(57)【要約】【課題】放水量に応じた着水遅れ時間を計算することが可能な電力系統監視制御装置を提供することにある。【解決手段】実施形態に係る電力系統監視制御装置は、格納手段と、取得手段と、着水遅れ時間算出手段とを具備する。格納手段は、上流側ノードにおける最大放水量と、当該最大放水量の水流が上流側ノードから放水された際に当該水流が下流側ノードに到達する最小着水遅れ時間と、予め設定された着水遅れ時間係数とを予め格納する。取得手段は、上流側ノードの放水量を取得する。着水遅れ時間算出手段は、格納手段に格納されている最大放水量、最小着水遅れ時間及び着水遅れ時間係数と、取得された放水量とに基づいて、取得された放水量の水流が上流側ノードから放水された際に当該水流が下流側ノードに到達するまでの着水遅れ時間を算出する。【選択図】図４
2014106549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流を放水する上流側ノード及び当該上流側ノードから放水された水流を取水する下流側ノードを含む水系における電力系統を監視及び制御する電力系統監視制御装置において、
前記上流側ノードにおける最大放水量と、当該最大放水量の水流が前記上流側ノードから放水された際に当該水流が前記下流側ノードに到達する最小着水遅れ時間と、予め設定された着水遅れ時間係数とを予め格納する格納手段と、
前記上流側ノードの放水量を取得する取得手段と、
前記格納手段に格納されている最大放水量、最小着水遅れ時間及び着水遅れ時間係数と、前記取得された放水量とに基づいて、前記取得された放水量の水流が前記上流側ノードから放水された際に当該水流が前記下流側ノードに到達するまでの着水遅れ時間を算出する着水遅れ時間算出手段と
を具備することを特徴とする電力系統監視制御装置。
【請求項２】
前記着水遅れ時間算出手段は、前記格納されている最大放水量と前記取得された放水量との差に前記格納手段に格納されている着水遅れ時間係数を乗算した値に、前記格納手段に格納されている最小着水遅れ時間を加算した値を、前記着水遅れ時間として算出することを特徴とする請求項１記載の電力系統監視制御装置。
【請求項３】
前記上流側ノードにおける最小放水量の水流が前記上流側ノードから放水された際に当該水流が前記下流側ノードに到達する最大着水遅れ時間と前記最大放水量の水流が前記上流側ノードから放水された際に当該水流が前記下流側ノードに到達する最小着水遅れ時間との差を前記最大放水量で除算した値を、前記着水遅れ時間係数として算出する着水遅れ時間係数算出手段を更に具備し、
前記格納手段は、前記着水遅れ時間係数算出手段によって算出された着水遅れ時間係数を格納する
ことを特徴とする請求項１記載の電力系統監視制御装置。
【請求項４】
前記格納手段は、前記上流側ノードにおける第１の任意の放水量と、前記第１の任意の放水量の水流が前記上流側ノードから放水された際に当該水流が前記前記下流ノードに到達する第１の着水遅れ時間と、前記上流側ノードにおける第２の任意の放水量と、前記第２の任意の放水量の水流が前記上流側ノードから放水された際に当該水流が前記前記下流側ノードに到達する第２の着水遅れ時間とを予め格納し、
前記最大着水遅れ時間は、前記第２の任意の放水量に前記第１の着水遅れ時間を乗算した値と前記第１の任意の放水量に前記第２の着水遅れ時間を乗算した値との差を、前記第２の任意の放水量と前記第１の任意の放水量との差で乗算した値であり、
前記最小着水遅れ時間は、前記第２の着水遅れ時間と前記第１の着水遅れ時間との差に前記最大放水量を乗算した値を、前記第２の任意の放水量と前記第１の任意の放水量との差で乗算した値と、前記第２の任意の放水量に前記第１の着水遅れ時間を乗算した値と前記第１の任意の放水量に前記第２の着水遅れ時間を乗算した値との差を、前記第２の任意の放水量と前記第１の任意の放水量との差で乗算した値とを加算した値である
ことを特徴とする請求項３記載の電力系統監視制御装置。
【請求項５】
前記上流側ノードの流量を、時間幅、矩形パルスパターンで表し、着水遅れを考慮した上流側ノードでの流量が当該流量の一部が遅れながら前記下流側ノードへ流れていくものとして微小区間面積を算出することによって、単位時間毎の前記下流側ノードの取水量を算出する取水量算出手段を更に具備することを特徴とする請求項１記載の電力系統監視制御装置。
【請求項６】
前記取水量算出手段は、前記上流側ノードのゲート特性による放水量の時間変化を考慮した前記上流側ノード及び前記下流側ノードの間のブランチの流量パターンを計算刻み幅、矩形パルスパターンに分割し、前記算出された下流側ノードの取水量を各単位時間の流量としてそれぞれ加算することを特徴とする請求項１記載の電力系統監視制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水系における電力系統の監視及び制御を行う電力系統監視制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水力発電システム等の水系における電力系統に対して監視、制御及び操作を行う電力系統監視制御装置が知られている。
【０００３】
この水力発電システムにおいては、例えば流入する水を蓄える調整池（ダム）と当該調整池から放水された水流を一時的に蓄える水槽と当該水槽からの水流を用いて発電する発電機と備える。なお、水力発電システムにおける調整池及び水槽、水槽及び発電機は、それぞれ導水路によって接続されている。また、発電機によって発電に用いられた水流は、放水口から例えば河川に放水される。
