JPS5816205B2 - ダム制御方式 - Google Patents
ダム制御方式Info
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- JPS5816205B2 JPS5816205B2 JP53149945A JP14994578A JPS5816205B2 JP S5816205 B2 JPS5816205 B2 JP S5816205B2 JP 53149945 A JP53149945 A JP 53149945A JP 14994578 A JP14994578 A JP 14994578A JP S5816205 B2 JPS5816205 B2 JP S5816205B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 84
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D9/00—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
- G05D9/12—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/7287—Liquid level responsive or maintaining systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
- Barrages (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はダム制御方式、特にその水位の制御方式Qこ
関するものである。
関するものである。
一般に、ダムや堰貯水池(以下、単にダムと云う)の貯
留量制御装置は、ダムの放流ゲート付近に設置した水位
計により測定された水位測定値Hにもとづいて、ゲート
制御装置が目標放流量およびその目標放流量を実現する
ゲート開度を求め、ゲート駆動部に開閉指令を与えるご
とく構成されている。
留量制御装置は、ダムの放流ゲート付近に設置した水位
計により測定された水位測定値Hにもとづいて、ゲート
制御装置が目標放流量およびその目標放流量を実現する
ゲート開度を求め、ゲート駆動部に開閉指令を与えるご
とく構成されている。
ところで、貯留量および水位を目標値に保つには、流入
量と放流量の偏差による水位変化を正確に捉えてゲート
の開閉を指示しなくてはならない。
量と放流量の偏差による水位変化を正確に捉えてゲート
の開閉を指示しなくてはならない。
しかしながら、従来の制御方式においては、水位計が、
流入量と放流量の偏差による水位変化だけでなく、ゲー
トの開閉や、流入量の急変に伴う水面の過渡的な乱れ(
水位ノイズと呼ぶ)も区別なく検知してしまう。
流入量と放流量の偏差による水位変化だけでなく、ゲー
トの開閉や、流入量の急変に伴う水面の過渡的な乱れ(
水位ノイズと呼ぶ)も区別なく検知してしまう。
そのため、水位振動を助長し、制御バンチングを起こす
ことがあり安全面で問題があった。
ことがあり安全面で問題があった。
この発明は、ダム制御の本来の目的が唯単に水位を目標
値に保つこと自体ではなく、貯留水量を目標値に保つこ
とにあると云う点に着眼してなされたものであって、そ
の目的とするところは、流入量と放流量の偏差による水
位変化と、過渡的な水位ノイズを区別し、水位ノイズを
含まない水位を一推定しその値(水位推定値)をゲート
制御装置に出力することにより、安定したダム制御を実
現する制御方式を提供せんとするものである。
値に保つこと自体ではなく、貯留水量を目標値に保つこ
とにあると云う点に着眼してなされたものであって、そ
の目的とするところは、流入量と放流量の偏差による水
位変化と、過渡的な水位ノイズを区別し、水位ノイズを
含まない水位を一推定しその値(水位推定値)をゲート
制御装置に出力することにより、安定したダム制御を実
現する制御方式を提供せんとするものである。
この発明の特徴とするところは、ダムの貯留水量に対応
した水位の推定値を算出し、実際の水位をその推定値に
従って制御するものにおいて、ある時点kNこおける前
記推定値が、その時点により所定の時間間隔以前の時点
(k−1)でのダムの流入水量と放流水量から算出され
た値を、その算出値と前記時点kにおいて測定された水
位の実測値との偏差により修正することによって求めら
れることにある。
した水位の推定値を算出し、実際の水位をその推定値に
従って制御するものにおいて、ある時点kNこおける前
記推定値が、その時点により所定の時間間隔以前の時点
(k−1)でのダムの流入水量と放流水量から算出され
