(57)【要約】【課題】コストを増大させずに着氷状態を検出し、信頼性を向上させること。【解決手段】風力発電装置１は、支持部１０により回動可能に指示されるナセル１１と、ナセルの一端側に設けられるハブ１２と、ハブに回動可能に設けられる複数の風車翼１３と、各風車翼の回転力をエネルギーに変換する変換部１５と、ナセル、各風車翼、変換部を制御する制御部２０であって、風に関する情報を計測するヒータ内蔵型計測器１７に接続された制御部２０と、を備える。制御部は、ヒータ内蔵型計測器１７のヒータの動作状態についての情報を取得し、取得されたヒータの動作状態に基づいて着氷を判定する。【選択図】図１
2020002835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部により回動可能に指示されるナセルと、
前記ナセルの一端側に設けられるハブと、
前記ハブに回動可能に設けられる複数の風車翼と、
前記各風車翼の回転力をエネルギーに変換する変換部と、
前記ナセル、前記各風車翼、前記変換部を制御する制御部であって、風に関する情報を計測するヒータ内蔵型計測器に接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ヒータ内蔵型計測器のヒータの動作状態についての情報を取得し、
前記取得されたヒータの動作状態に基づいて着氷を判定する、
を備える風力発電装置。
【請求項２】
前記ヒータ内蔵型計測器は、前記ナセルに設けられている風向風速計、風速計、または風向計のいずれかである、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ヒータの動作状態としての前記ヒータの動作時間に基づいて、着氷を判定する、
請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ヒータの動作状態としての前記ヒータの動作回数に基づいて、着氷を判定する、
請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記制御部は、
実際の発電出力と発電出力の理論値との偏差を算出し、
前記算出された偏差と前記ヒータの動作状態とに基づいて着氷を判定する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項６】
所定の箇所の温度を測定する温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサにより検出された温度と前記ヒータの動作状態とに基づいて着氷を判定する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記温度センサにより検出された温度に基づいて、前記所定の箇所における着氷の有無を判定する、
請求項６に記載の風力発電装置。
【請求項８】
所定の箇所の温度を測定する温度センサをさらに備え、
前記制御部は、
実際の発電出力と発電出力の理論値との偏差を算出し、
前記温度センサにより検出された温度と、前記算出された偏差と、前記ヒータの動作状態とに基づいて着氷を判定し、さらに、
前記温度センサにより検出された温度に基づいて、前記所定の箇所における着氷の有無を判定する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項９】
前記所定の箇所は、前記ナセルの外部、前記ナセルの内部、前記ハブの内部のうちの少なくともいずれか一つである、
請求項８に記載の風力発電装置。
【請求項１０】
前記制御部は、着氷の判定結果を他の風力発電装置の制御部に通知する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項１１】
風力発電装置の制御方法であって、
風に関する情報を計測するヒータ内蔵型計測器からヒータの動作状態についての情報を取得し、
前記風力発電装置の発電出力と理論値との偏差を算出し、
所定の箇所の温度を測定する温度センサから温度を取得し、
前記温度と前記偏差と前記ヒータの動作状態とに基づいて着氷を判定し、
判定結果を出力する、
風力発電装置の制御方法。
【請求項１２】
少なくとも一つの風力発電装置と、風況観測タワーとを備える風力発電システムであって、
ヒータを内蔵し、風に関する情報を計測する計測器が前記風力発電装置または前記風況観測タワーの少なくともいずれか一つに設けられており、
管理装置は、前記ヒータの動作状態に基づいて前記風力発電装置の着氷を判定する、
風力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置およびその制御方法、風力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギーを利用した再生可能エネルギー（太陽光発電、風力発電、波力発電など）の導入数が増加している。その中でも風力発電装置は、経済性、効率性および環境性に優れている再生可能エネルギーの１つとして挙げられており、導入量が増えている。
