(57)【要約】【課題】ダムの水位が制約を逸脱すると予想される場合に、自動的に運転計画を修正することができる監視制御方法を提供するものである。【解決手段】実施形態の監視制御方法は、予め策定された当初運転計画を取得するデータ取得ステップと、当初運転計画を用いた場合におけるダムの水位変動のシミュレーションを行う水位シミュレーション実行ステップと、シミュレーションにより得られた水位変動の予測結果から、ダムの水位が水系制約を逸脱するか否かの判定を行う逸脱判定ステップと、ダムの水位が水系制約を逸脱すると判定される場合に、運転計画データベースに格納されている運転計画のうち、当初運転計画と類似度の高い抽出運転計画を抽出し、抽出運転計画に基づいて当初運転計画を修正する運転計画修正ステップと、運転計画修正ステップにより修正された運転計画を前記運転計画データベースに書き込む運転計画データベース更新ステップとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダムの水の放流について予め策定された当初運転計画を取得するデータ取得ステップと、
前記当初運転計画を用いた場合における前記ダムの水位変動のシミュレーションを行う水位シミュレーション実行ステップと、
前記シミュレーションにより得られた前記水位変動の予測結果から、前記ダムの水位が予め定められた水系制約を逸脱するか否かの判定を行う逸脱判定ステップと、
前記ダムの水位が前記水系制約を逸脱すると判定される場合に、運転計画データベースに格納されている運転計画のうち、前記当初運転計画と類似度の高い抽出運転計画を抽出し、前記抽出運転計画に基づいて前記当初運転計画を修正する運転計画修正ステップと、
前記運転計画修正ステップにより修正された運転計画を前記運転計画データベースに書き込む運転計画データベース更新ステップと
を有する監視制御方法。
【請求項２】
ダムの水の放流について予め策定された当初運転計画を取得するデータ取得部と、
前記当初運転計画を用いた場合における前記ダムの水位変動のシミュレーションを行う水位シミュレーション実行部と、
前記シミュレーションにより得られた前記水位変動の予測結果から、前記ダムの水位が予め定められた水系制約を逸脱するか否かの判定を行う逸脱判定部と、
前記ダムの水位が前記水系制約を逸脱すると判定される場合に、運転計画データベースに格納されている運転計画のうち、前記当初運転計画と類似度の高い抽出運転計画を抽出し、前記抽出運転計画に基づいて前記当初運転計画を修正する運転計画修正部と、
前記運転計画修正部により修正された運転計画を前記運転計画データベースに書き込む運転計画データベース更新部と
を有する監視制御システム。
【請求項３】
前記データ取得部は、前記運転計画修正部による前記抽出の際に用いられる条件をさらに取得し、
前記運転計画修正部は、前記ダムの水位が前記水系制約を逸脱すると判定される場合に、運転計画データベースに格納されている運転計画のうち、前記当初運転計画と類似度の高い抽出運転計画を前記条件に基づき抽出し、前記抽出運転計画に基づいて前記当初運転計画を修正する請求項２に記載の監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、監視制御方法および監視制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電による発電計画をたて、それを実行する水系運用業務において運転員は、水系制約と呼ばれる水系ごとやダムごとに予め定められた各種制約を守ることや他のダムへの影響を考慮して運用する。
【０００３】
このとき、ダムの水位は自流と呼ばれる上流の川やダムから当該ダムへ流入する水量に影響されるため、運転員はこれらの制約と過去の自流推移や今後の気象情報をもとに、ダムの水を放流することで発電機を運転させる時間などを決めた運転計画を策定し、その運転計画に従って運用を行う。
【０００４】
しかし、予期しない気象変化などにより計画通りに運用することが困難な場合があり、事前の計画と状況が異なることで水系制約を逸脱することが予想される場合などには、状況に応じて運転計画を修正する必要がある。
【０００５】
