(57)【要約】【課題】  地震発生前に発電機に生じる異常な動作を捉えることにより地震の予知を行う地震予知装置、地震予知プログラムおよび地震予知方法を提供する。【解決手段】  発電機２の各動作のうち地震予知に有効な動作の変化を判別する基準となる動作基準値を記憶する動作基準値記憶手段５２と、前記発電機２の動作情報を取得する動作情報取得手段６１と、前記発電機２の動作情報と前記動作基準値とを比較することにより得られる前記発電機２の動作の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測手段６２と、前記地震発生の予測結果を出力する予測結果出力手段６３とを有する。
2011126110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の動作の変化に基づいて地震を予知する地震予知装置であって、
前記発電機の各動作のうち地震予知に有効な動作の変化を判別する基準となる動作基準値を記憶する動作基準値記憶手段と、
前記発電機の動作情報を取得する動作情報取得手段と、
前記発電機の動作情報と前記動作基準値とを比較することにより得られる前記発電機の動作の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測手段と、
前記地震発生の予測結果を出力する予測結果出力手段と
を有する地震予知装置。
【請求項２】
前記動作基準値記憶手段は、前記発電機の無効電力の変化を判別する基準となる無効電力基準値を記憶する無効電力基準値記憶部を有し、
前記動作情報取得手段は、前記発電機の無効電力を取得する無効電力取得部を有し、
前記地震発生予測手段は、取得した前記無効電力と前記無効電力基準値とを比較する無効電力比較部、およびその比較結果により得られる前記無効電力の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測部を有している請求項１に記載の地震予知装置。
【請求項３】
前記動作基準値記憶手段は、前記発電機の軸振動の変化を判別する基準となる軸振動基準値を記憶する軸振動基準値記憶部を有し、
前記動作情報取得手段は、前記発電機の軸振動の情報を取得する軸振動取得部を有し、
前記地震発生予測手段は、取得した前記軸振動情報と前記軸振動基準値とを比較する軸振動比較部、およびその比較結果により得られる前記軸振動の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測部を有している請求項１または請求項２に記載の地震予知装置。
【請求項４】
前記動作基準値記憶手段は、前記発電機の励磁機における軸振動の変化を判別する基準となる励磁機軸振動基準値を記憶する励磁機軸振動基準値記憶部を有し、
前記動作情報取得手段は、前記励磁機の軸振動の情報を取得する励磁機軸振動取得部を有し、
前記地震発生予測手段は、取得した前記励磁機軸振動情報と前記励磁機軸振動基準値とを比較する励磁機軸振動比較部、およびその比較結果により得られる前記励磁機の軸振動の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測部を有している請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の地震予知装置。
【請求項５】
前記動作情報取得手段は、複数の場所に存在する前記発電機の動作情報をインターネットを介して取得し、前記地震発生予測手段は、取得した前記動作情報と前記動作基準値とを比較して前記発電機の動作の異常な変化を判別した場合、前記予測結果出力手段によって前記インターネットを介して地震発生が予測された発電機施設へ当該地震発生の予測結果を出力する請求項１に記載の地震予知装置。
【請求項６】
前記発電機が設置されている場所を特定できる設置場所情報を取得する設置場所情報取得手段を有するとともに、地震発生が予測された複数の前記発電機の前記設置場所情報に基づいて地震の発生場所を予測する地震発生場所予測手段を有している請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の地震予知装置。
【請求項７】
発電機の動作の変化に基づいて地震を予知する地震予知プログラムであって、
前記発電機の動作情報を取得する動作情報取得手段と、
前記発電機の動作情報と地震予知に有効な動作の変化を判別する基準となる動作基準値を記憶した動作基準値記憶手段から取得した前記動作基準値とを比較することにより得られる前記発電機の動作の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測手段と、
前記地震発生の予測結果を出力する予測結果出力手段として
コンピュータを機能させる地震予知プログラム。
【請求項８】
前記動作基準値記憶手段は、前記発電機の無効電力の変化を判別する基準となる無効電力基準値を記憶する無効電力基準値記憶部として、
前記動作情報取得手段は、前記発電機の無効電力を取得する無効電力取得部として、
前記地震発生予測手段は、取得した前記無効電力と前記無効電力基準値とを比較する無効電力比較部、およびその比較結果により得られる前記無効電力の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測部として
コンピュータを機能させる請求項７に記載の地震予知プログラム。
【請求項９】
前記動作基準値記憶手段は、前記発電機の軸振動の変化を判別する基準となる軸振動基準値を記憶する軸振動基準値記憶部として、
前記動作情報取得手段は、前記発電機の軸振動の情報を取得する軸振動取得部として、
前記地震発生予測手段は、取得した前記軸振動情報と前記軸振動基準値とを比較する軸振動比較部、およびその比較結果により得られる前記軸振動の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測部として
コンピュータを機能させる請求項７または請求項８に記載の地震予知プログラム。
【請求項１０】
前記動作基準値記憶手段は、前記発電機の励磁機における軸振動の変化を判別する基準となる励磁機軸振動基準値を記憶する励磁機軸振動基準値記憶部として、
前記動作情報取得手段は、前記励磁機の軸振動の情報を取得する励磁機軸振動取得部として、
前記地震発生予測手段は、取得した前記励磁機軸振動情報と前記励磁機軸振動基準値とを比較する励磁機軸振動比較部、およびその比較結果により得られる前記励磁機の軸振動の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測部として
コンピュータを機能させる請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の地震予知プログラム。
【請求項１１】
前記動作情報取得手段は、複数の場所に存在する前記発電機の動作情報をインターネットを介して取得し、前記地震発生予測手段は、取得した前記動作情報と前記動作基準値とを比較して前記発電機の動作の異常な変化を判別した場合、前記予測結果出力手段によって前記インターネットを介して地震発生が予測された発電機施設へ当該地震発生の予測結果を出力するように
コンピュータを機能させる請求項７に記載の地震予知プログラム。
【請求項１２】
前記発電機が設置されている場所を特定できる設置場所情報を取得する設置場所情報取得手段と、
地震発生が予測された複数の前記発電機の前記設置場所情報に基づいて地震の発生場所を予測する地震発生場所予測手段として
コンピュータを機能させる請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載の地震予知プログラム。
【請求項１３】
発電機の動作の変化に基づいて地震を予知する地震予知方法であって、
前記発電機の動作情報を取得するステップと、
動作基準値記憶手段から地震予知に有効な動作の変化を判別する基準となる動作基準値を取得するステップと、
前記発電機の動作情報と前記動作基準値とを比較するステップと、
