JP2001342967A - Device and method for controlling flow rate - Google Patents
Device and method for controlling flow rateInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する利用分野】本発明は、流量制御装置に係
り、特に導水路に設けられたポンプ、弁、ゲート等の複
数の流量調整機器を制御して導水路の流量制御を行う流
量制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow control device, and more particularly to a flow control device for controlling a flow rate of a water conduit by controlling a plurality of flow regulating devices such as pumps, valves, and gates provided in the water conduit. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】水資源の有効利用を目的とする導水設備
は、複数の河川や湖沼を地下導水路で接続し、これによ
り複数地点間の水の輸送を行う設備である。この設備で
は、地下導水路の途中、あるいは、河川や湖沼との間に
ポンプ、弁、流量調節ゲートなどの流量調節機器が接続
され、これらを操作することにより所定量の水の輸送を
行う。図6は、このような導水設備の構成例を示すもの
で、二つの河川51、52と湖沼53の間を管路、つま
り、地下導水路41で接続し、この間の水の流量を二箇
所のポンプ機場71、72のポンプと、分流ゲート81
及び弁82の流量調節機器を用いて制御する構成となっ
ている。即ち、立坑61〜65と、各立坑61〜65の
下端部を接続する地下導水路41と、2台のポンプP
1、P2を有する第1のポンプ機場71と、2台のポン
プP3、P4を有する第2のポンプ機場72と、分流ゲ
ート81と、弁82と、各河川51、52や立坑61〜
65等の水位を計測する水位測定器91〜98と、ポン
プ機場71、72及び分流ゲート81、弁82における
流量を測定する流量測定器(図示せず)と、各ポンプ機
場71、72のポンプと分流ゲート81と、弁82をネ
ットワーク9経由で個別に制御する流量調節機器の制御
装置8とを備えている。2. Description of the Related Art A headrace for the purpose of effectively utilizing water resources is a facility for connecting a plurality of rivers and lakes with an underground headrace to thereby transport water between a plurality of points. In this facility, flow control devices such as pumps, valves, and flow control gates are connected in the middle of an underground waterway or between rivers and lakes, and a predetermined amount of water is transported by operating these devices. FIG. 6 shows an example of the configuration of such a water conveyance system, in which two rivers 51, 52 and a lake 53 are connected by a pipeline, that is, an underground water conveyance channel 41, and the flow rate of water between the two is changed to two places. Pumping stations 71 and 72 and a diversion gate 81
And a control using a flow rate adjusting device of the valve 82. That is, the shafts 61 to 65, the underground waterway 41 connecting the lower ends of the shafts 61 to 65, and two pumps P
1, a first pumping station 71 having P2, a second pumping station 72 having two pumps P3 and P4, a diversion gate 81, a valve 82, each of the rivers 51 and 52 and a shaft 61-61.
Water level measuring instruments 91 to 98 for measuring water levels such as 65, pumping stations 71 and 72, flow rate measuring instruments (not shown) for measuring flow rates at the diverting gates 81 and valves 82, and pumps for the pumping stations 71 and 72. And a flow dividing gate 81, and a control device 8 of a flow control device for individually controlling a valve 82 via a network 9.
【0003】各ポンプ機場及び分流ゲート81と弁82
等の流量調整機器は、それぞれ図示の位置に設置されて
いる。そして第1の河川51よりポンプ機場71のポン
プを介して取水された水は、地下導水路41へ供給さ
れ、その一部は立坑62、ポンプ機場72のポンプを経
由して第2の河川52に輸送・放出される。また、地下
導水路41の水は、立坑64と弁82を経由して、また
分流ゲート81と立坑65を経由して湖沼53へ輸送さ
れる。制御装置8は、これら河川と湖沼に送水する水の
最終目標流量と、これらへの送水のために河川51から
取水する水の最終目標流量に一致するように各流量調整
機器を制御する。また、各最終目標流量は、この導水設
備の運用計画に基づき所定の時間単位で変更される。[0003] Each pumping station, a diversion gate 81 and a valve 82
Are installed at the positions shown in the figure. The water taken from the first river 51 via the pump at the pump station 71 is supplied to the underground headrace 41, and a part of the water is supplied via the shaft 62 and the pump at the pump station 72 to the second river 52. Transported and released. Further, the water in the underground water channel 41 is transported to the lake 53 via the shaft 64 and the valve 82, and via the branch gate 81 and the shaft 65. The control device 8 controls each flow rate adjusting device so as to match the final target flow rate of the water to be supplied to the river and the lake, and the final target flow rate of the water to be taken from the river 51 for transmitting the water. Further, each final target flow rate is changed in a predetermined time unit based on the operation plan of the water conveyance facility.
【0004】このような導水設備においては、ポンプの
急停止や弁、ゲートの急閉鎖、あるいは、急開放などが
行われると、管路内にウオーターハンマーや急激な圧力
変動が発生する可能性がある。このような、圧力変動
は、管路の破損や立坑からの水の逆流を引き起こし、冠
水などの被害が発生する可能性がある。従って、導水設
備の制御においては、運転制約、即ち、安全な運用を保
証する許容値以上の圧力や水位の変動を避けるようにし
なければならない。一方、図6のような導水設備は、複
数の被制御量を複数の機器の操作により制御する多変数
制御系を成しているが、かかる制御系で運用計画にした
がい管路の流量を変更するために、単純に個々の流量調
節機器毎に管路の流量を最終目標流量に一致するように
操作すると、操作の結果として生じる流量や圧力の変化
が相互に影響し、予想しない変動が生じる可能性があ
る。[0004] In such a water guide system, if the pump is suddenly stopped, the valve or the gate is suddenly closed, or the gate is rapidly opened, a water hammer or sudden pressure fluctuation may occur in the pipeline. is there. Such pressure fluctuations may cause damage to pipelines and backflow of water from the shaft, causing damage such as flooding. Therefore, in controlling the water conveyance equipment, it is necessary to avoid operating restrictions, that is, fluctuations in pressure and water level exceeding allowable values that guarantee safe operation. On the other hand, a water conveyance system as shown in FIG. 6 forms a multivariable control system in which a plurality of controlled variables are controlled by operating a plurality of devices. The control system changes the flow rate of the pipeline in accordance with an operation plan. Therefore, if the flow rate of the pipeline is simply adjusted to match the final target flow rate for each individual flow control device, changes in the flow rate and pressure resulting from the operation mutually affect each other, causing unexpected fluctuations. there is a possibility.
【0005】このような圧力変動の対策として、以下の
ような従来技術がある。例えば、特開平11−3058
42号公報には、導水設備の各管路の流量を現流量か
ら、最終目標流量に変更するための各流量調節機器に対
する制御スケジュールを作成する技術が開示されてい
る。この技術では、概ね図7に示すように、予め蓄えら
れた流量調節機器の操作に関する運転ルールに基づき、
現流量から最終目標流量に到達するまでの、各時刻にお
ける流量調節機器に対する操作量からなる制御スケジュ
ールの原案を作成し(ステップ300)、この制御スケ
ジュールを実行した場合に予想される圧力や水位の変動
量を流体解析シミュレーションなどにより評価し(ステ
ップ301)、圧力や水位の変動が運転制約の範囲内で
なければ、変動を抑制するために制御スケジュールの修
正方法に関するメタルールを用い制御スケジュールを修
正し(ステップ302)、これを運転制約を満足する制
御スケジュールができるまで繰り返し(ステップ301
〜303)、最後に作成された制御シーケンスを実行す
る(ステップ304)。この従来の技術によれば、予め
制御スケジュールを立案し、この制御スケジュールが安
全なものであるか否かを評価して、安全なものであると
確認されてから、流量調節機器を動作させるので、導水
設備全体として運転制約を違反することなく、各管路の
流量を最終目標流量に変更できる。[0005] As a countermeasure against such pressure fluctuation, there is the following prior art. For example, JP-A-11-3058
No. 42 discloses a technique for creating a control schedule for each flow control device for changing the flow rate of each pipeline of a water conveyance facility from a current flow rate to a final target flow rate. In this technology, as shown in FIG. 7, based on operation rules relating to the operation of the flow rate adjusting device stored in advance,
From the current flow rate to the final target flow rate, a draft of a control schedule composed of the manipulated variables for the flow control device at each time is created (step 300), and the pressure and water level expected when this control schedule is executed are prepared. The amount of fluctuation is evaluated by fluid analysis simulation or the like (step 301). If the fluctuation of the pressure or the water level is not within the range of the operation constraint, the control schedule is corrected using a meta-rule regarding a method of correcting the control schedule to suppress the fluctuation. (Step 302) This is repeated until a control schedule that satisfies the driving constraints is created (Step 301).