【０００４】
以下、水力発電システムにおける調整池、水槽及び発電機（つまり、合流点や分岐点等の水流が集散する部分）をノードと称し、当該ノード間を接続する導水路（及び河川）をブランチと称する。また、水力発電システムにおいて１つのブランチの両端に存在する２つのノードのうち、水流を放水するノードを上流側ノード、当該上流側ノードから放水された水流を取水するノードを下流側ノードと称する。
【０００５】
ところで、電力系統監視制御装置においては、例えば水力発電システムにおける着水遅れ時間を計算することが知られている。なお、着水遅れ時間は、上記した上流側ノードから水流を放水し、下流側ノードで取水するまでの時間の遅れ（つまり、上流側ノードから放水された水流が下流側ノードに到達するまでの時間）のことをいう。電力系統監視制御装置において着水遅れ時間を計算することによって、例えば水力発電システムにおける放水から発電までの時間等を正確に把握することができる。
【０００６】
着水遅れの計算は、例えば洪水追跡の計算方法であるであるＭｕｓｋｉｎｇｕｍ（マスキンガム）法を適用して行われる。以下、Ｍｕｓｋｉｎｇｕｍ法を適用した計算式を示す。
【数１】
2014106549.tif 000003
【０００７】
【数２】
2014106549.tif 000004
【０００８】
【数３】
2014106549.tif 000005
【０００９】
【数４】
2014106549.tif 000006
【００１０】
ここで、上記した式（１）〜式（４）におけるＣ０、Ｃ１、Ｃ２は、追跡関係と呼ばれ、係数Ｋ、ｘ及びｔが与えられれば求めることができる。また、Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２には、次の式（５）の関係がある。
【数５】
2014106549.tif 000007
【００１１】
このＭｕｓｋｉｎｇｕｍ法を着水遅れ時間の計算に適用する場合、着水遅れのあるブランチの上流側ノードと下流側ノードとの間をＮ区間に分割する。ここで、分割されたＮ区間を、上流側から第１区間、第２区間、…、第Ｎ区間とする。
【００１２】
この場合、まず第１区間において、ｔを時間間隔、Ｉ１を着水遅れのあるブランチの上流側流量（ｔ分前の値）、Ｉ２を着水遅れのあるブランチの上流側流量（今回値）、Ｏ１を第１区間の流出量（ｔ分前の値）、Ｏ２を第１区間の流出量（今回値）として、第１区間の流出量（Ｏ２）を計算する。
【００１３】
次に、上記したＯ１及びＯ２を第２区間におけるＩ１及びＩ２として、第２区間についても上記した第１区間と同様の計算を行う。
【００１４】
以下、第３区間、第４区間、…、第Ｎ区間と順次計算し、第Ｎ区間において計算されたＯ２を下流側の流量（つまり、下流側ノードに流入する水流の量）とする。
【００１５】
このように時間間隔ｔ毎に下流側の流量を算出することによって、上流側ノードから放水された水流（放水量）が下流側ノードに到達する時間（つまり、着水遅れ時間）を把握することができる。
【００１６】
なお、上記したＣ０、Ｃ１、Ｃ２の設定範囲は、
【数６】
2014106549.tif 000008
【００１７】
【数７】
2014106549.tif 000009
【００１８】
【数８】
2014106549.tif 000010
【００１９】
とする。この際の係数Ｋ、ｘは、
【数９】
2014106549.tif 000011
【００２０】
【数１０】
2014106549.tif 000012
【００２１】
となる。
【００２２】
実際に着水遅れ時間の計算を行う際には、ｘの適当な値を仮定して、過去の放水時の両地点の流量記録に基づいて、試行錯誤により１区間の平均流量Ｄと第１区間貯留量Ｓとの関係が直線関係となるようなｘを見つけ、その直線の勾配によりＫを決定する。
【００２３】
なお、ここでの平均流量Ｄは、
【数１１】
2014106549.tif 000013
【００２４】
のように設定される。また、平均流量Ｄと貯留量Ｓの関係は、
【数１２】
2014106549.tif 000014
【００２５】
のようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００１−１４２８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上記したように、電力系統監視制御装置においては、Ｍｕｓｋｉｎｇｕｍ法を適用することによって着水遅れ時間（を考慮した取水量）を計算することができる。
【００２８】
ところで、着水遅れ時間は、放水量の大小により変化する、即ち、放水量が多くなるほど短くなる（つまり、着水時刻が早くなる）ことが経験的に知られている。
【００２９】
しかしながら、上記したＭｕｓｋｉｎｇｕｍ法の追跡関係Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２は、流量とは独立した関数であるため、流量の大小による傾向差を表現することができない。
【００３０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、放水量に応じた着水遅れ時間を計算することが可能な電力系統監視制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
実施形態によれば、水流を放水する上流側ノード及び当該上流側ノードから放水された水流を取水する下流側ノードを含む水系における電力系統を監視及び制御する電力系統監視制御装置が提供される。
【００３２】