前記発電機の動作の異常な変化に基づいて地震発生を予測するステップと、
前記地震発生の予測結果を出力するステップと
を有する地震予知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機を利用した地震予知装置、地震予知プログラムおよび地震予知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震は、建物の倒壊や土砂崩れ等を引き起こし、津波や火災等の二次災害の原因にもなり、自然災害の中で最も大きな被害をもたらすものの一つである。そのため、従来、地震を予知する方法やシステムが様々なアプローチで提案されている。【０００３】
なお、地震予知のアプローチは、主として２つに大別することができる。１つは地震発生後に地震の発生をいち早く検知して主要振動が到達する前に警告等を行う直前予知であり、もう１つは地震発生前の何らかの予兆現象、いわゆる宏観現象に基づく予知である。【０００４】
そこで、これまでに、それら直前予知や宏観現象に基づく地震予知に関する発明が、種々提案されている。【０００５】
例えば、直前予知の発明として、特許文献１の特開２００６−２６０４９７号公報では、気象庁または日本気象協会が発表する地震予知情報を携帯電話やパソコン等の情報端末機器のディスプレーに表示する地震予知情報提供システムが提案されている（特許文献１）。この特許文献１に記載の発明によれば、地震の主要振動であるＳ波（セカンダリ波）が到達する前のＰ波（プライマリ波）の観測段階で、地震予知情報を前記情報端末機器に文字情報として知らせることができるとされている。このような、直前予知は、ユーザーにＳ波到達までの時間的な猶予を与えることができ、防災準備や避難準備等の事前行動を行うことができるという効果がある。【０００６】
また、宏観現象に基づく予知の発明として、特開２００８−１４５３５１号公報には、磁気センサーを用いて、受信信号帯域を極超長波体１０−３００Ｈｚとし、かつその周波数帯の中で人工雑音の少ない１Ｈｚ程度を観測窓周波数とする狭帯域受信器において、その出力信号を振幅検波回路により振幅検波して、直流成分を再生し、数日から１ヶ月周期の極超低周波信号を高感度に検出する地殻活動検知受信方式および装置が提案されている（特許文献２）。この特許文献２に記載の発明によれば、地震発生前に観測される電磁波の異常を検出し、信頼度の高い地震予知情報を取得することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２６０４９７号公報
【特許文献２】特開２００８−１４５３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されている発明のように、Ｐ波の観測によって地震を予知する方法は、震源地が直下にある直下型地震の場合には、Ｐ波とＳ波がほぼ同時に地表面へ到達してしまうため、ユーザーに地震発生までの時間的な猶予を十分に与えることができないという問題がある。【０００９】
また、特許文献２に記載されている発明では、地震発生前に観測される電磁波は微弱な電波であり、しかもいつ、どの方向から到達するか不明であるため、精度良く検出するためにはセンサーを大型化しなければならないと考えられる。さらに、より確実に検出するためには計測点数を膨大に設ける必要がある。しかし、そのように多数の大型のセンサーを設置し、インフラストラクチャを整備することはコスト面で難しい。【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、地震発生前に発電機に生じる異常な動作を捉えることにより地震の予知を行う地震予知装置、地震予知プログラムおよび地震予知方法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】
【００１１】
本発明に係る地震予知装置は、発電機の動作の変化に基づいて地震を予知する地震予知装置であって、前記発電機の各動作のうち地震予知に有効な動作の変化を判別する基準となる動作基準値を記憶する動作基準値記憶手段と、前記発電機の動作情報を取得する動作情報取得手段と、前記発電機の動作情報と前記動作基準値とを比較することにより得られる前記発電機の動作の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測手段と、前記地震発生の予測結果を出力する予測結果出力手段とを有する。【００１２】
また、本発明に係る地震予知プログラムは、地震予知装置を、前記発電機の動作情報を取得する動作情報取得手段と、前記発電機の動作情報と地震予知に有効な動作の変化を判別する基準となる動作基準値を記憶した動作基準値記憶手段から取得した前記動作基準値とを比較することにより得られる前記発電機の動作の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測手段と、前記地震発生の予測結果を出力する予測結果出力手段として機能させる。【００１３】
また、本発明において、前記動作基準値記憶手段は、前記発電機の無効電力の変化を判別する基準となる無効電力基準値を記憶する無効電力基準値記憶部を有し、前記動作情報取得手段は、前記発電機の無効電力を取得する無効電力取得部を有し、前記地震発生予測手段は、取得した前記無効電力と前記無効電力基準値とを比較する無効電力比較部、およびその比較結果により得られる前記無効電力の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測部を有していてもよい。【００１４】
さらに、本発明において、前記動作基準値記憶手段は、前記発電機の軸振動の変化を判別する基準となる軸振動基準値を記憶する軸振動基準値記憶部を有し、前記動作情報取得手段は、前記発電機の軸振動の情報を取得する軸振動取得部を有し、前記地震発生予測手段は、取得した前記軸振動情報と前記軸振動基準値とを比較する軸振動比較部、およびその比較結果により得られる前記軸振動の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測部を有していてもよい。【００１５】
また、本発明において、前記動作基準値記憶手段は、前記発電機の励磁機における軸振動の変化を判別する基準となる励磁機軸振動基準値を記憶する励磁機軸振動基準値記憶部を有し、前記動作情報取得手段は、前記励磁機の軸振動の情報を取得する励磁機軸振動取得部を有し、前記地震発生予測手段は、取得した前記励磁機軸振動情報と前記励磁機軸振動基準値とを比較する励磁機軸振動比較部、およびその比較結果により得られる前記励磁機の軸振動の異常な変化に基づいて地震発生を予測する地震発生予測部を有していてもよい。【００１６】
また、本発明において、前記動作情報取得手段は、複数の場所に存在する前記発電機の動作情報をインターネットを介して取得し、前記地震発生予測手段は、取得した前記動作情報と前記動作基準値とを比較して前記発電機の動作の異常な変化を判別した場合、前記予測結果出力手段によって前記インターネットを介して地震発生が予測された発電機施設へ当該地震発生の予測結果を出力するようにしてもよい。【００１７】
さらに、本発明において、前記発電機が設置されている場所を特定できる設置場所情報を取得する設置場所情報取得手段を有するとともに、地震発生が予測された複数の前記発電機の前記設置場所情報に基づいて地震の発生場所を予測する地震発生場所予測手段を有していてもよい。【００１８】
また、本発明に係る地震予知方法は、前記発電機の動作情報を取得するステップと、動作基準値記憶手段から地震予知に有効な動作の変化を判別する基準となる動作基準値を取得するステップと、前記発電機の動作情報と前記動作基準値とを比較するステップと、前記発電機の動作の異常な変化に基づいて地震発生を予測するステップと、前記地震発生の予測結果を出力するステップとを有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、既存の発電施設等を利用しながら地震発生前に発電機に起こる動作の異常に基づいて地震の予知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る地震予知装置および地震予知プログラムを含む地震予知システムの第一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本第一実施形態で用いられる発電機の一例を示す模式図である。
