(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川を流れる水の一部を貯留する貯留部を介して水が供給される水力発電機の運転制御装置と、前記貯留部の水位を取得する検知装置と、前記運転制御装置の動作に関する演算を行う演算装置とを備え、前記水力発電機の水車へ供給される水の量を制御する水力発電の水量制御システムであって、
前記運転制御装置は、
前記水車に供給される水の量を調節するガイドベーンと、
第１所定期間の前記水位に基づいて前記水力発電機の発電量を計測する計測部と、
前記ガイドベーンの動作を制御する第１制御部とを備え、
前記河川と前記貯留部との間には前記河川から前記貯留部に流れ込む水の流路を開閉する取水ゲートが設けられており、
前記演算装置は、
前記第１所定期間あたりの前記水力発電機の発電量に基づいて、前記第１所定期間を含み、かつ前記第１所定期間よりも長い第２所定期間における前記水力発電機の発電量が所定の発電量を超えるか判定する判定部と、前記判定部が前記第２所定期間における前記水車への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定した場合における、前記取水ゲートの開度及び気象条件のいずれか１つ以上を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記取水ゲートの開度及び気象条件のいずれか１つ以上に基づいて前記取水ゲートの開度を制御する第２制御部と、を備え、
前記第１制御部は、前記第２所定期間における前記水力発電機の発電量が所定の発電量を超えると判定された場合、前記水車に供給される水の量を低減させるように前記ガイドベーンを動作させる
水量制御システム。
【請求項２】
前記判定部は、前記第２所定期間における前記水車への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定された場合、前記水車に供給される水の量を低減させる指令を前記運転制御装置へ送信する
請求項１に記載の水量制御システム。
【請求項３】
前記運転制御装置は、
前記計測部により計測された発電量に関する情報を送信する第１送信部と、
前記判定部からの指令を受信する第１受信部とを備え、
前記演算装置は、
前記発電量に関する情報を受信する第２受信部と、
前記判定部からの指令を送信する第２送信部とを備え、
前記第１送信部と前記第１受信部との間の通信回線及び前記第２送信部と前記第２受信部との間の通信回線は、無線通信回線を含む
請求項２に記載の水量制御システム。
【請求項４】
前記第２所定期間は、前記第１所定期間の２倍以上の期間である
請求項１から３のいずれか一項に記載の水量制御システム。
【請求項５】
河川を流れる水の一部を貯留する貯留部を介して水が供給される水力発電機の運転制御装置と、前記運転制御装置の動作に関する演算を行う演算装置とを備え、前記水力発電機の水車へ供給される水の量を制御する水量制御システムによる水量制御方法であって、
前記河川と前記貯留部との間には前記河川から前記貯留部に流れ込む水の流路を開閉する取水ゲートが設けられており、
前記演算装置は、前記取水ゲートの開度及び気象条件のいずれか１つ以上を記憶する記憶部を備え、
前記運転制御装置が、第１所定期間の経過前後に前記貯留部の水位を取得し、第１所定期間の経過前後の前記水位に基づいて前記水力発電機の発電量を計測し、
前記演算装置が、前記第１所定期間あたりの前記水力発電機の発電量に基づいて、前記第１所定期間よりも長い第２所定期間における前記水力発電機の発電量が所定の発電量を超えるか判定し、
前記第２所定期間における前記水力発電機の発電量が所定の発電量を超えると判定された場合、前記運転制御装置が、前記水車に供給される水の量を低減させるように、前記水車に供給される水の量を調節するガイドベーンを動作させ、前記記憶部に記憶された前記取水ゲートの開度及び気象条件のいずれか１つ以上に基づいて前記取水ゲートの開度を制御する
水量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水量制御システム及び水量制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川を流れる水を利用する水力発電では、一般的に、ある期間内で発電に利用してもよい水量に人為的取り決め（例えば、利水権）による取水量の限度が定められている。また、この水量の限度に対応した発電量の限度が予め算出されている。この限度を超えた発電を抑制するため、限度を超えた量の水を取得しないように取水口で水量を調節する仕組みが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４０８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、単に取水口で取水量を調節したとしても、河川の増水等によって一時的に取水量の限度を超えた水が取水口に流れ込んでしまうことがあった。このような場合、図らずも超過取水と判定される。このため、より確実に超過取水とされる事態が発生しないようにするための仕組みが求められていた。【０００５】
