特許 5872734 維持流量発電制御システム、維持流量発電制御方法、維持流量発電制御プログラム、および維持流量発電設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5872734

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】維持流量発電制御システム、維持流量発電制御方法、維持流量発電制御プログラム、および維持流量発電設備

(51)【国際特許分類】

   F03B 15/08 20060101AFI20160216BHJP

【ＦＩ】

   F03B15/08

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-507862(P2015-507862)

(86)(22)【出願日】2013年3月29日

(86)【国際出願番号】JP2013059478

(87)【国際公開番号】WO2014155656

(87)【国際公開日】20141002

【審査請求日】2015年6月26日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】平岡 正憲

(72)【発明者】

【氏名】中村 聡

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３６０４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７７９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０８２２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４６４１０４０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｂ １５／０８

Ｆ０３Ｂ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

維持流量発電設備における発電用水が取水されるダムの水位と、該当水位で運転中の維持流量発電設備における放流量が、規定の維持流量値に、前記ポンプ逆転水車における使用水量の時間変動幅を上乗せした値である所定基準値になる場合のポンプ逆転水車の回転速度との関係を定めた制御用データを記憶する記憶装置と、
前記ダムの水位計での計測値を前記制御用データに照合して、該当水位において放流量が前記所定基準値となる前記回転速度を特定し、当該特定した回転速度での運転を前記ポンプ逆転水車の制御装置に指示する演算装置と、
を備えることを特徴とする維持流量発電制御システム。

【請求項2】

前記演算装置は、
所定装置から得たデータが、予め定めた前記ポンプ逆転水車の運転範囲外の値に該当するか判定し、前記データが前記ポンプ逆転水車の運転範囲外にあった場合、前記ポンプ逆転水車に給水する水圧管路のうちバイパス放流路の分岐箇所に備わる常閉の開閉弁機構に対し、所定時間での開放動作を指示し、開閉弁機構が全開となった際に、前記水圧管路における前記ポンプ逆転水車への給水口に備わる常開の開閉弁機構に対し、所定時間での閉鎖動作を指示するものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の維持流量発電制御システム。

【請求項3】

維持流量発電設備における発電用水が取水されるダムの水位と、該当水位で運転中の維持流量発電設備における放流量が、規定の維持流量値に、前記ポンプ逆転水車における使用水量の時間変動幅を上乗せした値である所定基準値になる場合のポンプ逆転水車の回転速度との関係を定めた制御用データを記憶する記憶装置を備えた情報処理装置が、
前記ダムの水位計での計測値を前記制御用データに照合して、該当水位において放流量が前記所定基準値となる前記回転速度を特定し、当該特定した回転速度での運転を前記ポンプ逆転水車の制御装置に指示する処理を実行する、ことを特徴とする維持流量発電制御方法。

【請求項4】

維持流量発電設備における発電用水が取水されるダムの水位と、該当水位で運転中の維持流量発電設備における放流量が、規定の維持流量値に、前記ポンプ逆転水車における使用水量の時間変動幅を上乗せした値である所定基準値になる場合のポンプ逆転水車の回転速度との関係を定めた制御用データを記憶する記憶装置を備えた情報処理装置に、
前記ダムの水位計での計測値を前記制御用データに照合して、該当水位において放流量が前記所定基準値となる前記回転速度を特定し、当該特定した回転速度での運転を前記ポンプ逆転水車の制御装置に指示する処理を実行させる、ことを特徴とする維持流量発電制御プログラム。