【０００３】
風力発電装置は、一般的に、風況のよい土地や海上に建設される。風力発電装置は、風況のよい多雪地域または豪雪地域に建設されることも多い。多雪地域または豪雪地域に設置される風力発電装置では、風車翼、ハブ、ナセル、タワーに着氷することがある。着氷は風力発電装置の機械性能を低下させる。付着した氷が溶けて落下することもある。
【０００４】
特許文献１では、風車翼に付着した氷の量を検出する着氷検出手段を備えており、着氷検出手段により検出された着氷量に応じて、発電運転から発電を行わない無負荷運転へ切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０６１７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、風車翼の着氷量を検出する装置を備えることにより、着氷時に風車翼を保護する。しかし、風車翼の着氷量を検出する着氷検知装置を風力発電装置に取り付けるのでは、着氷検知装置の製造コスト、取付コスト、保守コストが生じるため、風力発電装置のトータルコストが増大する。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、コストを増大させずに信頼性を向上できるようにした風力発電装置およびその制御方法、風力発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく、本発明に従う風力発電装置は、支持部により回動可能に指示されるナセルと、ナセルの一端側に設けられるハブと、ハブに回動可能に設けられる複数の風車翼と、各風車翼の回転力をエネルギーに変換する変換部と、ナセル、各風車翼、変換部を制御する制御部であって、風に関する情報を計測するヒータ内蔵型計測器に接続された制御部と、を備え、制御部は、ヒータ内蔵型計測器のヒータの動作状態についての情報を取得し、取得されたヒータの動作状態に基づいて着氷を判定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御部は、風に関する情報を計測するヒータ内蔵型計測器からヒータの動作状態についての情報を取得することにより、着氷を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】風力発電装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】風力発電装置の正面図である。
【図３】ヒータ内蔵型計測器の例を示す説明図であって、（１）は風向計を、（２）は風速計を、示す。
【図４】計測器と制御部との一つの接続例を示す配線図である。
【図５】計測器と制御部との他の一つの接続例を示す配線図である。
【図６】風力発電装置の発電出力の実測値と理論値（設計値）の差を比較して示すグラフである。
【図７】一つの着氷判定処理を示すフローチャートである。
【図８】他の一つの着氷判定処理を示すフローチャートである。
【図９】第２実施例に係り、着氷判定処理を示すフローチャートである。
【図１０】他の一つの着氷判定処理を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施例に係る風力発電システムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、以下に詳述するように、風車（ナセル、ハブ、風車翼からなる）への着氷を、既存の計測器から得られる情報に基づいて判定する。本実施形態では、例えば、風向計、風速計、風向風速計といった風に関する情報を計測するヒータ内蔵型計測器におけるヒータの動作状態を用いることにより、低コストに着氷状態を判定する。
【００１２】
複数の風力発電装置を有する風力発電システムでは、いずれか一つの風力発電装置に設けられた風向風速計等の計測器を利用して、風力発電システム内の全部または一部の風力発電装置への着氷状態を判定することもできる。さらには、風力発電システムに対応付けられた風況観測タワーがある場合、風況観測タワーに設けられたヒータの動作状態を利用することにより、風力発電システム内の全部または一部の風力発電装置への着氷状態を判定することもできる。
【００１３】
着氷の判定結果を、例えばＳＣＡＤＡ（Supervisory Control And Data Acquisition）などの遠隔監視装置へ送信し、遠隔監視装置から着氷の有無や落氷の可能性等を風力発電装置の作業者または保守会社等へ通知することもできる。
【実施例１】
【００１４】