【図３】本第一実施形態で予測される地震発生の危険性および地震の規模の分類を示す表である。
【図４】本第一実施形態における地震予知方法のフローチャート図である。
【図５】本発明に係る第二実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】本第二実施形態における地震予知システムの構成を示す模式図である。
【図７】本第二実施形態における地震予知方法のフローチャート図である。
【図８】本第二実施形態により予測される地震発生場所の範囲Ａ１を示す模式図である。
【図９】本第二実施形態により予測される地震発生場所の範囲Ａ１を示す模式図である。
【図１０】本第二実施形態により予測される震源地Ａ２を示す模式図である。
【図１１】実施例１において、人為的に正常状態から電力を下げる操作を行ったときの電力データを示す折れ線グラフである。
【図１２】実施例１において、人為的に正常状態から電力を下げる操作を行ったときの無効電力データを示す折れ線グラフである。
【図１３】実施例１において、地震発生前後のタービン軸位置データを示す折れ線グラフである。
【図１４】実施例１において、地震発生前後の電力データを示す折れ線グラフである。
【図１５】実施例１において、地震発生前後の無効電力データを示す折れ線グラフである。
【図１６】実施例１において、正常時と地震発生前の電力データを示す折れ線グラフである。
【図１７】実施例１において、正常時と地震発生前の無効電力データを示す折れ線グラフである。
【図１８】実施例１において、正常時と地震発生前の発電機の軸振動の振幅データを示す折れ線グラフである。
【図１９】実施例１において、地震発生前後の軸振動の振幅データを示す折れ線グラフである。
【図２０】実施例２において、第１の地震発生前後における発電機の軸振動の振幅データを示す折れ線グラフである。
【図２１】実施例２において、第１の地震発生前後における発電機の軸振動の相関関係を示す棒グラフである。
【図２２】実施例２において、第１の地震発生前後における無効電力データを示す折れ線グラフである。
【図２３】実施例２において、第１の地震発生前後における無効電力の相関関係を示す棒グラフである。
【図２４】実施例２において、第１の地震発生前後における励磁機の軸振動の振幅データを示す折れ線グラフである。
【図２５】実施例２において、第１の地震発生前後における励磁機の軸振動の相関関係を示す棒グラフである。
【図２６】実施例２において、第２の地震発生前後における発電機の軸振動の相関関係を示す棒グラフである。
【図２７】実施例２において、第２の地震発生前後における無効電力の相関関係を示す棒グラフである。
【図２８】実施例２において、第２の地震発生前後における励磁機の軸振動の相関関係を示す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る地震予知装置、地震予知プログラムおよび地震予知方法の第一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本第一実施形態の地震予知装置３Ａおよび地震予知プログラム３ａを含む地震予知システム１Ａの構成を示すブロック図である。
【００２２】
本第一実施形態における地震予知システム１は、主として、発電機２と、この発電機２の動作の変化に基づいて地震を予知する地震予知装置３と、地震発生の予測結果を出力する出力装置４とから構成される。以下、各構成について詳細に説明する。
【００２３】
発電機２は、発電所等に設置されている一般的な発電機であって、磁石２６や回転子コイル２７、この回転子コイル２７に電流を供給する励磁機２８等を備えており、発電機２の動作の変化を計測する発電機動作計測手段２１が取り付けられている。本第一実施形態における発電機２は、図２に示すようにタービン２２に連接されているとともに、送電網２３に接続されている。なお、発電機２の規模や種類等は特に限定されるものではなく、地震予知に利用できるものであれば適宜選択してよい。また、発電機動作計測手段２１は、発電機２に内蔵されていてもよいし、別体に構成されていてもよい。また、本第一実施形態における励磁機２８は、回転子コイル２７に電流を供給する一般的な励磁機であり、発電機２からの動力を得て電力を発生するようになっている。
【００２４】
本第一実施形態におけるタービン２２は、ボイラ２４により発生させた水蒸気を動力源として回転するものである。なお、タービン２２の動力源は、水蒸気に限定されるものではなく、水力や波力、風力等から適宜選択されるものである。
【００２５】
発電機動作計測手段２１は、発電機２の動作に関する様々なデータを測定するものであるところ、本第一実施形態では、無効電力計測部２１１と、軸振動計測部２１２とを一例に説明する。
【００２６】
無効電力計測部２１１は、無効電力を測定するものであり、発電機２の電力監視等に用いられる一般的な無効電力計を採用することができる。本第一実施形態における無効電力計測部２１１は、発電機２から送電網２３まで電力を送電する間の送電線に設置されている。
【００２７】
軸振動計測部２１２は、発電機２の軸振動の振幅を測定するものであり、発電機２の振動監視等に用いられる一般的な振動計を採用することができる。本第一実施形態における軸振動計測部２１２は、ひずみゲージを用いた振動計であり、前記発電機２のタービン２２側にある軸受２５に設置されている。
【００２８】
なお、発電機動作計測手段２１により計測される発電機２の動作は、無効電力や発電機の軸振動に限定されるものではなく、地震予知に有効な発電機２の動作に変化があるものから適宜選択することができる。例えば、発電機２により発電された電力の力率や発電時の周波数、励磁機２８の軸振動等が挙げられる。
【００２９】
出力装置４は、画像やテキストデータを表示する液晶ディスプレーや音声等を発するスピーカー、印刷物として出力するプリンタ等が挙げられる。本第一実施形態における出力装置４は、後述する予測結果出力手段６３により、地震発生の予測結果として警告画像を表示するための液晶ディスプレーおよび警告音を出力するスピーカーから構成されている。
【００３０】
地震予知装置３Ａは、コンピュータ等によって構成されており、図１に示すように、主として、地震予知プログラム３ａや各種のデータ等を記憶する記憶手段５と、この記憶手段５を制御するとともに各種のデータを取得して演算処理する演算処理手段６とから構成されている。
【００３１】
記憶手段５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク、フラッシュメモリ等によって構成されており、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段６が演算を行う際のワーキングエリアとして機能するものである。
【００３２】
本第一実施形態における記憶手段５は、図１に示すように、主として、プログラム記憶部５１と、動作基準値記憶手段５２として機能する無効電力基準値記憶部５２１および軸振動基準値記憶部５２２と、警告画像記憶部５３とを有している。以下、各構成部についてより詳細に説明する。
【００３３】
プログラム記憶部５１には、本第一実施形態の地震予知プログラム３ａがインストールされている。そして、演算処理手段６が、地震予知プログラム３ａを実行することにより、本第一実施形態の地震予知装置３を後述する各構成手段として機能させるようになっている。なお、地震予知プログラム３ａの利用形態は、上記構成に限られるものではなく、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記憶させておき、この記録媒体から直接起動して実行してもよい。
