(57)【要約】【課題】  本発明はダムの放流量制御方法及び装置に関し、ダム放流量を最適に制御することとができるダムの放流量制御方法及び装置を提供することを目的としている。【解決手段】  ダム１において、水位とゲート２の開度から目標放流量を演算により求め、ゲートの開度を制御することにより放流量を制御する放流量制御装置であって、制御可能ポイントから水理状態の変化毎に目標放流量に対する第１の許容変動幅を算出する算出手段６と、水理の変化に応じて、前記第１の許容変動幅を変化させながら、放流量制御を行なう制御手段６とを具備して構成される。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダムにおいて、水位とゲートの開度から目標放流量を演算により求め、ゲートの開度を制御することにより放流量を制御する方法であって、
制御可能ポイントから水理状態の変化毎に目標放流量に対する第１の許容変動幅を算出し（ステップ１）、
水理の変化に応じて、前記許容変動幅を変化させながら、放流量制御を行なう（ステップ２）、
ことを特徴とするダムの放流量制御方法。
【請求項２】
前記第１の許容変動幅に対して、その値が固定の第２の許容変動幅をリミッタとして求め、前記放流量の変動幅が第２の許容変動幅を超えないように放流制御を行なうことを特徴とするダムの放流量制御方法。
【請求項３】
前記第１の許容変動幅と第２の許容変動幅とを比較し、比較結果に応じて第１の許容変動幅を用いた放流量制御を行なうか、第２の許容変動幅を用いた放流量制御を行なうかを決めることを特徴とする請求項２記載のダムの放流量制御方法。
【請求項４】
ダムにおいて、水位とゲートの開度から目標放流量を演算により求め、ゲートの開度を制御することにより放流量を制御する放流量制御装置であって、
制御可能ポイントから水理状態の変化毎に目標放流量に対する第１の許容変動幅を算出する算出手段と、
水理の変化に応じて、前記第１の許容変動幅を変化させながら、放流量制御を行なう制御手段と、
を具備することを特徴とするダムの放流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダムの放流量制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流量一定制御とは、ダムのゲート放流量を予め設定される目標放流量に一定に保つ制御である。ダムの水位、開度センサの最小制御単位はｃｍ単位で中間開度での制御は行えないようになっている。このため、制御精度はある一定の幅内で管理することになる。この一定の幅を許容変動幅と呼ぶ。この許容変動幅は、制御設備の過剰動作防止、設備保全のための制御不感帯（あそび）としての機能も兼ねている。
【０００３】
図５はダム放流システムの概念図である。図において、１はダム、２は該ダム１からの放流量を調整するゲート、３は該ゲート２を駆動するゲート駆動モータ、４はゲート２の開度を検出する開度センサ、５はダムの水位を検出する水位計、６はダム１の水位と、開度センサ４の出力を受けて、ゲート駆動モータ３に制御信号を与える演算装置である。ゲート２は、通常は幅数１０ｍ、高さ１０ｍ程度の大きさを有している。このような大きさのゲートを用いて、ダムの放流量制御を行なっている。
【０００４】
このように構成された装置の動作を、図６を用いて説明する。図６は目標放流量の許容変動幅内の遷移を示す図である。図において、Ｌ１は目標放流量、Ｌ２は許容変動幅である。目標放流量Ｌ１は放流量の上限値として、許容変動幅Ｌ２は放流量の下限値として機能する。
ａ．初回制御は、目標放流量Ｌ１と許容変動幅Ｌ２内にゲート放流量を調整する。
ｂ．許容変動幅の上限値Ｌ１を越えた場合、ｃの許容変動幅内に再調整する。
ｄ．許容変動幅の下限値Ｌ２を越えた場合、ｅの許容変動幅内に再調整する。
【０００５】
ゲート放流量をできるだけ目標放流量に近づけたい場合は、この許容変動幅を可能な限り狭くとる必要がある。逆に、ゲート２の動作頻度を抑えたい場合には、ある程度広く許容変動幅を確保する運用を行なう。
【０００６】
従来方式における放流量一定制御の制御法式は、この許容変動幅を前提として制御結果そのものを制御目標値により近づけるための手法、例えば演算手段等を用い目標値を調節し、最小の動作量で目標値により近づける等の技術が存在する。
【０００７】
なお、ダムにおける放流量を一定に保つ方式として、放流量増加制御データに基づき、目標流量まで放流量を増加させ、目標流量に達した時の放流量を維持する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２１７３３４号公報（第４頁、第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、前述した従来の技術では、ダムのゲート、バルブ等の設備には、設備保全並びに微小開度放流による振動防止を兼ねて、一定距離以内の動作を禁止している場合がある（最小動作量制御）。このような場合、許容変動幅そのものを変化させ、最小動作量以内の制御を制限する許容変動幅（あそび）を常に維持していく制御が求められるが、従来技術においてはこの制御が不可能である。