一般的に運転計画の修正は、高度な知識や経験を持つ熟練した運転員のノウハウに頼らなければならないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−８２６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態はこれらの課題を解決するために、ダムの水位が制約を逸脱すると予想される場合に、自動的に運転計画を修正することができる監視制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、実施形態の監視制御方法は、ダムの水の放流について予め策定された当初運転計画を取得するデータ取得ステップと、前記当初運転計画を用いた場合における前記ダムの水位変動のシミュレーションを行う水位シミュレーション実行ステップと、前記シミュレーションにより得られた前記水位変動の予測結果から、前記ダムの水位が予め定められた水系制約を逸脱するか否かの判定を行う逸脱判定ステップと、前記ダムの水位が前記水系制約を逸脱すると判定される場合に、運転計画データベースに格納されている運転計画のうち、前記当初運転計画と類似度の高い抽出運転計画を抽出し、前記抽出運転計画に基づいて前記当初運転計画を修正する運転計画修正ステップと、前記運転計画修正ステップにより修正された運転計画を前記運転計画データベースに書き込む運転計画データベース更新ステップとを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る監視制御システムの構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係る監視制御システムの記憶部の構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態に係る監視制御システムの動作を示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態に係る監視制御システムの記憶部の構成を示すブロック図。
【図５】第２の実施形態に係る監視制御システムの動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態を図面を用いて説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る監視制御システムの構成を示すブロック図である。
【００１２】
第１の実施形態に係る監視制御システム１は、図１に示すように通信ＩＦ（インターフェース）２、入力部３、入力ＩＦ４、表示部５、表示ＩＦ６、演算処理部７、記憶部８を有する。
【００１３】
通信ＩＦ２は、ネットワーク９を介してダム１０の放流ゲート１１と開閉指令の授受を行ったり、ダム１０に設置された水位センサ１２とダム１０の水位のデータの授受を行ったりする通信装置、通信手段である。
【００１４】
入力部３は、コンピュータ装置が一般に備えている各種キーボードやボタン等の入力制御を行う入力装置、入力手段である。その他、人の発する声を認識することにより、入力信号として認識または検出する機能を備えていてもよい。本実施形態では監視制御システム１の外部に設置しているが、監視制御システム１内に組み込まれていてもよい。
【００１５】
入力ＩＦ４は、入力部３と監視制御システム１とを接続するインターフェースである。入力部３は入力ＩＦ４を介さずに直接入力部３と監視制御システム１内の配線と接続されてもよい。
【００１６】
表示部５は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイなどのモニターである。その他、音を発する機能を備えていてもよい。本実施形態では監視制御システム１の外部に設置しているが、監視制御システム１内に組み込まれていてもよい。
【００１７】
表示ＩＦ６は、表示部５と監視制御システム１とを接続するインターフェースである。例えば、演算処理部７から表示ＩＦ６を介して表示部５の表示制御が行われる。表示部５は表示ＩＦ６を介さずに、監視制御システム１の内部に直接接続されてもよい。
【００１８】
演算処理部７は、記憶部８に格納された各プログラムを読み出し、演算処理を行う。具体的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサであり、機能に応じて複数備えていてもよい。
【００１９】
記憶部８は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリ及び、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）などの記憶装置、記憶手段である。
【００２０】
記憶部８には、図２に示すように、演算処理部７での処理に利用されるデータ取得プログラム１０１、予測自流値算出プログラム１０２、水位シミュレーション実行プログラム１０３、逸脱判定プログラム１０４、運転計画ＤＢ（Ｄａｔａ  Ｂａｓｅ：データベース）１０５、運転計画修正プログラム１０６、運転計画ＤＢ更新プログラム１０７、運転計画出力プログラム１０８が格納される。
【００２１】
ここで自流値とは、上流の川やダムから当該ダム１０へ流入する水量である。
【００２２】
本実施形態では自流値を計算により求めているが、ダムに流入する河川に流量計などの測定機器を設置して機械的に求めてもよい。
【００２３】
