(57)【要約】【課題】  人手による手間を省き、常に正確かつ確実に発電出力を調整して、水の越流を抑制する。【解決手段】  水位調整装置９において、特性調整制御部１４は、偏差制御要否判定処理を実行して、偏差制御要と判定した場合には、ロック制御要否判定処理を実行し、ロック制御不要と判定した場合には、偏差制御処理を実行し、発電出力制御部１３へ偏差制御信号を送る。例えば、スクリーンに塵等の異物がかかってスクリーン水位差が生じ、上水槽から越水しているような場合には、発電出力制御部１３は、偏差制御信号を受けて、縦軸に沿って発電出力を増加させるように変位した垂下特性に従って発電出力制御処理を行う。【選択図】  図２
2010115021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機に動力伝達軸により接続された水車を駆動させるために、導水路を介して供給する水を貯蔵し、内部を上流側と下流側とに区分して異物の下流側への流出を阻止するスクリーンが配設された水槽の前記スクリーンの下流側の水位と、前記発電機の発電出力との間の関係を示す予め設定された水位対出力特性に基づいて、前記発電出力を調整する発電出力調整方法であって、
前記スクリーンの上流側の水位が所定値以上のときに、前記発電出力を増加させるように前記水位対出力特性を変更する特性変更ステップを含み、変更された前記水位対出力特性に基づいて、前記発電出力を調整する
ことを特徴とする発電出力調整方法。
【請求項２】
前記スクリーンの上流側の水位が所定値以上のときに、前記特性変更ステップを繰り返し実行することを特徴とする請求項１に記載の発電出力調整方法。
【請求項３】
前記スクリーンの上流側及び下流側の水位の差が所定値以上のときに、前記特性変更ステップの繰返しを停止することを特徴とする請求項２に記載の発電出力調整方法。
【請求項４】
発電機に動力伝達軸により接続された水車を駆動させるために、導水路を介して供給する水を貯蔵し、内部を上流側と下流側とに区分して異物の下流側への流出を阻止するスクリーンが配設された水槽の前記スクリーンの下流側の水位と、前記発電機の発電出力との間の関係を示す予め設定された水位対出力特性に基づいて、前記発電出力を調整する発電出力調整装置であって、
前記スクリーンの上流側の水位が所定値以上のときに、前記発電出力を増加させるように前記水位対出力特性を変更する特性変更手段を備え、変更された前記水位対出力特性に基づいて、前記発電出力を調整する
ことを特徴とする発電出力調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、流込み式の水力発電設備における発電出力調整方法及び発電出力調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流込み式の水力発電設備は、例えば、河川から流入する水を貯える上水槽から鉄管（水圧管）を介して下方に配置された水車に水が流入し、水車のランナ（羽根車）が回転して、このランナに接続された発電機から発電出力を得るように構成されている。水車は、上記ランナと、ランナに流入する水の流量を調節するためのガイドベーン（案内羽根）とを有している。また、こうした水力発電設備は、ガイドベーンを制御して、上水槽の水位に正比例するように発電出力を自動で調整する上水槽水位調整装置（以下、単に、水位調整装置という。）を備えている。
【０００３】
さらに、上水槽には、ごみ等の異物の下流側への流出を防止するための櫛状のスクリーンが配設されている（例えば、特許文献１参照。）。ところが、出水期や落葉期等に、スクリーンに塵や落ち葉等の異物がかかると、スクリーンの上流側の上水槽の水位と、スクリーンの下流側の鉄管側の水位との間に水位差（スクリーン水位差）が生じる。すなわち、鉄管側の水位が下がる。この場合は、水位調整装置は、低い鉄管側の水位に基づいて、発電出力を増加させず抑えてしまうため、上水槽から水が越流してしまうことがあり、溢水電力量が発生する。このため、水位調整装置を使用せず、手動で発電出力を増加させて、上水槽からの水の越流を抑制していた。
【特許文献１】特開平８−１５９００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上水槽の水位を監視しながら発電出力を調整しなければならないために、人手による手間がかかり、かつ、操作忘れや誤操作の虞もあり、常に正確かつ確実に発電出力を調整することができない。
【０００５】