本発明では、河川からの超過取水とされる事態の発生をより確実に抑制することができる水量制御システム及び水量制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の水量制御システムは、河川を流れる水の一部を貯留する貯留部を介して水が供給される水力発電機の運転制御装置と、前記貯留部の水位を取得する検知装置と、前記運転制御装置の動作に関する演算を行う演算装置とを備え、前記水力発電機の水車へ供給される水の量を制御する水力発電の水量制御システムであって、前記運転制御装置は、前記水車に供給される水の量を調節するガイドベーンと、第１所定期間の前記水位に基づいて前記水力発電機の発電量を計測する計測部と、前記ガイドベーンの動作を制御する第１制御部とを備え、前記演算装置は、前記第１所定期間あたりの前記水力発電機の発電量に基づいて、前記第１所定期間を含み、かつ前記第１所定期間よりも長い第２所定期間における前記水力発電機の発電量が所定の発電量を超えるか判定する判定部とを備え、前記第１制御部は、前記第２所定期間における前記水力発電機の発電量が所定の発電量を超えると判定された場合、前記水車に供給される水の量を低減させるように前記ガイドベーンを動作させる。【０００７】
本発明の望ましい態様として、前記河川と前記貯留部との間には前記河川から前記貯留部に流れ込む水の流路を開閉する取水ゲートが設けられており、前記演算装置は、前記判定部が前記第２所定期間における、前記水車への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定した場合、前記取水ゲートの開度及び気象条件のいずれか１つ以上を記憶する記憶部を備え、前記記憶部に記憶された前記取水ゲートの開度及び気象条件のいずれか１つ以上に基づいて前記取水ゲートの開度を制御する第２制御部とを備える。【０００８】
本発明の望ましい態様として、前記判定部は、前記第２所定期間における前記水車への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定された場合、前記水車に供給される水の量を低減させる指令を前記運転制御装置へ送信する。【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記運転制御装置は、前記計測部により計測された発電量に関する情報を送信する第１送信部と、前記判定部からの指令を受信する第１受信部とを備え、前記演算装置は、前記発電量に関する情報を受信する第２受信部と、前記判定部からの指令を送信する第２送信部とを備え、前記第１送信部と前記第１受信部との間の通信回線及び前記第２送信部と前記第２受信部との間の通信回線は、無線通信回線を含む。【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記第２所定期間は、前記第１所定期間の２倍以上の期間である。【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の水量制御方法は、河川を流れる水の一部を貯留する貯留部を介して水が供給される水力発電機の運転制御装置と、前記運転制御装置の動作に関する演算を行う演算装置とを備え、前記水力発電機の水車へ供給される水の量を制御する水量制御システムによる水量制御方法であって、前記運転制御装置が、第１所定期間の経過前後に前記貯留部の水位を取得し、第１所定期間の経過前後の前記水位に基づいて前記水力発電機の発電量を計測し、前記演算装置が、前記第１所定期間あたりの前記水力発電機の発電量に基づいて、前記第１所定期間よりも長い第２所定期間における前記水力発電機の発電量が所定の発電量を超えるか判定し、前記第２所定期間における前記水力発電機の発電量が所定の発電量を超えると判定された場合、前記運転制御装置が、前記水車に供給される水の量を低減させるように、前記水車に供給される水の量を調節するガイドベーンを動作させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、河川からの超過取水とされる事態の発生をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る水力発電の制御システムの主要構成を示す図である。
【図２】図２は、ガイドベーンの模式図である。
【図３】図３は、ガイドベーンの模式図である。
【図４】図４は、参照データの内容の一例を示す図である。
【図５】図５は、演算装置の主要機能構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図６は、水力発電の制御システムが行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２所定期間における水車への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定された場合における取水ゲートの開度制御に関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る水力発電の制御システム１の主要構成を示す図である。水力発電の制御システム１は、検知装置３３と、制御装置１０と、演算装置２０とを備える。
【００１５】
