JPS63517A - 水位制御方法 - 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、循環式揚水発電所を有するダムの水位制御方
法に関する。

〔従来の技術〕

一般に揚水発電所は、夜間の余剰電力により下部Ｉｔ？
水池（以下下池という）の水を上部貯水池（以下上池と
呼ぶ）に揚水し、昼間、電力需要址の多くなったとき発
電し、ピーク負荷を吸収するという運用を行う。

このため、上池、下池共にダム水位は揚水２発電により
大幅に変化する。

また、揚水９発電を行う場合、一方のダムは流入水量が
ほとんど無いか極めて少ない場合が多く。

例えば、上池の流入水量がほとんど無い第２図のような
場合を考えれば、上池２の貯水は下池１より揚水した水
であり、これが発電用の佇水景となる。

一方、下池１は流入量があるため、貯水量が規定量をこ
えた場合、ダムの操作規則に従って、余剰水を放流する
こととなるが、上記の循環式揚水発電に使用する貯水量
は常に確保しておくことが必要である。

このため、下池の貯水量の制御方法として、一般に使わ
れるダムの水位を一定範囲内に保つ定水位制御方式を適
用して余剰水（下池への流入水量に相当する水量）を放
流すると、発電により上池の水を下池へ落水させたため
発生する水位−上昇分（すなわち、これは９！電用貯水
旦である）も放流することとなり、発電用貯水量を常に
規定′Ａ確保することはできない。

従来、このようなｗ合は、第２図の下池１への流入水量
Ｑ１を下池１の水位Ｈしの変化より求めた下池貯水量の
変化量と発電流量Ｑ、又は揚水流量Ｑ、とダムからの放
流がある場合はその放流量Ｑｏから求めるなどして、こ
の流入水量Ｑｉ　と放流量Ｑ。とを等しくするよう放流
量Ｑｏを調節し、上池の貯水量を確保しつつ流入水量に
相当した水量を放流するよう制御し余水量の調節を行っ
ていた。

゛また、上池、下池それぞれの貯水量管理も発電、揚水
流量を一定時間積算した積算値、流入水量と放流量との
差を一定時間積算した積算値とそれぞれのダムの水位よ
り求めた現在貯水量から過不足を算定するなどの方法を
用いていた（なお関連公知例に特開昭５６−６７４１５
号などがある）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これら従来方法では、下池の水位に対す
る波浪の影響や、揚水１発電による水位変動の影響、更
に揚水や発電により生ずる水位の変化周期と発電、ｕｈ
水流量の変化周期、放流量の変化周期との位相ずれなど
の影響を受けるため、流入水量の計算精度が悪く、正確
な貯水量の把握や管理ができないばかりか計算が煩雑に
なり、また流入水量と放流量の位相ずれにより制御系が
ハンチングするという要因を含んでいるなどの欠点があ
った。

本発明は上記問題点を解決しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、これらの従来方式の欠点を改良したもので、
発電用貯水量が上池、下池いずれにあっても規定の発電
水量を確保し、下池への流入水量に見合った放流を行い
貯水量を目標値に保つようにしたものである。

本発明の特徴とするところは、上池の水位を計測して上
池の貯水量に換算し、これを下池に置き換えた仮想貯水
量（これは上池と下池の総計水量になる）を算出し、更
にこの仮想貯水量を下池の水位に置き換えた仮想水位を
求め、この仮想水位を規定の範囲内に保つよう放流量を
調節することにある。

すなわち、第２図において、下池１の流入水量Ｑ、と放
Ａ量Ｑｏがバランスしていれば、揚水又は発電により実
際の下池水位Ｈｔ、が変化しても上池の貯水量は常に下
池にあるものとして置換するため下池の仮想水位ＨＫは
一定になる。

ここで、第２図における下池への流入水量Ｑ。

が増加し放流量Ｑｏとのバランスが崩れＱ、＞Ｑ。

なる関係になって、始めて仮想水位Ｉ（にが上昇するこ
とになるので、この仮想水位Ｈにが一定範囲内になるよ
う放流量Ｑｏを制御すれば、規定の発電用貯水量を確保
しつつ下池への流入水量（余水量）や洪水流を放流する
ことができることになる。

もち論、仮想水位が規定値より低い場合、すなわち仮想
貯水量（総計水量）が不足している場合は、放流量を絞
り、流入水量を貯水することは一般のダムと同様である
。

〔作用〕

上池と下池の規定水位の和を仮想水位とし、仮想水位を
保持するための下池水位を演算し、演算された水位を下
池水位の目標値として放流制御をおこなう。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を示す。

図において、１は下池、２は上池を示している。

下池１には、流入水量Ｑ、があり、余水量はゲート５に
より放流量Ｑｏだけ放流される。

また、上池２には、規定の発電用貯水量が全量貯水され
ているときを考える。

今、ポンプ水車７及び発電電動Ｒ８を発電状態として運
転すると発電流量Ｑｈにより上池２の水位Ｈυは発電に
使用した水量（Ｑｈｘ発Ｗｉ運転時間）だけ低下し、下
池１の水位Ｈしはその水量に相当した分だけ上昇する。

ここで、上池２の水位Ｈｕを上池水位計３０により計測
し、また下池１の水位ＨＬを下池水位計９により計１ｔ
ｌｌする。

それぞれの水位Ｈｕ　、　Ｈｔ、はダム水位制御装置６
の入力回路６１により制御装置へ読込まれると同時に入
力回路６１の内部にあるフィルター回路により波浪など
によるノイズ成分が除去されるにの内、Ｈυは上池貯水
量計算回路６３により下池貯水量Ｖυに換算され、加算
回路６４へ加えられる。