この発明は、前記の課題を解決し、人手による手間を省き、常に正確かつ確実に発電出力を調整して、水の越流を抑制することができる発電出力調整方法及び発電出力調整装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、発電機に動力伝達軸により接続された水車を駆動させるために、導水路を介して供給する水を貯蔵し、内部を上流側と下流側とに区分して異物の下流側への流出を阻止するスクリーンが配設された水槽の前記スクリーンの下流側の水位と、前記発電機の発電出力との間の関係を示す予め設定された水位対出力特性に基づいて、前記発電出力を調整する発電出力調整方法であって、前記スクリーンの上流側の水位が所定値以上のときに、前記発電出力を増加させるように前記水位対出力特性を変更する特性変更ステップを含み、変更された前記水位対出力特性に基づいて、前記発電出力を調整することを特徴としている。
【０００７】
請求項１の発明では、スクリーンの上流側の水位が所定値以上のときに、発電出力を増加させるように水位対出力特性を変更し、変更された水位対出力特性に基づいて、発電出力を調整する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発電出力調整方法であって、前記スクリーンの上流側の水位が所定値以上のときに、前記特性変更ステップを繰り返し実行することを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の発電出力調整方法であって、前記スクリーンの上流側及び下流側の水位の差が所定値以上のときに、前記特性変更ステップの繰返しを停止することを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明は、発電機に動力伝達軸により接続された水車を駆動させるために、導水路を介して供給する水を貯蔵し、内部を上流側と下流側とに区分して異物の下流側への流出を阻止するスクリーンが配設された水槽の前記スクリーンの下流側の水位と、前記発電機の発電出力との間の関係を示す予め設定された水位対出力特性に基づいて、前記発電出力を調整する発電出力調整装置であって、前記スクリーンの上流側の水位が所定値以上のときに、前記発電出力を増加させるように前記水位対出力特性を変更する特性変更手段を備え、変更された前記水位対出力特性に基づいて、前記発電出力を調整することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、スクリーンの上流側の水位が所定値以上のときに、発電出力を増加させるように水位対出力特性を変更し、変更された水位対出力特性に基づいて、発電出力を調整するので、人手による手間を省き、常に正確かつ確実に発電出力を調整して、水の越流を抑制することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、スクリーンの上流側の水位が所定値以上のときに、特性変更ステップを繰り返し実行するので、水の越流を一段と確実に抑制することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、スクリーンの上流側及び下流側の水位の差が所定値以上のときに、特性変更ステップの繰返しを停止するので、過制御を防止して、信頼性及び安全性を向上させることができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、スクリーンの上流側の水位が所定値以上のときに、発電出力を増加させるように水位対出力特性を変更し、変更された水位対出力特性に基づいて、発電出力を調整するので、人手による手間を省き、常に正確かつ確実に発電出力を調整して、水の越流を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１による水力発電設備の構成を示す図、図２は、同水力発電設備の構成を示すブロック図、図３は、同水力発電設備の水位調整装置の発電出力制御部が用いる垂下特性を示す特性図である。図１及び図２に示すように、水力発電設備１は、流込み式の水力発電設備であり、例えば、河川から流入する水を貯える上水槽２の下方に設置され、上水槽２から鉄管（水圧管）３を介して水が流入する水車４と、水車４に接続され発電出力を得る発電機５と、水槽水位計６と、鉄管側水位計７と、ガイドベーン駆動部８と、水位調整装置（上水槽水位調整装置）９とを有している。
【００１７】