制御装置１０は、河川８１を流れる水の一部を貯留する貯留部８０を介して供給される水を用いて、発電機９１と連結された水車９２を回転させる水力発電施設に設けられる。水力発電機は、発電機９１と、この発電機９１と連結された水車９２とを有する構成である。具体的には、取水ゲート３１が設けられた取水口を介して河川８１から取得された水を貯留部８０に流し込むための流路８２が河川８１と貯留部８０との間に設けられている。取水口から流路８２を流れて貯留部８０に流れ込む水量は、取水ゲート３１の開閉の度合いに応じる。取水ゲート３１は、取水ゲート３１を動作させる各種の機構を有する取水ゲート駆動装置３２により駆動される。本実施形態では、取水ゲート３１の開度は、取水ゲート駆動装置３２が管理している。なお、開度とは、開き具合を示し、例えば０［％］から１００［％］の範囲内の数値［％］で表される。取水ゲート駆動装置３２は、例えば第１移動通信部４１を介して通信回線Ｎと接続されている。
【００１６】
水力発電の制御システム１が行う各種の通信で利用される通信回線Ｎは、無線通信回線を含む。具体的には、通信回線Ｎは、例えばＬＴＥ（Long  Term  Evolution）等の移動通信システムによる通信回線を含む。第１移動通信部４１、第２移動通信部４２は、当該移動通信システムを用いた無線通信を行うためのモジュールを有しており、当該モジュールを動作させることで無線通信を行う。
【００１７】
検知装置３３は、貯留部８０の水位を測定する。具体的には、検知装置３３は、貯留部８０に設けられて所定原理で水位を測定する投込圧力式水位計を有する。所定原理は、例えば、差動トランス式、半導体式、超音波式、電波式、気泡式、静電容量式、フロート式、浮子転倒式、電極式のいずれかであるが、これに限られるものでなく、水位を測定可能な方式であれば適宜利用可能である。検知装置３３は、第２移動通信部４２を介して貯留部８０の水位に関する情報を含むデータ（水位データ）を送信する。
【００１８】
制御装置１０は、第１送信部として機能する第１通信部１１と、計測部１２と、第１受信部として機能する第２通信部１３と、制御部１４とを備える。第１通信部１１は、通信回線Ｎを介して送信された水位データを受信して計測部１２に出力する。具体的には、第１通信部１１及び第２通信部１３は、例えば所定規格での通信を行うネットワークインタフェースコントローラ(ＮＩＣ:Network  Interface  Controller)を有している。所定規格として、例えばＴＣＰ／ＩＰ（Transmission  Control  Protocol／Internet  Protocol）プロトコル・スイートを含む所謂インターネット・プロトコル・スイートが挙げられるが、これはあくまで制御装置１０と演算装置２０との間の通信に際して採用される規格の一例であってこれに限られるものでない。所定規格の具体的内容は、適宜変更可能である。
【００１９】
計測部１２は、貯留部８０の水位に基づいて発電機９１の発電量を計測する。具体的には、計測部１２は、例えば所定の単位期間あたりの貯留部８０の水位変化と発電量との対応関係を示す発電量計測用データを記憶する記憶装置と、検知装置３３により測定された水位から求められた貯留部８０の水位変化と発電量計測用データとに基づいて発電量を計測する回路等を有する。単位期間は任意の期間であるが、本実施形態では、例えば１０［分］である。なお、発電量計測用データは、ガイドベーンの開度と、単位期間あたりの貯留部８０の水位変化と発電量との対応関係に関する情報を含むデータであってもよい。
【００２０】
制御部１４は、水車９２に供給される水量を制御する。具体的には、制御部１４は、例えば貯留部８０から水車９２に供給される水の供給路に設けられたガイドベーン６０を動作させて、ガイドベーン６０の開き具合を変化させることで水車９２に供給される水量を制御する。より具体的には、制御部１４は、ガイドベーン６０を動作させる駆動回路等を有する。制御部１４は、例えば演算装置２０の指令に応じてガイドベーン６０の動作を制御する。ガイドベーン６０は、制御部１４の制御下で、水車９２に供給される水の量を調節する。
【００２１】
図２、図３は、ガイドベーン６０の模式図である。図３では、水車９２に流れ込む水Ｗを模式的に図示している。図２、図３に示すように、ガイドベーン６０は、水車９２を取り巻くよう配置された複数の羽根状部材６１を有する。複数の羽根状部材６１の各々は、回動可能に設けられる。ガイドベーン６０は、複数の羽根状部材６１の回動によって隣接する羽根状部材６１同士の間の隙間の開閉及び開き具合を調節可能に設けられている。図２に示すようにガイドベーン６０が閉じている場合、羽根状部材６１同士の間は閉じられて隙間がなく、水が流れない。図３に示すようにガイドベーン６０が開いている場合、羽根状部材６１同士の間の隙間に、水車９２に供給される水（図３に示す水Ｗ）が流れる。
【００２２】
演算装置２０は、制御装置１０を介した発電機９１の動作制御に関する演算を行う。演算装置２０は、例えば、記憶部２１と、演算部２２と、第３通信部２３と、表示部２４と、入力部２５とを備える。
【００２３】
記憶部２１は、参照データ２１ａ及び制御プログラム２１ｂを含む各種のデータを記憶する記憶装置を有する。この記憶装置は、例えばハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、フラッシュメモリー、その他、コンピュータで用いられ得る記憶装置のいずれか又は複数を含む。記憶部は、判定部が前記第２所定期間における前記水車への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定した場合、前記取水ゲートの開度及び気象条件のいずれか１つ以上を記憶する。
【００２４】