実施形態に係る電力系統監視制御装置は、格納手段と、取得手段と、着水遅れ時間算出手段とを具備する。
【００３３】
格納手段は、前記上流側ノードにおける最大放水量と、当該最大放水量の水流が前記上流側ノードから放水された際に当該水流が前記下流側ノードに到達する最小着水遅れ時間と、予め設定された着水遅れ時間係数とを予め格納する。
【００３４】
取得手段は、前記上流側ノードの放水量を取得する。
【００３５】
着水遅れ時間算出手段は、前記格納手段に格納されている最大放水量、最小着水遅れ時間及び着水遅れ時間係数と、前記取得された放水量とに基づいて、前記取得された放水量の水流が前記上流側ノードから放水された際に当該水流が前記下流側ノードに到達するまでの着水遅れ時間を算出する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施形態に係る電力系統監視制御装置が監視及び制御する水力発電システムの設備について説明するための図。
【図２】図１に示す水力発電システムのノード・ブランチモデルを示す図。
【図３】ノード１１〜１４及びブランチ１５〜１７からなるノード・ブランチ接続の一例を示す図。
【図４】本実施形態に係る電力系統監視制御装置において着水遅れ時間を計算する際の処理手順を示すフローチャート。
【図５】第２の実施形態における着水遅れ時間係数の算出を概念的に示す図。
【図６】本実施形態に係る電力系統監視制御装置において着水遅れ時間係数を計算する際の処理手順を示すフローチャート。
【図７】第３の実施形態における上流側ノード１１の着水遅れを考慮した下流側ノード１２の取水量変化について説明するための図。
【図８】図７における第１の部分１００の流量計算を説明するための図。
【図９】図７における第２の部分２００の流量計算を説明するための図。
【図１０】第３の実施形態に係る電力系統監視制御装置において下流側ノード１２の取水量を計算する際の処理手順を示すフローチャート。
【図１１】第４の実施形態における上流側ノード１１のスケジュールパターンを示す図。
【図１２】上流側ノード１１のゲート特性を考慮した下流側ノード１２の取水量変化について説明するための図。
【図１３】本実施形態における流量計算を説明するための図。
【図１４】本実施形態において上流側ノード１１のゲート特性による放水量の時間変化を考慮して取水量を計算する際の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して、各実施形態について説明する。
【００３８】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る電力系統監視制御装置について説明する。図１は、本実施形態に係る電力系統監視制御装置が監視及び制御する水力発電システム（水系）の設備について説明するための図である。
【００３９】
図１に示すように、水力発電システムにおいては、流入する水を蓄えるダム等の調整池１、当該調整池１から放水された水流を一時的に蓄える水槽２及び当該水槽２からの水流を用いて発電する発電機３を備える。
【００４０】
調整池１及び水槽２は、導水路４によって接続されている。これにより、調整池１から放水された水流は、導水路４を通って水槽２によって取水される。
【００４１】
また、水槽２及び発電機３は、導水路５によって接続されている。これにより、水槽２から放水された水流は、導水路５を通って発電機３での発電に用いられる。
【００４２】
発電機３によって発電に用いられた水流は、放水口を介して例えば河川に放水される。また、調整池１から放流された水流及び水槽２の水槽越流は、適宜、河川に着水する。
【００４３】
以下、図１に示す水力発電システムに備えられる調整池１、水槽２及び発電機３をノード、導水路４及び５（及び河川）をブランチと定義する。なお、図２は、図１に示す水力発電システムのノード・ブランチモデルを示す図である。
【００４４】
また、水力発電システムにおいて１つのブランチの両端に存在する２つのノードのうち、水流を放水するノードを上流側ノード、当該上流側ノードから放水された水流を取水するノードを下流側ノードと称する。図２に示す例では、ブランチ４（導水路４）の両端に存在する隣接する２つのノード１（調整池１）及びノード２（水槽２）のうち、ノード１が上流側ノードであり、ノード２が下流側ノードである。
【００４５】
本実施形態に係る電力系統監視制御装置は、上記した水力発電システムにおける着水遅れ時間を計算する機能を有する。着水遅れ時間とは、上流側ノードから水流を放水し、下流側ノードで取水するまでの時間の遅れ、つまり、上流側ノードから放水された水流が下流側ノードに到達するまでの時間をいう。
【００４６】
ここで、図３に示すようなノード１１〜１４及びブランチ１５〜１７からなるノード・ブランチ接続があるものとする。ブランチ１５に着目した場合、当該ブランチ１５の両端に存在するノード１１及びノード１２のうち、ノード１１が上流側ノードであり、ノード１２が下流側ノードである。
【００４７】
以下、電力系統監視制御装置が、上流側ノード１１及び下流側ノード１２間の着水遅れ時間（つまり、上流側ノード１１から放水された水流が下流側ノード１２に到達するまでの時間）を計算するものとして説明する。
【００４８】
ここでは、上流側ノード１１と下流側ノード１２との間のブランチ１５の両端で着水遅れΔＴが生じ、上流側ノード１１で時刻ｔ１に放水された水流が下流側ノード１２に時刻ｔ１＋ΔＴに到着するものとして着水遅れ時間を計算する。
【００４９】
着水遅れ時間は、以下の式（１３）によって計算される。