【００３４】
動作基準値記憶手段５２は、地震予知に有効な発電機２の動作の変化を判別する基準となる動作基準値を予め記憶するものである。本第一実施形態における動作基準値記憶手段５２は、無効電力の変化を判別する基準となる無効電力基準値を記憶する無効電力基準値記憶部５２１と、軸振動の変化を判別する基準となる軸振動基準値を記憶する軸振動基準値記憶部５２２とを有する。
【００３５】
無効電力基準値記憶部５２１および軸振動基準値記憶部５２２に記憶される各基準値は、過去の無効電力および軸振動の正常値や、地震発生前の異常に変化している場合の異常値に基づいて決められるものである。例えば、正常時における各動作の単位時間あたりの平均値、単位時間あたりの変化率、所定時間あたりの変動数等に対して、地震発生前の異常値に基づいて閾値または一定の範囲を設定して基準値を決定している。
【００３６】
本第一実施形態における無効電力基準値は、無効電力の単位時間あたりの平均値から所定の範囲内として設定されている。また、後述するように、地震の発生前には無効電力が頻繁に変化するので、変化率や所定時間内の変動数を設定してもよい。一方、本第一実施形態における軸振動基準値は、所定の軸振動の変動数を閾値としている。
【００３７】
なお、本第一実施形態における動作基準値記憶手段５２は、構成上、地震予知措置３Ａに内蔵されている場合はもとより、外部に配置されてデータを送受信可能に接続されている場合もよい。
【００３８】
警告画像記憶部５３は、後述するように地震発生予測手段６２により地震の発生が予測された場合に、予測結果出力手段６３により予測結果を画像として出力装置４に出力するための警告画像を予め記憶するものである。なお、本第一実施形態における警告画像記憶部５３には、「地震発生注意」、「地震発生警告」、「地震発生避難指示」等の地震発生の確度や危険性（可能性）、マグニチュードや震度のような地震の規模に応じた警告画像が、種々記憶されている。例えば、地震の発生時刻に近づくにつれて無効電力が大きく変動するため、当初、「地震発生注意」を出力しておき、発生の可能性が高まれば、直ちに「地震発生警告」ないし「地震発生避難指示」に差し替えて表示することができる。
【００３９】
演算処理手段６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されており、記憶手段５にインストールされた地震予知プログラム３ａを実行させることにより、図１に示すように、動作情報取得手段６１と、地震発生予測手段６２と、予測結果出力手段６３として地震予知装置３を機能させるようになっている。以下、各構成部についてより詳細に説明する。
【００４０】
動作情報取得手段６１は、発電機動作計測手段２１で計測された発電機２の動作を取得するものであり、本第一実施形態では無効電力取得部６１１と、軸振動取得部６１２とを有している。本第一実施形態における無効電力取得部６１１は、前記無効電力計測部２１１で計測された発電機２の無効電力データを所定の時間間隔で取得するようになっている。また、本第一実施形態における軸振動取得部６１２は、前記軸振動計測部２１２で計測された発電機２の軸振動データを所定の時間間隔で取得するようになっている。
【００４１】
地震発生予測手段６２は、動作情報取得手段６１から取得した発電機２の動作情報と、動作基準値記憶手段５２から取得した動作基準値とを比較することにより得られる動作の異常な変化に基づいて地震の発生を予測するものである。本第一実施形態における地震発生予測手段６２は、無効電力比較部６２１と、軸振動比較部６２２と、地震発生予測部６２３とを有している。なお、動作の異常な変化とは、平常時における動作の変化や人為的な操作による動作の変化とは異なる変化であって、地震発生の前に生じる変化のことである。
【００４２】
無効電力比較部６２１は、前記無効電力取得部６１１で取得した無効電力と、前記無効電力基準値記憶部５２１から読み出した無効電力基準値とを比較するものであり、前記無効電力が無効電力基準値の範囲外であるか否かを比較している。また、本第一実施形態では、無効電力が無効電力基準値の範囲外である場合に、どの程度その範囲から外れているかも比較して取得することができる。
【００４３】
軸振動比較部６２２は、前記軸振動取得部６１２で取得した軸振動と、前記軸振動基準値記憶部５２２から読み出した軸振動基準値とを比較するものである。本第一実施形態において、軸振動比較部６２２は、軸振動の所定時間内における変動数が軸振動基準値の変動数以上であるか否かを比較している。また、軸振動が軸振動基準値以上である場合には、その閾値よりどの程度多いかも比較して取得することができる。
【００４４】
なお、無効電力比較部６２１および軸振動比較部６２２における比較は、前述の比較方法に限定されるものではなく、本第一実施形態のように、計測された動作の値と基準値とを単純に比較してもよいし、地震の影響が無い時点での動作の値に対する自己相関や無効電力および軸振動の振幅値を時間経過とともに相互の相関関係として求めて総合的に比較してもよい。
【００４５】
地震発生予測部６２３は、無効電力比較部６２１および軸振動比較部６２２の比較結果により得られる動作の異常な変化に基づいて地震の発生を予測するものである。本第一実施形態において、地震発生予測部６２３は、地震発生の有無とともに、地震発生の危険性や地震の規模についても予測する。
【００４６】
また、地震発生予測部６２３は、無効電力比較部６２１および軸振動比較部６２２による比較結果が、取得された無効電力および軸振動のどちらか一方、またはその両方が各基準値の範囲外または閾値以上であるとされた場合に、無効電力および／または軸振動が異常な変化をしていると判断して、地震が発生すると予測するようになっている。
【００４７】
また、無効電力比較部６２１および軸振動比較部６２２による比較結果が異常な変化であるか否か、および、各基準値の範囲外にある無効電力および軸振動が、どの程度その範囲および閾値から外れているかにより、危険性や地震の規模を「大」「中」「小」に分類するようになっている。さらに、無効電力と軸振動の両方が基準値を超えて地震発生の可能性があると判断される場合には、より地震発生の確度が高まる。
【００４８】
予測結果出力手段６３は、地震発生予測手段６２により地震が発生すると予測された場合に、その予測結果を出力するものである。本第一実施形態における予測結果出力手段６３は、前記地震発生予測手段６２により予測した地震の発生とその危険性や震度に従って、警告画像記憶部５３に記憶されている「地震発生注意」、「地震発生警告」、「地震発生避難指示」等の警告画像を適宜取得し、出力装置４へ出力するようになっている。
【００４９】
次に、本第一実施形態の地震予知プログラム３ａによって実行される地震予知装置３Ａと、この地震予知装置３Ａを含む地震予知システム１Ａの作用および地震予知方法について図４を参照しつつ説明する。
【００５０】
本第一実施形態における発電機２は、タービン２２から回転力を得ることで発電が行われる。なお、後述の実施例１で詳細に説明するが、発明者は、発電機２が地震発生前に無効電力や軸振動の動作の変化に異常が生じることを見出した。本異常現象は、地震発生前に発生する微弱な電磁波を発電機２の磁石２６や回転子コイル２７、励磁機２８や送電網２３等が受信することにより引き起こされる現象であると考えられる。また、送電網２３は電磁波のアンテナとしても機能するものと考えられる。
【００５１】
本第一実施形態の地震予知プログラム３ａによって実行される地震予知装置３Ａは、以下のように作用し、地震予知方法を実行する。
【００５２】
まず、動作基準値記憶手段５２は、地震予知に有効な動作の変化を判別する基準となる動作基準値を記憶する（ステップＳ１）。本第一実施形態においては、無効電力基準値記憶部５２１および軸振動基準値記憶部５２２にそれぞれ無効電力基準値および軸振動基準値が記憶される。
【００５３】