【０００９】
図７は従来の許容変動幅方式の動作説明図である。図中の○は制御幅内制御可能開度（制御可能ポイント）である。ここでは、許容変動幅を量ではなく動いた幅（ｃｍ）で示している。水位が低い場合には、制御幅内制御可能開度を１０ｃｍ、１１ｃｍ、１２ｃｍの３点とることができる。水位が中位の場合には、制御幅内制御可能開度を１０ｃｍと１１ｃｍの２点とることができる。水位が高い場合には、制御幅内制御可能開度を１０ｃｍの１点だけとることができる。水位が低い場合には、制御可能ポイント３点で８トン／秒の制御を行なうことができ、水位が中位の場合には制御可能ポイント２点で９トン／秒の制御を行なうことができ、水位が高い場合には、制御可能ポイント１点で１０トン／秒の制御を行なうことができる。
【００１０】
ダムにおけるゲート放流量は、水位の低いところでは開度１ｃｍ当たりの放流量変化量は小さく、水位の高いところでは変化量は大きくなる特性がある。例えば、図６において、使用する放流設備の最小動作量が２ｃｍであるものとすると、許容変動幅１では目標値に対する精度は高いが１ｃｍの動作量幅しか許容変動幅が持てず、最小動作量以下での動作となる。許容変動幅２では、水位が低い位置での許容幅が大きくなり制御精度を維持できないという問題がある。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、ダム放流量を最適に制御することとができるダムの放流量制御方法及び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】
【００１２】
本発明では、許容変動幅の持ち方を、現状の固定的な変動幅ではなく、その中に幾つの制御ポイントを持つかを規定し、（ａ）そのポイント数から水理状態の変化毎に許容変動幅を自動的に変更するものとする。なお、流量管理の意味で（ｂ）ポイント数から求められる許容変動幅には、流量絶対値によるリミッタを設け、（ｃ）リミッタ超過後は流量絶対値を優先するのか、設備保全ポイント数から求められる許容変動幅を優先するかを設定できるものとする。
【００１３】
（１）請求項１記載の発明は、以下の通りである。図１は本発明方法の原理を示すフローチャートである。本発明は、ダムにおいて、水位とゲートの開度から目標放流量を演算により求め、ゲートの開度を制御することにより放流量を制御する方法であって、制御可能ポイントから水理状態の変化毎に目標放流量に対する第１の許容変動幅を算出し（ステップ１）、水理の変化に応じて、前記許容変動幅を変化させながら、放流量制御を行なう（ステップ２）ことを特徴とする。
【００１４】
（２）請求項２記載の発明は、前記第１の許容変動幅に対して、その値が固定の第２の許容変動幅をリミッタとして求め、前記放流量の変動幅が第２の許容変動幅を超えないように放流制御を行なうことを特徴とする。
【００１５】
（３）請求項３記載の発明は、前記第１の許容変動幅と第２の許容変動幅とを比較し、比較結果に応じて第１の許容変動幅を用いた放流量制御を行なうか、第２の許容変動幅を用いた放流量制御を行なうかを決めることを特徴とする。
【００１６】
（４）請求項４記載の発明は、ダムにおいて、水位とゲートの開度から目標放流量を演算により求め、ゲートの開度を制御することにより放流量を制御する放流量制御装置であって、制御可能ポイントから水理状態の変化毎に目標放流量に対する第１の許容変動幅を算出する算出手段と、水理の変化に応じて、前記第１の許容変動幅を変化させながら、放流量制御を行なう制御手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
（１）請求項１記載の発明によれば、水理状態の変化毎に目標放流量に対する第１の許容変動幅を算出するようにしているので、水理変化に左右されない最適制御許容変動幅を常に保持でき、制御精度と設備保全の両立を可能にすることができる。
【００１８】
（２）請求項２記載の発明によれば、値が固定の第２の許容変動幅をリミッタとして求めているので、放流量の変動面における安全性を確保することができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、第１の許容変動幅と第２の許容変動幅を比較して、て比較結果に応じて何れかの許容変動幅を用いた放流量制御を行なうことができる。
【００１９】
（４）請求項４記載の発明によれば、水理状態の変化毎に目標放流量に対する第１の許容変動幅を算出するようにしているので、水理変化に左右されない最適制御許容変動幅を常に保持でき、制御精度と設備保全の両立を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図２は本発明の動作説明図である。本発明装置のハードウェア構成は、基本的に図４に示すものがそのまま適用できる。但し、各構成要素の動作は異なる。特に、演算装置６の有する機能が異なる。即ち、従来の演算機能に加えて制御法式を変更する機能を具備している（以下、演算装置を演算制御装置と呼ぶ）。図において、（ａ）は貯水位の変化を、（ｂ）は目標放流量を、（ｃ）は許容変動幅１を示している。目標放流量と許容変動幅の間に３つの制御可能ポイントを配置した例を示している。貯水位の変化をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとする。水位が低い状態では、演算制御装置６は該水位とゲート２の開度と指定制御精度とから、許容変動幅１を求める。