【数１３】
2014106549.tif 000015
【００５０】
式（１３）において、ΔＴは着水遅れ時間であり、Ｑｍａｘは上流側ノード１１における最大放水量であり、Ｑは上流側ノード１１の放水量であり、ｋは着水遅れ時間係数であり、ΔＴｍｉｎは最小着水遅れ時間であるものとする。
【００５１】
なお、放水量Ｑは、上流側ノード１１において計測される実測値（変数）である。着水遅れ時間係数ｋは、予め設定されている固定値である。また、最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎは、最大放水量Ｑｍａｘの水流が上流側ノード１１から放水された場合の着水遅れ時間である。
【００５２】
この式（１３）により、上流側ノード１１において放水量Ｑの水流が放水された場合の着水遅れ時間ΔＴが計算される。
【００５３】
具体的には、式（１３）によれば、上流側ノード１１の放水量Ｑと上流側ノード１１における最大放水量Ｑｍａｘとの差に着水遅れ時間係数ｋを乗算することで、放水量Ｑの場合の着水遅れ時間と最大放水量Ｑｍａｘの場合の着水遅れ時間ΔＴｍｉｎとの差を算出し、当該算出された値に更に最大放水量Ｑｍａｘの場合の最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎを加算することで、上流側ノード１１の放水量Ｑに対する着水遅れ時間ΔＴが算出される。
【００５４】
次に、図４のフローチャートを参照して、本実施形態に係る電力系統監視制御装置において着水遅れ時間を計算する際の処理手順について説明する。
【００５５】
なお、着水遅れ時間の計算処理は電力系統監視制御装置が備えるコンピュータによって実行されるが、以下の説明においては、便宜的に、電力系統監視制御装置が実行するものとして説明する。また、上記した上流側ノード１１における最大放水量Ｑｍａｘ、最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎ及び着水遅れ時間係数ｋは、上流側ノード１１、下流側ノード１２及びブランチ１５等から実際に計測した値等に基づいて定められ、電力系統監視制御装置が備える記憶装置等に予め格納されているものとする。
【００５６】
まず、電力系統監視制御装置は、上流側ノード１１の放水量Ｑを取得する（ステップＳ１）。ここで取得される上流側ノード１１の放水量Ｑは、上流側ノード１１において計測された値である。
【００５７】
次に、電力系統監視制御装置は、当該電力系統監視制御装置が備える記憶装置から最大放水量Ｑｍａｘ及び最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎを読み込む（ステップＳ２）。なお、最大放水量Ｑｍａｘは、上流ノード１１における最大の放水量である。また、最小遅れ時間ΔＴｍｉｎは、最大放水量Ｑｍａｘに対する着水遅れ時間（上流側ノード１１から最大放水量Ｑｍａｘの水流が放水された場合に、当該水流が下流側ノード１２に到達するまでの時間）である。
【００５８】
また、電力系統監視制御装置は、当該電力系統監視制御装置が備える記憶装置から着水遅れ時間係数ｋを読み込む（ステップＳ３）。
【００５９】
電力系統監視制御装置は、ステップＳ１において取得された放水量Ｑと、ステップＳ２において読み込まれた最大放水量Ｑｍａｘ及び最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎと、ステップＳ３において読み込まれた着水遅れ時間係数ｋとに基づいて、放水量Ｑに対する着水遅れ時間ΔＴを計算する（ステップＳ４）。この場合、着水遅れ時間ΔＴは、放水量Ｑ、最大放水量Ｑｍａｘ、最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎ及び着水遅れ時間係数ｋを上述した式（１３）に当てはめることによって計算される。なお、電力系統監視制御装置によって計算された着水遅れ時間ΔＴは適宜出力されて、水力発電システムの監視及び制御等に用いられることができる。
【００６０】
上記したように本実施形態においては、上流側ノード１１の放水量Ｑ、最大放水量Ｑｍａｘ、最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎ及び着水遅れ時間係数ｋに基づいて、放水量Ｑの水流が上流側ノード１１から放水された際に当該水量が下流側ノード１２に到達するまでの着水遅れ時間ΔＴが計算されることにより、実際のダム等に見られる放水流量の増加により着水時間が早まる傾向を考慮した着水遅れ時間ΔＴを算出することができるため、放水量Ｑを変化させた場合でも計算された着水遅れ時間と実際の着水遅れ時間の差を小さくすることが可能となり、着水遅れ時間計算の精度を向上させることができる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、上述した図３に示す上流側ノード１１及び下流側ノード１２間のブランチ１５における着水遅れ時間ΔＴを計算するものとして説明したが、他のノード間のブランチにおいても同様に着水遅れ時間を計算することが可能である。
【００６２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る電力系統監視制御装置について説明する。本実施形態においては、前述した第１の実施形態において着水遅れ時間が計算される際に用いられる着水遅れ時間係数を計算する点が、前述した第１の実施形態とは異なる。
【００６３】