次に、発電機動作計測手段２１の無効電力計測部２１１は、発電機２により発電された電力中の無効電力を計測する（ステップＳ２ａ)。また、発電機動作計測手段２１の軸振動計測部２１２は、発電機２のタービン２２側の軸受２５における軸振動の振幅値を計測する（ステップＳ２ｂ）。なお、計測された無効電力や軸振動の振幅値は、通常、出力装置４等に逐次、表示させるなどして、発電機動作のリアルタイム監視等に利用される。
【００５４】
次に、動作情報取得手段６１は、発電機２の動作情報を取得する（ステップＳ３）。本第一実施形態では、無効電力取得部６１１が、無効電力計測部２１１で計測された無効電力データを取得し（ステップＳ３ａ）、動作情報取得手段６１の軸振動取得部６１２が、軸振動計測部２１２で計測された軸振動データを取得する（ステップＳ３ｂ）。
【００５５】
次に、地震発生予測手段６２により、発電機２の異常な動作の変化に基づいて地震の発生を予測する。
【００５６】
まず、本第一実施形態における無効電力比較部６２１は、無効電力基準値記憶部５２１から無効電力基準値を読み出す（ステップＳ４ａ）。そして、無効電力比較部６２１は、
前記無効電力取得部６１１で取得された無効電力と、無効電力基準値とを比較し、当該無効電力基準値の範囲外であるか否かを比較する（ステップＳ５ａ）。このように、無効電力比較部６２１が、取得した無効電力と無効電力基準値とを順次、比較することにより無効電力が異常な変化をしているか否かをリアルタイムに判別できる。また、無効電力が無効電力基準値の範囲外である場合には、どの程度その範囲から外れているかも比較し、地震発生の危険性や地震の規模を予測する際の基準とする。
【００５７】
また、本第一実施形態における軸振動比較部６２２は、軸振動基準値記憶部５２２から軸振動基準値読み出す（ステップＳ４ｂ）。そして、前記軸振動取得部６１２で取得された軸振動の振幅値と、軸振動基準値とを比較し、当該軸振動の所定時間内の変動数が軸振動基準値である所定の変動数以上であるか否かを比較する（ステップＳ５ｂ）。このように、軸振動比較部６２２は、取得された軸振動と軸振動基準値とを順次、比較することにより、軸振動が異常な変化をしているか否かをリアルタイムに判別できる。また、軸振動が軸振動基準値以上である場合には、所定の変動数よりどの程度多いかも比較し、発生する地震の危険性や地震の規模を予測する際の基準とする。
【００５８】
本第一実施形態における地震発生予測部６２３は、無効電力比較部６２１および軸振動比較部６２２の比較結果により得られる動作の異常な変化に基づいて地震の発生を予測する（ステップＳ６ａ，Ｓ６ｂ）。すなわち、無効電力が無効電力基準値の範囲内である場合（ステップＳ５ａでＮＯの場合）、無効電力の異常変化はないものとしてステップＳ２ａに戻る。一方、無効電力が無効電力基準値の範囲外である場合（ステップＳ５ａでＹＥＳの場合）、無効電力に異常変化があり、地震が発生するものと予測する（ステップＳ６ａ）。
【００５９】
また、軸振動が軸振動基準値以内の変動である場合（ステップＳ５ｂでＮＯの場合）、軸振動の異常はないものとしてステップＳ２ｂに戻る。一方、軸振動が軸振動基準値以上の変動である場合（ステップＳ５ｂがＹＥＳの場合）、軸振動に異常変化があり、地震が発生するものと予測する（ステップＳ６ｂ）。
【００６０】
以上のように、本第一実施形態における地震発生予測部６２３は、無効電力比較部６２１または軸振動比較部６２２の比較結果により無効電力または軸振動の少なくともどちらか一方が異常な変化していると判別された場合に、地震が発生するものとして予測する。
【００６１】
また、本第一実施形態における地震発生予測部６２３は、無効電力比較部６２１および軸振動比較部６２２による比較結果が異常な変化であるか否か、および、各基準値の範囲外にある無効電力および軸振動が、どの程度その範囲および閾値から外れているかにより地震発生の危険性や地震の規模を予測することができる。
【００６２】
例えば、無効電力比較部６２１および軸振動比較部６２２による比較結果が、どちらか一方のみが異常な変化をしていると判別した場合には地震発生の危険性が低く、両方とも異常な変化をしていると判別した場合には地震発生の危険性が高いと予測することができる。
【００６３】
また、無効電力および軸振動が、各基準値との差が小さい場合には震度が小さく、差が大きい場合には震度が大きいと予測することができる。
【００６４】
本第一実施形態における地震発生の危険度は、以上のような比較結果に基づいて、図３に示すような表に当てはめることにより、危険性および震度を「大」「中」「小」に分類している。
【００６５】
すなわち、本第一実施形態のように、複数の動作を用いて比較し、さらに比較による差の程度まで判断して地震の予測を行うことにより、地震予知の精度を向上させられるし、地震発生の危険性や地震の規模を詳細に伝達することができる。
【００６６】
予測結果出力手段６３は、地震発生予測手段６２により地震が発生すると予測された場合に、その予測結果を出力する（ステップＳ７）。また、本第一実施形態における予測結果出力手段６３は、前記地震発生予測手段６２により予測された地震の発生とその危険性や地震の規模に従って、警告画像記憶部５３に記憶されている「地震発生注意」、「地震発生警告」、「地震発生避難指示」等の警告画像を適宜取得し、出力装置４へ出力する。本第一実施形態のように、危険性や地震の規模別に警報を出力することにより、ユーザーは危険性や地震の規模に応じて的確な対応を取ることができる。
【００６７】
以上のような本第一実施形態における地震予知装置３Ａ、地震予知プログラム３ａおよび地震予知方法によれば、以下の効果を得ることができる。
１．発電機２の無効電力や軸振動などの動作を監視することにより、地震の発生を予知することができる。
２．発電機２の異常な動作の変化は地震発生の少なくとも数分以上前から起こるため、これまでの数秒前の直前予知に比べてより早い時期に地震予知を行うことができる。
３．既存の発電所等の監視システム等を使用することができるため、設備整備のためのイニシャルコストが少なくてすむ。
【００６８】
次に、本発明に係る地震予知装置、地震予知プログラムおよび地震予知方法の第二実施形態について図面を用いて説明する。図５は、本第二実施形態の地震予知装置および地震予知プログラムを含む地震予知システムの構成を示すブロック図である。なお、本第二実施形態の構成のうち、上述した第一実施形態の構成と同等または相当する構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。
【００６９】
本第二実施形態における地震予知システム１Ｂは、主として、複数の場所に存在する発電機２と、それらの各発電機２からインターネットを介して取得した各発電機２の動作情報に基づいて地震を予知する地震予知装置３Ｂと、出力装置４とから構成される。例えば、複数の発電機２と地震予知センター７をインターネットで繋ぎ、常に発電機の動作を監視し、地震の発生を予知するシステムである。
【００７０】
本第二実施形態において、複数の発電機２は、それぞれ別々の場所に存在しており、一例として図６に示すように、水力発電所の発電機２ａと、原子力発電所の発電機２ｂと、火力発電所の発電機２ｃと、風力発電所における発電機２ｄとからなる。
【００７１】
また、各発電機２には、発電機動作計測手段２１が設けられており、本第二実施形態では、無効電力計測部２１１と、軸振動計測部２１２とを有しているとともに、予測結果出力手段６３により出力された予測結果を表示する出力装置４が設けられている。この出力装置４は、発電機２に直接的に設置されているものに限らず、発電機２から離れた、例えば発電機施設内の監視室等に設置されているものも含まれる。
【００７２】
本第二実施形態における地震予知装置３Ｂは、図６に示す地震予知センター７のような建物内に設置されたコンピュータ等によって構成されており、図５に示すように、主として、本第二実施形態の地震予知プログラム３ｂや各種のデータ等を記憶する記憶手段５と、この記憶手段５を制御するとともに各種のデータを取得して演算処理する演算処理手段６とから構成されている。
【００７３】