データ取得プログラム１０１は、予め策定された運転計画、パラメータ、測定データを取得する機能を演算処理部７に実行させるデータ取得部である。
【００２４】
運転計画とは、ダムの水の放流について策定された計画であり、例えば、９時から１５時まで発電機を運転させるために放流ゲート１１を介してダム１０の水を放流するといった、放流時間、それによるダム１０の水位の変動、発電機の出力などのダム１０に関するデータと季節や日付などの時期情報のデータ、天候や雨量、気温といった気象情報のデータが含まれる。運転計画のうち、予め策定され、データ取得プログラム１０１で取得される運転計画を以後当初運転計画と呼ぶ。
【００２５】
本実施形態では１つの水系に１つのダムがある場合を例として記載しているが、１つの水系に複数のダムがあり、上流のダムを運用することが下流のダムの自流に影響する場合などは、関係する全てのダムの運転計画を取得してもよい。
【００２６】
放流ゲート１１の開閉制御は、例えば演算処理部７から通信ＩＦ２を介して出力された指令に基づき、現場の作業員によって行われる。
【００２７】
測定データは、ダム１０の測定データであり、一例としては、通信ＩＦ２を介してダム１０に設置された水位センサ１２から得られるダム１０の水位などが挙げられる。
【００２８】
パラメータは、自流値の算出に使用するパラメータであり、一例としては、ダム１０の水位から水量を計算するための変換係数が挙げられる。
【００２９】
予測自流値算出プログラム１０２は、データ取得プログラム１０１により取得されたパラメータと測定データから、現在の予測自流値を算出する機能を演算処理部７に実行させる予測自流値算出部である。
【００３０】
水位シミュレーション実行プログラム１０３は、データ取得プログラム１０１により取得された当初運転計画と、予測自流値算出プログラム１０２により算出された予測自流値から、ダム１０の水位変動のシミュレーションを行う機能を演算処理部７に実行させる水位シミュレーション実行部である。このシミュレーションにより、当初運転計画を用いた場合における現在から業務終了時（２４時）までの１分間隔の水位変動の予測結果が得られる。
【００３１】
逸脱判定プログラム１０４は、水位シミュレーション実行プログラム１０３のシミュレーションにより得られた水位変動の予測結果から、ダム１０の水位が水系制約を逸脱するか否かの判定を行う機能を演算処理部７に実行させる逸脱判定部である。
【００３２】
ここで水系制約とは、水系ごとやダムごとに予め定められた各種制約であり、具体的には洪水や渇水を起こさないためにダム１０ごとに定められた水位の上下限値である警戒水位や、年間のダム１０の運用計画を１日レベルに変換した水位の許容範囲である仕上り水位、関連する法律や使用する発電機の特性などを反映した制約などがある。関連する法律や使用する発電機の特性などを反映した制約としては、ダム１０に関する制約だけでなく、当該ダム１０に水が流入する上流側の川や当該ダムから水が出水する下流側の川の水位なども含まれる。
【００３３】
ここで警戒水位は常に満たされる必要があり、仕上り水位は毎日の業務終了時（２４時）に満たされる必要がある。
【００３４】
運転計画ＤＢ１０５には、水系制約を満たすように過去に策定あるいは、修正された運転計画が格納されている。
【００３５】
運転計画修正プログラム１０６は、逸脱判定プログラム１０４によりダム１０の水位が水系制約を逸脱すると判定された場合に、運転計画ＤＢ１０５に格納されている運転計画のうち、当初運転計画と類似度の高い抽出運転計画を抽出し、当初運転計画を抽出運転計画に書き換える機能を演算処理部７に実行させる運転計画修正部である。
【００３６】
運転計画ＤＢ更新プログラム１０７は、運転計画修正プログラム１０６により修正された運転計画もしくは、修正が必要ない場合には当初運転計画を運転計画ＤＢ１０５に書き込む機能を演算処理部７に実行させる運転計画ＤＢ更新部である。
【００３７】
運転計画出力プログラム１０８は、運転計画修正プログラム１０６により修正された運転計画もしくは、修正が必要ない場合には当初運転計画を表示ＩＦ６を介して表示部５に出力する機能を演算処理部７に実行させる運転計画出力部である。
【００３８】
次に動作について図３を用いて説明する。図３は第１の実施形態に係る監視制御システムの動作を示すフローチャートである。
【００３９】
演算処理部７は、データ取得プログラム１０１を実行し、当初運転計画、パラメータ、測定データを取得する（ステップＳ２０１）。
【００４０】
これらの当初運転計画、パラメータ、測定データは入力ＩＦ４を介して入力部３から入力されてもよいし、事前に記憶部８に格納されていてもよい。また、通信部ＩＦ２を介して監視制御システム１の外部から取得されてもよい。
【００４１】