図１〜図８を用いて第１実施例を説明する。以下の説明は、本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明は以下の説明に限定されず、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。
【００１５】
図１は、風力発電装置１の全体構成を示す。図１の下側に風力発電装置１の機械的構造の概略を示し、図１の上側に風力発電装置１の制御構成の概略を示す。図２は、風力発電装置１の正面図である。
【００１６】
風力発電装置１は、ナセル１１をヨー駆動装置１６により旋回させながら、効率良く風エネルギーを取り込み、風車翼１３およびドライブトレイン１５を回転させることにより、電気エネルギーや水素エネルギーなどに変換している。
【００１７】
先に機械的構造を説明する。風力発電装置１は、例えば、タワー１０と、ナセル１１と、ハブ１２と、複数の風車翼１３と、避雷リング１４と、ドライブトレイン１５と、ヨー駆動装置１６と、風向風速計１７と、温度センサ１８と、風車ヒータ１９と、コントローラ２０とを備える。
【００１８】
「支持部」としてのタワー１０は、ナセル１１を回転可能に支持する。タワー１０の上部とナセル１１の下部との間には、ヨー駆動装置１６が設けられている。
【００１９】
風車翼１３と、ハブ１２と、ナセル１１とはタワー１０によって支えられている。なお、ハブ１２とナセル１１を一体的に構成してもよい。
【００２０】
ナセル１１には、「風に関する情報を計測する計測器」の例として、風向風速計１７が設置されている。計測器は、図３で後述するように、風向計または風速計でもよい。風向風速計１７を雷から保護するために、避雷リング１４が設けられている。翼やその他機器により、風向風速計１７を雷の直撃から保護することもできる。
【００２１】
本実施例では、ナセル１１に風向風速計１７を設ける。風向風速計１７の検出した風向および風速は、コントローラ２０へ送られ、風車の起動（カットイン風速）、停止（カットアウト風速）およびその他の制御等に使用される。
【００２２】
ナセル１１の内部には、例えば、ドライブトレイン１５と、温度センサ１８と、風車内蔵ヒータ１９と、コントローラ２０とが設けられている。
【００２３】
ナセル１１の一端側にはハブ１２が設けられている。ハブ１２の外周には、各風車翼１３が回動可能に設けられている。
【００２４】
温度センサ１８は、例えば、ナセル１１の内部（１８ａ）、ナセル１１の外面（１８ａ）、ハブ１２の内部（１８ｃ）の少なくともいずれか一箇所に設けることができる。さらには、後述する他の実施例のように、風力発電装置１は、風力発電装置１とは別に設けられる風況観測タワー等の有する温度センサを利用することもできる。
【００２５】
風車内蔵ヒータ１９は、ナセル１１、ハブ１２、風車翼１３を温めて付着した氷を溶解させるものである。ヒータ１９は、ハブ１２内に設けてもよいし、各風車翼１３内に設けてもよい。
【００２６】
「制御部」としてのコントローラ２０は、例えば、符号２０ａ，２０ｂ，２０ｃとして示すように、ナセル１１の内部、タワー１０の内部、あるいはハブ１２の内部の少なくともいずれかに設けることができる。
【００２７】
風力発電装置１の制御構成について説明する。コントローラ２０は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリ、入出力回路、通信回路（いずれも不図示）といった複数の回路を備える制御盤として構成することができる。あるいは、コントローラ２０は、シーケンサ、タイマー、制御リレー（いずれも不図示）等を含む制御盤として構成してもよい。
【００２８】
コントローラ２０の制御機能に着目すると、コントローラ２０は、例えば、通常制御部２０１と、着氷判定部２０２と、通知部２０３と、出力偏差算出部２０４と、風車内ヒータ制御部２０５とを備える。
【００２９】
通常制御部２０１は、ナセル１１のヨー角および各風車翼１３のピッチ角などを制御し、ドライブトレイン１５からエネルギーを出力させるといった通常の発電制御を行う機能である。
【００３０】
着氷判定部２０２は、風車の着氷状態を判定する機能である。着氷判定部２０２は、風向風速計１７に内蔵されたヒータ１７１（図２参照）の動作状態に基づいて、あるいは、ヒータ１７１ａ動作状態と、温度センサ１８の検出温度または風力発電装置１の発電出力と理論値の偏差の少なくともいずれかとに基づいて、風車の着氷状態を判定する。
【００３１】
風向風速計１７に内蔵されたヒータ１７１の動作状態は、ヒータ動作状態検出部１７２により検出されてコントローラ２０へ入力される。ヒータ動作状態検出部１７２の例は、図４および図５で後述する。ヒータ１７１の位置は、図示の例に限らない。
【００３２】