以下、本実施形態に係る電力系統監視制御装置が、前述した図３に示す上流側ノード１１及び下流側ノード１２間の着水遅れ時間を計算する際に用いられる着水遅れ時間係数を計算するものとして説明する。
【００６４】
ここでは、上流側ノード１１と下流側ノード１２との間のブランチ１５の両端で上流側ノード１１の任意の放水量Ｑ１の場合に着水遅れ時間ΔＴ１が生じ、上流側ノード１１で時刻ｔ１に放水された当該放水量Ｑ１の水流が下流側ノード１２に時刻ｔ１＋ΔＴ１に到着し、上流側ノード１１と下流側ノード１２との間のブランチ１５の両端で上流側ノード１１の任意の放水量Ｑ２の場合に着水遅れ時間ΔＴ２が生じ、上流側ノード１１で時刻ｔ２に放水された当該放水量Ｑ２の水流が下流側ノード１２に時刻ｔ２＋ΔＴ２に到着するものとして着水遅れ時間を計算する。
【００６５】
着水遅れ時間係数は、以下の式（１４）によって計算される。
【数１４】
2014106549.tif 000016
【００６６】
式（１４）において、ｋは着水遅れ時間係数であり、ΔＴｍａｘは最大着水遅れ時間であり、ΔＴｍｉｎは最小着水遅れ時間であり、Ｑｍａｘは上流側ノード１１における最大放水量である。
【００６７】
この式（１４）によれば、着水遅れ時間係数ｋは、上流側ノード１１及び下流側ノード１２間のブランチ１５での最大着水遅れ時間ΔＴｍａｘとΔ最小着水遅れ時間Ｔｍｉｎとの差を最大放水量Ｑｍａｘで除算することによって算出される。
【００６８】
ここで、ブランチ１５でのΔ最大着水遅れ時間Ｔｍａｘ及びΔ最小着水遅れ時間Ｔｍｉｎは、以下の式（１５）及び式（１６）によって計算される。
【数１５】
2014106549.tif 000017
【００６９】
【数１６】
2014106549.tif 000018
【００７０】
式（１５）及び式（１６）において、Ｑ１は上流側ノード１１における第１の任意の放水量であり、Ｑ２は上流側ノード１１における第２の任意の放水量であり、ΔＴ１は任意放水量Ｑ１に対する着水遅れ時間（任意放水量Ｑ１の水流が上流側ノード１１から放水された場合の第１の着水遅れ時間）であり、ΔＴ２は任意放水量Ｑ２に対する着水遅れ時間（任意放水量Ｑ２の水流が上流側ノード１１から放水された場合の第２の着水遅れ時間）である。
【００７１】
式（１５）によれば、ブランチ１５での最大着水遅れ時間ΔＴｍａｘは、任意放水量Ｑ２と任意放水量Ｑ１に対する着水遅れ時間ΔＴ１との積と、任意放水量Ｑ１と任意放水量Ｑ２に対する着水遅れ時間ΔＴ２との積との差を算出し、当該算出された値を任意放水量Ｑ２と任意放水量Ｑ１との差で除算することによって算出される。
【００７２】
また、式（１６）によれば、ブランチ１５での最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎは、任意放水量Ｑ１に対する着水遅れ時間ΔＴ１と任意放水量Ｑ２に対する着水遅れ時間ΔＴ２の差と最大放水量Ｑｍａｘとの積を任意放水量Ｑ２と任意放水量Ｑ１との差で除算した値と、上記した式（１５）により算出された最大着水遅れ時間ΔＴｍａｘとを加算することによって算出される。なお、図５は、本実施形態における着水遅れ時間係数の算出を概念的に示す図である。
【００７３】
次に、図６のフローチャートを参照して、本実施形態に係る電力系統監視制御装置において着水遅れ時間係数を計算する際の処理手順を説明する。
【００７４】
なお、着水遅れ時間係数の計算処理は電力系統監視制御装置が備えるコンピュータによって実行されるが、以下の説明においては、便宜的に、電力系統監視制御装置が実行するものとして説明する。また、上記した上流側ノード１１における最大放水量Ｑｍａｘ、任意放水量Ｑ１、任意放水量Ｑ２、任意放水量Ｑ１に対する着水遅れ時間ΔＴ１及び任意放水量Ｑ２に対する着水遅れ時間ΔＴ２は、上流側ノード１１、下流側ノード１２及びブランチ１５等から実際に計測した値等に基づいて定められ、電力系統監視制御装置が備える記憶装置等に予め格納されているものとする。
【００７５】
まず、電力系統監視制御装置は、当該電力系統監視制御装置が備える記憶装置から上流側ノード１１の任意放水量Ｑ１及び当該任意放水量Ｑ１に対する着水遅れ時間ΔＴ１を読み込む（ステップＳ１１）。
【００７６】
次に、電力系統監視制御装置は、当該電力系統監視制御装置が備える記憶装置から上流側ノード１１の任意放水量Ｑ２及び当該任意放水量Ｑ２に対する着水遅れ時間ΔＴ２を読み込む（ステップＳ１２）。
【００７７】
また、電力系統監視制御装置は、当該電力系統監視制御装置が備える記憶装置から上流側ノード１１における最大放水量Ｑｍａｘを読み込む（ステップＳ１３）。
【００７８】
電力系統監視制御装置は、ステップＳ１１において読み込まれた任意放水量Ｑ１及び着水遅れ時間ΔＴ１と、ステップＳ１２において読み込まれた任意放水量Ｑ２及び着水遅れ時間ΔＴ２とに基づいて、最大着水遅れ時間ΔＴｍａｘを計算する（ステップＳ１４）。この場合、最大着水遅れ時間ΔＴｍａｘは、任意放水量Ｑ１、着水遅れ時間ΔＴ１、任意放水量Ｑ２及び着水遅れ時間ΔＴ２を上述した式（１５）に当てはめることによって計算される。
【００７９】
また、電力系統監視制御装置は、ステップＳ１１において読み込まれた任意放水量Ｑ１及び着水遅れ時間ΔＴ１と、ステップＳ１２において読み込まれた任意放水量Ｑ２及び着水遅れ時間ΔＴ２と、ステップＳ１３において読み込まれた最大放水量Ｑｍａｘとに基づいて、最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎを計算する（ステップＳ１５）。この場合、最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎは、任意放水量Ｑ１、着水遅れ時間ΔＴ１、任意放水量Ｑ２、着水遅れ時間ΔＴ２及び最大放水量Ｑｍａｘを上述した式（１６）に当てはめることによって計算される。
