方ステップ３０６で故ｌＩｊＩＪＭ因が復帰可能な外
部ノイズと判定されたときは、ステップ３１３を経て直
接リセット信号出力のステップ３１０に至る。従って、
この場合の故障はステップ３０８による故障回数にカウ
ントされないことになり、外部ノイズがたまたまＮｓ回
以上となっても、水車を停止させることがなくなる。そ
して、リセット信号と状態量の出力がされることにより
（ステップ３１０，３１１）　、稼動状態に復帰できる
。

以上の様に、本発明によれば計算機制御装置１に発生す
る偶発的な故障の復帰処理に有効であり、従来の様に計
算機制御装置の２重化による信頼性向上とほぼ同等の効
果があるので、信頼性の高い、安価な計算機を用いた制
御装置を提供することができる。

更に、計算機を用いた制御装置に要求される機会の多い
多機能制御においては１機能毎に比較的小容量の計算機
制御装置を分散形に配置し、各々の計算機制御装置に前
記トラッピング装置機能をもたせ相互に故障発生時の故
障復帰処理を実施させる様構成すれば、各々の計算機制
御装置の信頼性の向上、さらには永久故障発生時におけ
る他機能への故障波及を防止することができるので、安
価で信頼性の高い計算機を用いた制御装置の提供に非常
に有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば１以上説明した様に計算機を用いた制御
装置の最大の欠点である偶発的に発生する故障に対し、
２重化システムを用いないくても本発明に係るトラッピ
ング装置が、その故障を復帰させる様に働きシステムの
ダウンタイムを大巾に減少する効果がある。すなわち、
安価で信頼性の高い計算機を用いた制御装置を提供する
ことができる。

さらに、多機能制御においては、上記トラッピング装置
の役割を機能毎に分散された比較的小容量の計算機制御
装置に持たせることができるので機能毎の信頼性向上、
原価低減、故障波及防止に大きく寄与することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す計算機を用いた制御装
置のブロック図、第２図は本発明のトラッピング装置を
示すブロック図、第３図は本発明のトラッピングの動作
を示すフローチャートである。 １・・・計算機制御装置、２・・・トラッピング装置、
２−１・・・故障判断用計算機、２−２・・・メモリ、
２−３・・・リセット出力回路、３・・・制御装置、４
・・・被制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、計算機制御装置と、この計算機制御装置に制御され
   る案内羽根装置及び水車と、計算機制御装置より出力さ
   れる故障信号を受けると共にリセット信号を計算機制御
   装置に出力するトラッピング装置と、を備えた水力発電
   所の制御装置において、トラッピング装置は前記故障信
   号を受けて故障原因がプログラムミスによるか外部雑音
   によるかを判定し、外部雑音によると判定されたとき前
   記リセット信号を出力させ、プログラムミスによると判
   定されたときその故障の復帰可能性を判定し、復帰可能
   と判定されたとき前記リセット信号を出力させ、復帰不
   可能と判定されたとき水車停止信号を出力するよう形成
   されていることを特徴とする水力発電所の制御装置。 ２、請求項１において、計算機制御装置の状態量を随時
   記憶するメモリを備え、該計算機制御装置のリセット信
   号による故障復帰後の初期状態として前記メモリに記憶
   されている故障直前の状態量を与えるよう形成されてい
   る水力発電所の制御装置。 ３、請求項２において、メモリは計算機制御装置に故障
   が発生していない場合に、該計算機制御装置の今回の演
   算結果による状態量を先に記憶されている最も古い状態
   量と入れ替えて記憶するように形成されている水力発電
   所の制御装置。 ４、機能毎に分散された複数個の計算機制御装置を備え
   た水力発電所の制御装置において、相互に一方が他方の
   計算機制御装置に対して請求項１〜３のいずれかに記載
   されたトラッピング装置の機態を兼備していることを特
   徴とする水力発電所の制御装置。 ５、請求項１〜４のいずれかにおいて、計算機制御装置
   の故障回数を積算し該故障回数が予め設定された回数を
   越えた場合に水車停止信号を出力するよう形成されてい
   る水力発電所の制御装置。 ６、案内羽根装置及び水車を制御する計算機制御装置か
   ら出力される故障信号を受けて故障原因がプログラムミ
   スによるか外部雑音によるかを判定する工程と、外部雑
   音によると判定されたときリセット信号を計算機制御装
   置へ出力する工程と、プログラムミスによると判定され
   たときその故障の復帰可能性を判定する工程と、復帰可
   能と判定されたとき前記リセット信号を出力させ、復帰
   不可能と判定されたとき水車停止信号を出力する工程を
   有する水力発電所の制御方法。