通知部２０３は、例えば、着氷判定部２０２の判定結果、あるいは、着氷判定部２０２の判定結果を解析した結果を、風力発電装置１を管理する管理センタ（例えば、図１１のＳＣＡＤＡ等）へ出力する。
【００３３】
出力偏差算出部２０４は、風力発電装置１の発電出力の実測値と理論値（設計値）との偏差を算出する機能である。算出された偏差は、着氷判定部２０２へ入力される。
【００３４】
風車内ヒータ制御部２０５は、風力発電装置１の内部に設けられたヒータ１９の動作を制御する機能である。
【００３５】
図３を用いて、「ヒータ内蔵型計測器」の例を説明する。本実施例では、図１で示したように、風向風速計１７を例に挙げて説明する。これに限らず、図３（１）に示す風向計１７ａを用いてもよいし、図３（２）に示す風速計１７ｂを用いてもよい。
【００３６】
風向計１７１ａまたは風速計１７１ｂには、風向風速計１７で述べたと同様にヒータ１７１が内蔵されている。内蔵ヒータ１７１は、温度、降水量、風速などのデータをもとに、計測器１７，１７ａ，１７ｂ内部の制御装置（不図示）により自動制御される。なお、計測器１７，１７ａ，１７ｂがいわゆる自己診断機能を有する場合、自装置に生じた異常をコントローラ２０へ通知することもできる。
【００３７】
図４，図５を用いて、風向風速計１７とコントローラ２０との接続例を説明する。図４に示すように、風向風速計１７は、電源線２１０および通信線２１１により、コントローラ２０に接続されてもよい。コントローラ２０は、電源線２１０を介して、例えば直流２４Ｖの電源を風向風速計１７へ供給する。通信線２１１は、例えば、ＲＳ２３２，ＲＳ４２２，ＲＳ４８５等の通信規格に基づいて、風向風速計１７とコントローラ２０とを通信可能に接続する。
【００３８】
図５に示すように、デジタル信号の通信線２１１に代えて、アナログ信号の通信線２１２を用いてもよい。アナログ信号の通信線２１２では、例えば、４−２０ｍＡの電流変化でアナログ信号を伝達する。
【００３９】
風向風速計１７は、ナセル１１の上部に設置されているため、避雷リング１４等により直撃雷から保護されている。しかし、避雷リング１４に流れる雷電流による誘導雷によって、電源線２１０、デジタル通信線２１１もしくはアナログ信号線２１２に雷サージが伝搬される可能性がある。そこで、過電圧等による損傷を防ぐために、各電源線２１０、信号線２１１，２１２にそれぞれ避雷器を設置してもよい。
【００４０】
風向風速計１７に内蔵されたヒータ１７１の動作状態を検出する方法を述べる。図４で述べたように、風向風速計１７からコントローラ２０へ計測値をデジタル信号で送信する場合、その通信フォーマットにヒータ１７１の動作状態を含めればよい。コントローラ２０は、風向風速計１７から受信した通信パケットからヒータ１７１の動作状態を取り出して、着氷判定部２０２へ渡すことができる。ヒータ１７１の動作状態として、例えば、ヒータ１７１のオンオフ状態のほかに、ヒータ１７１の容量を含めることもできる。
【００４１】
図５で述べたように、風向風速計１７から計測値をアナログ信号でコントローラ２０へ送信する場合、電源線２１０に変流器（ＣＴ，Current Transformer）を設置することにより、動作しているヒータ容量を算出することができる。
【００４２】
図６は、発電出力の実測値と理論値の差を比較して示すグラフである。風車運転中に風車翼１３に着氷した場合、発電出力の実測値と理論値とが異なる傾向にある。さらに、風車翼１３への着氷量が多ければ多いほど、実測値と理論値との偏差は大きくなる。特に、風車翼１３の先端に着氷した場合は、偏差が大きくなる。したがって、風向風速計１７のヒータ１７１が動作し、風力発電装置１の発電量の実測値と理論値との乖離がみられる場合、風車翼１３への着氷と判断することができる。このように、風向風速計１７のヒータが１７１動作している場合、もしくはヒータ１７１の動作後の一定期間の間において、風力発電装置１の発電出力と理論値とが所定値以上乖離する場合、着氷判定部２０２は、風車翼１３に着氷していると判断することができる。
【００４３】
風力発電装置１に対する着氷状態を判断する他の観点について説明する。風力発電装置１が外気温度センサ１８ｂを有する場合を説明する。外気温度センサ１８ｂの検出した温度が十分高い場合（例えば５℃以上）、少なくとも風車翼１３、ナセル１１、ハブ１２、タワー１０には着氷していないと判断することができる。したがって、着氷判定部２０２は、ヒータ１７１の動作状態のみならず、外気温度センサ１８ｂの検出温度も考慮することにより、風車の着氷状態を判定することができる。
【００４４】
着氷していると判定された後に、風車の運転や気温上昇等により温度センサ１８ｂの検出温度が高くなった場合（例えば５℃）、着氷判定部２０２は、風車の各風車翼１３、ナセル１１、ハブ１２に付着した氷が落下する可能性があると判断することができる。氷の落下する可能性が所定の閾値を超えた場合、例えば、通知部２０３は、ＳＣＡＤＡ等の管理センタを介して作業者等に警告を発することもできる。