図４は、参照データ２１ａの内容の一例を示す図である。参照データ２１ａは、例えば過去開度データ５１、過去気象条件データ５２等、演算部２２による各種の処理で参照される各種のデータを含む。過去開度データ５１は、後述する第２所定期間における水車９２への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると過去に判定された場合の取水ゲート３１の開度（過去開度）に関する情報を含むデータである。過去気象条件データ５２は、第２所定期間における水車９２への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると過去に判定された場合の気象条件（過去気象条件）に関する情報を含むデータである。過去開度データ５１を記憶する記憶部２１は、第１記憶部として機能する。また、過去気象条件データ５２を記憶する記憶部２１は、第２記憶部として機能する。過去開度データ５１を記憶する構成と過去気象条件データ５２を記憶する構成は、別個の構成（例えば、演算装置２０が備える個別の記憶装置）であってもよい。
【００２５】
制御プログラム２１ｂは、演算部２２により読み出されて実行処理されるソフトウェア・プログラムである。制御プログラム２１ｂは、制御装置１０を介した発電機９１の動作制御に関する各種の機能（例えば、後述する判定部７１、指令部７２、開度情報取得部７３、気象条件取得部７４、取水制御部７５としての機能。図５参照）を実現するためのプログラムである。以下、参照データ２１ａ及び制御プログラム２１ｂならびに図示しない各種のソフトウェア・プログラム（例えば、オペレーティングシステム等）を総括して「プログラム等」と記載することがある。
【００２６】
図５は、演算装置２０の主要機能構成を示す機能ブロック図である。演算部２２は、例えば１つ以上のＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を有し、記憶部２１から処理内容に応じたプログラム等を読み出して実行し、演算装置２０の動作に関する各種の処理を行う。具体的には、演算部２２は、例えば、判定部７１、指令部７２、開度情報取得部７３、気象条件取得部７４、取水制御部７５として機能する。判定部７１は、第１所定期間あたりの発電機９１の発電量に基づいて、第２所定期間における発電機９１の発電量が所定の発電量を超えるか判定する。第２所定期間は、第１所定期間を含み、かつ第１所定期間よりも長い期間である。指令部７２は、第２所定期間における発電機９１の発電量を所定の発電量以下とするための指令として機能するデータ（指令データ）を出力する。開度情報取得部７３は、取水ゲート３１の開度を取得する。気象条件取得部７４は、気象条件を取得する。取水制御部７５は、取水ゲート３１の開度を制御する。これらの機能によりもたらされる具体的な動作内容については後述する。
【００２７】
第２受信部及び第２送信部として機能する第３通信部２３は、送信部から送信されたデータを受信する。具体的には、第３通信部２３は、例えば第１通信部１１と同様、所定規格での通信を行うＮＩＣ等を有している。第１通信部１１、第２通信部１３及び第３通信部２３の少なくともいずれか一つは、例えば第１移動通信部４１、第２移動通信部４２と同様、無線通信を行う構成であってもよい。
【００２８】
表示部２４は、演算装置２０の処理内容に応じた表示出力を行う。具体的には、表示部２４は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置を有し、演算部２２の処理内容に応じた表示出力を行う。
【００２９】
入力部２５は、演算装置２０に対する入力操作を受け付ける。具体的には、入力部２５は、例えばキーボード、マウス等の入力装置を有し、演算装置２０の管理者が行う各種の入力操作に応じた信号を生成して演算装置２０に入力する。演算部２２は、入力部２５を介して行われた入力操作内容に応じた処理を行う。
【００３０】
以下、水量の制御についてより具体的に説明する。水力発電では、一般的に、ある発電期間（例えば、第２所定期間）に対して利用してもよい取水量に限度がある。この限度は、人為的取り決め（例えば、利水権）による限度である。水力発電では、この限度を超えた発電を抑制するよう求められている。このため、本実施形態では、この限度を超えない発電量に対応した所定水量が水車９２に供給されるよう、制御部１４がガイドベーン６０の開度を予め所定水量に対応した所定開度としている。ただし、河川８１の水位によっては、取水口に対する水圧が強まる等の理由によって予定以上の水が貯留部８０及び水車９２に流入し、結果として意図せず発電量が予定を超えることがある。
【００３１】
計測部１２は、第１所定期間の経過前後の貯留部８０の水位に基づいて発電機９１の発電量を計測する。具体的には、計測部１２は、水位データを、第２移動通信部４２、通信回線Ｎ及び第１通信部１１を介して取得し、第１所定期間の経過前後の貯留部８０の水位を比較する。本実施形態では、計測部１２は、単位期間（例えば、１０［分］）毎に水位を取得して単位期間の経過前後の水位を比較することができるが、２周期以上の単位期間の経過前後の水位を比較してもよい。ここでは、第１所定期間が３周期の単位期間（３０［分］＝０．５［時間］）であるものとして説明を行う。計測部１２は、第１所定期間の経過前後の貯留部８０の水位と発電量計測用データとに基づいて発電機９１の発電量を計測する。計測部１２は、計測された発電量に関する情報を含むデータ（発電量データ）を出力する。出力された発電量データは、第１通信部１１を介して送信される。送信された発電量データは、演算装置２０の第３通信部２３により受信される。