【請求項5】

ダムからの維持流量分の給水を受けて回転するポンプ逆転水車、前記ポンプ逆転水車の回転軸に連結された発電機、および、前記ポンプ逆転水車の回転速度を調節する制御装置と、
前記ダムの水位と、該当水位で運転中の当該維持流量発電設備における放流量が、規定の維持流量値に、前記ポンプ逆転水車における使用水量の時間変動幅を上乗せした値である所定基準値になる場合の前記ポンプ逆転水車の回転速度との関係を定めた制御用データを記憶する記憶装置と、前記ダムの水位計での計測値を前記制御用データに照合して、該当水位において放流量が前記所定基準値となる前記回転速度を特定し、当該特定した回転速度での運転を前記ポンプ逆転水車の制御装置に指示する演算装置とを備える維持流量発電制御システムと、
を含むことを特徴とする維持流量発電設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、維持流量発電制御システム、維持流量発電制御方法、維持流量発電制御プログラム、および維持流量発電設備に関するものであり、具体的には、ダムでの水位変動に対応して一定流量での運転を行い、効率的な発電と維持流量の確保を可能とする維持流量発電技術に関する。

【背景技術】

【0002】

低コストでの導入、運用が可能な発電機としてポンプ逆転水車型発電機が利用されている。このポンプ逆転水車型発電機は、一般的に使用されるポンプ（渦巻ポンプまたは軸流ポンプ）に水流を導き、ポンプを通常運転時とは逆方向に回転させることで発電機として使用するものである。ランナの羽根形状以外はポンプと同じ部品を使用できるため導入コストが低く、また、部品点数が少ないために保守点検が容易で、維持管理費用も安く抑えられる特徴がある。

【0003】

こうしたポンプ逆転水車型発電機に関する従来技術としては、例えば、給水部と被給水部とを接続する管路に介設されたポンプ逆転水車と、前記ポンプ逆転水車の主軸にその回転軸が連結された発電機と、前記ポンプ逆転水車よりも前記被給水部側の前記管路に設けられた流量検出手段と、前記流量検出手段により検出された流量に基づいて、前記ポンプ逆転水車より下流側の前記管路の流量が一定となるように、前記ポンプ逆転水車の回転数を制御する、制御手段とを備えるポンプ逆転水車型発電設備（特許文献１参照）などが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−３６０４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したポンプ逆転水車型発電機は、通常の水力発電機における水車のように流入量を制御するガイドベーンを持たず、一定出力で運転されるのが一般的である。こうしたポンプ逆転水車型発電機を、ダムの放流経路（発電設備で用いた水を取水河川に戻す経路）に設置して維持流量発電を行う場合、ダム水位の変動によって流入量が大きく変化し、発電効率が低下しやすい上、発電機のゆらぎ特性のために使用水量が変動し間欠的に維持流量が不足する事態も生じうる。

【0006】

そこで本発明は、ダムでの水位変動に対応して一定流量での運転を行い、効率的な発電と維持流量の確保を可能とする維持流量発電技術の提供を主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する本発明の維持流量発電制御システムは、維持流量発電設備における発電用水が取水されるダムの水位と、該当水位で運転中の維持流量発電設備における放流量が、規定の維持流量値に、前記ポンプ逆転水車における使用水量の時間変動幅を上乗せした値である所定基準値になる場合のポンプ逆転水車の回転速度との関係を定めた制御用データを記憶する記憶装置と、前記ダムの水位計での計測値を前記制御用データに照合して、該当水位において放流量が前記所定基準値となる前記回転速度を特定し、当該特定した回転速度での運転を前記ポンプ逆転水車の制御装置に指示する演算装置と、を備えることを特徴とする。

【0008】

これによれば、ダム水位に応じた低落差から高落差に至る広範囲な落差、すなわち供給水量に対応して、ポンプ逆転水車の回転速度を制御することで、ポンプ逆転水車を備える維持流量発電設備からの放流量を所定値（維持流量の規定値以上）に維持することが可能となる。こうした効果は、ポンプ逆転水車への流量調整弁（一般的な水車におけるガイドベーン等と同機能）の設置を要することなく実現され、ポンプ逆転水車を低落差では低速回転で、高落差では高速回転で運転することで効率的な運転が可能となる。したがって、ダムでの水位変動に対応して一定流量での運転を行って、効率的な発電と維持流量の確保が可能となる。