た値を、その算出値と前記時点kにおいて測定された水
位の実測値との偏差により修正することによって求めら
れることにある。
ここで、前記の貯留水量に対応した水位とは、振動やノ
イズによる水位変動に対する単なる「平均値的」水位を
意味するのではなく、水面こう配や振動、ノイズ等のな
い平衡状態において、ある時点での瞬時貯留水量のみに
依存して決まる水位(従って常に水平な水位)を意味す
るものである3以下、図を参照して説明する。
イズによる水位変動に対する単なる「平均値的」水位を
意味するのではなく、水面こう配や振動、ノイズ等のな
い平衡状態において、ある時点での瞬時貯留水量のみに
依存して決まる水位(従って常に水平な水位)を意味す
るものである3以下、図を参照して説明する。
第1図は、この発明の一実施例を示す。
図において、1はダムを示し、その貯留水はゲート2よ
り放流される。
り放流される。
貯留水の水面3は、前述したごとき種々の原因により、
図示のごとく変動している6したがって、ゲート2の近
辺に設けられた水位計4が測定する水位Hは常に変動し
、その変動成分には種々のものが含まれている。
図示のごとく変動している6したがって、ゲート2の近
辺に設けられた水位計4が測定する水位Hは常に変動し
、その変動成分には種々のものが含まれている。
5はフィルタを示し、その詳細は後述するが、前記のご
とく種々の変動成分を含む実測水位Hから水位ノイズ等
を区別して、その時点での貯留水量に対応した水位の推
定値りを出力する。
とく種々の変動成分を含む実測水位Hから水位ノイズ等
を区別して、その時点での貯留水量に対応した水位の推
定値りを出力する。
6はゲート制御装置で、水位推定値りに基づき放流量Q
Oを算出するとともに、その放流量QOを実現するゲー
ト2の開度を求めてゲート駆動装置7に与える。
Oを算出するとともに、その放流量QOを実現するゲー
ト2の開度を求めてゲート駆動装置7に与える。
ゲート2はゲート駆動装置7によって開閉される。
さて、フィルタ5は水位推定手段51、流入量推定手段
52および推定誤差修正ゲイン設定手段53より構成さ
れる。
52および推定誤差修正ゲイン設定手段53より構成さ
れる。
各手段の動作は次のごとくである。
まず水位推定手段51は流入量QI、放出量QOを入力
し、次の関係から貯留水量に対応した水位の推定値りを
求める。
し、次の関係から貯留水量に対応した水位の推定値りを
求める。
ここに、
hk:に時点での貯留水量に対応した水位推定値
A:ダムのたん水面積
QIk−1(kl)時点での流入量
QQk−,: (k−1)時点での放流量ΔT:フィル
タリング時間間隔((に一1)時点からに時点までの時
間間隔) Kk:に時点での推定誤差修正ゲイン Hk:に時点での水位実測値 上記(1)式から明らかな通り、水位推定手段51にお
いては、(1)式中の第1項および第2項の関係から基
本となるに時点での水位推定値を求め、に第3項の関係
により、前記基本水位推定値とその時点で測定された水
位Hkとから求才る値ζこよって修正を加えている。
タリング時間間隔((に一1)時点からに時点までの時
間間隔) Kk:に時点での推定誤差修正ゲイン Hk:に時点での水位実測値 上記(1)式から明らかな通り、水位推定手段51にお
いては、(1)式中の第1項および第2項の関係から基
本となるに時点での水位推定値を求め、に第3項の関係
により、前記基本水位推定値とその時点で測定された水
位Hkとから求才る値ζこよって修正を加えている。
なお、修正ゲインKkはに時点までの推定誤差の2乗平
均を最小とするごとき修正係数であって、設定手段53
によりフィルタリング時点毎に時々刻々求められる。
均を最小とするごとき修正係数であって、設定手段53
によりフィルタリング時点毎に時々刻々求められる。
流入量QIは、当該ダムのすぐ上流のダムの放流量が当
該ダムの流入量となるごとく、実測値が得られる場合に
はその値を使用することができる。
該ダムの流入量となるごとく、実測値が得られる場合に
はその値を使用することができる。
もし、それが得られないときは、第1図の実施例のごと
く、流入量推定手段52により、次のようにして求める
ことができる。
く、流入量推定手段52により、次のようにして求める
ことができる。
まず、(k−1)時点における流入量の瞬時値(Iik
−1は次式によって表わされる。
−1は次式によって表わされる。
通常、水位測定の最小単位は1crIL程度であり、そ
れ以下での測定は極めて困難であるためたん水面積Aが
大きい場合には、qiの値を平滑しないと値が大きく変
動する。
れ以下での測定は極めて困難であるためたん水面積Aが
大きい場合には、qiの値を平滑しないと値が大きく変