To 303), the control sequence created last is executed (step 304). According to this conventional technique, a control schedule is drawn up in advance, and it is evaluated whether or not the control schedule is safe. After it is confirmed that the control schedule is safe, the flow control device is operated. In addition, the flow rate of each pipeline can be changed to the final target flow rate without violating the operation restrictions as the whole water conveyance facility.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】以上に説明した従来技
術により作成される制御スケジュールは、各流量調整機
器や関連する測定機器などが全て健全に機能するという
前提で作成されるものである。従って、流量調整機器を
操作しても流量目標値に追従できなくなるという異常、
例えば、ポンプトリップなどが発生した場合には、予め
作成された制御スケジュールをそのまま実行すると、導
水路内の圧力変動や水位変動の予測値が予め定られた範
囲内に収まらなくまるという可能性が生じる。また、予
め作成された制御スケジュールは、多変数制御系に対し
て作成したものであるり、異常が発生した時点での各流
量調節機器に対する目標流量をそのまま維持しても、ま
た、導水路内の圧力変動や水位変動の予測値が予め定ら
れた範囲内に収まらない可能性がある。たとえば、予め
作成された制御スケジュールが、目標流量の変更により
発生が予想されるある立坑の水位の低下を抑制するため
に、別の流量調整機器の目標流量を予め大きく、あるい
は、小さく設定した制御スケジュールが作成される。こ
のような制御スケジュールの実行の途中の時点で機器に
異常が発生し、その時点以降の制御スケジュールの実行
が事実上不可能になると、水位等の変動が大きくなるこ
とが予想される。さらに、異常が発生した時点以降の制
御の目標が定められないために、導水設備が安定な定常
状態に収束しない可能性が生じる。The control schedule created by the above-mentioned prior art is created on the assumption that all the flow control devices and related measuring devices function properly. Therefore, even if the flow control device is operated, it is impossible to follow the flow target value.
For example, when a pump trip or the like occurs, if the control schedule created in advance is executed as it is, there is a possibility that the predicted values of the pressure fluctuation and the water level fluctuation in the headrace will not be within the predetermined ranges. Occurs. In addition, the control schedule created in advance is created for the multivariable control system. Even if the target flow rate for each flow control device at the time of occurrence of the abnormality is maintained as it is, There is a possibility that the predicted values of the pressure fluctuation and the water level fluctuation do not fall within the predetermined ranges. For example, a control schedule prepared in advance may be a control in which the target flow rate of another flow control device is set to be large or small in advance in order to suppress a decrease in the water level of a certain shaft which is expected to occur due to a change in the target flow rate. A schedule is created. If an abnormality occurs in the device at a point during the execution of such a control schedule, and it becomes practically impossible to execute the control schedule after that point, it is expected that the fluctuation of the water level and the like will increase. Further, since the control target after the time when the abnormality occurs is not determined, there is a possibility that the water conveyance facility does not converge to a stable steady state.
【0007】また、従来の技術により制御スケジュール
を作成するためには、導水路内の圧力変動や水位変動の
詳細な予想・評価が必要である上に、作成した制御スケ
ジュールによる圧力変動や水位変動の予測値が予め定ら
れた範囲内であると判断されない場合には、再度、制御
スケジュールを調整し評価し直すという繰り返し処理が
必要となる。これらの処理は、一般的に長い計算時間を
必要とするものである。従って、制御スケジュールの実
行中に異常が発生した場合に、その時点を起点とする新
たな制御スケジュールを作成することは実質的には困難
である。以上のように、従来の技術によれば、予め作成
した制御スケジュールの実行中にスケジュールの作成に
おいて想定していない機器の異常が発生した場合に、水
位等の変動が大きくなり、導水設備を定常状態に制御で
きない可能性があるという問題点がある。Further, in order to create a control schedule according to the conventional technique, detailed prediction and evaluation of pressure fluctuations and water level fluctuations in the headrace are required. In addition, pressure fluctuations and water level fluctuations caused by the prepared control schedules are required. If it is not determined that the predicted value is within the predetermined range, it is necessary to repeat the process of adjusting the control schedule and evaluating again. These processes generally require a long calculation time. Therefore, when an abnormality occurs during the execution of the control schedule, it is substantially difficult to create a new control schedule starting from that time. As described above, according to the conventional technology, when an abnormality of a device not assumed in the creation of the schedule occurs during the execution of the control schedule created in advance, the fluctuation of the water level and the like becomes large, and the water conveyance equipment is constantly operated. There is a problem that the state cannot be controlled.
【0008】本発明は、予め作成した制御スケジュール
を実行中に機器の異常が発生しても、速やかに水位等を
安定化し、導水設備を定常状態に収束させることができ
る流量制御装置を提供することを目的とする。The present invention provides a flow control device capable of stabilizing a water level or the like quickly and converging a water conveyance facility to a steady state even if an abnormality occurs in equipment during execution of a control schedule prepared in advance. The purpose is to:
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、導水設備を構
成する複数の管路の各々に設けられた流量調節機器を制
御するための流量制御装置であって、制御対象とする流
量調節機器の異常の発生を検知する異常検知手段と、こ
の手段により機器異常が検知されたときにその異常な機
器以外の正常な機器の運転によって導水設備全体として
安定に収束することのできる各管路の水位を目標水位と
して算出する目標水位演算手段と、各管路の水位を前記
算出された目標水位とする流量調節機器の目標流量を算
出する目標流量演算手段と、前記異常検知手段が異常の
発生を検知したときに通常の制御スケジュールに基づく
制御目標から前記目標流量演算手段で決定した制御目標
に切替える制御目標切替え手段と、を備えたことを特徴
とする流量制御装置を開示する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a flow control device for controlling a flow control device provided in each of a plurality of pipelines constituting a water conveyance facility, wherein the flow control device to be controlled is provided. Abnormality detecting means for detecting the occurrence of abnormalities in the pipes, and, when an apparatus abnormality is detected by this means, the operation of normal equipment other than the abnormal equipment and the operation of each pipe which can stably converge as a whole of the water conveyance equipment. A target water level calculating means for calculating a water level as a target water level, a target flow rate calculating means for calculating a target flow rate of a flow control device for setting the water level of each pipeline to the calculated target water level, and an abnormality detecting means for generating an abnormality. Control target switching means for switching from a control target based on a normal control schedule to a control target determined by the target flow rate calculating means when the control flow is detected. To disclose.
【0010】更に本発明は、前記の流量制御装置におい
て、少なくとも導水設備の各部水位と各管路の流量もし
くは流速の計測値を含むデータを読み込み保持するシス
テム状態量収集・保持手段を備えると共に、前記目標水
位演算手段は、前記システム状態量収集・保持手段が保
持するデータを参照し、導水設備の各管路において成立
する水頭と流速と損失係数の間で成立する関係式を用い
て導水設備が安定に収束する前記目標水位を算出するこ
とを特徴とする流量制御装置を開示する。Further, according to the present invention, in the above-mentioned flow control device, there is provided a system state quantity collecting / holding means for reading and holding data including at least the measured values of the water level of each part of the water conveyance equipment and the flow rate or flow velocity of each pipeline, The target water level calculating means refers to the data held by the system state quantity collecting / holding means, and uses a relational expression that is established between a head, a flow velocity, and a loss coefficient that is established in each pipeline of the water introduction facility, and uses the relational expression that is established. Calculating a target water level at which the flow rate stably converges.