【0009】

また、前記制御用データにおける、放流量の所定基準値は、規定の維持流量値に、前記ポンプ逆転水車における使用水量の時間変動幅を上乗せした値であることにより、いわゆる発電機のゆらぎ特性のために使用水量が変動しても、ポンプ逆転水車における使用水量は維持流量と上述の基準値との間に収まることなり、従来の如く間欠的に維持流量が不足する事態の発生を回避出来ることになる。

【0012】

また、本発明の維持流量発電制御方法は、維持流量発電設備における発電用水が取水されるダムの水位と、該当水位で運転中の維持流量発電設備における放流量が、規定の維持流量値に、前記ポンプ逆転水車における使用水量の時間変動幅を上乗せした値である所定基準値になる場合のポンプ逆転水車の回転速度との関係を定めた制御用データを記憶する記憶装置を備えた情報処理装置が、前記ダムの水位計での計測値を前記制御用データに照合して、該当水位において放流量が前記所定基準値となる前記回転速度を特定し、当該特定した回転速度での運転を前記ポンプ逆転水車の制御装置に指示する処理を実行する、ことを特徴とする。

【0013】

また、本発明の維持流量発電制御プログラムは、維持流量発電設備における発電用水が取水されるダムの水位と、該当水位で運転中の維持流量発電設備における放流量が、規定の維持流量値に、前記ポンプ逆転水車における使用水量の時間変動幅を上乗せした値である所定基準値になる場合のポンプ逆転水車の回転速度との関係を定めた制御用データを記憶する記憶装置を備えた情報処理装置に、前記ダムの水位計での計測値を前記制御用データに照合して、該当水位において放流量が前記所定基準値となる前記回転速度を特定し、当該特定した回転速度での運転を前記ポンプ逆転水車の制御装置に指示する処理を実行させる、ことを特徴とする。

【0014】

また、本発明の維持流量発電設備は、ダムからの維持流量分の給水を受けて回転するポンプ逆転水車、前記ポンプ逆転水車の回転軸に連結された発電機、および、前記ポンプ逆転水車の回転速度を調節する制御装置と、前記ダムの水位と、該当水位で運転中の当該維持流量発電設備における放流量が、規定の維持流量値に、前記ポンプ逆転水車における使用水量の時間変動幅を上乗せした値である所定基準値になる場合の前記ポンプ逆転水車の回転速度との関係を定めた制御用データを記憶する記憶装置と、前記ダムの水位計での計測値を前記制御用データに照合して、該当水位において放流量が前記所定基準値となる前記回転速度を特定し、当該特定した回転速度での運転を前記ポンプ逆転水車の制御装置に指示する演算装置とを備える維持流量発電制御システムと、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明の維持流量発電制御システムによれば、ダムでの水位変動に対応して一定流量での運転を行って、効率的な発電と維持流量の確保が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態の維持流量発電制御システムの概念を示す図である。

【図2】本実施形態の維持流量発電制御システムのハードウェア構成例を示す図である。

【図3A】本実施形態の制御用データの構成例１を示す図である。

【図3B】本実施形態の制御用データの構成例２を示す図である。

【図3C】本実施形態の制御用データの構成例３を示す図である。

【図3D】本実施形態の制御用データの構成例４を示す図である。

【図4】本実施形態の維持流量発電制御方法の手順例を示すフロー図である。

【図5】本実施形態の維持流量発電制御方法における運用手順例１を示すタイミングチャートである。

【図6】本実施形態の維持流量発電制御方法における運用手順例２を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

−−−維持流量発電制御システム−−−
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の維持流量発電制御システム１００の概念を示す図である。維持流量発電制御システム１００が制御対象とする維持流量発電設備１は、ダム２から河川２０に放流する維持流量分の水を利用して発電を行う設備となる。ダム２において河川２０等から得た水のうち、規定された維持流量分については、動植物等の生態系や、漁労、水運、観光など人間活動を維持するために最小限必要な流量として河川２０に戻す必要がある。そこで本実施形態における維持流量発電制御システム１００は、上述の維持流量発電設備１を制御して、効率的な発電を行いつつも、規定の維持流量を確保して河川２０に放流することとなる。