また、上水槽２には、ごみ等の異物の下流側への流出を防止するための櫛状のスクリーン１１が配設されている。水車４は、例えば、フランシス水車からなり、水が流入して回転するランナ（羽根車）と、ランナに流入する水の流量を調節するための流量調節手段としてのガイドベーン（案内羽根）とを有し、ガイドベーン駆動部８によってガイドベーンが駆動され、ランナに接続された発電機５から得られる発電出力の調整が可能なように構成されている。水槽水位計６及び鉄管側水位計７は、それぞれ、上水槽２のスクリーン１１の上流側及び下流側の水位を検出する。ガイドベーン駆動部８は、油圧サーボモータ等を有している。
【００１８】
水位調整装置９は、図２に示すように、水車４のガイドベーンを制御して、上水槽２の鉄管側水位に正比例するように発電機出力を調整する発電出力制御部１３と、垂下特性（水位対出力特性としての水位垂下特性）を調整するための特性変更信号としての偏差制御信号を発電出力制御部１３へ供給する特性調整制御部１４と、Ａ／Ｄ変換器等を含む入出力部と、表示部と、操作部とを有している。
【００１９】
発電出力制御部１３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等からなり、所定の制御プログラム（発電出力制御処理のためのプログラムを含む）に従って構成各部を制御する主制御部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリや、外部記憶装置からなり、制御プログラムや設定情報及び基準値情報等の情報を記憶する記憶部とを有してなっている。
【００２０】
発電出力制御部１３は、例えば、図３に示すような鉄管側水位Ｈと発電機出力Ｐとの間の関係としての予め設定された垂下特性に基づいて、発電機出力を調整する。すなわち、発電出力制御部１３は、鉄管側水位計７から得られた鉄管側水位Ｈに対応する目標値としての発電機出力Ｐが得られるように、ガイドベーン駆動部８を介して水車４のガイドベーンを制御して発電機出力Ｐを調整する。上記垂下特性は、式（１）に示すように、直線で表される。式（１）で、Ｐは、発電機出力[ｋＷ]、Ｈは、鉄管側水位[ｍ]、αは、直線の傾き（垂下率）、Ｐ０は、定数である。
Ｐ＝αＨ＋Ｐ０                                                        …（１）
【００２１】
発電出力制御部１３は、通常時は、水位が上昇した場合には、ガイドベーンの開度を上げさせてランナへの水の流入量を増加させ、水位が降下した場合には、ガイドベーンの開度を下げさせてランナへの水の流入量を減少させる。これによって、上水槽２の水位は、河川の流量によらず、略一定に保持されることとなる。発電出力制御部１３は、通常時は、図３に示すように、直線Ｌ０によって示される垂下特性に基づいて、発電出力制御処理を行う。
【００２２】
発電出力制御部１３は、例えば、スクリーン１１に異物がかかり、スクリーン水位差が生じ、上水槽２から越水しているような場合には、特性調整制御部１４より偏差制御信号（パルス信号）を受け、縦軸に沿って変位した垂下特性（直線Ｌａ等）に従って発電出力制御処理を行う。一般に、上記垂下特性は、式（２）に示すように表される。式（２）で、ΔＰ０は、偏差量であり、（ΔＰ０＝±ｋβ）と表される。ここで、β（＞０）は、偏差制御信号１回当たりの偏差幅[ｍ]、ｋは、その受信回数である。
Ｐ＝αＨ＋Ｐ０＋ΔＰ０                                              …（２）
【００２３】
発電出力制御部１３は、特性調整制御部１４から、出力増の偏差制御信号を１回受信した場合は、図３に示すように、直線Ｌａ（ΔＰ０＝β）によって示される垂下特性に基づいて、発電出力制御処理を行い、出力減の偏差制御信号を１回受信した場合は、直線Ｌｂ（ΔＰ０＝―β）によって示される垂下特性に基づいて、発電出力制御処理を行う。なお、垂下特性（直線Ｌ０，Ｌａ，Ｌｂ等）において、鉄管側水位Ｈは、下限値Ｈｎと上限値Ｈｘとの間の値、発電機出力Ｐは、下限値Ｐｎと上限値Ｐｘとの間の値をとる。また、例えば、鉄管側水位Ｈが下限値Ｈｎに達するか、又は発電機出力Ｐが下限値Ｐｎに達して、所定時間持続すると、元の垂下特性に戻される。
【００２４】
特性調整制御部１４は、発電出力制御部１３と略同一のハードウェア構成を有し、所定の制御プログラム（特性調整制御処理のためのプログラムを含む）に従って構成各部を制御する主制御部と、制御プログラムや設定値及び基準値等の情報を記憶する記憶部とを有している。
【００２５】
特性調整制御部１４は、特性調整制御処理で、偏差制御要否判定処理と、ロック制御要否判定処理と、偏差制御処理と、ロック制御処理と、復帰適否判定処理と、復帰処理とを実行する。偏差制御要否判定処理は、出力情報取得処理と、水位情報取得処理と、出力判定処理と、水槽水位判定処理と、継続時間判定処理とを含んでいる。