【0011】更に本発明は、導水設備を構成する複数の
管路の各々に設けられた流量調節機器を制御するための
流量制御装置であって、制御対象とする流量調節機器の
異常の発生を検知する異常検知手段と、流量調節機器の
一部を異常として他の機器のみの運転によって導水設備
全体として安定に収束することのできる各管路の目標水
位を異常機器の組み合わせごとに予め求めて保持する目
標流量設定値記憶手段と、前記異常検知手段により機器
異常を検知した時に検知した異常機器の組み合わせに対
応する前記目標水位を前記目標流量設定値記憶手段から
読み出す目標水位設定手段と、各管路の水位を前記算出
された目標水位とする流量調節機器の目標流量を算出す
る目標流量演算手段と、前記異常検知手段が異常の発生
を検知したときに通常の制御スケジュールに基づく制御
目標から前記目標流量演算手段で決定した制御目標に切
替える制御目標切替え手段と、を備えたことを特徴とす
る流量制御装置を開示する。Further, the present invention relates to a flow control device for controlling a flow control device provided in each of a plurality of pipelines constituting a water conveyance facility, wherein an abnormality of the flow control device to be controlled is generated. Abnormality detection means to detect, and beforehand determine the target water level of each pipeline that can stably converge as a whole water conduction equipment by operating only the other equipment with a part of the flow control equipment as abnormal, for each combination of abnormal equipment Target flow rate setting value storage means for holding, target water level setting means for reading from the target flow rate setting value storage means the target water level corresponding to a combination of abnormal equipment detected when the abnormality detection means has detected equipment abnormality, A target flow rate calculating means for calculating a target flow rate of the flow regulating device with the water level of the pipeline being the calculated target water level, and when the abnormality detecting means detects the occurrence of an abnormality. That the control target based on the normal control schedule and a control target switching means for switching the control target determined by the target flow rate calculation unit discloses a flow control device according to claim.
【0012】更に本発明は、前記の流量制御装置におい
て、前記目標水位設定値記憶手段に保持する目標水位の
データを表示し、利用者の入力に応じてそのデータの編
集・入力を行なうことのできる入力・編集手段を備える
ことを特徴とする流量制御装置を開示する。Further, according to the present invention, in the above-mentioned flow control device, the data of the target water level held in the target water level set value storage means is displayed, and the data is edited / input in response to a user's input. Disclosed is a flow rate control device characterized by including input / edit means capable of performing the control.
【0013】更に本発明は、導水設備を構成する複数の
管路の各々に設けられた流量調節機器の制御方法であっ
て、制御対象とする流量調節機器の異常の発生を監視
し、異常発生機器があるとその機器を除いた正常な機器
の運転によって導水設備全体として安定に収束すること
のできる各管路の水位を目標水位として求め、各管路の
水位がこの目標水位となるように各流量調節機器の目標
流量を算出し、この目標流量を制御目標として導水設備
の各流量調節機器を制御するようにしたことを特徴とす
る流量制御方法を開示する。Further, the present invention relates to a method for controlling a flow control device provided in each of a plurality of pipelines constituting a water conveyance facility, the method comprising monitoring occurrence of an abnormality in a flow control device to be controlled, and generating an abnormality. If there is equipment, determine the water level of each pipeline that can converge stably as a whole as a whole by operating the normal equipment excluding that equipment as the target water level, and set the water level of each pipeline to this target water level. Disclosed is a flow control method, wherein a target flow rate of each flow control device is calculated, and each flow control device of the water guide facility is controlled using the target flow rate as a control target.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図2は導水設備の例を示しており、これは
制御系を除けば図6に示した導水設備と同じもので、河
川51から河川52及び湖沼53のそれぞれへ水の輸送
を行う設備である。ポンプ機場71、72のポンプ、弁
82、及び分流ゲート81を制御する流量制御装置1a
〜1dは本発明のものであり、互いに通信回線10を経
由して接続されている。また、流量制御装置1aは河川
51と立坑61の水位HaとHbを水位測定器91と9
4から、流量制御装置1bは河川52と立坑62の水位
HcとHdを水位測定器92と95から、流量制御装置
1cは立坑64と湖沼53の水位HfとHgを水位測定
器97と93から、流量制御装置1dは湖沼53と立坑
65の水位HgとHiを水位測定器93と98からそれ
ぞれ取り込み、更に図示を省略した各部流量を流量計か
ら取り込み、それぞれポンプ機場71、ポンプ機場7
2、弁82、分流ゲート81を制御する。Embodiments of the present invention will be described below in detail. FIG. 2 shows an example of the water conveyance equipment, which is the same as the water conveyance equipment shown in FIG. 6 except for the control system, and is an equipment for transporting water from the river 51 to each of the river 52 and the lake 53. . Flow control device 1a for controlling the pumps, valves 82, and diverting gates 81 of the pump stations 71, 72
1 to 1d of the present invention are connected to each other via the communication line 10. In addition, the flow control device 1a measures the water levels Ha and Hb of the river 51 and the shaft 61 with the water level measuring devices 91 and 9 respectively.
4, the flow control device 1b measures the water levels Hc and Hd of the river 52 and the shaft 62 from the water level measuring devices 92 and 95, and the flow control device 1c measures the water levels Hf and Hg of the shaft 64 and the lake 53 from the water level measuring devices 97 and 93. The flow control device 1d takes in the water levels Hg and Hi of the lake 53 and the shaft 65 from the water level measuring devices 93 and 98, respectively, and further takes in the flow rates of the respective parts (not shown) from the flowmeters, and the pump station 71 and the pump station 7 respectively.
2. Control the valve 82 and the diversion gate 81.
【0015】図1は、図2に示した流量制御装置1の詳
細構成例を示すブロック図で、図2の制御装置1a〜1
dの1つに該当する。図1において、流量制御装置1
は、機器操作量演算手段11、データ通信手段12a〜
12c、制御目標切替え手段13、流量システム状態量
収集・記憶手段14、異常検知手段15、目標水位演算
手段16、目標流量演算手段17を備えている。各手段
11〜17の機能の詳細については、後ほど詳細に説明
するが、この流量制御装置1は、CPU、作業用メモリ
ー、通信用インターフェース、および、記憶装置で構成
するコンピュータにより容易に実現することが可能であ
る。即ち、各手段11〜17に対応する機能を実現する
プログラムを作成し、これを記憶装置に保持する。そし
て、このプログラムを所定の制御周期毎に実行すること
により、実際の導水設備において用いることができる。FIG. 1 is a block diagram showing a detailed configuration example of the flow control device 1 shown in FIG. 2, and the control devices 1a to 1 in FIG.
This corresponds to one of d. In FIG. 1, a flow control device 1
Are device operation amount calculating means 11, data communication means 12a to
12 c, control target switching means 13, flow system state quantity collection / storage means 14, abnormality detection means 15, target water level calculation means 16, and target flow rate calculation means 17. The details of the function of each of the units 11 to 17 will be described in detail later, but the flow rate control device 1 is easily realized by a computer including a CPU, a working memory, a communication interface, and a storage device. Is possible. That is, a program that realizes the function corresponding to each of the units 11 to 17 is created and stored in the storage device. Then, by executing this program at every predetermined control cycle, it can be used in actual water conveyance equipment.
【0016】流量制御装置1は、データー通信手段12
cを介して、前記したような水位、流量等を該当する測
定機器から取り込み、また制御の対象とする流量調整機
器7(ポンプ、弁、或いはゲート)の状態量を取り込ん
でそれら機器7を制御する。また、流量制御装置1は、
導水設備4の他の流量制御装置1とも通信手段12bを
介して接続され、更に導水設備4全体の運用計画に基づ
き各流量調整機器71、72、81、82の各時刻にお
ける流量目標値を作成する制御スケジュール作成装置2
ともデータ通信手段12aを介して接続され、データの
授受を行う。これらのデータ通信は、専用の通信回線1
0を用い、それぞれの所定の周期毎に送受信を行う。な
お、このデータの授受は、一般の公衆回線、あるいは、
インターネットを利用したコンピュータネットワーク回
線、さらには、無線を用いた手段によっても構わない。The flow control device 1 includes a data communication unit 12
The above-mentioned water level, flow rate, etc. are taken from the corresponding measuring devices via c, and the flow rate adjusting devices 7 (pumps, valves, or gates) to be controlled are taken in to control the devices 7. I do. In addition, the flow control device 1
The flow control device 1 is also connected to the other flow control device 1 via the communication means 12b, and further creates a flow target value at each time of each flow control device 71, 72, 81, 82 based on the operation plan of the whole water guide device 4. Control schedule creation device 2
Are connected via the data communication means 12a to exchange data. These data communications are performed using a dedicated communication line 1.