一方、下池１の水位ＨＬは同様に下池貯水量計算回路６
９にて下池貯水量ｖＬに換算され、加算回路６４へ加え
られる。

この加算回路６４では、仮想貯水量ＶをＶ　＝　Ｖ＋、
　＋　Ｖｕ　　　　　　　　　　　−−（１）により求
める。

更に、（１）式で求めた仮想貯水量Ｖは水位変換回路６
Ｓにより下池の水位に置き換えた仮想水位ＨＫに変換さ
れ、次の水位偏差計算回路６６によりあらかじめ外部よ
り設定された基準水位Ｈｓとの偏差ΔＨを求める。

この水位偏差ΔＨが規定の範囲内になるよう一般に使わ
れている定水位制御方式により、目標放流旦、目標開度
Ｐ、を目標値計算回路６７で求め、比較回路６８により
ゲート５の実開度Ｐと比較して、″開″又は“閉″信号
を作りゲート駆動装置１ｏへ与えられる。

ゲート５は、このゲート駆動装置１０により開。

閉操作される。

また、ゲート５の開度Ｐは開度計４により計測され、ダ
ム水位制御装置！６の開度入力回路６２によりダム水位
制御装置６へ読込まれ、前述のごとく比較回路６８へ加
えられてフィードバックループを構成し、目標関度Ｐヨ
と実開度Ｐが等しくなるまで１″開′″、“閉″′操作
されるものである。

また、ポンプ水車７及び発電電動機を揚水状態として運
転した場合は、揚水した水量だけ上池２の水位Ｈｕは上
昇し、下池ｌの水位ＨＬは下降するが、下部の仮想水位
を求める方法は全く同じでよく、動作も発電のときと同
じである。

ここで、本発明の方式を実施するために、一般の水位制
御装置へ付加した部分は、６３の上池貯水量計算回路、
６９は下池貯水量計算回路、６４の加算回路、６５の水
位変換回路から構成されろ部分である。

以上の実施例の動作のごとく、本発明の方式を採用する
ことにより、上池２の水位Ｈｕから上池貯水量計算回路
６３により上池の貯水ｆｉｋ　Ｖ　ｕを求め、また下池
１の水位ＨＬより下池貯水量計算回路６９により下池の
貯水量ｖしを求めてこの両者を加算回路６４にて加算し
仮想貯水ｉＶを求め、更にこの仮想貯水量Ｖを水位変換
＠路６５により仮想水位に置き換えることにより、上池
の貯水量、すなわち発電用貯水量が例えば全旦上氾にあ
る場合、１／２が上池にある場合、あるいは全量が下池
にある場合などいず九の場合も仮想水位は一定であり、
仮想水位が変る場合は、流入水量による余剰水がある場
合か、又は仮想貯水量（総計水量）が不足しているとき
であり、この仮想水位を規定範囲内に保つよう水位制御
を行うものである。このように本発明によれば揚水１発
電による水位変動や上池貯水量の上下配分を全く意識す
ることなく、一般に使われている定水位制御方式により
１１′？水景に制御を行うことができる。

第３図（ａ）〜（８）は上池の水位Ｉ（υ、下池の水位
Ｉ（Ｌ、下池への流入水量Ｑｌ及び下池からの放流量Ｑ
ｏと仮想水位ＨＫの関係を示し７たもので、揚水又は発
電により、上池、下池の水位Ｈ１１＋）ＴＬは大きく変
化しているが、これによる下池からの放流量の増減は無
く、流入水量Ｑ、が増加し、放流ｉＱ。より流入水量Ｑ
、が大きくなったとき仮想水位ＨＫが上昇し、この流入
水ＲＱ＋の増加分に相当する水量を放流するようグー１
−操作が行われていることがわかる。

また、下池への流入水量Ｑ、が減少した場合も同様に仮
想水位Ｈにを規定範囲に保つよう流入水量は減少分だけ
放流量を絞っている。

以上のように、本発明によれば、仮想水位を規定範囲内
に保つよう制御することにより１発電又は揚水による水
位変動や総計水量の上下配分を全く意識することなく上
池と下池の総計水量を管理することができ、かつ通常の
ダムで行われている定水位制御方式と同じ考え方で取扱
えるところから制御装置の論理回路が簡略化され、かつ
９！電用貯水量を正しく確保しつつ安定した貯水量の制
御が行える点、その効果は大である。

なお、本発明の方式は、実施例とは礁に上池側に流入水
がある場合もそのまま適用でき、更に双方のダムに流入
水がある場合も、双方で仮想水位を定め水位制御を行う
ことにより、貯水量の管理ができるという特長を有する
。

〔発明の効果〕

本発明によると上池、下池の貯水量の和として仮想水位
から下池の自振水位を定めて放流量を制御するので最適
な水位制御をおこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す図、第２図は、循環式
純揚水発電所を有するダムの系統を記載した説明図、第
３図は、本発明の方式による水位制御を行い、かつ発電
、揚水の運転が行われた場合の上池水位及び下池水位と
下池への流入水量と下池からの放流量及び仮想水位の関
係を示した図である。 １・・・下池、２・・・上池、３・・・循環式純揚水発
電所、Ｈｕ・・・上池水位、ＨＬ・・・下池水位、Ｑｙ
・・・揚水流量、Ｑｈ・・・発電流電を又Ｑｉは下池へ
の流入水量、Ｑｏ・・・下池からダム下流河川への放流
量、３ｏ・・・上池の水位計、９・・・下池の水位計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上池と下池とを有する揚水発電所における下池の水
   位制御において、上池と下池は水位をそれぞれ検出し、
   下池の水位目標値を該２つの池の水位目標値の和から上
   池の水位検出値を差し引いた値とし、下池の水位制御を
   おこなうことを特徴とする水位制御方法。