【0018】

なお、維持流量発電設備１は、ポンプ逆転水車３と、このポンプ逆転水車３の回転軸に連結された発電機４とが含まれている。ポンプ逆転水車３は、ダム２の貯水域から伸びる水圧管路７と吸水口８を介して連結され、水圧管路７からの給水を受ける。水圧管路７からポンプ逆転水車３に給水された水は、ケーシング内に充満してランナベーンを押圧し、これを回転させる。ランナベーンの回転動作により回転軸は回転し、この回転軸に連結された発電機４での発電が行われることになる。発電機４で発電された電気は、コンバーター１４およびインバーター１５を介して電力系統１６へ送電される。コンバーター１４およびインバーター１５による系統連系で、電力系統１６への影響を軽減することが可能となる。

【0019】

また、ポンプ逆転水車３は、制御装置６によってその回転速度が制御される。制御装置６は、ポンプ逆転水車３に連結された発電機４に対し、その固定子が備える出力発生用の巻線、ないし回転子が備える磁界発生用の巻線に供給する電流の周波数をコントロールすることで、発電機４の回転速度ひいてはポンプ逆転水車３の回転速度を制御する。

【0020】

上述のようにポンプ逆転水車３で使用された水は、放水路１２に流入し、この放水路１２を介して河川２０に放流される。また、前述の吸水口８には、常開の開閉弁機構１１が備わっており、維持流量発電制御システム１００から開閉弁機構１１への指示による、開閉弁の開閉により、全開状態から閉塞状態の間の任意の状態に遷移可能である。

【0021】

また、水圧管路７は、上述の吸水口８より上流、すなわちポンプ逆転水車３とダム２との間において分岐箇所を備えており、この分岐箇所から、上述の放水路１２に合流し最終的に河川２０に至るバイパス放流路９が設けられている。上述した分岐箇所には、常閉の開閉弁機構１０が備わっており、維持流量発電制御システム１００から開閉弁機構１０への指示による、開閉弁の開閉により、閉塞状態から全開状態の間の任意の状態に遷移可能である。バイパス放流路９は、例えば、ダム水位がポンプ逆転水車３の運転範囲外の水位まで低下した場合や、架線の断線などにより維持流量発電設備１への発電負荷が急減した場合等において、水圧管路７の水流が、ポンプ逆転水車３を迂回して放水路１２に直接流入するよう図るバイパス経路となる。

【0022】

なお、開閉弁機構１０、１１は、例えば、水圧管路７などの管体内空で可動する組み合わさった複数の弁体と、各弁体を可動させて管体内空を閉塞ないし全開とする弁体の駆動機構とが一体となった既存技術を採用すればよい。この開閉弁機構１０、１１は、維持流量発電制御システム１００と適宜な配線ないしネットワークで結ばれ、開閉動作の指示を維持流量発電制御システム１００から受けることが可能である。

【0023】

一方、ダム２の貯水域には水位計５が設置されており、適宜なネットワークを介して、維持流量発電制御システム１００と通信可能に結ばれている。また、少なくとも、ポンプ逆転水車３下流の放水路１２には流量計１３が設置されており、適宜なネットワークを介して、維持流量発電制御システム１００と通信可能に結ばれている。

【0024】

続いて、上述の維持流量発電制御システム１００のハードウェア構成について説明する。図２は本実施形態の維持流量発電制御システム１００のハードウェア構成例を示す図である。維持流量発電制御システム１００は、ハードディスクドライブなど適宜な不揮発性記憶装置で構成される記憶装置１０１、ＲＡＭなど揮発性記憶装置で構成されるメモリ１０３、記憶装置１０１に保持されるプログラム１０２をメモリ１０３に読み出すなどして実行し装置自体の統括制御を行なうとともに各種判定、演算及び制御処理を行なうＣＰＵなどの演算装置１０４、適宜なネットワークを介してダム２の水位計４や放水路１２の流量計１３といった他装置との通信処理を担う通信装置１０５を備える。