Using 0, transmission and reception are performed at each predetermined cycle. The transfer of this data is performed by a general public line or
A computer network line using the Internet or a means using wireless may be used.
【0017】制御スケジュール作成装置2は、導水設備
4全体の運用計画に基づいて通常運転時の制御スケジュ
ール、即ち各流量調整機器71、72、81、82の各
時刻における流量目標値Qab(t)、Qdc(t)、
Qfg(t)、Qig(t)を作成する。本実施の形態
においては、この制御スケジュールは、特開平11−3
05842号公報に記載される導水設備の運転方法によ
り作成するものとする。この方法によれば、前に説明し
た導水設備の河川52、湖沼53への計画放出量を運用
計画に基づき変更する時に、各流量調整機器における現
在の流量から運用計画で決定された最終目標流量に至る
までの最適な目標流量の変更パターン、つまり制御スケ
ジュールを得ることが可能である。ここで、最適な制御
スケジュールとは、ウオーターハンマーやハンチング、
サージング等の過渡現象の発生を評価し、導水路内の圧
力変動や水位変動の予測値が予め定られた範囲内である
と判断される、各流量調整機器の操作量と時間の関係の
ことである。但しこのような最適な制御スケジュールを
作成するためには、前述したように、導水路内の圧力変
動や水位変動の詳細な予想・評価が必要である上に、作
成した制御スケジュールによる圧力変動や水位変動の予
測値が予め定られた範囲内であると判断されない場合に
は、再度、制御スケジュールを調整し評価し直すという
繰り返し処理が必要となる。これらの処理は、一般的に
長い計算時間を必要とするものである。しかしながら、
導水設備の運用計画は、対応する制御スケジュールを実
行する時点よりも十分前に作成される。従って、通常の
運転時において運用計画に基づく制御スケジュール作成
時間を要しても何ら問題はない。The control schedule creation device 2 controls the normal operation based on the operation plan of the entire water conveyance facility 4, that is, the flow target value Qab (t) at each time of each of the flow regulating devices 71, 72, 81 and 82. , Qdc (t),
Qfg (t) and Qig (t) are created. In the present embodiment, this control schedule is described in
It shall be created by the operation method of the water conveyance equipment described in 05584. According to this method, when changing the planned discharge amount of the water conveyance system to the river 52 and the lake 53 based on the operation plan, the final target flow rate determined in the operation plan from the current flow rate in each flow control device. , It is possible to obtain an optimal target flow rate change pattern up to, that is, a control schedule. Here, the optimal control schedule is water hammer, hunting,
Evaluation of the occurrence of transient phenomena such as surging, and the relationship between the amount of operation of each flow control device and time when it is determined that the predicted values of pressure fluctuations and water level fluctuations in the headrace are within a predetermined range. It is. However, in order to create such an optimal control schedule, as described above, detailed prediction and evaluation of pressure fluctuations and water level fluctuations in the headrace are required. If the predicted value of the water level fluctuation is not determined to be within the predetermined range, it is necessary to repeat the process of adjusting the control schedule and evaluating again. These processes generally require a long calculation time. However,
The operation plan of the water conveyance facility is created well before the time when the corresponding control schedule is executed. Therefore, there is no problem even if it takes time to create a control schedule based on the operation plan during normal operation.
【0018】制御スケジュールの実行中に機器の異常が
発生した場合には、そのまま制御スケジュールの実行を
続けると前述のように大きな水位変更等の問題が発生す
る。このため図1の制御装置では、異常発生時に一旦導
水設備の水位や圧力を定常状態に安定化させ、この後
に、制御スケジュール作成装置2で再度最終的な目標流
量を達成するための制御スケジュールを作成し、これを
実行することにより、導水設備を安全に運用できるよう
にしている。If an abnormality occurs in the equipment during the execution of the control schedule, if the execution of the control schedule is continued, a problem such as a large change in the water level occurs as described above. For this reason, in the control device of FIG. 1, when an abnormality occurs, the water level and pressure of the water conveyance equipment are once stabilized to a steady state, and after that, the control schedule creation device 2 sets a control schedule for achieving the final target flow rate again. By creating and executing this, the water conveyance facilities can be operated safely.
【0019】図3は、このような機能を持つ機器制御装
置1における処理のフローチャートで、この処理は、機
器制御装置1において予め定める所定の制御周期毎に実
行される。図3において、まずステップ200では、シ
ステム状態量収集・記憶手段14が、データ通信手段1
2cを介して、制御対象プラントの状態量、即ち、制御
対象の流量調整機器対応の流量測定値と、制御対象流量
調整機器により調整される立坑および河川、または湖沼
の水位測定値と、制御対象の流量調整機器の運転状態を
示すデータを読込む。例えば、図2の機器制御装置 1
aの場合は、ポンプP1、P2における各吐出流量と、
河川51の水位Haと立坑61の水位Hbの測定値およ
び、ポンプP1、P2の運転状態に対応するデータを読
込む。これらのデータは、何らかの原因でポンプP1、
P2に予定しないポンプトリップが発生した時に、それ
を認識す情報を提供する。さらに、システム状態量収集
・記憶手段14は、導水設備4の他の機器制御装置のシ
ステム状態量収集・記憶手段14から、状態量のデータ
をデータ通信手段12bを介して読み込む。以上のデー
タは、システム状態量収集・記憶手段14が前記の所定
制御周期毎に更新・保持する。FIG. 3 is a flowchart of a process in the device control device 1 having such a function. This process is executed at a predetermined control cycle predetermined in the device control device 1. In FIG. 3, first, at step 200, the system state quantity collection / storage means 14
2c, the state quantity of the plant to be controlled, that is, the flow measurement value corresponding to the flow control device to be controlled, the water level measurement value of a shaft and a river or a lake, which is adjusted by the flow control device to be controlled, and the control target The data indicating the operation state of the flow rate adjusting device is read. For example, the device control device 1 shown in FIG.
In the case of a, each discharge flow rate in the pumps P1 and P2,
The measured values of the water level Ha of the river 51 and the water level Hb of the shaft 61 and the data corresponding to the operating states of the pumps P1 and P2 are read. These data are for some reason pump P1,
Provide information to recognize when an unexpected pump trip occurs at P2. Further, the system state quantity collecting / storing means 14 reads the state quantity data from the system state quantity collecting / storing means 14 of the other equipment control device of the water conveyance facility 4 via the data communication means 12b. The above data is updated and held by the system state quantity collection / storage means 14 at each of the predetermined control cycles.
【0020】次にステップ201では、異常検知手段1
5が、システム状態量収集・記憶手段14が保持するシ
ステム状態量のデータに基づき機器に異常が発生してい
ないかどうかを判定する。これは、導水設備の全ての機
器について多面的に判断を行う。例えば、ポンプ機場7
1、あるいは72の場合は、異常のひとつであるトリッ
プの発生の有無を前記の運転状態に対応するデータに基
づき判定する。また、この時の結果、および、制御対象
プラント3から収集し・保持する状態量のデータを、デ
ータ通信手段12bを介して、他の流量制御装置に対し
て送信する。Next, at step 201, the abnormality detecting means 1
5 determines whether or not an abnormality has occurred in the device based on the data of the system state quantity held by the system state quantity collection / storage means 14. This makes a multifaceted decision on all the equipment of the water conveyance facility. For example, pump station 7
In the case of 1 or 72, it is determined whether or not a trip, which is one of the abnormalities, has occurred based on the data corresponding to the above-mentioned operating state. Further, the result at this time and the data of the state quantity collected and held from the control target plant 3 are transmitted to another flow control device via the data communication unit 12b.