【００３２】
本実施形態では、ガイドベーン６０が所定開度である条件下で、例えば単位期間の経過後の貯留部８０の水位が単位期間の経過前の貯留部８０の水位以下である状態が第２所定期間継続した場合に発電量が第２所定期間あたりの発電量の限度を超えないものとする。また、発電量計測用データが示す水位と発電量との関係は、例えば単位期間の経過後の貯留部８０の水位が単位期間の経過前の貯留部８０の水位を超えていた場合、第２所定期間あたりの発電量の限度を超える可能性が生じるものとする。発電量計測用データによって水位と対応付けられた発電量は、このような発電量である。
【００３３】
判定部７１は、発電量データが示す第１所定期間あたりの発電機９１の発電量に基づいて、第１所定期間よりも長い第２所定期間における発電機９１の発電量が所定の発電量を超えるか判定する。具体的には、例えば第１所定期間をｂ（例えば、０．５［時間］≦ｂ＜１［時間］）とし、第２所定期間をａ（例えば、ａ≧１［時間］）とし、第１所定期間あたりの発電機９１の発電量をＢ［ｋｗｈ］とし、第２所定期間中に発電機９１が発電してもよい最大発電量をＡ［ｋｗｈ］とすると、第２所定期間のうち、第１所定期間経過後に発電機９１が発電してもよい発電出力Ｄ［ｋｗ］は、以下の式（１）により求められる。
Ｄ＝（Ａ−Ｂ）／（ａ−ｂ）…（１）
【００３４】
本実施形態では、例えば、ａ＝１であり、ｂ＝０．５である。すなわち、第２所定期間（ａ＝１［時間］）は、第１所定期間（ｂ＝０．５［時間］）の２倍の期間であり、（ａ−ｂ）＝０．５［時間］である。判定部７１は、式（１）に基づいてＤを算出する。判定部７１は、例えばＡとＤとの関係に基づいて、第２所定期間における発電機９１の発電量が所定の発電量を超えるか判定する。
【００３５】
第１の具体例として、Ａ＝１００［ｋｗｈ］であり、Ｂ＝５０［ｋｗｈ］であり、ａ＝１であり、ｂ＝０．５であるとする。この場合、Ｄ＝（１００−５０）／（１−０．５）＝１００［ｋｗ］である。この具体例では、第２所定期間から第１所定期間を差し引いた残り期間が０．５［時間］であり、Ｄ＝１００［ｋｗ］を残り期間継続した場合の発電量が５０［ｋｗｈ］である。また、この具体例では、第２所定期間（ａ＝１［時間］）の最大発電量がＡ（１００［ｋｗｈ］）であるから、発電可能な最大発電出力は、１００［ｋｗ］であるといえ、第１所定期間（ｂ＝０．５［時間］）に発電された発電量（Ｂ＝５０［ｋｗｈ］）は、Ａ×ｂと同値である。従って、第１の具体例では、判定部７１は、第１所定期間あたりの発電機９１の発電量に基づく限り、第２所定期間における発電機９１の発電量が所定の発電量を超えることはない。言い換えれば、判定部７１は、Ｄ≧Ａである場合、第１所定期間あたりの発電機９１の発電量に基づく限り、第２所定期間における発電機９１の発電量が所定の発電量を超えることはない。
【００３６】
一方、第２の具体例として、Ａ＝１００［ｋｗｈ］であり、Ｂ＝６０［ｋｗｈ］であり、ａ＝１であり、ｂ＝０．５であるとする。この場合、Ｄ＝（１００−６０）／（１−０．５）＝８０［ｋｗ］である。この具体例では、第２所定期間から第１所定期間を差し引いた残り期間が０．５［時間］であり、Ｄ＝８０［ｋｗ］を残り期間継続した場合の発電量が４０［ｋｗｈ］である。また、この具体例では、第２所定期間（ａ＝１［時間］）の最大発電量がＡ（１００［ｋｗｈ］）であるから、発電可能な最大発電量は、１００［ｋｗ］であるといえ、第１所定期間（ｂ＝０．５［時間］）に発電された発電量（Ｂ＝６０［ｋｗｈ］）は、Ａ×ｂを超えている。従って、第２の具体例では、判定部７１は、第１所定期間あたりの発電機９１の発電量に基づく限り、この発電量がそのまま継続されれば第２所定期間における発電機９１の発電量が所定の発電量を超える。言い換えれば、判定部７１は、Ｄ＜Ａである場合、第１所定期間あたりの発電機９１の発電量に基づくと、第２所定期間における発電機９１の発電量が所定の発電量を超える。
【００３７】
上記を踏まえ、本実施形態では、第１所定期間経過後に発電機９１が発電してもよい発電量（上記の式（１）における発電出力Ｄ［ｋｗ］）と現在の発電機９１の出力（Ｃ［ｋｗ］）との偏差Δを以下の式（２）に基づいて算出する。
Δ＝（Ａ−Ｂ）／（ａ−ｂ）−Ｃ…（２）
【００３８】
偏差Δが０以上である場合、指令部７２は、偏差Δを０とし、偏差Δを示す指令データを出力する。偏差Δが０未満である場合、指令部７２は、０未満の偏差Δを示す指令データを出力する。指令データは、第３通信部２３を介して送信される。第３通信部２３から送信された指令データは、通信回線Ｎを経て、第２通信部１３により受信されて制御部１４に入力される。制御部１４は、ガイドベーン６０の開度を、指令データが示す発電量に対応した開度とする。具体的には、制御部１４は、現在の発電機９１の出力（Ｃ［ｋｗ］）を偏差Δで補正した出力（Ｃ＋Δ［ｋｗ］）に対応したガイドベーン６０の開度となるようガイドベーン６０の動作を制御する。このように、指令部７２が出力する指令データは、第２所定期間における発電機９１の発電量を所定の発電量以下とするための指令として機能する。
【００３９】