演算処理部７は、予測自流値算出プログラム１０２を実行し、データ取得プログラム１０１により取得されたパラメータと測定データから、現在の予測自流値を算出する（ステップＳ２０２）。
【００４２】
演算処理部７は、水位シミュレーション実行プログラム１０３を実行し、データ取得プログラム１０１により取得された当初運転計画と、予測自流値算出プログラム１０２により算出された予測自流値から、ダム１０の水位変動のシミュレーションを実行する（ステップＳ２０３）。
【００４３】
演算処理部７は、逸脱判定プログラム１０４を実行し、水位シミュレーション実行プログラム１０３のシミュレーションにより得られた水位変動の予測結果から、ダム水位が水系制約を逸脱するか否かの判定を行う（ステップＳ２０４）。
【００４４】
演算処理部７は、運転計画修正プログラム１０６を実行し、逸脱判定プログラム１０４によりダム１０の水位が水系制約を逸脱すると判定された場合（ステップＳ２０４  ＹＥＳ）に、当初運転計画を修正する（ステップＳ２０５）。
【００４５】
具体的には、運転計画ＤＢ１０５に格納されている運転計画のうち、当初運転計画と類似度の高い抽出運転計画を抽出し、当初運転計画を抽出運転計画に書き換える。
【００４６】
ここで類似度は、運転計画ＤＢ１０５に格納されている運転計画におけるダム１０の水位と当初運転計画におけるダム１０の水位の差分を１分間隔で求め、それらの差分の絶対値を足し合わせ、合計値が小さいものほど優先度が高いと判断される。
【００４７】
ただし、上記の類似度算出方法は一例であり、ダム１０の水位のみで算出されるのではなく、季節や日付などの時期情報や天候、雨量、気温などの気象情報を重み付けして算出してもよい。時期情報や気象情報が一致する際に重みの値を大きく設定することで、時期情報や気象情報が一致する運転計画は類似度が高く判断される。
【００４８】
運転計画修正プログラム１０６により運転計画が書き換えられた場合は、再度水位シミュレーション実行プログラム１０３が実行される（ステップＳ２０６）。その後、逸脱判定プログラム１０４で逸脱が無いと判定されるまで運転計画修正プログラム１０６による修正（ステップＳ２０５）と逸脱判定プログラム１０４による判定（ステップＳ２０４）が繰り返される。
【００４９】
演算処理部７は、運転計画ＤＢ更新プログラム１０７を実行し、運転計画修正プログラム１０６により修正された運転計画もしくは、修正が必要ない場合には当初運転計画を運転計画ＤＢ１０５に書き込むことで運転計画ＤＢ１０５を更新する（ステップＳ２０６）。
【００５０】
演算処理部７は、運転計画出力プログラム１０８を実行し、運転計画修正プログラム１０６により修正された運転計画もしくは、修正が必要ない場合には当初運転計画を表示ＩＦ３を介して表示部４に出力する（ステップＳ２０６）。
【００５１】
なお、（ステップＳ２０５）において、当初運転計画と類似度の高い運転計画を複数抽出し、（ステップＳ２０６）において、（ステップＳ２０５）で抽出された複数の運転計画を修正案として表示部４に出力させてもよい。
【００５２】
以上説明したように、この第１の実施形態に係る監視制御システムでは、予め設定された当初運転計画において、水系制約を逸脱してしまうと判定される場合に、当初運転計画が、運転計画ＤＢに格納されている水系制約を満たした抽出運転計画に書き換えられるため、自動的に水系制約を満足する運転計画に修正することができる。
【００５３】
そのため、経験の少ない運転員でも運転計画の修正が可能となる。また、自動的に修正された運転計画に対して運転員がさらに修正を加える場合でも、一から修正する必要がないため、負担を軽減することができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の構成について、図面を用いて説明する。なお、第１の実施形態の監視制御システムと同一部分は同一符号で示し、説明は省略する。図４は第２の実施形態に係る監視制御システムの記憶部の構成を示すブロック図である。
【００５５】
この第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は記憶部８にある。以下に第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００５６】
記憶部８には、図４に示すように、演算処理部７での処理に利用されるデータ取得プログラム３０１、予測自流値算出プログラム１０２、水位シミュレーション実行プログラム１０３、逸脱判定プログラム１０４、運転計画ＤＢ３０２、運転計画修正プログラム３０３、運転計画ＤＢ更新プログラム１０７、運転計画出力プログラム１０８が格納される。
【００５７】
データ取得プログラム３０１は、予め策定された運転計画、パラメータ、測定データに加えて、検索条件を取得する機能を演算処理部７に実行させるデータ取得部である。