本第二実施形態における記憶手段は、主として、プログラム記憶部５１と、動作基準値記憶手段５２として機能する無効電力基準値記憶部５２１および軸振動基準値記憶部５２２と、設置場所情報記憶部５４と、警告画像記憶部５３とを有している。
【００７４】
本第二実施形態における動作基準値記憶手段５２は、地震予知に有効な発電機２の動作に対して、各発電機２に対応した、それぞれの基準値が記憶されるようになっている。
【００７５】
設置場所情報記憶部５４は、各発電機２の設置場所を特定する設置場所情報を記憶するためのものである。本第二実施形態では、各発電機２が設置されている場所の地図情報に対応する緯度経度情報あるいは座標情報等が記憶されている。
【００７６】
本第二実施形態における演算処理手段６は、記憶手段５にインストールされている地震予知プログラム３ｂを実行させることにより、地震予知装置３Ｂを、動作情報取得手段６１と、地震発生予測手段６２と、設置場所情報取得手段６４と、地震発生場所予測手段６５と、予測結果出力手段６３として機能させるようになっている。
【００７７】
本第二実施形態における動作情報取得手段６１は、各発電機２の動作情報をインターネットを介して取得するものであり、無効電力取得部６１１と、軸振動取得部６１２とを有している。なお、インターネットに使用される回線は、特に限定されるものではなく、電話回線や光通信回線、無線回線等から適宜選択されるものである。
【００７８】
本第二実施形態における無効電力取得部６１１および軸振動計測部６１２は、各発電機２の動作情報として、無効電力計測部２１１および軸振動計測部２１２により計測された無効電力データおよび軸振動データを取得するようになっている。
【００７９】
本第二実施形態における地震発生予測手段６２は、各発電機２の動作情報と基準値とを比較することにより、各発電機２の地震発生の有無および地震発生の危険性および震度について予測するようになっている。本第二実施形態では、各発電機２に共通した動作情報の基準値を設定してもよいし、各発電機２に特有な動作値を考慮して各発電機２ごとに特有の動作基準値を設定してもよい。また、本第二実施形態における各発電機２の動作情報としては、第一実施形態と同様、無効電力や軸振動の振幅値の他、力率や周波数等、地震の予知に有効な動作情報を採用してよい。
【００８０】
設置場所情報取得手段６４は、地震発生予測手段６２により地震が発生すると予測された発電機２の設置場所情報を設置場所情報記憶部５４から取得するものである。本第二実施形態における設置場所情報取得手段６４は、設置場所情報記憶部５４に記憶されている地図情報に対応する緯度経度情報ないし座標情報を取得するようになっている。
【００８１】
地震発生場所予測手段６５は、地震発生予測手段６２による予測結果および前記設置場所情報取得手段６４により取得した設置場所情報に基づいて、地震の発生場所を予測するようになっている。本第二実施形態における地震発生場所予測手段６５は、一例として、地震発生予測手段６２により予測された地震発生の危険性や震度に基づいて、地震が発生すると予想された発電機２の設置場所を中心とする所定半径の円エリア内を地震の発生場所と予測するようになっている。
【００８２】
本第二実施形態における予測結果出力手段６３は、インターネットを介して地震発生が予測された発電機施設へ地震発生の予測結果を出力するとともに、地図情報に基づいて地震が発生すると予測された地域内に存在する情報端末等にも出力するようになっている。この場合、携帯電話やスマートフォン等の携帯型情報端末に送信することも可能である。
【００８３】
次に、本第二実施形態の地震予知プログラム３ｂによって実行される地震予知装置３Ｂと、この地震予知装置３Ｂを含む地震予知システム１Ｂの作用および地震予知方法について、図７を参照しながら説明する。
【００８４】
まず、動作基準値記憶手段５２は、地震予知に有効な動作の変化を判別する基準となる動作基準値を記憶する（ステップＳ１）。また、本第二実施形態においては、各発電機２の設置場所を設置場所情報記憶部に記憶する（ステップ：Ｓ１’）。
【００８５】
本第二実施形態における各発電機２では、発電機動作計測手段２１の無効電力計測部２１１および軸振動計測部２１２により、それぞれの発電機２の無効電力および軸振動の振幅値が計測される（ステップＳ２ａ，２ｂ）。
【００８６】
次に、動作情報取得手段６１は、発電機２の動作情報を取得する（ステップＳ３）。本第二実施形態では、無効電力取得部６２１および軸振動計測部６２２により、各発電機２の無効電力計測部２１１および軸振動計測部２１２により計測された無効電力データおよび軸振動データを取得する（ステップＳ３ａ，Ｓ３ｂ）。
【００８７】
地震発生予測手段６２は、動作基準値記憶手段５２の無効電力基準値記憶部５２１および軸振動基準器記憶部５２２から無効電力基準値および軸振動基準値をそれぞれ読み出す（ステップＳ４ａ，Ｓ４ｂ）。そして、動作情報取得手段６１により取得された無効電力データおよび軸振動データと、無効電力基準値および軸振動基準値とを比較し、各発電機２における無効電力および軸振動の異常な変化を判別して（ステップＳ５ａ，Ｓ５ｂ）、地震発生の有無、および地震発生の危険性や震度について予測する（ステップＳ６ａ，Ｓ６ｂ）。
【００８８】
続いて、設置場所情報取得手段６４は、地震発生予測手段６２により地震が発生すると予測された発電機２の設置場所情報を設置場所情報記憶部５４から取得する（ステップＳ８）。
【００８９】
地震発生場所予測手段６５は、地震発生予測手段６２により各発電機２のいずれかの場所で地震が発生すると予測された場合に、その地震発生予測手段６２による予測結果と、前記設置場所情報取得手段６４により取得した設置場所情報とに基づいて、地震の発生場所を予測する（ステップＳ９）。
【００９０】
そして、予測結果出力手段６３は、インターネットを介して地震発生が予測された発電機施設の出力装置４へ地震発生の予測結果を出力するとともに、地図情報に基づいて地震が発生すると予測された地域内に存在する情報端末等にも出力する（ステップＳ７）。
【００９１】
ここで、１つの発電機２ａのみで地震が発生すると予測された場合、その地震が発生する可能性のある場所の予測について詳細に説明する。
【００９２】
１つの発電機２ａのみで地震が発生すると予測された場合、設置場所情報取得手段６４は、設置場所情報記憶部５４に記憶されている発電機２ａの地図情報を取得する。この地図情報に基づいて、地震発生場所予知手段６５が発電機２ａの設置場所を特定する。続いて、図８に示すように、特定された発電機２ａの設置場所を中心として所定の半径を有する円を仮定する。このとき円の半径の大きさは、地震発生予測手段６２により予測された危険性や震度に対応させており、危険性や震度が大きいほど半径を大きくする。地震発生場所予知手段６５は、円の内側の範囲Ａ１を地震が発生する場所であると予測する。
【００９３】
以上のように、一箇所の発電機２ａで地震が発生すると予測された場合には、そこを中心として地震発生の予測エリアを特定するようになっている。
【００９４】
次に、発電機２ｂないし発電機２ｄの各発電機２で地震が発生すると予測された場合の地震発生場所の予測について説明する。なお、複数の発電機２ｂ，２ｄで地震が発生すると予測された場合には、前述の一箇所の発電機２ａによって求められる地震発生範囲の予測とともに、震源地も予測することができる。以下、地震発生範囲の予測と震源地の予測をする場合について説明する。
【００９５】
図９に示すように、地震発生範囲の予測は、図８で説明した一箇所の発電機２における場合と同様である。すなわち、異常な動作を検出した発電機２を中心として予測された危険性や震度の大きさに比例させて半径の大きさを特定する。このエリア内の住民等に対して注意・警告・避難の発令をすることが可能である。
【００９６】
一方、震源地を予測する場合には、設置場所情報取得手段６４により、設置場所情報記憶部５４に記憶されている発電機２ｂないし発電機２ｄの全ての位置情報が記載されている地図情報を取得する。
【００９７】