【００２６】
特性調整制御部１４は、出力情報取得処理で、発電機５の現在の発電機出力Ｐを得て、水位情報取得処理で、水槽水位計６から現在の水槽水位を得る。特性調整制御部１４は、出力判定処理で、発電機５の現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であるか否か判定し、水槽水位判定処理で、現在の水槽水位が越流開始水位以上であるか否か判定する。特性調整制御部１４は、継続時間判定処理で、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上である状態が、所定時間（例えば、１０分）以上継続したか否か判定する。特性調整制御部１４は、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上である状態が、所定時間以上継続した場合に、偏差制御要と判定する。
【００２７】
ロック制御要否判定処理は、水位差判定処理と、成立時間判定処理と、偏差制御回数判定処理とを含んでいる。特性調整制御部１４は、水位差判定処理で、現在の水槽水位と鉄管側水位の差が所定値（例えば、略２０ｃｍ）以上か否か判定し、特性調整制御部１４は、成立時間判定処理で、偏差制御開始から所定時間（例えば、１０分）経過後に、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上であるか否か判定する。特性調整制御部１４は、偏差制御回数判定処理で、次の偏差制御の実施で、偏差制御回数が、所定回数（例えば、５回）となるか否か判定する。
【００２８】
特性調整制御部１４は、現在の水槽水位と鉄管側水位の差が所定値以上でなく、偏差制御開始から所定時間経過後に、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上であるという判定条件が不成立で、次の偏差制御の実施で、偏差制御回数が、所定回数とならない（例えば４回以下）場合に、ロック制御不要と判定する。また、特性調整制御部１４は、現在の水槽水位と鉄管側水位の差が所定値以上であるか、偏差制御開始から所定時間経過後に、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上であるという判定条件が成立しているか、又は次の偏差制御の実施で、偏差制御回数が、所定回数となる場合に、ロック制御要と判定する。
【００２９】
偏差制御処理は、偏差制御信号送信処理と、偏差制御回数判定処理と、待機処理とを含んでいる。特性調整制御部１４は、偏差制御信号送信処理で、所定の偏差幅（例えば、発電機５の定格出力の略２％）出力増へ垂下特性を偏位させる偏差制御信号を生成し、発電出力制御部１３へ送る。特性調整制御部１４は、偏差制御回数判定処理で、偏差制御信号送信処理を実行した回数が所定回数（例えば、３回）以下か否か判定する。特性調整制御部１４は、偏差制御信号送信処理を実行した回数が所定回数（例えば、３回）以下のとき、待機処理で、所定時間（例えば、２分）待機する。特性調整制御部１４は、ロック制御処理で、偏差制御要否判定に関わらず、現在の垂下特性を保持させる。
【００３０】
復帰適否判定処理は、水位情報取得処理と、水槽水位判定処理と、継続時間判定処理とを含んでいる。特性調整制御部１４は、水位情報取得処理で、現在の水槽水位を得て、水槽水位判定処理で、現在の水槽水位が所定の越流開始水位未満か否か判定し、継続時間判定処理で、現在の水槽水位が所定の越流開始水位未満の状態が、所定時間（例えば、１時間）以上継続しているか否かを判定する。特性調整制御部１４は、現在の水槽水位が所定の越流開始水位未満の状態が、所定時間（例えば、略１時間）以上継続している場合は、復帰適と判定する。特性調整制御部１４は、復帰処理で、垂下特性を偏差制御開始直前の状態に復帰させる。
【００３１】
次に、上記構成の水位調整装置９による発電出力調整方法について説明する。図４乃至図８は、水位調整装置の動作を説明するための処理手順図である。まず、発電出力調整方法の概略から説明する。特性調整制御部１４は、偏差制御要否判定処理を実行し（ステップＳＡ１１（図４））、偏差制御要と判定した場合には、ステップＳＡ１２へ進む。特性調整制御部１４は、ステップＳＡ１２で、ロック制御要否判定処理を実行し、ロック制御不要と判定した場合には、ステップＳＡ１３へ進み、これ以外の場合には、ステップＳＡ１４へ進む。特性調整制御部１４は、ステップＳＡ１３で、偏差制御処理を実行し、この後、ステップＳＡ１１へ戻る。
【００３２】