以上、ａ＝１であり、ｂ＝０．５である場合を例示したが、これは一例であってこれに限られるものでなく、ａ，ｂは適宜変更可能である。同様に、上記の各具体例で例示したＡ，Ｂの値はあくまで例示であり、これに限られるものでなく、適宜変更可能である。例えば、第１所定期間を１０［分］とする等、上記の各具体例よりもより短い期間としてもよい。
【００４０】
開度情報取得部７３は、第２所定期間における水車９２への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定された場合に取水ゲート３１の開度を取得する。具体的には、開度情報取得部７３は、例えば取水ゲート駆動装置３２に対して取水ゲート３１の開度を示す情報を要求する要求データを出力する。
【００４１】
要求データは、第３通信部２３、通信回線Ｎ及び第１移動通信部４１を経た通信によって伝送されて取水ゲート駆動装置３２に入力される。取水ゲート駆動装置３２は、要求データに応じて、取水ゲート３１の開度に関する情報を含むデータ（開度データ）を出力する。開度データは、第１移動通信部４１、通信回線Ｎ及び第３通信部２３を経た通信によって伝送されて演算部２２に入力される。これによって、開度情報取得部７３は、取水ゲート３１の開度を示す情報を取得する。
【００４２】
気象条件取得部７４は、第２所定期間における水車９２への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定された場合に気象条件を取得する。具体的には、気象条件取得部７４は、例えば取水ゲート３１が設けられている河川８１を含む地域の気象に関する情報を提供する外部の情報処理装置１００に対して当該地域の天候に関する情報の提供を要求する。情報処理装置１００は、気象条件取得部７４の要求に応じて当該地域の天候に関する情報を演算装置２０に提供する。取得された天候に関する情報は、「最近、第２所定期間における水車９２への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定される事象が成立した際の天候（気象条件）に関するデータ（気象条件データ）として扱われる。このように、気象条件取得部７４は、気象条件を取得する。気象条件取得部７４と情報処理装置１００との間の交信（通信）の具体的形態は、開度情報取得部７３と取水ゲート駆動装置３２との間の交信（通信）の具体的形態と同様である。
【００４３】
なお、情報処理装置１００は、例えば天候に関する情報を提供するサービスを行っている企業の情報処理装置であるが、天候に関する情報を提供する構成は、情報処理装置１００に限られない。気象条件取得部７４は、例えば、天候を観測するための観測機等のセンサ類から天候に関する情報を取得するようにしてもよい。
【００４４】
取水制御部７５は、第１記憶部（例えば、記憶部２１）に記憶された取水ゲート３１の開度と第２取得部により取得された取水ゲート３１の開度との比較及び第２記憶部（例えば、記憶部２１）に記憶された気象条件及び第３取得部により取得された気象条件とに基づいて取水ゲート３１の開度を制御する。具体的には、取水制御部７５は、過去開度データ５１を読み出して、開度データの示す開度と過去開度データ５１の示す開度とを対照する。また、取水制御部７５は、過去気象条件データ５２を読み出して、気象条件データの示す気象条件と過去気象条件データ５２の示す気象条件とを対照する。取水制御部７５は、これらの対照結果に基づいて取水ゲート３１の開度を制御する。
【００４５】
具体例を挙げると、過去開度データ５１は、例えばガイドベーン６０が所定開度であったにも関わらず河川８１の気象条件に応じて第２所定期間における発電機９１の発電量を所定の発電量以下とするための指令が必要になったことのある過去の取水ゲート３１の開度（一意の値又は値の範囲）を示す。また、過去気象条件データ５２は、例えばガイドベーン６０が所定開度であったにも関わらず第２所定期間における発電機９１の発電量を所定の発電量以下とするための指令が必要になった過去の河川８１の気象条件（一意の気象条件又はバリエーション）を示す。取水制御部７５は、例えば、開度データの示す開度が過去開度データ５１の示す開度と一致又は過去開度データ５１の示す開度の範囲内であり、かつ、気象条件データの示す気象条件が過去気象条件データ５２の示す気象条件と一致又は過去気象条件データ５２の示す気象条件のバリエーションのうち一つであった場合、取水ゲート３１の開度を小さくするための指令として機能するデータ（取水制限指令データ）を出力する。取水ゲート駆動装置３２は、取水ゲート３１の開度を取水制限指令データが示す開度とするよう取水ゲート３１を動作させる。取水制御部７５と取水ゲート駆動装置３２との間の交信（通信）の具体的形態は、開度情報取得部７３と取水ゲート駆動装置３２との間の交信（通信）の具体的形態と同様である。
【００４６】
記憶部２１は、開度データが示す制御前の取水ゲート３１の開度と気象条件データが示す気象条件とが示す組み合わせ条件に応じて取水ゲート３１の開度を決定するためのデータ（パターンデータ）をさらに記憶していてもよい。この場合、パターンデータは、例えば過去の取水ゲート３１の開度と河川８１を含む地域の気象条件との関係と、当該関係が成立する条件下で貯留部８０の水位を一定以下に保って第２所定期間における発電機９１の発電量を所定の発電量以下とすることができる取水ゲート３１の開度に関する情報を含むデータである。パターンデータがある場合、取水制御部７５は、取水制限指令データが示す取水ゲート３１の開度を、パターンデータが示す開度のうち開度データ及び気象条件データの関係に対応する開度とする。過去開度データ５１、過去気象条件データ５２及びパターンデータは、例えば過去の事例に基づいて設定されているが、シミュレーション等によって導出されて設定されたデータを含んでいてもよい。