【００８０】
次に、電力系統監視制御装置は、ステップＳ１３において読み込まれた最大放水量Ｑｍａｘと、ステップＳ１４において算出された最大着水遅れ時間ΔＴｍａｘと、ステップＳ１５において算出された最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎとに基づいて、着水遅れ時間係数ｋを計算する（ステップＳ１６）。この場合、着水遅れ時間係数ｋは、最大放水量Ｑｍａｘ、最大着水遅れ時間ΔＴｍａｘ及び最小着水遅れ時間ΔＴｍｉｎを上述した式（１４）に当てはめることによって計算される。
【００８１】
電力系統監視制御装置において計算された着水遅れ時間係数ｋは、当該電力系統監視制御装置に備えられる記憶装置等に書き込まれる（ステップＳ１７）。このように記憶装置に書き込まれた着水遅れ時間係数ｋは、前述した第１の実施形態において説明したように着水遅れ時間ΔＴが計算される際に用いられる。
【００８２】
上記したように本実施形態においては、上流側ノード１１における最大放水量Ｑｍａｘ、任意放水量Ｑ１、任意放水量Ｑ２、任意放水量Ｑ１に対する着水遅れ時間ΔＴ１及び任意放水量Ｑ２に対する着水遅れ時間ΔＴ２に基づいて着水遅れ時間係数ｋを計算する構成により、着水遅れ時間の計算結果を調整する着水遅れ係数ｋを物理量（最大放水量Ｑｍａｘ、任意放水量Ｑ１、任意放水量Ｑ２、着水遅れ時間ΔＴ１及び着水遅れ時間ΔＴ２）から定めることが可能となる。
【００８３】
これにより、本実施形態によれば、例えば着水遅れ時間係数ｋを人が経験的に決定する場合と比較して、当該着水遅れ時間係数ｋのばらつきを少なくし、結果として着水遅れ時間の計算結果の精度を向上させることが可能となる。
【００８４】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る電力系統監視制御装置について説明する。本実施形態においては、上流側ノードの放水量における着水遅れ時間を考慮した取水量の時間変化を算出する点が、前述した第１及び第２の実施形態とは異なる。
【００８５】
以下、本実施形態に係る電力系統監視制御装置が、前述した図３に示す上流側ノード１１及び下流側ノード１２間での取水量変化を算出するものとして説明する。なお、上流側ノード１１からの放水量と下流側ノード１２での取水量とは同一（流出量の保存）であるものとする。
【００８６】
上流側ノード１１の流量（計算刻み幅Δｔ、矩形パルスパターンΔＱ）における着水遅れを考慮した下流側ノード１２での取水量変化は、遅れ時間ΔＱｕで最初の流量が下流に着水し、最大遅れ時間ΔＴｍａｘで最後の流量が着水する。図７を参照すると、矩形パルスパターンの流量ΔＱは、平行四辺形パターンのように流量の一部が遅れながら下流側ノード１２へ流れていく。このとき、平行四辺形パターンの傾きａは、以下の式（１７）に示すように着水遅れ時間係数ｋの逆数とする。
【数１７】
2014106549.tif 000019
【００８７】
上記した流量計算においては、図７に示すΔＱの終端部分（最終断面）以外の第１の部分１００とΔＱの終端部分である第２の部分２００とで計算手法が異なる。
【００８８】
まず、図７における第１の部分１００の流量計算を図８を用いて示す。計算刻みの微小区間は上記した式（１７）における傾きａの直線３００で近似する。計算の時刻ｔ（ｉ）においてＳ及びＳ´の面積（微小区間面積）を計算し、当該計算結果を各時刻ｔ（ｉ−１）とｔ（ｉ）の流量としてそれぞれを加算する。この面積Ｓ及びＳ´は、以下の式（１８）によって算出される。
【数１８】
2014106549.tif 000020
【００８９】
また、式（１８）における流量Ｑ１及びＱ２は、以下の式（１９）及び式（２０）のように算出される。
【数１９】
2014106549.tif 000021
【００９０】
【数２０】
2014106549.tif 000022
【００９１】
ここで、式（１９）及び式（２０）におけるａは、上記したように着水遅れ時間係数ｋの逆数である。また、図８に示す直線３００を表す一次式をｇ（Ｔ）とすると、式（１９）におけるＱ１は区間ｔ（ｉ）での流量ｇ（Ｔ＋Δｔ）であり、Ｑ２は区間ｔ（ｉ−１）での流量ｇ（Ｔ）である。なお、Ｔ＝ΔＴｍａｘ−Δｔ×ｎであり、ΔＴｍａｘは上述した式（１５）における最大着水遅れ時間Ｔｍａｘと同義であり、ｎは計算回数である。
【００９２】
次に、図７における第２の部分２００の流量計算（最初に下流側ノード１２に着水する流量計算）を図９を用いて説明する。計算断面が第２の部分２００の場合は、面積ＳとＳ´は不等号の関係となる（つまり、同一ではない）。この場合の面積Ｓ及びＳ´は、以下の式（２１）及び式（２２）によって算出される。
【数２１】
2014106549.tif 000023
【００９３】
【数２２】
2014106549.tif 000024
【００９４】
ここで、上記したように図８（図９）における直線３００を表す一次式をｇ（Ｔ）とすると、式（２１）及び式（２２）におけるＱ１は区間ｔ（ｉ）での流量ｇ（Ｔ＋Δｔ）であり、Ｑ２は区間ｔ（ｉ−１）での流量ｇ（Ｔ）であり、ＱｕはΔＱの放水量である。なお、Ｔ＝ΔＴｍａｘ−Δｔ×ｎであり、ｎは計算回数である。
【００９５】