特性調整制御部１４は、ステップＳＡ１４で、ロック制御処理を実行し、偏差制御要否判定に関わらず、現在の垂下特性を保持させる。この後、ステップＳＡ１５へ進む。特性調整制御部１４は、ステップＳＡ１５で、復帰適否判定処理を実行する。特性調整制御部１４は、ステップＳＡ１５で、復帰適と判定した場合は、ステップＳＡ１６へ進み、復帰処理を実行し、垂下特性を偏差制御処理開始直前の状態に復帰させる。この後、特性調整制御部１４は、ステップＳＡ１７で、終了するか否か判定し、終了すると判定した場合には、一連の特性調整処理を終了し、これ以外の場合は、ステップＳＡ１１へ戻る。
【００３３】
次に、図５を用いて、偏差制御要否判定処理について説明する。特性調整制御部１４は、出力情報取得処理で、発電機５の現在の発電機出力Ｐを得て（ステップＳＢ１１（図５））、水位情報取得処理で、水槽水位計６から現在の水槽水位を得る（ステップＳＢ１２）。特性調整制御部１４は、出力判定処理で、発電機５の現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であるか否か判定し（ステップＳＢ１３）、発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満である場合は、ステップＳＢ１４へ進み、これ以外の場合は、ステップＳＢ１１へ戻る。
【００３４】
特性調整制御部１４は、ステップＳＢ１４で、水槽水位判定処理を実行し、現在の水槽水位が越流開始水位以上であるか否か判定し、水槽水位が越流開始水位以上である場合には、ステップＳＢ１５へ進み、これ以外の場合は、ステップＳＢ１１へ戻る。特性調整制御部１４は、ステップＳＢ１５で、継続時間判定処理を実行し、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上である状態が、所定時間（例えば、１０分）以上継続したか否か判定する。
【００３５】
特性調整制御部１４は、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上である状態が、所定時間以上継続したと判定する（異物がスクリーン１１にかかって越水していると考えられる場合）と、ステップＳＢ１６へ進み、これ以外の場合には、ステップＳＢ１１へ戻る。特性調整制御部１４は、ステップＳＢ１６で、偏差制御要と判定し、ステップＳＡ１２へ進む。
【００３６】
次に、図６を用いて、ロック制御要否判定処理について説明する。特性調整制御部１４は、水位差判定処理を実行し、現在の水槽水位と鉄管側水位の差が所定値（例えば、略２０ｃｍ）以上か否か判定する（ステップＳＣ１１（図６））。特性調整制御部１４は、現在の水槽水位と鉄管側水位の差が所定値以上であると判定した場合は、ステップＳＣ１５へ進み、これ以外の場合は、ステップＳＣ１２へ進む。
【００３７】
特性調整制御部１４は、ステップＳＣ１２で、成立時間判定処理を実行し、偏差制御開始から所定時間（例えば、１０分）経過後に、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上であるか否か判定する。特性調整制御部１４は、偏差制御開始から所定時間経過後に、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上であると判定した場合は、ステップＳＣ１５へ進み、これ以外の場合は、ステップＳＣ１３へ進む。
【００３８】
特性調整制御部１４は、ステップＳＣ１３で、偏差制御回数判定処理を実行し、次の偏差制御処理の実行で、偏差制御回数が、所定回数（例えば、５回）となるか否か判定する。特性調整制御部１４は、次の偏差制御処理の実行で、偏差制御回数が、所定回数となると判定した場合は、ステップＳＣ１５へ進み、これ以外の場合は、ステップＳＣ１４へ進む。
【００３９】
特性調整制御部１４は、ステップＳＣ１４では、現在の水槽水位と鉄管側水位の差が所定値以上でなく、偏差制御開始から所定時間経過後に、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上であるという判定条件が不成立で、次の偏差制御の実施で、偏差制御回数が、所定回数とならない（例えば４回以下）として、ロック制御不要と判定し、ステップＳＡ１３へ進む。
【００４０】
また、特性調整制御部１４は、ステップＳＣ１５では、現在の水槽水位と鉄管側水位の差が所定値以上であるか、偏差制御開始から所定時間経過後に、現在の発電機出力Ｐが、上限値Ｐｘ未満であり、かつ、現在の水槽水位が越流開始水位以上であるという判定条件が成立しているか、又は次の偏差制御の実施で、偏差制御回数が、所定回数となるとして、ロック制御要と判定し、ステップＳＡ１４へ進む。
【００４１】