地震発生場所予測手段６５は、震源地を予測する場合、地震発生場所の特定とは逆に、各設置場所を中心として危険性や震度が大きいほど小さい半径の円を描く。これは、地震発生の危険性や震度が大きいほど震源地が近く、地震発生の危険性や震度が小さいほど震源地が遠いという関係に基づいている。
【００９８】
本第二実施形態では、図１０に示すように、３つの発電機２ｂ，２ｃ，２ｄの設置場所を中心に３つの円を描く。ここで描かれる各円内に震源地がある可能性が高く、３つの円が重なる範囲Ａ２はその可能性が最も高くなる。したがって、本第二実施形態における地震発生場所予測手段６５では、各円が重なる範囲Ａ２に震源地があると予測する。
【００９９】
予測結果出力手段６３は、地震発生予測手段６３により地震が発生すると予測された場合に、インターネットを介してその発電機施設へ予測結果を出力する。また、本第二実施形態における予測結果出力手段６３は、予測された範囲Ａ１，Ａ２内に存在する情報端末等に対しても予測結果を出力することができる。
【０１００】
なお、本第二実施形態における地震予知装置３Ｂでは、地震予知センター７において各発電機２の情報を収集し、動作基準値と比較して地震発生を予測しているが、この態様に限定されるものではなく、それぞれの発電機２に第一実施形態で示したような地震予知装置３Ａを設置し、地震発生の予測結果のみをインターネットを介して前記地震予知センター７に収集し、地震発生場所の予測を行って情報を送信するようにしてもよい。
【０１０１】
以上のように、本第二実施形態における地震予知装置３Ｂおよび地震予知プログラム３ｂによれば、前述した第一実施形態の効果に加えて、複数箇所に設置された発電機２の動作状態に基づいて地震の発生の有無および地震の発生場所、震源地等を総合的に予測することができる。
【０１０２】
また、インターネットを利用して発電機施設や地震発生が予測される地域の携帯情報端末等に地震発生の情報を提供することができる。
【０１０３】
さらに、地震予知センター７において、地震発生に伴って発電や送電の不具合を調整し、適切なコントロールも可能となる。例えば、地震発生前に地震の発生が予測される発電所の出力を抑制ないし停止して安全を確保するとともに、その出力の減少分を他の発電所の出力を上げて補う等、適宜、発電の総合的な安全管理に利用することができる。
【実施例１】
【０１０４】
実施例１では、発電所においてシステム監視を行った際に観測された地震発生前の発電機における各動作の異常な変化について説明する。なお、発生した地震の規模はマグニチュード６．２、震源地の深さは約１４５ｋｍ、発電所と震源地との距離は約２００ｋｍであり、発電所における震度は４であった。【０１０５】
まず、比較対象として、正常時の状態から人為的に電力を下げる操作を行ったときの発電機の動作の変化について説明する。本実施例１における正常時とは、地震の影響がない日の運転状態のことをいう。【０１０６】
なお、このときの人為的に電力を下げる操作は、発電機を送電網から切り離し、発電機が回転し続けるための最低限度の電力のみを発生させる、いわゆる所内単独運転への切り換えを行ったものである。【０１０７】
図１１は、正常時から人為的に電力を下げる操作をおこなったときの電力データを示す折れ線グラフである。この図１１より、約６２分のところで電力は正常時の約５８０［ＭＷ］から発電機が回転し続けるのに必要な約３０［ＭＷ］へと下げる操作が行われたのが分かる。【０１０８】
図１２は、正常時から人為的に電力を下げる操作を行ったときの無効電力データを示す折れ線グラフである。図１１と図１２とを比較すると、電力の低下に伴って無効電力も同様に低下していることがわかる。すなわち、正常時や人為的に操作した場合における電力と無効電力とは、ほぼ比例関係にある。【０１０９】
一方、地震発生時における電力と無効電力との間には比例関係は見られない。まず、図１３は、タービン軸の軸位置が正常位置からずれたときのタービン軸位置データを示す折れ線グラフである。この図１３より、約６３分のところでタービン軸位置がずれたことがわかる。このタービン軸位置がずれた時間は、最初のＳ波が発電所に到達した時刻とほぼ等しい。【０１１０】
図１４は、地震が発生したときの電力データを示す折れ線グラフである。Ｓ波が到達した約６３分の辺りを見ても大きな変化はなく、約５７０［ＭＷ］で安定していた。なお、電力が安定しているのは、電力を一定に保つように制御されているためである。【０１１１】
図１５は、図１４と同じ時間軸における無効電力データを示す折れ線グラフである。この図１５からわかるように、地震発生前後において無効電力は、乱高下している。なお、Ｓ波が到達した約６３分の辺りでは、無効電力は急上昇している。【０１１２】
このような、無効電力の変化は、正常時や人為的に操作した場合における無効電力データを示す図１２等では認められない挙動であり、地震発生前後における電磁波の影響による異常な変化だということができる。【０１１３】
そこで、図１６および図１７に示すように、正常時と地震発生前における電力および無効電力をそれぞれ比較してみた。図１６は、正常時と地震発生前における電力データを示す折れ線グラフである。この図１６より、正常時では約５８０［ＭＷ］の電力で運転されており、地震発生前では約５７０［ＭＷ］の電力で運転されている。つまり、正常時の電力が地震発生前の電力値よりも大きい電力で運転されている。【０１１４】
一方、図１７に示すように、無効電力は、正常時の無効電力が地震発生前の無効電力よりも小さくなっている。換言すれば、地震発生前の無効電力は、正常時の無効電力と挙動が異なり、電力との関係とは逆に大きくなっている。なお、電力と無効電力とがほぼ比例関係である関係に基づき、無効電力を電力で無次元化することより、正常時と地震発生前とをより際立たせて出力できよう。【０１１５】
なお、無効電力に異常が起こる現象は、地震発生前に発生する微弱な電磁波の影響であると考えられる。例えば、発電機内の磁石やコイル等が電磁波の影響を受けることにより、発電機の回転に遅れを生じさせ、その遅れが無効電力の上昇となって現れる現象であろう。【０１１６】
従って、無効電力の状態の変化を監視することにより、地震の発生を予測することが可能である。また、発電機により発電されている電力で除算処理することにより、より明示的に判別しやすくなる。【０１１７】
次に、正常時と地震発生前における発電機の軸振動についても比較してみた。図１８は、正常時と地震発生前における発電機の軸振動の振幅データを示す折れ線グラフである。【０１１８】
地震発生前における軸振動の振幅は、正常時のものと比較して、明らかに変動が多い。正常時の約３０分間と、地震発生前の約３０分間における軸振動の振幅が上昇または下降した回数をそれぞれ数えてみると、正常時は１０回であるのに対して、地震発生前では１６回と多かった。また、地震発生前において、地震発生直前の約１０分間の軸振動の挙動をみると、すでに上昇し始めている。よって、これらの地震発生前における軸振動の変化にも異常が生じている。なお、図１９に示すように、軸振動の振幅は、地震発生直後に急降下し、その後、乱高下しながら、約３００分迄、徐々に上昇している。このような変化は、図１５の地震発生前後における無効電力の変化と似た傾向を示している。【０１１９】
したがって、軸振動に異常が生じる現象も上述の無効電力と同様に地震発生前に発生する微弱な電磁波の影響であると考えられる。発電機は磁石やコイル等が電磁波を受けることにより、発電機の回転に遅れを生じる。一方、発電機は電力を一定に保つように制御されているため、発電機の回転の遅れ等に反して回転を維持しようとする。このとき、機械的な振動が発生し、軸振動の振幅が安定せずに、上下動する挙動が現れているものと考えられる。【０１２０】
よって、軸振動の状態の変化を監視することにより、地震の発生を予測することが可能である。
【実施例２】
【０１２１】
実施例２では、実施例１と同様に、他の発電所においてシステム監視を行った際に観測された地震発生前の発電機における各動作の異常な変化について説明する。本実施例２では、同発電所において、異なる日に発生した２つの地震について、それぞれ発電機の軸振動、無効電力および励磁機の軸振動について比較、検討を行った。【０１２２】