【００５８】
検索条件は、運転計画修正プログラム３０３により、運転計画ＤＢ３０２に格納されている運転計画のうち、当初運転計画と類似度の高いものを抽出する際に用いられる条件のデータである。
【００５９】
検索条件の具体的な一例としては、「担当者Ａにより策定または修正が行われた運転計画」といったような担当者の条件、「運転計画修正プログラム３０３において抽出された回数がｔ回以上／以下の運転計画」といったような運転計画修正プログラム３０３における抽出回数の条件、「電力需要を優先して策定または修正が行われた運転計画」、「天候を優先して策定または修正が行われた運転計画」といったように優先する事項を示す運用方針の条件などが挙げられる。
【００６０】
運転計画ＤＢ３０２には、水系制約を満たすように過去に策定、修正された運転計画が格納される。この運転計画には上記の検索条件に対応した担当者の情報、運転計画修正プログラム３０３における抽出回数の情報、運用方針の情報が付帯される。
【００６１】
運転計画修正プログラム３０３は、逸脱判定プログラム１０４によりダム１０の水位が水系制約を逸脱すると判定された場合に、運転計画ＤＢ３０２に格納されている運転計画のうち、当初運転計画と類似度の高い抽出運転計画を、データ取得プログラム３０１により取得された検索条件に基づき抽出する機能と、当初運転計画を抽出運転計画に書き換える機能を演算処理部７に実行させる運転計画修正部である。
【００６２】
次に動作について図５を用いて説明する。図５は第２の実施形態に係る監視制御システムの動作を示すフローチャートである。
【００６３】
演算処理部７は、データ取得プログラム３０１を実行し、当初運転計画、パラメータ、測定データ、検索条件を取得する（ステップＳ４０１）。
【００６４】
検索条件は入力ＩＦ４を介して入力部３から入力されてもよいし、事前に記憶部８に格納されていてもよい。また、通信部ＩＦ２を介して監視制御システム１の外部から取得されてもよい。
【００６５】
演算処理部７は、運転計画修正プログラム３０３を実行し、逸脱判定プログラム１０４によりダム１０の水位が水系制約を逸脱すると判定された場合（ステップＳ２０４  ＹＥＳ）に、当初運転計画を修正する（ステップＳ４０２）。
【００６６】
具体的には、運転計画ＤＢ３０２に格納されている運転計画のうち、当初運転計画と類似度の高い抽出運転計画を、データ取得プログラム３０１により取得された検索条件に基づき抽出する。そして当初運転計画を抽出運転計画に書き換える。
【００６７】
例えば、データ取得プログラム３０１において、「運転計画修正プログラム３０３において抽出された回数がｔ回以上」であり、「電力需要を優先して策定または修正が行われた運転計画」という検索条件が取得された場合、運転計画ＤＢ３０２に格納されている運転計画のうち、これらの条件を満たしつつ当初運転計画と類似度の高い運転計画が抽出される。
【００６８】
以上説明したように、この第２の実施形態に係る監視制御システムでは、運転計画修正プログラム３０３において検索条件に基づき当初運転計画と類似度の高い抽出運転計画が抽出され、当初運転計画の修正が行われる。そのため、検索条件による絞込みが可能となり、より運転者の目的に合った修正を行うことができる。
【００６９】
なお、上記の第１の実施形態および第２の実施形態の監視制御システムは、水位シミュレーション実行プログラム１０３により行われたシミュレーション結果を蓄積するＤＢを有していてもよい。シミュレーション結果を蓄積しておくことで再利用が可能となる。
【００７０】
また、運転計画修正プログラム１０６，３０３により修正された運転計画に対して、さらに運転員によって修正が加えられた場合、運転員による修正履歴や修正結果も運転計画ＤＢ１０５，３０２に蓄積してもよい。これらを蓄積しておくことで運転員の教育や技術継承に役立てることができる。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１…監視制御システム
２…通信ＩＦ（インターフェース）
３…入力部
４…入力ＩＦ
５…表示部
６…表示ＩＦ
７…演算処理部
８…記憶部
９…ネットワーク
１０…ダム
１１…放流ゲート
１２…水位センサ
１０１，３０１…データ取得プログラム
１０２…予測自流値算出プログラム
１０３…水位シミュレーション実行プログラム
１０４…逸脱判定プログラム
１０５，３０２…運転計画ＤＢ（Ｄａｔａ  Ｂａｓｅ：データベース）
１０６，３０３…運転計画修正プログラム
１０７…運転計画ＤＢ更新プログラム
１０８…運転計画出力プログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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