【００４５】
風力発電装置１がナセル１１内の温度を検出する温度センサ１８ａを有する場合を説明する。ナセル内温度センサ１８ａの検出温度が十分高い場合（例えば５℃以上）、着氷判定部２０２は、少なくともナセル１１は着氷していないと判断することができる。したがって、着氷判定部２０２は、ヒータ１７１の動作状態のみならず、ナセル内温度センサ１８ａの検出温度も考慮することにより、風車の着氷状態を判定することができる。
【００４６】
着氷していると判断された後で、ナセル内温度センサ１８ａの検出温度が高くなった場合（例えば５℃以上）、着氷判定部２０２は、ナセル１１の外面に付着した氷が落氷する可能性があると判断することができる。
【００４７】
風力発電装置１がハブ内温度センサ１８ｃを有する場合を説明する。ハブ内温度センサ１８の検出温度が十分高い場合（例えば５℃以上）、着氷判定部２０２は、少なくともハブ１２は着氷していないと判断することができる。したがって、着氷判定部２０２は、ヒータ１７１の動作状態のみならず、ハブ内温度センサ１８ｃの検出温度も考慮することにより、風車の着氷状態を判定することができる。
【００４８】
着氷していると判断された後で、ハブ内温度センサ１８ｃの検出温度が高くなった場合（例えば５℃以上）、着氷判定部２０２は、ハブ１２に付着した氷が落下する可能性があると判断することができる。
【００４９】
ここで、風向風速計１７の体格（サイズ）は、各製造メーカによって異なり、また、内蔵されているヒータ１７１の容量も異なる。さらに、ヒータ１７１は、風向風速計１７内部の制御装置によって自動制御されるため、ヒータ１７１の動作するタイミングおよび動作継続時間はまちまちである。
【００５０】
しかし、風向風速計１７内にヒータ１７１を設置する目的は、風向データや風速データの計測精度を安定化するためである。特に超音波式の風向風速計１７では、トランスデューサー（超音波送受信器）部に着氷すると、適正に計測することができなくなる。そこで、各製造メーカは、トランスデューサー部への着氷を抑制して計測精度を維持すべく、風向風速計１７を設計する。風向風速計１７内のヒータ１７１は、上述の目的を達成するために配置されているため、ヒータ１７１の動作状態に基づいて、風力発電装置１への着氷状態を判断することができる。
【００５１】
図７のフローチャートを用いて、着氷判定処理の一例を説明する。着氷判定部２０２は、風向風速計１７のヒータ１７１の動作状態を検出する（Ｓ１１）。風向風速計１７からコントローラ２０へ送信される通信パケット内にヒータ１７１の動作状態が含まれる場合は、その情報を利用すればよい。または、風向風速計１７に流れる交流電流をＣＴ等で計測することにより、ヒータ１７１の動作状態を検出することもできる。
【００５２】
着氷判定部２０２は、ステップＳ１１で検出したヒータ１７１の動作状態に基づいて、ヒータ１７１が動作中であるか判定する（Ｓ１２）。着氷判定部２０２は、ヒータ１７１が動作中であると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ヒータ動作時間をカウントする（Ｓ１３）。これに対し、着氷判定部２０２は、ヒータ１７１が動作していないと判定すると（Ｓ１２：ＮＯ）、ヒータ停止時間をカウントする（Ｓ１４）。
【００５３】
着氷判定部２０２は、カウントしたヒータ動作時間が、予め定められた動作時間閾値Ｔｈｔを超えたか判定する（Ｓ１５）。着氷判定部２０２は、ヒータ動作時間が閾値Ｔｈｔを超えた場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、着氷したと判定する（Ｓ１６）。着氷判定部２０２は、ヒータ動作時間が閾値Ｔｈｔ以下である場合（Ｓ１５：ＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、ヒータ１７１の監視を続行する。
【００５４】
図８のフローチャートを用いて、着氷判定処理の他の例を説明する。着氷判定部２０２は、風向風速計１７の内蔵ヒータ１７１の動作状態を検出すると（Ｓ２１）、ヒータ１７１が動作しているか判定する（Ｓ２２）。
【００５５】
着氷判定部２０２は、ヒータ１７１が動作していると判定すると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ヒータの動作回数をカウントする（Ｓ２３）。着氷判定部２０２は、カウントした動作回数が予め定められた動作回数閾値Ｔｈｃを超えたか判定する（Ｓ２４）。着氷判定部２０２は、ヒータ１７１の動作回数が閾値Ｔｈｃを超えた場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、着氷したと判定する（Ｓ２５）。これに対し、着氷判定部２０２は、ヒータ１７１の動作回数が閾値Ｔｈｃ以下であると判定した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ステップＳ２２へ戻る。