【００４７】
図６は、水力発電の制御システム１が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、検知装置３３によって単位期間周期で貯留部８０の水位が取得され（ステップＳ１）、通信回線Ｎを介して制御装置１０に送信される。計測部１２は、第１所定期間の経過前後の貯留部８０の水位に基づいて発電機９１の発電量を計測する（ステップＳ２）。計測部１２は、計測された発電量に関する情報を含むデータ（発電量データ）を出力する。出力された発電量データは、第１通信部１１を介して送信される。送信された発電量データは、演算装置２０の第３通信部２３により受信される。
【００４８】
演算部２２は、例えば第２所定期間のうち、第１所定期間経過後に発電機９１が発電してもよい発電量（上記の式（１）における発電出力Ｄ［ｋｗ］）と現在の発電機９１の出力（Ｃ［ｋｗ］）との偏差Δを上記の式（２）に基づいて算出する（ステップＳ３）。
【００４９】
偏差Δが０以上である場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、演算部２２は、偏差Δを０とし（ステップＳ５）、偏差Δを示す指令データを出力する（ステップＳ６）。偏差Δが０未満である場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、演算部２２は、ステップＳ５の処理を省略してステップＳ６の処理に移行する。すなわち、０未満の偏差Δをそのまま出力する。制御部１４は、現在の発電機９１の出力（Ｃ［ｋｗ］）を偏差Δで補正した出力（Ｃ＋Δ［ｋｗ］）に対応したガイドベーン６０の開度となるようガイドベーン６０の動作を制御する（ステップＳ７）。
【００５０】
図７は、第２所定期間における水車９２への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定された場合における取水ゲート３１の開度制御に関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。開度情報取得部７３は、取水ゲート３１の開度に関する情報を含むデータ（開度データ）を取得する（ステップＳ１１）。気象条件取得部７４は、気象条件に関する情報を含むデータ（気象条件データ）を取得する（ステップＳ１２）。取水制御部７５は、過去開度データ５１を読み出して、開度データの示す開度と過去開度データ５１の示す開度とを対照する（ステップＳ１３）。また、取水制御部７５は、過去気象条件データ５２を読み出して、気象条件データの示す気象条件と過去気象条件データ５２の示す気象条件とを対照する（ステップＳ１４）。取水制御部７５は、これらの対照結果に基づいて取水ゲート３１の開度を制御する（ステップＳ１５）。一例を挙げると、取水制御部７５は、開度データの示す開度が過去開度データ５１の示す開度と一致又は過去開度データ５１の示す開度の範囲内であった場合、取水ゲート３１の開度を小さくする。また、取水制御部７５は、気象条件データの示す天候に関する情報が過去気象条件データ５２に含まれる天候に関する情報と一致又は類似する場合、取水ゲート３１の開度を小さくする。天候に関する情報の一致又は類似の判定は、例えば予め定められたマッチング条件に基づいて行われる。具体的には、取水ゲート３１地点の河川の流域の天気（例えば、晴れ、曇り、雨、雪等）、雨等が降っている場合の降水量、温度、風向、風速その他の天候に関する各種の情報の各々に対して、取水量との関連性に応じた重み付けが予めなされている。この重み付けは、天候に関する情報の一致又は類似の度合いを判定するためのポイントを算出する根拠となる。取水制御部７５は、天気の一致の有無、降水量、温度、風向、風速その他の天候に関する各種の情報の一致の度合い（誤差の有無及び誤差がある場合の大きさ）等に基づいて、ポイントを算出する。取水制御部７５は、算出されたポイントと、マッチング条件として定められたポイントとの基準値を比較し、算出されたポイントがマッチング条件を満たした場合に取水ゲート３１の開度を小さくする。このようなマッチング条件に関する具体的な開度の制御形態はあくまで一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
【００５１】
ステップＳ１５の処理によって取水ゲート３１の開度を小さくする処理に至った場合、記憶部は、ステップＳ１１で取得された開度データを過去開度データ５１に統合してもよい。すなわち、ステップＳ１５の判定に用いられた開度データは、以後、過去開度データ５１の一部として扱われてもよい。また、ステップＳ１５の判定後、記憶部は、ステップＳ１２で取得された気象条件データを過去気象条件データ５２に統合してもよい。すなわち、ステップＳ１５の判定に用いられた気象条件データは、以後、過去気象条件データ５２の一部として扱われてもよい。このように、記憶部は、判定部が第２所定期間における水車９２への水の供給量が予め定められた制限水量を超えると判定した場合、取水ゲートの開度及び気象条件のいずれか１つ以上を記憶するようにしてもよい。
【００５２】