次に、図１０のフローチャートを参照して、本実施形態に係る電力系統監視制御装置において下流側ノード１２での取水量（変化）を計算する際の処理手順を説明する。
【００９６】
なお、この取水量計算は電力系統監視制御装置が備えるコンピュータによって実行されるが、以下の説明においては、便宜的に、電力系統監視制御装置が実行するものとして説明する。また、上記した計算刻み幅Δｔ、矩形パルスパターン（流量）ΔＱ、着水遅れ時間係数ｋ、最大着水遅れ時間ΔＴｍａｘ及び上記した直線３００を表す一次式ｇ（Ｔ）は、電力系統監視制御装置が備える記憶装置等に予め格納されているものとする。
【００９７】
まず、電力系統監視制御装置は、当該電力系統監視制御装置が備える記憶装置から、着水遅れ時間係数ｋ、最大着水遅れ時間ΔＴｍａｘ及び計算刻み幅Δｔを読み込む（ステップＳ２１）。なお、電力系統監視制御装置は、着水遅れ時間係数ｋから、当該着水遅れ時間係数の逆数ａを算出する。
【００９８】
次に、電力系統監視制御装置は、Δｔの間に上流側ノード１１から放水された流量（つまり、上流側ノード１１の放水量）Ｑｕを取得する（ステップＳ２２）。
【００９９】
また、電力系統監視制御装置は、繰り返し計算回数ｎを０（つまり、ｎ＝０）とする（ステップＳ２３）。
【０１００】
次に、電力系統監視制御装置は、上記した図８における時刻ｔ（ｉ）、時刻ｔ（ｉ−１）を求め、式（１９）及び式（２０）によりＱ１及びＱ２を算出する（ステップＳ２４）。
【０１０１】
電力系統監視制御装置は、算出されたＱ２が上流側ノード１１の放水量Ｑｕより小さい（少ない）か否かを判定する（ステップＳ２５）。
【０１０２】
Ｑ２がＱｕより小さい（つまり、Ｑ２＜Ｑｕ）と判定された場合（ステップＳ２５のＮＯ）、電力系統監視制御装置は、上記したｔ（ｉ）、ｔ（ｉ−１）、Ｑ１、Ｑ２より式（１８）を用いて各時刻での流量（取水量）Ｓ及びＳ´を算出する（ステップＳ２６）。
【０１０３】
電力系統監視制御装置は、ステップＳ２６において算出されたＳ及びＳ´を各時刻の取水量としてデータに加算し、例えば記憶装置に書き込む（ステップＳ２７）。
【０１０４】
ステップＳ２７の処理が実行されると、計算回数ｎに１を加算して（ステップＳ２８）、ステップＳ２４に戻って処理が繰り返される。
【０１０５】
一方、ステップＳ２５においてＱ２がＱｕより小さくない（つまり、Ｑ２＞Ｑｕ）と判定された場合、電力系統監視制御装置は、繰り返し計算の最終断面として、上記した式（２１）及び式（２２）を用いて各時刻の流量Ｓ及びＳ´を計算する（ステップＳ２９）。
【０１０６】
次に、電力系統監視制御装置は、ステップＳ２９において計算されたＳ及びＳ´を各時刻の取水量（最終断面での取水量）としてデータに加算し、例えば記憶装置に書き込む（ステップＳ３０）。
【０１０７】
ここで、例えば繰り返し回数１回目（ｎ＝０）の場合及び２回目（ｎ＝１）の場合の計算手順を具体的に説明する。
【０１０８】
１回目の場合、上記した図８の時刻ｔ（ｉ）＝ΔＴｍａｘ、ｔ（ｉ−１）＝ΔＴｍａｘ−Δｔとなり、その際の流量Ｑ１及びＱ２が算出される。この場合、それぞれの流量は、Ｑ１＝０、Ｑ２＝ａ＊（ΔＴｍａｘ−Δｔ）となる。これにより、ｔ（ｉ）、ｔ（ｉ−１）、Ｑ１、Ｑ２の値を使用して式（１８）を解くことにより、時刻ｔ（ｉ）での取水量Ｓ１´、時刻ｔ（ｉ−１）での取水量Ｓ１が算出される。
【０１０９】
同様に、２回目の場合、時刻ｔ（ｉ−１）での取水量Ｓ２´、時刻ｔ（ｉ−２）での取水量Ｓ２が算出される。ここから、取水量Ｓ１とＳ２´を加算することで、時刻ｔ（ｉ−１）での取水量が算出される。
【０１１０】
上述したように本実施形態においては、放水量による着水遅れ時間の変化を利用することにより、着水遅れ時間を考慮した取水量の時間変化の算出が可能となる。
【０１１１】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る電力系統監視制御装置について説明する。本実施形態においては、上流側ノードのゲート特性による放水量変化を考慮した流量計算を行う点が、前述した第１〜第３の実施形態とは異なる。
【０１１２】
以下、本実施形態に係る電力系統監視制御装置が、前述した図３に示す上流側ノード１１及び下流側ノード１２間での流量計算を行うものとして説明する。なお、上流側ノード１２からの放水量と下流側ノード１２での取水量とは同一（流出量の保存）であるものとする。
【０１１３】
また、上流側ノード１１のスケジュールパターンを図１１に示す通りとし、計算刻み幅Δｔの矩形パルスパターンΔＱに分割して着水遅れの計算を行う。
【０１１４】
上述した第３の実施形態と同様に、計算刻み幅Δｔ、矩形パルスパターンΔＱ１における着水遅れを考慮した下流側ノード１２での取水量変化は、遅れ時間ΔＴｕで最初の流量が下流に着水し、最大遅れ時間ΔＴｍａｘで最後の流量が着水する。図示すると図１２に示すようになり、矩形パルスパターンの流量ΔＱ１が平行四辺形パターンのように流量の一部が遅れながら下流側ノード１２へ流れていく。このとき、平行四辺形パターンの傾きは、着水遅れ時間係数ｋの逆数とする。
【０１１５】
また、矩形パルスパターンは放水後それぞれ独立してブランチを流れていくものとし、ΔＱ１の放水からΔｔ遅れてΔＱ２が放水される場合は、図１２に示すような平行四辺形パターンのようになるものとする。
【０１１６】
この場合、上述した式（１８）、式（２１）及び式（２２）を用いると、図１３のようにΔＱ１とΔＱ２とを放水した際の各時間での取水量Ｓ１、Ｓ１´及びＳ２、Ｓ２´が算出される。
【０１１７】
更に、以下の式（２３）のようにＳ１、Ｓ２を加算することで、時刻ｔ（ｉ）での取水量Ｑ（ｉ）が算出される。