【００５６】
このように、着氷判定部２０２は、風向風速計１７に内蔵されたヒータ１７１の動作回数をカウントし、ヒータの動作回数がある期間において、閾値Ｔｈｃよりも多く動作している場合に、着氷と判断する。
【００５７】
なお、風向風速計１７のヒータ１７１が動作した場合は、風車翼１３にも着氷する可能性があるため、事前に風車翼１３を暖気することが望ましい。風車翼１３内に設けられたヒータ（図示せず）により、またはナセル１１内のヒータ１９の熱を風車翼１３へ導くヒートパイプにより、風車翼１３を着氷前に温めるのが好ましい。これにより、風車翼１３への着氷を抑制し、風力発電装置１の性能または信頼性が低下するのを未然に防止することができる。しかし、ヒータ１７１の暖気対象である風向風速計１７と、風車内ヒータ１９の暖気対象である風車翼１３とでは、必要な熱量が大きく異なる。そこで、例えば、大容量のヒータ１９を用いたり、ヒータ１７１の動作タイミングとほぼ同時にヒータ１９を動作させたりする。
【００５８】
このように構成される本実施例によれば、風向風速計１７に内蔵されたヒータ１７１の動作状態から、風力発電装置１の着氷状態を判定することができる。したがって、風車専用の着氷検出装置を用いる必要がなく、風力発電装置１の信頼性を低コストに向上させることができる。
【００５９】
本実施例によれば、着氷したと判定した後で温度が上昇した場合等に、落氷の可能性を判断することもできる。したがって、落氷の可能性等を作業者へ事前に警告することもでき、さらに信頼性を高めることができる。
【実施例２】
【００６０】
図９，図１０を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例では、第１実施例との相違を中心に述べる。本実施例では、風向風速計１７の内蔵ヒータ１７１の動作状態に加えて、発電出力の実測値と理論値との偏差および温度センサの検出する温度も考慮して、着氷状態を判定する。
【００６１】
図９のフローチャートは、図７で述べたフローチャートに比べて、新規なステップＳ１７，Ｓ１８を備える。
【００６２】
ステップＳ１７は、ヒータ１７１の動作時間が閾値Ｔｈｔを超えたと判定された場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、実行される。ステップＳ１７では、風力発電装置１の発電出力の実測値と理論値とが所定値以上乖離しているか判断する（Ｓ１７）。発電出力の実測値は、例えば、ドライブトレイン１５の出力側に設置する電力計などで計測できる。
【００６３】
着氷判定部２０２は、発電出力の実測値と理論値との偏差が所定値以下の場合（Ｓ１７：ＮＯ）、ステップＳ１２へ戻る。着氷判定部２０２は、発電出力の実測値と理論値との偏差が所定値を超えて乖離している場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、温度センサ１８の検出した温度を取得する（Ｓ１８）。
【００６４】
着氷判定部２０２は、ヒータ動作時間が閾値Ｔｈｔを超えたことと（Ｓ１５：ＹＥＳ）、発電出力の実測値と理論値の偏差が所定値を超えたことと（Ｓ１７：ＹＥＳ）、温度センサ１８の検出温度（Ｓ１８）とに基づいて、着氷状態を総合的に判定し、その判定結果を通知等する（Ｓ１９）。
【００６５】
図１０のフローチャートは、図８で述べたフローチャートに加えて、新規なステップＳ２６，Ｓ２７を備える。
【００６６】
ステップＳ２６は、ヒータ１７１の動作回数が閾値Ｔｈｃを超えたと判定された場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、実行される。ステップＳ２６では、風力発電装置１の発電出力の実測値と理論値とが所定値以上乖離しているか判断する（Ｓ２６）。
【００６７】
着氷判定部２０２は、発電出力の実測値と理論値との偏差が所定値以下の場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ステップＳ２２へ戻る。着氷判定部２０２は、発電出力の実測値と理論値との偏差が所定値を超えて乖離している場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、温度センサ１８の検出した温度を取得する（Ｓ２７）。
【００６８】