動する。
そこで、過去m個のフィルタリング時点の流入量瞬時値
qiを平均する。
qiを平均する。
このようにして得られたqiを使用すれば、次のように
してに時点での流入量推定値QIkを求めることができ
る。
してに時点での流入量推定値QIkを求めることができ
る。
上記(2)〜(4)式から明らかなごとく、k時点まで
の水位推定値hkが得られた段階で、k時点での流入量
推定値QIkが得られる。
の水位推定値hkが得られた段階で、k時点での流入量
推定値QIkが得られる。
したがって、(1)式によって(k+1)時点の水位h
k+1を推定する時点では、そのために必要なQIkが
求まっていることになり、以下逐次計算が可能になる。
k+1を推定する時点では、そのために必要なQIkが
求まっていることになり、以下逐次計算が可能になる。
なお、放流量QOについては、通常、ゲート開度、ゲー
ト幅および実際の水位Hとの関係がゲートの形式側に明
らかにされており(土木学会編「水理公式集」(昭和4
6年版)第276頁〜第287頁参照)、その関係式を
利用し、ゲート制御装置6によって算出された値を使用
している。
ト幅および実際の水位Hとの関係がゲートの形式側に明
らかにされており(土木学会編「水理公式集」(昭和4
6年版)第276頁〜第287頁参照)、その関係式を
利用し、ゲート制御装置6によって算出された値を使用
している。
次に、第2〜5図を参照して、この発明による効果を説
明する。
明する。
図は、いずれもシュミレーションテストの結果を示すも
のである。
のである。
まず、第2図と第3図は水位制御の目標値とすべき水位
推定値りと実際の水位Hとの時間に対する変動状況を示
すものである。
推定値りと実際の水位Hとの時間に対する変動状況を示
すものである。
このうち、第2図はこの発明による場合を示し、第3図
は水位推定値りを30秒間隔で測定された過去10個の
実際の水位Hの平均値から求めるようにした移動平均法
による場合を示すものである。
は水位推定値りを30秒間隔で測定された過去10個の
実際の水位Hの平均値から求めるようにした移動平均法
による場合を示すものである。
図から明らかなごとく、Aの部分のごとく、水位が大き
く変化を続けている間は、この発明による第2図の場合
の方が第3図における場合よりも遅れなく水位推定値ら
が実際の水位Hの変動に追従している。
く変化を続けている間は、この発明による第2図の場合
の方が第3図における場合よりも遅れなく水位推定値ら
が実際の水位Hの変動に追従している。
また、Bの部分のごとく水位の大きな変化がおさまった
状態においては、第2図の水位推定値りが実際の水位H
の小刻みの変動にもかかわらず比較的安定しているのに
対し、第3図における水位推定値りは実際の水位Hの変
動の影響を大きく受けている。
状態においては、第2図の水位推定値りが実際の水位H
の小刻みの変動にもかかわらず比較的安定しているのに
対し、第3図における水位推定値りは実際の水位Hの変
動の影響を大きく受けている。
いずれの場合も、この発明の制御方式による制御の安定
性示優れていることを示している。
性示優れていることを示している。
第4図および第5図は同じ流入量変化に対する放流量の
変化を示す。
変化を示す。
このうち、第4図はこの発明による場合を示し、第5図
は実際の水位Hの変化をそのままψ−ト制御に帰還した
場合を示すものである。
は実際の水位Hの変化をそのままψ−ト制御に帰還した
場合を示すものである。
図から明らかなように、第5図における放流量は、第4
図の場合に比較して、急激かつ大幅に変動している。
図の場合に比較して、急激かつ大幅に変動している。
このような放流量の変動は水位の変動に輪を掛ける結果
となり、ついには、貯留水量としてはそれ程までに至っ
てないにもかかわらず、オーバーフローをおこすことに
なる。
となり、ついには、貯留水量としてはそれ程までに至っ
てないにもかかわらず、オーバーフローをおこすことに
なる。
以上説明したごとく、この発明によれば安定なダム制御
を実現することができる。
を実現することができる。
第1図はこの発明の一実施例を示す図、第2図および第
3図は水位推定値りと実際の水位Hの変動状況を示す図
であって、第2図はこの発明による場合、第3図は従来
方式のひとつによる場合を示す図、第4図および第5図
は同じ流入量変化に対する放流量の変化を示す図で、第
4図はこの発明による場合、第5図はこの発明を適用し
ない場合を示す図である。 図において、1はダムあるいは堰貯水池、2はゲート、
3は水面、4は水位計、5はフィルタ、51は水位推定
手段、52は流入量推定手段、53は推定誤差修正ゲイ
ン設定手段、6はゲート制御装置、7はゲート駆動部を