【0025】

なお、記憶装置１０１内には、本実施形態の維持流量発電制御システム１００として必要な機能を実装する為のプログラム１０２の他に、制御用データ１２５が少なくとも記憶されている。この制御用データ１２５は、維持流量発電設備１における発電用水が取水されるダム２の水位と、該当水位で運転中の維持流量発電設備１における放流量が所定基準値になる場合のポンプ逆転水車３の回転速度との関係を定めたテーブルとなる。この制御用データ１２５の具体例については後述する。また、記憶装置１０１には、ポンプ逆転水車３の運転範囲を示す運転範囲データ１２６が更に格納されている。この運転範囲データ１２６は、例えば、ポンプ逆転水車３を運転可能なダム水位値の範囲、或いは、ポンプ逆転水車３を運転可能な回転速度の範囲、を示すデータとなる。

【0026】

続いて、本実施形態の維持流量発電制御システム１００が備える機能について説明する。上述したように、以下に説明する機能は、維持流量発電制御システム１００が備えるプログラム１０２を実行することで実装される機能と言えるが、同機能を適宜な電子回路で実現し用いるとしてもよい。本実施形態の維持流量発電制御システム１００は、ダム２の水位計５での計測値を制御用データ１２５に照合して、該当水位において放流量が所定基準値となる回転速度を特定し、当該特定した回転速度での運転をポンプ逆転水車３の制御装置６に指示する機能を備えている。

【0027】

なお、維持流量発電制御システム１００は、記憶装置１０１に保持する、上述の制御用データ１２５における放流量の所定基準値として、規定の維持流量値に、ポンプ逆転水車３における使用水量の時間変動幅を上乗せした値を格納しているとすれば好適である。

【0028】

また、維持流量発電制御システム１００は、上述した水位計５や流量計１３といった所定装置から得たデータが、予め定めたポンプ逆転水車３の運転範囲外の値に該当するか判定し、所定装置から得たデータがポンプ逆転水車３の運転範囲外にあった場合、ポンプ逆転水車３に給水する水圧管路７のうちバイパス放流路９の分岐箇所に備わる常閉の開閉弁機構１０に対し、所定時間での開放動作を指示し、開閉弁機構１０が全開となった際に、水圧管路７におけるポンプ逆転水車３への給水口８に備わる常開の開閉弁機構１１に対し、所定時間での閉鎖動作を指示する機能を備えているとすれば好適である。

【0029】

−−−データ構造例−−−
次に、本実施形態の維持流量発電制御システム１００が用いる制御用データ１２５のデータ構造例について説明する。図３Ａ〜図３Ｄは本実施形態の制御用データ１２５の構成例１〜４を示す図である。制御用データ１２５は、維持流量発電設備における発電用水が取水されるダムの水位と、該当水位で運転中の維持流量発電設備における放流量が所定基準値になる場合のポンプ逆転水車の回転速度との関係を定めたデータとなる。

【0030】

制御用データ１２５は、図３Ａ〜図３Ｃに例示するように、維持流量発電設備１から河川２０への放流量の所定基準値である流量値毎に、ダム２の水位とポンプ逆転水車３の回転速度との対応関係を定めたテーブルとなる。図３Ａは、放流量を０．８ｍ^３／ｓ一定とする場合の、各ダム水位におけるポンプ逆転水車３の回転速度を示し、同様に図３Ｂは、放流量を０．６ｍ^３／ｓ一定とした場合、また図３Ｃは、放流量を０．９ｍ^３／ｓ一定とした場合のものとなる。また、図３Ｄには、図３Ａ〜図３Ｄが示す各制御用データ１２５を、グラフ化した形態を示している。なお、こうした制御用データ１２５における放流量は、規定の維持流量値に、ポンプ逆転水車３における使用水量の時間変動幅（いわゆる発電機のゆらぎ特性）を上乗せした値であるとすれば好適である。