図７のフローチャートでは、取水ゲート３１の開度制御に関する判定条件として取水ゲート３１の開度と気象条件を用いているが、少なくともいずれか一方であればよい。また、取水ゲート３１を介して水が取得される河川の水位を示す情報を取水ゲート３１の開度制御に関する判定条件としてもよい。この場合、河川の水位を示す情報を提供するセンサ又は外部の情報処理装置から河川の水位を示す情報が取得される。
【００５３】
以上、本実施形態によれば、第１所定期間あたりの発電機９１の発電量に基づいて、第１所定期間よりも長い第２所定期間における発電機９１の発電量が所定の発電量を超える場合、水車９２に供給される水の量を低減させるようにガイドベーン６０を動作させる。このため、所定の発電量を河川８１からの超過取水とされない発電量にすることで、河川８１からの超過取水とされる事態の発生をより確実に抑制することができる。
【００５４】
また、水車９２に供給される水の量を低減させた場合に取水ゲート３１の開度と気象条件の少なくとも一方に基づいて取水ゲート３１の開度を制御する。これによって取水ゲート３１を介した取水量の制御の時点で取水量を低減することができるようになるため、河川８１からの超過取水とされる事態の発生をより確実に低減することができる。
【００５５】
また、制御装置１０と演算装置２０との間でデータの送受信を行うことで、制御装置１０が設けられる場所と演算装置２０が設けられる場所とを独立させやすくなる。言い換えれば、制御装置１０とデータの送受信さえ行うことができれば、演算装置２０がどこにあってもよいので、演算装置２０の設置の自由度がより向上する。
【００５６】
また、通信回線Ｎが無線通信回線を含むことで、敷設される有線の構成を削減することができることに加えて、有線による送信を行う場合に比して、当該有線を設けるための設計制限事項がなくなることから、制御装置１０及び演算装置２０の設計要求事項を減らしやすくなる。
【００５７】
また、第２所定期間が第１所定期間の２倍以上の期間であることで、第２所定期間が経過するまでに水量制御のための十分な期間を確保したうえで判定及び水量制御を行うことができる。
【００５８】
なお、上記の実施形態はあくまで一例であり、本発明の技術的特徴を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。例えば、貯留部８０は、流れ込み式の水力発電において一時的に水車９２の上流側で水を貯留する水槽であってもよいし、ダムであってもよい。
【００５９】
気象条件は、例えば降水量であるが、これに限られるものでない。気象条件は、日射量、気温、湿度、風速その他の天候に関する各種の情報を含んでいてもよいし、月日時等の暦を示す情報を含んでいてもよい。
【００６０】
また、制御部１４は、何らかの理由により制御装置１０と演算装置２０とデータの送受信を行うことができない状態になった場合、計測部１２により計測された第１所定期間の発電量に基づいて、第２所定期間が経過するまでの残り期間における発電量を制御するスタンドアロン機能を有していてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１      水力発電の制御システム
１０    制御装置
１１    第１通信部
１２    計測部
１３    第２通信部
１４    制御部
２０    演算装置
２１    記憶部
２１ａ  参照データ
２１ｂ  制御プログラム
２２    演算部
２３    第３通信部
２４    表示部
２５    入力部
３１    取水ゲート
３２    取水ゲート駆動装置
３３    検知装置
４１    第１移動通信部
４２    第２移動通信部
５１    過去開度データ
５２    過去気象条件データ
６０    ガイドベーン
７１    判定部
７２    指令部
７３    開度情報取得部
７４    気象条件取得部
７５    取水制御部
８０    貯留部
８１    河川
８２    流路
９１    発電機
９２    水車
１００  情報処理装置
Ｎ      通信回線
【要約】
水量制御システムは、河川を流れる水の一部を貯留する貯留部を介して水が供給される水力発電機の運転制御装置と、貯留部の水位を取得する検知装置と、運転制御装置の動作に関する演算を行う演算装置とを備え、水力発電機の水車へ供給される水の量を制御する水力発電の水量制御システムであって、運転制御装置は、水車に供給される水の量を調節するガイドベーンと第１所定期間の水位に基づいて水力発電機の発電量を計測する計測部とガイドベーンの動作を制御する第１制御部とを備え、演算装置は、第１所定期間あたりの水力発電機の発電量に基づいて、第１所定期間を含み、かつ第１所定期間よりも長い第２所定期間における水力発電機の発電量が所定の発電量を超えるか判定する判定部とを備え、第１制御部は、第２所定期間における水力発電機の発電量が所定の発電量を超えると判定された場合、水車に供給される水の量を低減させるようにガイドベーンを動作させる。【図１】
0006292358.tif 000002
【図２】
0006292358.tif 000003
【図３】
0006292358.tif 000004
【図４】
0006292358.tif 000005
【図５】
0006292358.tif 000006
【図６】
0006292358.tif 000007
【図７】
0006292358.tif 000008