【0021】次に、ステップ202で、ステップ201
における判断結果を参照し、異常が発生していないと判
断された場合は、異常がないと判断された場合、ステッ
プ203で制御目標切替え手段13が制御スケジュール
作成装置2が出力する流量目標データを読み込み、それ
を保持する。そして、ステップ207で、機器操作量演
算手段11が、制御目標切替え手段13の保持する流量
目標値と、制御対象プラントの流量測定機器から取り込
んだ流量の実測値との偏差ΔQに基づき、流量調整機器
に対する操作量を算出する。例えば流量制御装置 1a
の場合は、操作量としてポンプP1、P2の回転数指令
値Nrefを、PI(比例・積分)演算、即ち、次式に
基づき求める。Next, in step 202, step 201
If it is determined that no abnormality has occurred and it is determined that there is no abnormality, the control target switching means 13 outputs the flow target data output by the control schedule creation device 2 in step 203. Read and hold it. Then, in step 207, the equipment operation amount calculating means 11 adjusts the flow rate based on the deviation ΔQ between the flow target value held by the control target switching means 13 and the actually measured flow rate taken from the flow measuring equipment of the plant to be controlled. Calculate the operation amount for the device. For example, the flow control device 1a
In the case of, the rotational speed command value Nref of the pumps P1 and P2 is obtained as a manipulated variable by PI (proportional / integral) calculation, that is, based on the following equation.
【数1】 但し、Kp:比例ゲイン、Ki:積分ゲインである。以
上の、導水設備の機器に異常検知されない場合の制御
は、制御スケジュール作成装置2が従来の方法により作
成する制御スケジュールを実行することである。(Equation 1) Here, Kp is a proportional gain, and Ki is an integral gain. The control in the case where no abnormality is detected by the equipment of the water conveyance facility as described above is to execute the control schedule created by the control schedule creation device 2 by a conventional method.
【0022】ステップ202の判断結果が機器の異常あ
りときは、ステップ204で目標水位演算手段17が制
御対象プラントの立坑の目標水位を算出する。この立坑
の目標水位は、異常発生時点において、異常となった機
器以外、即ち健全な機器を用いて制御し得る範囲内に設
定する。以下にこの処理について説明する。まず、図2
の地下導水路41内の流量が次のような分布で定常状態
になると仮定する。If the result of the determination in step 202 is that there is an abnormality in the equipment, in step 204, the target water level calculating means 17 calculates the target water level of the shaft of the plant to be controlled. The target water level of the shaft is set at the time of occurrence of the abnormality within a range that can be controlled by using a device other than the abnormal device, that is, a healthy device. Hereinafter, this processing will be described. First, FIG.
Is assumed to be in a steady state with the following distribution in the underground waterway 41.
【数2】 各管路において流速の2乗に比例して水頭の摩擦損失、
弁・ゲート損失が生じることから、上記の流量分布に対
応する、各立坑61〜65の水位Hb、Hd、He、H
f、Hiに対し以下の式が成り立つ。(Equation 2) Friction loss of head in proportion to the square of flow velocity in each pipeline,
Since the valve / gate loss occurs, the water levels Hb, Hd, He, H of the shafts 61 to 65 corresponding to the flow rate distribution described above.
The following equations hold for f and Hi.
【数3】 ここで、Fbd、Fdf、Ffiは各管路内の摩擦損
失、Vbd、Vdf、Vfiは管路内の流速、gは重力
加速度(=9.8m/s^2)である。また、立坑65
と湖沼53間においては以下の式が成り立つ。(Equation 3) Here, Fbd, Fdf, and Ffi are friction losses in the respective pipelines, Vbd, Vdf, and Vfi are flow velocities in the pipelines, and g is a gravitational acceleration (= 9.8 m / s ^ 2). In addition, shaft 65
The following formula is established between the lake and the marshes 53.
【数4】 ここで、Hgは湖沼53の水位、Figは立坑65と湖
沼53間の管路内の摩擦係数、Vigは管路内の流速で
ある。(Equation 4) Here, Hg is the water level of the lake 53, FIG is the coefficient of friction in the pipe between the shaft 65 and the lake 53, and Vig is the flow velocity in the pipe.
【0023】(数3)(数4)右辺の流速Vとその流速
を持つ管路の流量Qとは比例し、比例定数は当該管路断
面積でこれは既知である。また(数4)の水位Hgは、
湖沼53の水位測定機器による値に基づき決めることが
できる。また図2の、立坑65から湖沼53への流量Q
igは、立坑64から湖沼53への流量Qfiと等しく
なる。従って、(数3)(数4)の右辺は(数2)の流
量Qbc、Qdf、Qfiが決まれば、これと水位Hg
が与えられると、各立坑における水位の定常値Hb、H
d、Hf、Hiは(数3)(数4)から求めることがで
きる。一方、各管路内の流量分布Qbc、Qdf、Qf
iは、各流量調節機器における流量と定常状態では次式
により関連付けられている。(Equation 3) (Equation 4) The flow velocity V on the right-hand side is proportional to the flow rate Q of the pipe having the flow velocity, and the proportionality constant is known from the cross-sectional area of the pipe. Also, the water level Hg in (Equation 4) is
It can be determined based on the value obtained by the water level measuring device of the lake 53. The flow rate Q from the shaft 65 to the lake 53 in FIG.
ig is equal to the flow rate Qfi from the shaft 64 to the lake 53. Therefore, the right side of (Equation 3) and (Equation 4) indicates that if the flow rates Qbc, Qdf, and Qfi of (Equation 2) are determined, the flow rates Hbc and Qfi are determined.
Is given, the steady-state values Hb, H of the water level in each shaft
d, Hf, and Hi can be obtained from (Equation 3) and (Equation 4). On the other hand, the flow distributions Qbc, Qdf, Qf
i is related to the flow rate in each flow control device in the steady state by the following equation.
【数5】 但しQab、Qdcはポンプ機場71、72のそれぞれ
の流量、Qfgは弁82の流量である。従って、各流量
調整機器の状態により(数5)右辺は決まるから、(数
2)の流量Qbc、Qdf、Qfiが決定できる。例え
ばポンプ機場72のポンプP3、P4が等出力で、ポン
プP3が停止したとすると、流量Qdcを正常時の半分
として(数5)から(数2)の流量を求める。このよう
にして、異常の発生時点以降に各機器の流量を維持した
場合の立坑61、62、64、65の水位の整定予想値
が求まる。この水位の整定予想値の算出に当たっては、
目標水位演算手段16が、システム状態量収集・記憶手
段14に保持するプラントの状態量および各管路の摩擦
係数等の定数データを参照する。なお、算出するのは対
応する立坑の目標水位で、例えば、図2の機器制御装置
1aは立坑61の目標水位を算出する。(Equation 5) However, Qab and Qdc are the flow rates of the pump stations 71 and 72, respectively, and Qfg is the flow rate of the valve 82. Therefore, since the right side of (Equation 5) is determined by the state of each flow control device, the flow rates Qbc, Qdf, and Qfi of (Equation 2) can be determined. For example, assuming that the pumps P3 and P4 of the pump station 72 have the same output and the pump P3 is stopped, the flow rate Qdc is set to half of the normal time, and the flow rate of (Expression 5) to (Expression 2) is obtained. In this way, the expected setting values of the water levels of the shafts 61, 62, 64, and 65 when the flow rates of the respective devices are maintained after the occurrence of the abnormality are obtained. In calculating the expected setting of the water level,
The target water level calculation means 16 refers to the state data of the plant and the constant data such as the friction coefficient of each pipeline held in the system state data collection / storage means 14. What is calculated is the target water level of the corresponding shaft, for example, the device control apparatus 1a in FIG. 2 calculates the target water level of the shaft 61.