次に、図７を用いて、偏差制御処理について説明する。特性調整制御部１４は、偏差制御信号送信処理を実行し、所定の偏差幅（例えば、発電機５の定格出力の略２％）出力増へ垂下特性を偏位させる偏差制御信号を生成し、発電出力制御部１３へ送る（ステップＳＤ１１（図７））。これによって、発電出力制御部１３は、出力増の偏差制御信号を受け、図３に示すような縦軸に沿って変位した垂下特性（直線Ｌａ等）に従って発電出力制御処理を行う。
【００４２】
次に、ステップＳＤ１２で、特性調整制御部１４は、偏差制御回数判定処理を実行し、偏差制御信号送信処理を実行した回数が所定回数（例えば、３回）以下か否か判定し、所定回数以下の場合は、ステップＳＤ１３へ進み、これ以外の場合は、ステップＳＡ１１へ進む。特性調整制御部１４は、偏差制御信号送信処理を実行した回数が所定回数（例えば、３回）以下のとき、ステップＳＤ１３で、待機処理を実行し、所定時間（例えば、２分）待機した後、ステップＳＡ１１へ進む。上記所定回数が３回の場合には、最大で４回偏差制御信号が送信される（例えば、合計の偏差量が定格出力の略８％となる。）。この場合、例えば、２分間の待機時間は、偏差制御信号送信の間に、計３回設けられる。
【００４３】
次に、図８を用いて、復帰適否判定処理について説明する。特性調整制御部１４は、水位情報取得処理を実行し、現在の水槽水位を得て（ステップＳＥ１１（図８））、ステップＳＥ１２で、水槽水位判定処理を実行し、現在の水槽水位が所定の越流開始水位未満か否か判定する。特性調整制御部１４は、水槽水位が所定の越流開始水位未満であると判定
するとステップＳＥ１３へ進み、これ以外の場合は、ステップＳＥ１１へ戻る。
【００４４】
特性調整制御部１４は、ステップＳＥ１３で、継続時間判定処理を実行し、現在の水槽水位が所定の越流開始水位未満の状態が、所定時間（例えば、１時間）以上継続しているか否かを判定する。特性調整制御部１４は、ステップＳＥ１３で、現在の水槽水位が所定の越流開始水位未満の状態が、所定時間（例えば、１時間）以上継続している場合は、ステップＳＥ１４へ進み、これ以外の場合は、ステップＳＥ１１へ戻る。特性調整制御部１４は、ステップＳＥ１４で、例えば、塵等の異物が除去されたような場合に、水槽水位が所定の越流開始水位未満の状態が、所定時間以上継続しているとして、復帰適と判定し、ステップＳＡ１６へ進む。
【００４５】
こうして、この実施の形態の構成によれば、例えば、スクリーン１１に塵等の異物がかかって、スクリーン水位差が生じ、上水槽２から越水しているような場合には、発電出力制御部１３は、特性調整制御部１４から偏差制御信号を受け、縦軸に沿って発電出力を増加させるように変位した垂下特性に従って自動的に発電出力制御処理を行うので、人手による手間を省き、常に正確かつ確実に発電出力を調整して、上水槽２からの水の越流を抑制し、溢水電力量を削減することができる。
【００４６】
また、特性調整制御部１４が、偏差制御処理を繰り返し実行することによって、水の越流を一段と確実に抑制することができる。すなわち、発電出力を増加させるように、垂下特性に偏位を与えた場合に、発電出力が増加した後、鉄管側水位が低下して、発電出力制御部１３が、発電出力減となるように、調整するが、複数回の偏差制御信号出力により、水の越流が抑制される。
【００４７】
また、特性調整制御部１４は、ロック制御要否判定処理を実行し、ロック制御要と判定した場合には、ロック制御処理を実行するので、例えば、異物の量が多いような場合の過制御を防止して、鉄管側水位の下限値Ｈｎまでの低下により発電機５が停止するような不具合を防止することができる。したがって、信頼性及び安全性を確保することができる。また、特性調整制御部１４は、復帰適否判定処理を実行して、復帰適と判定した場合は、復帰処理を実行し、垂下特性を偏差制御開始直前の状態に復帰させるので、水位調整機能を迅速に回復させることができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図９は、実施の形態２による水力発電設備の構成を示す図である。この例の構成が上述した実施の形態１の構成と大きく異なるところは、特性調整装置を制御所に配置した点である。
【００４９】
この実施の形態の水力発電設備１Ａは、図９に示すように、上水槽２の下方に設置され、上水槽２から鉄管３を介して水が流入する水車４と、発電機５と、水槽水位計６と、鉄管側水位計７と、ガイドベーン駆動部８と、水位調整装置９Ａと、中継装置１６とを有している。また、制御所１７には、特性調整装置１８が設けられている。
【００５０】