着氷判定部２０２は、ヒータ動作回数が閾値Ｔｈｃを超えたことと（Ｓ２４：ＹＥＳ）、発電出力の実測値と理論値の偏差が所定値を超えたことと（Ｓ２６：ＹＥＳ）、温度センサ１８の検出温度（Ｓ２７）とに基づいて、着氷状態を総合的に判定し、その判定結果を通知等する（Ｓ２８）。
【００６９】
このように構成される本実施例も第１実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例によれば、着氷判定部２０２は、ヒータ１７１の動作状態に加えて、発電出力の実測値と理論値との偏差を考慮するため、着氷状態をより高精度に判定できる。さらに、本実施例による着氷判定部２０２では、温度センサ１８が温度を測定する領域を考慮するため、着氷範囲を限定することもできる。
【実施例３】
【００７０】
図１１を用いて第３実施例を説明する。本実施例では、少なくとも一つの風力発電装置１ａ〜１ｃと、風況観測タワー（ＭＥＴ）３とを備える風力発電システム（風力発電所）に適用する例を説明する。
【００７１】
図１１に示す風力発電システムは、複数の風力発電装置１ａ〜１ｃと、一つの風況観測タワー３とを備える。風力発電システムは、遠隔監視装置であるＳＣＡＤＡ４に通信可能に接続されている。ＳＣＡＤＡ４は、通信ネットワークＣＮを介して、製造メーカーの管理システム５、事業者、保守会社の管理システム６、気象情報提供会社の管理システム７のいずれかもしくは複数に接続されている。
【００７２】
ＳＣＡＤＡ４は、例えば、管理サーバ４１、ルータ４２と、スイッチングハブ４３とを含む。ＳＣＡＤＡ４は、遠隔から風力発電システムの状態、すなわち各風力発電装置１ａ〜１ｃの運転状況を監視する。
【００７３】
ＳＣＡＤＡ４には、インターネット等の通信ネットワークＣＮを介して、外部からアクセス可能である。ＳＣＡＤＡ４は、メール送信機能を有しており、風車からの落氷の可能性がある場合に顧客、事業者、メンテナンス会社、メンテナンス員、近隣住民等の関係者に対して通知することもできる。この通知（警告）には、落氷の可能性のある風力発電装置を特定する情報（号機）を加えることができる。さらに、ＳＣＡＤＡ４は、落氷の可能性等が検知された風力発電装置を遠隔操作で停止させることもできる。
【００７４】
風況観測タワー３は、風力発電システムの正確な風況観測を行うためのものであり、風向風速計１７を有する。風向風速計１７に内蔵されたヒータにより、そのヒータの動作状態に基づいて風力発電装置１ａ〜１ｃの着氷状態を判定可能である。着氷判定部２０２は、風況観測タワー３内のコントローラ（不図示）に設けてもよいし、あるいは、ＳＣＡＤＡ４の管理サーバ４１に設けてもよい。
【００７５】
気象情報提供会社の管理システム７により、天気（たとえば、晴れ、曇り、雨）、注意報、警報（たとえば、雷、乾燥、雪）などの情報を取得することができる。
【００７６】
着氷判定部２０２は、図７、図８、図９で述べたフローチャートに加えて、気象情報提供会社の管理システム７を考慮することで、着氷状態をより高精度に判定することができる。
【００７７】
このように構成される本実施例によれば、風力発電システム単位で設けられる風向風速計１７の内蔵ヒータの動作状態に基づいて、風力発電システムを構成する各風力発電装置１ａ〜１ｃの着氷状態を判定することができる。したがって、本実施例によれば、より一層低コストに、風力発電装置１ａ〜１ｃの信頼性を向上することができる。
【００７８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されず、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７９】
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１：風力発電装置、３：風況観測タワー、４：遠隔監視装置、５：製造メーカの管理システム、６：事業者または保守会社の管理システム、７：気象情報提供会社の管理システム、１０：タワー、１１：ナセル、１２：ハブ、１３：風車翼、１４：避雷リング、１５：ドライブトレイン、１７：風向風速計、１８：温度センサ、１９：風車内ヒータ、２０：コントローラ、１７１：風向風速計内蔵ヒータ、２０２：着氷判定部
【図１】
2020002835.tif 000003
【図２】
2020002835.tif 000004
【図３】
2020002835.tif 000005
【図４】
2020002835.tif 000006
【図５】
2020002835.tif 000007
【図６】
2020002835.tif 000008
【図７】
2020002835.tif 000009
【図８】
2020002835.tif 000010
【図９】
2020002835.tif 000011
【図１０】
2020002835.tif 000012
【図１１】
2020002835.tif 000013