【0024】なお、本実施形態における導水設備は、各
立坑の断面積が、管路つまり地下導水路41の断面積に
比べ十分に大きく、また、管路分流による損失係数も十
分に小さいとしている。この条件下では(数3)が成立
するとしても大きな誤差は発生しない。もしも、これら
の条件が成り立たない導水設備の場合は、各立坑と管路
との分岐点における動水位と流速を変数とし、各分岐点
において成立する水頭の釣り合いの式を用いることによ
り、目標水位を求めることが可能である。It should be noted that the cross section of each shaft in the water conveyance system of the present embodiment is sufficiently larger than the cross section of the pipeline, that is, the cross section of the underground water race 41, and the loss factor due to the branch flow of the pipeline is sufficiently small. . Under this condition, even if (Equation 3) holds, no large error occurs. If these conditions do not hold, the target water level is calculated by using the hydraulic head level and flow velocity at the branch point between each shaft and the pipeline as variables, and using the equation of head balance established at each branch point. Is possible.
【0025】以上に詳述したステップ204の処理によ
り、異常時における立坑の目標水位が算出されると、ス
テップ205では、目標流量演算手段17が水位目標値
と水位測定機器から得られる水位測定値の偏差(ΔH)
に基づき、制御対象に対する目標流量Qrefを算出す
る。流量制御装置1aの場合、この演算はPID(比例
・積分・微分)演算、を用いて次式により求める。When the target water level of the shaft at the time of abnormality is calculated by the processing in step 204 described above, in step 205, the target flow rate calculating means 17 calculates the target water level and the measured water level obtained from the water level measuring device. Deviation (ΔH)
Is calculated based on the target flow rate Qref. In the case of the flow control device 1a, this calculation is obtained by the following equation using PID (proportional / integral / differential) calculation.
【数6】 但し、Kp’は比例ゲイン、Ki’は積分ゲイン、K
d’は微分ゲインである。(Equation 6) Here, Kp 'is a proportional gain, Ki' is an integral gain, and K
d 'is a differential gain.
【0026】次に、ステップ206では、制御目標切替
え手段13が、ステップ205で求めた異常発生時の目
標流量Qrefを読み込み、保持する。そして次のステ
ップ207で機器操作量を算出し、流量調整機器に出力
する。従って、図1の制御装置1を図2の流量制御装置
1a〜1dの各々に用いれば、導水設備の流量調整機器
に異常が発生したとき、各立坑をそのときの状態で制御
可能な値へと速やかに移行させ、安定化させることがで
き、異常発生時におけるウォーターハンマー、ハンチン
グ等の発生を防止できる。こうして水位が安定した後
は、その安定状態を初期状態として制御スケジュール作
成装置によりスケジュールを作成し、実行することはい
うまでもない。Next, at step 206, the control target switching means 13 reads and holds the target flow rate Qref at the time of occurrence of the abnormality obtained at step 205. Then, in the next step 207, the device operation amount is calculated and output to the flow rate adjusting device. Therefore, if the control device 1 of FIG. 1 is used for each of the flow control devices 1a to 1d of FIG. 2, when an abnormality occurs in the flow control device of the water conveyance equipment, each shaft is controlled to a value that can be controlled in that state. And swiftly stabilize, and the occurrence of water hammer, hunting, and the like when an abnormality occurs can be prevented. After the water level is stabilized in this way, it goes without saying that a schedule is created and executed by the control schedule creation device with the stable state as an initial state.
【0027】なお、図3のフローチャートにおいては、
機器の異常を検知すると毎制御周期毎にステップ204
にて目標水位の演算を行うが、これは、異常検知後一度
だけでも、または、予め定める回数につき一度でもかま
わない。また、このステップ204にて処理する目標水
位の演算においては、機器の異常による圧力波の進行や
反射に伴う過渡現象などが予想できる場合には、これを
予め考慮するための目標水位の補正を行うことも可能で
ある。In the flowchart of FIG. 3,
When an abnormality of the device is detected, step 204 is executed for each control cycle.
The target water level is calculated in step (1), which may be performed only once after the abnormality is detected or once per predetermined number of times. In the calculation of the target water level to be processed in step 204, if a transient phenomenon due to the progression or reflection of the pressure wave due to the abnormality of the equipment can be expected, the correction of the target water level to consider this in advance is performed. It is also possible to do.
【0028】また、図2の各立坑61〜65の水位測定
機器94〜98は、水面の位置をフロートあるいは超音
波などにより直接測定しても、あるいは、接続するポン
プ、弁、ゲートなどの流量の測定値などのデータと、そ
の機器の反対側に接続する河川や湖沼の水位の測定値と
の関係から演算により間接的に求めても構わない。The water level measuring devices 94 to 98 of the shafts 61 to 65 in FIG. 2 can be used to directly measure the position of the water surface by float or ultrasonic waves, or to measure the flow rate of connected pumps, valves, gates, etc. It may be obtained indirectly by calculation from the relationship between the data such as the measured values of the above and the measured values of the water levels of the rivers and lakes connected to the other side of the device.
【0029】次に、本発明に関わる流量制御装置の別の
構成例を説明する。図4は、その構成を示すブロック図
で、制御装置1000の構成は、図1の目標水位演算手
段16が目標水位設定手段1010に置換わり、目標水
位設定値記憶手段1011と表示・編集手段1012が
新たに加わった以外は、図1の構成例と同一である。以
下では、図4において、図1と同一の機能を有するもの
については、同一の符号を用いる。また、以下の説明で
は図1と相違する部分を中心に説明する。Next, another configuration example of the flow control device according to the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration. The configuration of the control device 1000 is such that the target water level calculation means 16 of FIG. 1 is replaced with a target water level setting means 1010, and a target water level set value storage means 1011 and a display / editing means 1012 are provided. Is the same as the configuration example of FIG. 1 except that is newly added. Hereinafter, in FIG. 4, the same reference numerals are used for those having the same functions as those in FIG. Further, in the following description, a description will be given focusing on portions different from FIG.
【0030】図4において、目標水位設定値記憶手段1
011は、流量調節機器の運転状態毎の、各立坑の水位
設定値のデータを保持するものである。制御対象である
導水設備が図2の構成の場合は、表1に示したように、
全てのポンプ、即ち、ポンプP1〜P4のそれぞれが正
常に運転中か否かの場合についての、各立坑61、6
2、63、65の制御目標とする水位設定値Hb、H
d、Hf、Hiのデータを保持する。In FIG. 4, the target water level set value storage means 1 is shown.
Numeral 011 stores data of the water level set value of each shaft for each operation state of the flow control device. When the water conveyance equipment to be controlled has the configuration of FIG. 2, as shown in Table 1,
Each of the shafts 61, 6 in the case where all the pumps, that is, each of the pumps P1 to P4 is operating normally or not.
Water level set values Hb, H as control targets for 2, 63, 65
The data of d, Hf, and Hi are held.
【表1】 この表1において、ポンプ状態欄の○、×は、P1、P
2、P3、P4の各ポンプについて、それぞれ、正常に
運転中であるか、そうでないかを示している。ここで、
正常に運転中でないということは、停止状態であるか、
または、トリップなどの様に何らかの異常が発生した状
態ということである。水位設定値欄の記号Lb1〜Lb
14、Ld1〜Ld14、Lf1〜Lf14、Li1〜
Li4はそれぞれ、ポンプ状態に応じた水位Hb、H
d、Hf、Hiの設定値を示している。例えば、No.
1の行のデータは、ポンプP2、P3、P4が運転中で
ポンプP1がそうでない場合における水位の設定値が、
Hb、Hd、Hf、Hiに対してそれぞれ、Lb1、L
d1、Lf1、Li1であることを示す。目標水位設定
値記憶手段1011は、このような各立坑に対する水位
設定値のデータを、全てのポンプの運転状態の組み合わ
せについて保持する。[Table 1] In Table 1, ○ and X in the pump status column indicate P1, P
For each of the pumps 2, P3 and P4, it indicates whether the pump is operating normally or not. here,
Not operating normally means that it is in a stopped state,
Or, a state in which some abnormality such as a trip has occurred. Symbols Lb1 to Lb in water level set value column
14, Ld1 to Ld14, Lf1 to Lf14, Li1 to
Li4 are water levels Hb and H according to the pump state, respectively.