【数２３】
2014106549.tif 000025
【０１１８】
また、以下の式（２４）のようにＳ１´、Ｓ２´を加算することで、時刻ｔ（ｉ−１）での取水量Ｑ（ｉ−１）が算出される。
【数２４】
2014106549.tif 000026
【０１１９】
なお、以下の式（２５）に示すように、図１１に示す全矩形パルスパターンでの同時刻の取水量を加算することで、上流側ノード１１のゲート特性を考慮し、かつ、着水遅れ時間を考慮した時間毎の下流側ノード１２の取水量を算出することができる。
【数２５】
2014106549.tif 000027
【０１２０】
この式（２５）において、Ｑ（ｔ）は時間ｔにおける取水量であり、Ｓｐ（ｔ）は上流側ノード１１より各矩形パルスパターンで放水した際の時間ｔにおける下流側ノード１２の取水量であり、ｐは矩形パルスパターン番号である。なお、最初の矩形パルスパターンの場合、ｐは０とする。
【０１２１】
次に、図１４のフローチャートを参照して、本実施形態に係る電力系統監視制御装置において上流側ノード１１のゲート特性による放水量の時間変化を考慮して下流側ノード１２の取水量（流量）を計算する際の処理手順について説明する。
【０１２２】
なお、この流量計算は電力系統監視制御装置が備えるコンピュータによって実行されるが、以下の説明においては、便宜的に電力系統監視制御装置が実行するものとして説明する。また、電力系統監視制御装置が備える記憶装置には、上述した計算刻み幅Δｔ、矩形パルスパターン（流量）ΔＱ、着水遅れ時間係数ｋ、最大着水遅れ時間ΔＴｍａｘ及び上記した直線３００を表す一次式ｇ（Ｔ）等が予め格納されているものとする。
【０１２３】
まず、電力系統監視制御装置は、当該電力系統監視制御装置が備える記憶装置から、計算刻み幅Δｔを読み込む（ステップＳ４１）。
【０１２４】
また、電力系統監視制御装置は、当該電力系統監視制御装置が備える記憶装置から、全矩形パルスパターン流量ΔＱｐを読み込む（ステップＳ４２）。
【０１２５】
電力系統監視制御装置は、矩形パルスパターン番号ｐを０（つまり、ｐ＝０）とする（ステップＳ４３）。
【０１２６】
次に、電力系統監視制御装置は、矩形パルスパターン番号ｐ（ここでは、０）の矩形パルスパターン流量ΔＱｐ（ここでは、ΔＱ０）を上流側ノード１１の放水量として設定する（ステップＳ４４）。
【０１２７】
以下、前述した第３の実施形態において説明した図１０に示す処理（ステップＳ２１〜Ｓ３０の処理）が実行される（ステップＳ４５）。
【０１２８】
ステップＳ４５の処理が実行されると、電力系統監視制御装置は、当該ステップＳ４５の処理による計算結果である各時刻の取水量Ｓｐ（ｔ）を全矩形パルスパターンでの総取水量Ｑ（ｔ）に加算する（ステップＳ４６）。なお、総取水量データは、例えば記憶装置に書き込まれる（ステップＳ４７）。
【０１２９】
次に、電力系統監視制御装置は、上記したステップＳ４４〜Ｓ４７において処理された矩形パルスパターンが最終パターンであるか否かを判定する（ステップＳ４８）。
【０１３０】
最終パターンでないと判定された場合（ステップＳ４８のＮＯ）、矩形パルスパターン番号ｐに１が加算され（ステップＳ４９）、ステップＳ４４に戻って処理が繰り返される。
【０１３１】
一方、最終パターンであると判定された場合（ステップＳ４８のＹＥＳ）、処理は終了される。
【０１３２】
上記したように本実施形態においては、ゲート特性による上流側ノード１１の放水量が時間変化することを考慮することにより、ゲート特性を考慮し、かつ、着水遅れ時間を考慮した下流ノードの時間毎の取水量を算出することが可能となる。
【０１３３】
以上説明した実施形態に係る電力系統監視制御装置によれば、放水量の大小による着水遅れ時間の変化を表現することができる。また、着水遅れ時間の計算に用いられる着水遅れ時間係数に物理量を採用することで、人によって決定されていた着水遅れ時間係数のばらつきを少なくし、当該着水遅れ時間の計算結果の精度を向上させることが可能となる。更に、放水量変化による着水遅れ時間の変化を表現できることにより、着水遅れ時間を組み込んだ取水量の算出が可能になり、またゲート特性など時間による放水量変化を伴う特性を取水量計算に組み込むことが可能になるため、下流ノードのダム等の流入量の算出精度を向上させることができる。
【０１３４】
なお、本願発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合せてもよい。  
【符号の説明】
【０１３５】
１…調整地、２…水槽、３…発電機、４，５…導水路、１１，１２，１３，１４…ノード、１５，１６，１７…ブランチ。
【図１】
2014106549.tif 000028
【図２】
2014106549.tif 000029
【図３】
2014106549.tif 000030
【図４】
2014106549.tif 000031
【図５】
2014106549.tif 000032
【図６】
2014106549.tif 000033
【図７】
2014106549.tif 000034
【図８】
2014106549.tif 000035
【図９】
2014106549.tif 000036
【図１０】
2014106549.tif 000037
【図１１】
2014106549.tif 000038
【図１２】
2014106549.tif 000039
【図１３】
2014106549.tif 000040
【図１４】
2014106549.tif 000041