【００２１】
この場合、図２に示すように、許容変動幅１は水位Ａに対して制御可能ポイント１０ｃｍに近いところに設定される。これに対して、水位が上昇して水位Ｂになった場合には、演算制御装置６は水位とゲート２の開度と指定制御精度とから最適な許容変動幅１を求める。この結果、許容変動幅１は、水位Ａに対する許容変動幅１よりもΔ１だけ下がった点に設定される。更に、水位が上昇して水位Ｃとなった場合には、演算制御装置６は水位とゲート２の開度と指定制御精度とから最適な許容変動幅１を求める。この結果、許容変動幅１は、水位Ｂに対する許容変動幅１よりもΔ２だけ下がった点に設定される。
【００２２】
このように、水位に応じて許容変動幅１を動的に変更していくことにより、目標放流量と許容変動幅が近づき過ぎて制御不能に陥ったり、目標放流量と許容変動幅が離れすぎて制御精度が悪くなるということがなくなる。
【００２３】
図２より明らかなように、許容変動幅１の値が追随して変化していることが分かる。水位Ａの場合の目標放流量と許容変動幅１の間の放流量は例えば８トン／秒に相当し、水位Ｂの場合の目標放流量と許容変動幅１の間の放流量は例えば９トン／秒に相当し、水位Ｃの場合の目標放流量と許容変動幅１の間の放流量は例えば１０トン／秒に相当している。
【００２４】
この実施の形態例によれば、水理状態の変化毎に目標放流量に対する第１の許容変動幅を算出するようにしているので、水理変化に左右されない最適制御許容変動幅を常に保持でき、制御精度と設備保全の両立を可能にすることができる。
【００２５】
図３は本発明の他の動作説明図である。（ａ）は貯水位の変化を、（ｂ）は目標放流量を、（ｃ）は許容変動幅１を、（ｄ）は許容変動幅２を示している。許容変動幅２は、図に示すように固定である。図の太い実線は制御ポイント優先制御を、破線は許容変動幅優先制御の様子を示している。許容変動幅１が許容変動幅２を越えた場合、許容変動幅優先の制御を行なうか、制御ポイント優先の制御を行なうかを決定する。図のＤの場合には許容変動幅２を用いた放流量制御を行ない、図のＥの場合には許容変動幅１を用いた放流量制御を行なう。
【００２６】
この実施の形態例によれば、値が固定の第２の許容変動幅をリミッタとして求めているので、放流量の変動面における安全性を確保することができる。
図４は本発明の動作の一実施の形態例を示すフローチャートである。ハードウェア構成としては、図５に示す構成を用いる。この制御は、図５に示す演算制御装置６が主として行なうものである。先ず水理条件（例えば水位）が変化したかどうかをチェックする（Ｓ１）。水理条件が変化した場合には、水位計５より現在の水位を読み込む（Ｓ２）。次に、開度センサ４によりゲート２の開度情報を読み込む（Ｓ３）。次に、システムに設定された指定制御精度を読み込む（Ｓ４）。
【００２７】
次に、指定制御精度より許容変動幅下限流量（許容変動幅１）を算出する（Ｓ５）。次に、システムに設定された許容変動幅２を読み込む（Ｓ６）。次に、許容変動幅１＜許容変動幅２であるかどうかチェックする（Ｓ７）。許容変動幅１＜許容変動幅２であった場合には、許容変動幅１を用いた放流量制御を行なう（Ｓ８）。許容変動幅１＜許容変動幅２でない場合には、指定は許容変動幅１優先かどうかチェックする（Ｓ９）。許容変動幅１優先の場合には許容変動幅１を用いた放流量制御を行なう（Ｓ１０）。ステップＳ９で指定が許容変動幅優先でない場合には、許容変動幅２を用いた放流量制御を行なう（Ｓ１１）。
【００２８】
この実施の形態例によれば、第１の許容変動幅と第２の許容変動幅を比較して、比較結果に応じて何れかの許容変動幅を用いた放流量制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明方法の原理を示すフローチャートである。
【図２】本発明の動作説明図である。
【図３】本発明の他の動作説明図である。
【図４】本発明の動作の一実施の形態例を示すフローチャートである。
【図５】ダム放流システムの概念図である。
【図６】目標放流量の許容変動幅内の遷移を示す図である。
【図７】従来の許容変動幅方式の動作説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ダム
２  ゲート
３  ゲート駆動モータ
４  開度センサ
５  水位計
６  演算制御装置
【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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