The set values of d, Hf, and Hi are shown. For example, no.
The data in the first row indicates that the set values of the water level when the pumps P2, P3, and P4 are operating and the pump P1 is not,
Lb1, Lb for Hb, Hd, Hf, Hi respectively
d1, Lf1, and Li1. The target water level set value storage unit 1011 holds such water level set value data for each shaft for all combinations of operating states of the pumps.
【0031】この目標水位設定値記憶手段1011に保
持する水位設定値のデータは、予め解析などにより求め
て設定しておく。これは例えば、図3で説明したフロー
チャートのステップ204で用いた方法を、オフライン
で実行することにより求めることができる。あるいは、
表1の各ポンプの運転状態に対応する定常状態におけ
る、各立坑61〜65の水位の実測値に基づき設定して
もよい。The data of the water level set value held in the target water level set value storage means 1011 is obtained and set in advance by analysis or the like. This can be determined, for example, by executing the method used in step 204 of the flowchart described with reference to FIG. 3 offline. Or,
It may be set based on the measured water level of each of the shafts 61 to 65 in the steady state corresponding to the operation state of each pump in Table 1.
【0032】次に、図4の表示・編集装置1012は、
導水設備の保守作業を行なう保守員、あるいは、運転・
監視を行なう運転員などのスタッフに対して、目標水位
設定値記憶手段1011に保持するデータを表示する機
能と、スタッフの入力に応じて、これらのデータを入力
・編集する機能を備える。また、目標流量設定手段10
10は、システム状態量収集・記憶手段14に保持する
導水設備の全ポンプの運転状態のデータを読み込み、こ
のデータに基づいて目標水位設定値記憶手段1011に
保持する水位設定値のうち、制御対象の流量調節機器7
の制御目標とするデータを読み込み保持する。例えば、
図2における制御装置1aに本装置1000を用いたと
きは、目標流量設定手段1010は、水位設定値Hbの
値として表1に示したLbn(n=1〜14)のデータ
を読込む。但しnはポンプの運転状態に応じた表1のN
o.である。Next, the display / editing device 1012 shown in FIG.
Maintenance staff who perform maintenance work on the water conveyance equipment, or
It has a function of displaying data held in the target water level set value storage means 1011 to staff such as an operator who performs monitoring, and a function of inputting and editing these data in response to input from the staff. The target flow rate setting means 10
10 reads the operation state data of all the pumps of the water conveyance equipment held in the system state quantity collection / storage means 14 and, based on this data, among the water level set values held in the target water level set value storage means 1011, Flow control equipment 7
The data to be controlled is read and held. For example,
When the present apparatus 1000 is used as the control device 1a in FIG. 2, the target flow rate setting means 1010 reads the data of Lbn (n = 1 to 14) shown in Table 1 as the value of the water level set value Hb. Where n is N in Table 1 according to the operating state of the pump.
o. It is.
【0033】図5は、制御装置1000における処理を
示すフローチャートである。この図に示した各処理ステ
ップ200〜203、ステップ205〜207は、図3
の場合と同一であり、図3の処理ステップ204が処理
ステップ1204に置き換わった以外は同一の処理を実
行する。処理ステップ1204では、処理ステップ20
2にて導水設備の流量調節機器に異常が発生したと判断
された場合に、目標水位設定手段1010が、システム
状態量収集・記憶手段14に保持されているポンプの運
転状態のデータに基づいて目標水位設定値記憶手段10
11を参照し、目標水位を設定する。FIG. 5 is a flowchart showing processing in control device 1000. The processing steps 200 to 203 and steps 205 to 207 shown in FIG.
And the same processing is executed except that processing step 204 in FIG. 3 is replaced with processing step 1204. In processing step 1204, processing step 20
If it is determined in step 2 that an abnormality has occurred in the flow control device of the water conveyance facility, the target water level setting means 1010 is operated based on the pump operating state data held in the system state quantity collecting / storing means 14. Target water level set value storage means 10
Referring to 11, the target water level is set.
【0034】この様に、図4の構成の流量制御装置を用
いれば、ポンプの状態に応じた水位設定値を予め定め、
これを保持することから、制御目標切替時における、新
たな制御目標値である水位設定値を容易、かつ、短時間
に設定することができる。また、ポンプの運転状態に応
じた水位設定値を事前にオフラインで設定できることか
ら、制御目標切替後の設定値として十分な検証を行った
値を使用することが可能である。さらに、表示・編集手
段1012を備えることにより、スタッフが目標水位設
定値記憶手段1011に保持するデータを容易に確認す
ることができると共に、導水設備における機器や管路の
仕様の変更に伴う水位設定値の修正を容易に行うことが
できる。As described above, if the flow control device having the configuration shown in FIG. 4 is used, the water level set value corresponding to the state of the pump is determined in advance.
By maintaining this, the water level set value as the new control target value at the time of switching the control target can be set easily and in a short time. In addition, since the water level set value according to the operation state of the pump can be set in advance offline, it is possible to use a sufficiently verified value as the set value after switching the control target. Further, the provision of the display / editing means 1012 allows the staff to easily confirm the data held in the target water level set value storage means 1011 and to set the water level in accordance with the change in the specifications of the equipment and the pipeline in the water conveyance facility. The value can be easily corrected.
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明によれば、予め作成した制御スケ
ジュールの作成時において考慮されていない機器の異常
が発生した場合でも、即時に機器の異常を検知すると共
に、使用可能な健全な機器の操作により収束させること
が可能な、水位の目標値を収束計算等の繰り返し計算を
必要としない単純な演算により瞬時に求めることが可能
である。これにより、異常の発生後直ちに、制御スケジ
ュールによる流量制御から、導水設備を一旦安定化させ
るための水位制御に切替えることができる。従って、異
常発生による、導水路の不安定状態を速やかに収束させ
ることができる。なお、異常が発生した機器が復旧した
場合、あるいは、バックアップの機器が存在する場合に
は、導水設備全体が安定化した後に、その状態を初期状
態として最終的な流量目標値に各管路の流量を変更する
ための制御スケジュールを再度作成し、これを実行すれ
ばよい。According to the present invention, even when an abnormality of a device that is not taken into account when creating a control schedule prepared in advance occurs, the abnormality of the device can be immediately detected and a usable healthy device can be detected. The target value of the water level, which can be converged by the operation, can be obtained instantaneously by a simple operation that does not require repeated calculations such as convergence calculation. As a result, immediately after the occurrence of the abnormality, it is possible to switch from the flow control according to the control schedule to the water level control for temporarily stabilizing the water conveyance equipment. Therefore, the unstable state of the headrace due to the occurrence of the abnormality can be quickly converged. If the equipment in which the abnormality occurred is restored or if there is a backup equipment, after the entire water conveyance system is stabilized, the state is set to the initial state and the final flow rate target value is set for each pipeline. A control schedule for changing the flow rate may be created again and executed.
【図1】本発明になる流量制御装置の構成例を示すブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a flow control device according to the present invention.
【図2】導水設備の全体の構成例図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the entire configuration of a water guide facility.
【図3】図1の流量制御装置における処理を示すフロー
チャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a process in the flow control device of FIG. 1;
【図4】本発明になる流量制御装置の別の構成例を示す
ブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing another configuration example of the flow control device according to the present invention.
【図5】図5の流量制御装置における処理を示すフロー
チャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a process in the flow control device of FIG. 5;
【図6】従来の導水設備の運転方法における設備の構成
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of equipment in a conventional method of operating water conveyance equipment.
【図7】従来の導水設備の運転方法を説明するフローチ
ャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation method of a conventional water guide facility.