【0031】

−−−維持流量発電制御方法の手順例−−−
続いて、本実施形態における維持流量発電制御システムの具体的な運用手順について説明する。以下で説明する維持流量発電制御方法に対応する各種動作は、維持流量発電制御システム１００がメモリ等に読み出して実行するプログラムによって実現される。そして、このプログラムは、以下に説明される各種の動作を行うためのコードから構成されている。 図４は本実施形態の維持流量発電制御方法の手順例を示すフロー図である。維持流量発電制御システム１００の演算装置１０１は、通信手段１０５を介して、ダム２の貯水域に設置された水位計５から、ダム水位の計測値を取得する（ｓ１００）。維持流量発電制御システム１００の演算装置１０４は、この計測値を、ポンプ逆転水車３の運転範囲外を示す所定水位値（記憶装置１０１に予め保持する、ポンプ逆転水車３の運転範囲データ１２６）に照合し（ｓ１０１）、ダム水位がポンプ逆転水車３の運転範囲外であるか判定する（ｓ１０２）。

【0032】

ダム水位がポンプ逆転水車３の運転範囲内であった場合（ｓ１０２：ＯＫ）、維持流量発電制御システム１００の演算装置１０４は、ダム水位の計測値を制御用データ１２５に照合する（ｓ１０３）。なお、記憶装置１０１に保持されている制御用データ１２５は、保つべき放流量別に存在するが、ダム水位の計測値の照合対象となる制御用データ１２５は、ユーザにより予め指定されているものとする。

【0033】

ユーザにより、放流量０．８ｍ^３／ｓに対応する制御用データ１２５が指定されている場合、維持流量発電制御システム１００の演算装置１０４は、ダム水位の計測値を図３Ａに例示した制御用データ１２５に照合することとなる。例えば、ダム水位の計測値が“９．０”であった場合、制御用データ１２５から、ポンプ逆転水車３の回転速度は“３８０”とすべきであると特定できる。

【0034】

維持流量発電制御システム１００の演算装置１０４は、上述のステップｓ１０１における照合処理により、該当水位“９．０”において放流量が所定基準値０．８ｍ^３／ｓとなる回転速度を“３８０”と特定し（ｓ１０４）、当該特定した回転速度での運転をポンプ逆転水車３の制御装置６に指示する（ｓ１０５）。

【0035】

他方、ポンプ逆転水車３の制御装置６は、上述の回転速度“３８０”での運転指示を維持流量発電制御システム１００から受けて、ポンプ逆転水車３に連結された発電機４に対し、その固定子が備える出力発生用の巻線、ないし回転子が備える磁界発生用の巻線に供給する電流の周波数をコントロールし、発電機４の回転速度ひいてはポンプ逆転水車３の回転速度を制御する（ｓ１０６）。こうした制御手法は既存のものを採用すればよい。

【0036】

なお、こうしてポンプ逆転水車３の回転速度を制御した後、維持流量発電制御システム１００の演算装置１０４は、ポンプ逆転水車３下流の放水路１２に設置されている流量計１３より、放水路１２の流量に関する計測値を取得し、この計測値が、上述した放流量の所定基準値０．８ｍ^３／ｓを満たしているか判定するとしてもよい。この判定により、放水路１２の流量が、放流量の所定基準値を満たしていれば、維持流量発電制御システム１００の演算装置１０４は、そのまま待機する。一方、上述の判定により、放水路１２の流量が、放流量の所定基準値を満たしていなければ、維持流量発電制御システム１００の演算装置１０４は、制御用データ１２５から特定したポンプ逆転水車３の回転速度を所定割合だけ低下させ、放水路１２の流量を適宜増加させる。維持流量発電制御システム１００の演算装置１０４は、こうした処理を、放水路１２の流量が放流量の所定基準値を満たすようになるまで繰り返し実行する。