示す。
3図は水位推定値りと実際の水位Hの変動状況を示す図
であって、第2図はこの発明による場合、第3図は従来
方式のひとつによる場合を示す図、第4図および第5図
は同じ流入量変化に対する放流量の変化を示す図で、第
4図はこの発明による場合、第5図はこの発明を適用し
ない場合を示す図である。 図において、1はダムあるいは堰貯水池、2はゲート、
3は水面、4は水位計、5はフィルタ、51は水位推定
手段、52は流入量推定手段、53は推定誤差修正ゲイ
ン設定手段、6はゲート制御装置、7はゲート駆動部を
示す。
Claims (1)
- 1 ダムの貯留水量に対応した水位の推定値を算出し、
実際の水位をその推定値に従って制御するものにおいて
、ある時点kにおける前記推定値が、その時点により所
定の時間間隔以前の時点(k−+)でのダムの流入水量
と放流水量から算出された値を、その算出値と前記時点
kにおいて測定された水位の実測値との偏差により修正
することによって求められることを特徴とするダム制御
方式。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53149945A JPS5816205B2 (ja) | 1978-12-06 | 1978-12-06 | ダム制御方式 |
US06/098,234 US4332507A (en) | 1978-12-06 | 1979-11-28 | Water level control system for a reservoir |
DE19792948128 DE2948128A1 (de) | 1978-12-06 | 1979-11-29 | Wasserpegel-steuersystem fuer ein reservoir |
NL7908693A NL7908693A (nl) | 1978-12-06 | 1979-11-30 | Regelinrichting voor het waterniveau van een spaar- bekken. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53149945A JPS5816205B2 (ja) | 1978-12-06 | 1978-12-06 | ダム制御方式 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5576408A JPS5576408A (en) | 1980-06-09 |
JPS5816205B2 true JPS5816205B2 (ja) | 1983-03-30 |
Family
ID=15486000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53149945A Expired JPS5816205B2 (ja) | 1978-12-06 | 1978-12-06 | ダム制御方式 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4332507A (ja) |
JP (1) | JPS5816205B2 (ja) |
DE (1) | DE2948128A1 (ja) |
NL (1) | NL7908693A (ja) |
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- 1978-12-06 JP JP53149945A patent/JPS5816205B2/ja not_active Expired
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1979
- 1979-11-28 US US06/098,234 patent/US4332507A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-11-29 DE DE19792948128 patent/DE2948128A1/de not_active Ceased
- 1979-11-30 NL NL7908693A patent/NL7908693A/nl not_active Application Discontinuation
Also Published As
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---|---|
DE2948128A1 (de) | 1980-06-12 |
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