まず、第１の地震が発生した日のデータについて説明する。このときに発生した地震の規模はマグニチュード７．２、震源地の深さは約８ｋｍ、発電所と震源地との距離は約１９０ｋｍであり、発電所における震度は４であった。  【０１２３】
図２０は、第１の地震が発生した日の所定時刻から約６００分間の発電機の軸振動を示す振幅データである。地震の発生は、図２０内に記載の矢印で示す位置であって、所定の時刻から約５２６分後である。地震発生後は、地震の影響により発電機の軸振動が大き振動しているのが見て取れる。しかし、地震直前の発電機の軸振動と基準時間幅における軸振動とを比較しても見た目上、地震を予知できる程度の差は現れていなかった。【０１２４】
そこで、発電機の軸振動について、地震に影響されていないと思われる一定期間（以下、「基準時間幅」という）と、地震発生前後との相関関係の算出を行った。本実施例２では、前記所定時刻から１００分間を基準時間幅とした。【０１２５】
図２１は、第１の地震が発生した日の発電機の軸振動の相関関係を示すグラフである。この図２１の縦軸は相関値の低さを表している。すなわち、グラフの値が高いほど、基準時間幅のデータと似ておらず、逆に地震の影響等により異常が起きていることを示している。【０１２６】
地震発生前においては、基準時間幅より後の１００分辺りから４３０分辺りにかけては、基準時間幅における値と比較して高い値を示している。また、地震発生直前の４３０分辺りから５２６分辺りにかけては、その前の値と比較して若干低い値を示している。よって、本実施例２において、第１の地震における発電機の軸振動では、基準時間幅内のデータとの相関により、若干ではあるものの地震の予兆をとらえることができた。【０１２７】
次に、無効電力への影響について説明する。図２２は、第１の地震が発生した日の無効電力データである。所定時間は図２０における発電機の軸振動の場合と同一である。【０１２８】
図２２に示すように、無効電力は、１００分辺りで急激に大きくなり、４３０分辺りでいったん小さくなって、地震発生前後では大きな変化はなかった。すなわち、１００分辺りから４３０分辺りにかけての無効電力の増大が、地震発生の予兆であると考えられる。【０１２９】
そこで、発電機の軸振動の場合と同様に、無効電力について所定時刻から１００分間を基準時間幅として地震発生前後の相関関係の算出を行った。【０１３０】
図２３は、無効電力の相関関係を示すグラフである。図２３に示すように、相関関係も同様に、１００分辺りから４３０分辺りにグラフの値が高い範囲があり、その後、値が小さくなってから約５０分後に地震が発生している。この傾向は、発電機の軸振動の場合と同様であり、その傾向は発電機の軸振動の場合よりも明確に現れている。【０１３１】
本実施例２では、励磁機の軸振動についても検討を行った。図２４は、第１の地震が発生した日の励磁機の軸振動データである。全体的には、地震発生前には、細かな変動と基準時間幅後から地震発生直前までの長周期の変動とが現れているが、地震の予兆を判断できる程度の変動は見当たらなかった。【０１３２】
そこで、励磁機の軸振動についても基準時間幅のデータとの相関関係の算出を行った。図２５は、励磁機の軸振動の相関関係を示すグラフである。図２５に示すように、相関関係は、１２０分辺りから４７５分辺りにかけて、一つの長周期の変動が現れている。また、４７５分辺りから地震発生直前までは、いったん相関値の変動が治まっている。このような傾向は、相関関係を算出したことによってより明確になっている。【０１３３】
以上より、本実施例２では、無効電力データ、無効電力の相関関係および励磁機の軸振動の相関関係において現れる、１００分辺りから４２０分辺りにかけての値の上昇と、地震発生直前の５０分程度の値の変動の治まりが、地震の予兆ではないかと考えられる。また、励磁機の軸振動のように、相関関係を算出することにより、地震の予兆はより明確に判別できる場合があるものと考えられる。【０１３４】
そこで、同じ発電所において、異なる日に発生した地震について、相関関係を求めて検討を行った。このとき発生した地震の規模はマグニチュード６．７、震源の深さは約４０ｋｍ、発電所と震源地との距離は約６８ｋｍであり、発電所における震度は３であった。【０１３５】
地震は、所定時刻から約７５０分後に地震が発生している。また、相関関係の算出における基準時間幅は、所定時間から約１００分間とした。【０１３６】
図２６に示すように、発電機の軸振動の相関関係は、地震直前に値が小さくなる時間帯があるが、その他の時間との明確な変化は表れなかった。【０１３７】
一方、無効電力においては、図２７に示すように、１００分辺りから５７０分辺りにかけて断続的に、グラフの値が高いところが現れる。また、地震発生直前では、約５０分間はグラフの値が低くなっている。このような、グラフの値がいったん高くなり、地震発生直前に相関関係におけるグラフの値が低くなる傾向は、第１の地震の発生の場合と同様な傾向である。【０１３８】
また、励磁機の軸振動においては、図２８に示すように、４３０分辺りからグラフの値が大きくなり６７０分辺りで低くなり、その後、約８０分後に地震が発生している。よって、グラフの値がいったん高くなり、地震発生直前に相関関係におけるグラフの値が低くなる傾向は、第１の地震の発生時および無効電力の相関関係と同様な傾向である。【０１３９】
従って、本実施例２においては、無効電力のデータそのもののみならず、相関関係を算出することにより、地震発生の予兆をより精度良く捉えられることが証明できた。特に、各データそのものでは判別しづらいものであっても、判別可能となる。【０１４０】
なお、本発明に係る地震予知装置、地震予知プログラムおよび地震予知方法は、前述した各実施形態および各実施例に限定されるものではなく、適宜変更することができる。【０１４１】
たとえば、各実施形態では、発電機の動作として無効電力の変化と軸振動の変化に基づいて地震を予知する構成を採用しているが、いずれか一方のみの変化に基づいて地震を予知するものであってもよい。また、それら以外の発電機の動作であって地震発生前に状態変化を生じる情報に基づいて地震を予知するものであってもよい。【０１４２】
また、図示しないが、地震予知に有効な動作の変化として励磁機２８の軸振動を用いる場合、発電機動作計測手段２１は、無効電力計測部２１１および軸振動計測部２１２に加えて、または、それらに代えて励磁機２８の軸振動を計測する励磁機軸振動計測部を有していてもよい。【０１４３】
その場合、動作基準値記憶手段５２は、励磁機軸振動基準値を記憶する励磁機軸振動基準値記憶部を有し、かつ動作情報取得手段６１は、励磁機２８の軸振動の情報を取得する励磁機軸振動取得部を有している。また、地震発生予測手段６２は、励磁機軸振動情報と励磁機軸振動基準値とを比較する励磁機軸振動比較部を有している。
【符号の説明】
【０１４４】
１Ａ，１Ｂ  地震予知システム
２  発電機
３Ａ，３Ｂ  地震予知装置
３ａ，３ｂ  地震予知プログラム
４  出力装置
５  記憶手段
６  演算手段
７  地震予知センター
２１  発電機動作計測手段
２２  タービン
２３  送電網
２４  ボイラ
２５  軸受
２６  磁石
２７  回転子コイル
２８  励磁機
５１  プログラム記憶部
５２  動作基準値記憶手段
５３  警告画像記憶部
５４  設置場所情報記憶部
６１  動作情報取得手段
６２  地震発生予測手段
６３  予測結果出力手段
６４  設置場所情報取得手段
６５  地震発生場所予測手段
２１１  無効電力計測部
２１２  軸振動計測部
５２１  無効電力基準値記憶部
５２２  軸振動基準値記憶部
６１１  無効電力取得部
６１２  軸振動取得部
６２１  無効電力比較部
６２２  軸振動比較部
６２３  地震発生予測部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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