この実施の形態では、水位調整装置９Ａは、発電出力制御部１３の機能を有し、特性調整装置１８は、特性調整制御部１４の機能を有している。特性調整装置１８は、中継装置１６を介して、水位情報及び出力情報を取得し、偏差制御信号を水位調整装置９Ａへ送信する。
【００５１】
この実施の形態の構成によれば、上述した実施の形態１と略同様の効果を得ることができる。加えて、水力発電設備において、従来と略同一の水位調整装置を用いることができる。
【００５２】
以上、この発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれら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、上述した実施の形態１では、水位調整装置において、発電出力制御処理や、特性調整制御処理の偏差制御要否判定処理や、ロック制御要否判定処理、偏差制御処理、ロック制御処理、復帰適否判定処理、復帰処理等を、主制御部が、対応する制御プログラムを実行することによって行う場合について述べたが、一部又は全部を専用のハードウェアを用いて行い、他の一部を対応するプログラムを実行して処理するようにしても良い。また、それぞれ別々のＣＰＵが実行しても良いし、例えば、単一のＣＰＵが実行しても良い。さらに、各処理を別々の情報処理装置が行うようにしても良い。
【００５３】
また、各種判定処理で用いられる判定基準としての時間や水位、水位差、制御回数等、偏差制御処理での偏差幅等は、任意に設定できる。例えば、偏差制御要否判定処理の継続時間判定処理における所定時間は、略１０分とは限らないし、ロック制御要否判定処理で用いる水位差も、略２０ｃｍに限らない。また、偏差制御処理での偏差幅も、発電機定格出力の略２％に限らず任意に設定できる。また、最大の偏差制御処理回数も、４回とは限らず、設定した偏差幅等に応じて、３回以下でも４回を越えても良い。また、各種判定処理で用いる水位等の計測値は、厳密に判定時の値に限らず、状況に応じて若干以前の値を用いても良い。
【００５４】
また、実施の形態１で、発電出力制御部と特性調整制御部とは、一体化しても良い。例えば、単一の主制御部が発電出力制御機能及び特性調整制御機能を有していて良い。これにより、プログラムの変更や追加のみで、従来の水位調整装置に、特性調整制御機能を追加することができ、コストを抑えることができる。また、実施の形態２で、制御所から、水位情報や発電出力情報に基づいて、水位調整装置へ、手動で偏差制御信号を送っても良い。また、発電所に特性調整装置を配置し、従来の水位調整装置に、手動で偏差制御信号を与えても良い。また、水車は、フランシス水車に限らず、ペルトン水車やカプラン水車等でも良い。また、流量調節手段としては、ガイドベーンに限らず、ニードル（ノズル）等を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
水車及び発電機が、それぞれ、単数の場合のほか、複数の場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の実施の形態１による水力発電設備の構成を示す図である。
【図２】同水力発電設備の構成を示すブロック図である。
【図３】同水力発電設備の水位調整装置の発電出力制御部が用いる垂下特性を示す特性図である。
【図４】同水位調整装置の動作を説明するための処理手順図である。
【図５】同水位調整装置の動作を説明するための処理手順図である。
【図６】同水位調整装置の動作を説明するための処理手順図である。
【図７】同水位調整装置の動作を説明するための処理手順図である。
【図８】同水位調整装置の動作を説明するための処理手順図である。
【図９】実施の形態２による水力発電設備の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１，１Ａ  水力発電設備
２  上水槽
３  鉄管（導水路）
４  水車
５  発電機
９，９Ａ  水位調整装置（発電出力調整装置）
１１  スクリーン
１３  発電出力制御部
１４  特性調整制御部（特性変更手段）
１８  特性調整装置（特性変更手段）
【図１】
2010115021.tif 000003
【図２】
2010115021.tif 000004
【図３】
2010115021.tif 000005
【図４】
2010115021.tif 000006
【図５】
2010115021.tif 000007
【図６】
2010115021.tif 000008
【図７】
2010115021.tif 000009
【図８】
2010115021.tif 000010
【図９】
2010115021.tif 000011