【0037】

一方、ステップｓ１０４の処理以降、維持流量発電設備１におけるポンプ逆転水車３は、一定の回転速度での運転状態を維持することになるが、水位計４からのダム水位の計測値取得と、ダム水位がポンプ逆転水車３の運転範囲外であるかの判定（ｓ１０１、ｓ１０２）の処理は一定時間毎に実行している。

【0038】

ここで、ダム水位がポンプ逆転水車３の運転範囲外であった場合（ｓ１０２：ＮＧ）、維持流量発電制御システム１００の演算装置１０４は、ポンプ逆転水車３に給水する水圧管路７のうちバイパス放流路９の分岐箇所に備わる常閉の開閉弁機構１０に対し、所定時間での開放動作を指示する（ｓ１０７）。この指示を受けた開閉弁機構１０は、所定時間をかけて弁を全開状態に移行させる（ｓ１０８）。これにより、それまで水圧管路７からポンプ逆転水車３に全て導かれていた水が、分岐箇所で分岐しバイパス放流路９にも流れるようになる。図５において、こうした開閉弁機構１０、１１の運用状況に対応したタイミングチャートを示す。

【0039】

一方、維持流量発電制御システム１００の演算装置１０４は、上述の開閉弁機構１０から、当該開閉弁機構１０が全開となった旨の通知を受けたタイミングで、水圧管路７における給水口８に備わる常開の開閉弁機構１１に対し、所定時間での閉鎖動作を指示する（ｓ１０９）。他方、この指示を受けた開閉弁機構１１は、所定時間をかけて弁を全閉状態に移行させる（ｓ１１０）。これにより、それまで水圧管路７からポンプ逆転水車３とバイパス放流路９に分岐して流れていた水が、バイパス放流路９によってポンプ逆転水車３を完全に迂回して放水路１２に直接流入することになる。このような運用を行うことにより、水圧管路７の水流を徐々にバイパス放流路８へと移す間にはポンプ逆転水車を当初の通り運転させ、こうした処理中にあっても維持流量を確保できることとなる。

【0040】

なお、図６のタイミングチャートに示すように、架線の断線などにより維持流量発電設備１への発電負荷が急減した場合、すなわち、維持流量発電設備１のポンプ逆転水車３の回転負荷が急減した場合にも維持流量発電制御システム１００は対応可能である。そのような急減した負荷値を所定の計測装置から得た維持流量発電制御システムの演算装置１０４は、上述のステップｓ１０２と同様に、その負荷値が、予め定めたポンプ逆転水車３の運転範囲外を示す規定値に該当するか判定する。この判定によって、負荷値がポンプ逆転水車３の運転範囲外に該当した場合、やはり上述のステップｓ１０７〜ｓ１１０と同様に、開閉弁機構１０、１１の操作によって水圧管路７の水流を徐々にバイパス放流路９へと移した後、ポンプ逆転水車３を停止させる。この場合も、水圧管路７の水流を徐々にバイパス放流路９へと移す間にも、放水路１２の流量として、規定の維持流量を確保できることとなる。

【0041】

以上に説明したように、本実施形態の維持流量発電制御システムによれば、ダムでの水位変動に対応して一定流量での運転を行い、効率的な発電と維持流量の確保が可能となる。

【0042】

ところで、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

【符号の説明】

【0043】

１ 維持流量発電設備
２ ダム
３ ポンプ逆転水車
４ 発電機
５ 水位計
６ ポンプ逆転水車の制御装置
７ 水圧管路
８ 給水口
９ バイパス放流路
１０ 開閉弁機構（常閉）
１１ 開閉弁機構（常開）
１２ 放水路
１３ 流量計
１４ コンバーター
１５ インバーター
１６ 電力系統
２０ 河川
１００ 維持流量発電制御システム
１０１ 記憶装置
１０２ プログラム
１０３ メモリ
１０４ 演算装置
１０５ 通信装置
１２５ 制御用データ
１２６ ポンプ逆転水車の運転範囲データ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6】