1、1a〜1d 流量制御装置 2 制御スケジュール作成装置 3 制御対象プラント 4 導水設備 11 機器操作量演算手段 12a〜12c データ通信手段 13 制御目標切替え手段 14 システム状態量収集・記憶手段 15 異常検知手段 16 目標水位演算手段 17 目標流量演算手段 41 地下導水路 51、52 河川 53 湖沼 61〜65 立坑 71、72 ポンプ機場 81 分流ゲート 82 弁 91〜98 水位測定装置 1000 流量制御装置 1010 目標水位設定手段 1011 目標水位設定値記憶手段 1012 表示・編集手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a-1d Flow control device 2 Control schedule creation device 3 Controlled plant 4 Water introduction equipment 11 Equipment operation amount calculation means 12a-12c Data communication means 13 Control target switching means 14 System state quantity collection / storage means 15 Abnormality detection means 16 Target water level calculating means 17 Target flow rate calculating means 41 Underground waterway 51,52 River 53 Lake 61-65 Vertical shaft 71,72 Pumping station 81 Dividing gate 82 Valve 91-98 Water level measuring device 1000 Flow control device 1010 Target water level setting means 1011 Target Water level set value storage means 1012 Display / edit means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G05D 9/12 G05D 9/12 B (72)発明者 松井 志郎 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所産業機械システム事業部内 (72)発明者 大塚 敏洋 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所産業機械システム事業部内 Fターム(参考) 2D019 AA43 3H045 AA09 AA15 AA16 AA23 BA19 BA24 BA28 BA41 CA06 CA16 CA17 CA29 DA05 DA32 DA47 EA04 EA38 5H307 AA07 BB06 CC11 DD17 EE22 ES02 FF02 FF12 FF16 GG04 GG06 GG09 HH04 HH08 HH10 HH12 5H309 AA06 BB18 CC05 CC09 DD04 DD08 DD27 EE05 EE08 FF17 GG01 GG05 GG10 HH01 HH02 HH22 JJ06 KK05 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G05D 9/12 G05D 9/12 B (72) Inventor Shiro Matsui 603, Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. (72) Inventor Toshihiro Otsuka 603, Kandachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki F-term (Industrial Machinery Systems Division) 2D019 AA43 3H045 AA09 AA15 AA16 AA23 BA19 BA24 BA28 BA41 CA06 CA16 CA17 CA29 DA05 DA32 DA47 EA04 EA38 5H307 AA07 BB06 CC11 DD17 EE22 ES02 FF02 FF12 FF16 GG04 GG06 GG09 HH04 HH08 HH10 HH12 5H309 AA06 BB18 CC05 CC09 DD04 DD08 DD27 EE05 EE08 H05 GG17GG
Claims (5)
設けられた流量調節機器を制御するための流量制御装置
であって、 制御対象とする流量調節機器の異常の発生を検知する異
常検知手段と、この手段により機器異常が検知されたと
きにその異常な機器以外の正常な機器の運転によって導
水設備全体として安定に収束することのできる各管路の
水位を目標水位として算出する目標水位演算手段と、管
路の水位を前記算出された目標水位とする流量調節機器
の目標流量を算出する目標流量演算手段と、前記異常検
知手段が異常の発生を検知したときに通常の制御スケジ
ュールに基づく制御目標から前記目標流量演算手段で決
定した制御目標に切替える制御目標切替え手段と、を備
えたことを特徴とする流量制御装置。1. A flow control device for controlling a flow control device provided in each of a plurality of pipelines constituting a water conveyance facility, wherein the flow control device detects an abnormality of the flow control device to be controlled. A detection means, and a target for calculating, as a target water level, a water level of each pipeline capable of stably converging as a whole of the water conveyance equipment by operation of normal equipment other than the abnormal equipment when the equipment abnormality is detected by the means. A water level calculating means, a target flow rate calculating means for calculating a target flow rate of the flow control device with the water level of the pipeline being the calculated target water level, and a normal control schedule when the abnormality detecting means detects the occurrence of an abnormality. And a control target switching means for switching from a control target based on the control target to a control target determined by the target flow rate calculation means.
て、少なくとも導水設備の各部水位と各管路の流量もし
くは流速の計測値を含むデータを読み込み保持するシス
テム状態量収集・保持手段を備えると共に、前記目標水
位演算手段は、前記システム状態量収集・保持手段が保
持するデータを参照し、導水設備の各管路において成立
する水頭と流速と損失係数の間で成立する関係式を用い
て導水設備が安定に収束する前記目標水位を算出するこ
とを特徴とする流量制御装置。2. The flow rate control device according to claim 1, further comprising a system state quantity collection / holding unit that reads and holds data including at least the measured values of the water level of each section of the water conveyance facility and the flow rate or flow velocity of each pipeline. The target water level calculating means refers to the data held by the system state quantity collecting / holding means, and conducts water conveyance using a relational expression established between the head, the flow velocity, and the loss coefficient established in each pipeline of the water conveyance equipment. A flow control device, wherein the target water level at which the equipment stably converges is calculated.
設けられた流量調節機器を制御するための流量制御装置
であって、 制御対象とする流量調節機器の異常の発生を検知する異
常検知手段と、流量調節機器の一部を異常として他の機
器のみの運転によって導水設備全体として安定に収束す
ることのできる各管路の目標水位を異常機器の組み合わ
せごとに予め求めて保持する目標流量設定値記憶手段
と、前記異常検知手段により機器異常を検知した時に検
知した異常機器の組み合わせに対応する前記目標水位を
前記目標流量設定値記憶手段から読み出す目標水位設定
手段と、各管路の水位を前記算出された目標水位とする
流量調節機器の目標流量を算出する目標流量演算手段
と、前記異常検知手段が異常の発生を検知したときに通
常の制御スケジュールに基づく制御目標から前記目標流
量演算手段で決定した制御目標に切替える制御目標切替
え手段と、を備えたことを特徴とする流量制御装置。3. A flow control device for controlling a flow control device provided in each of a plurality of pipelines constituting a water conveyance facility, wherein the flow control device detects an abnormality of the flow control device to be controlled. A target for determining and holding in advance a target water level of each pipe line that can stably converge as a whole of the water conveyance equipment by operating only the other device with the detection means and a part of the flow control device being abnormal, Flow rate set value storage means, target water level setting means for reading the target water level corresponding to the combination of abnormal equipment detected when the abnormality detection means detects an equipment abnormality from the target flow rate set value storage means, A target flow rate calculating means for calculating a target flow rate of the flow rate adjusting device for setting the water level to the calculated target water level; and a normal control routine when the abnormality detecting means detects the occurrence of an abnormality. Flow control device, characterized in the control target based on the Joule that and a control target switching means for switching the control target determined by the target flow rate calculation means.
て、前記目標水位設定値記憶手段に保持する目標水位の
データを表示し、利用者の入力に応じてそのデータの編
集・入力を行なうことのできる入力・編集手段を備える
ことを特徴とする流量制御装置。4. The flow rate control device according to claim 3, wherein the target water level data stored in the target water level set value storage means is displayed, and the data is edited and input according to a user input. A flow control device comprising an input / editing means capable of performing the following.
設けられた流量調節機器の制御方法であって、 制御対象とする流量調節機器の異常の発生を監視し、異
常発生機器があるとその機器を除いた正常な機器の運転
によって導水設備全体として安定に収束することのでき
る各管路の水位を目標水位として求め、各管路の水位が
この目標水位となるように各流量調節機器の目標流量を
算出し、この目標流量を制御目標として導水設備の各流
量調節機器を制御するようにしたことを特徴とする流量
制御方法。5. A method for controlling a flow control device provided in each of a plurality of pipelines constituting a water conveyance facility, the method comprising monitoring occurrence of an abnormality in a flow control device to be controlled, and providing an abnormality occurrence device. Calculate the water level of each pipeline that can converge stably as a whole by operating the normal equipment except the equipment and the normal equipment as the target water level, and adjust each flow rate so that the water level of each pipeline becomes this target water level A flow rate control method, comprising calculating a target flow rate of equipment, and controlling each flow rate adjusting device of the water conveyance facility with the target flow rate as a control target.
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