(57)【要約】【課題】風力発電装置の風速計および／または風向計の異常検知の信頼性を高める。【解決手段】風力発電装置１は、種類または設置状況の異なる２つの風向風速計１０、１１と、２つの風向風速計１０、１１における検出値を比較することで異常を検知する異常検知部と、計測用風向風速計１１における検出値に基づいて本風力発電装置１を制御する制御部と、検定用風向風速計１０を自然環境から隔離する隔離機構と、を備える。計測用風向風速計１１はナセル３の外の自然環境下に設置される。異常検知部は、所定のタイミングで隔離機構による隔離を解除し、２つの風向風速計１０、１１における検出値を比較する。【選択図】図１
2014173423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種類または設置状況の異なる２つの風速計および／または風向計を備えることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記２つの風速計および／または風向計における検出値を比較することで異常を検知する異常検知部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記２つの風速計および／または風向計のうちの一方はナセルの外の自然環境下に設置され、
本風力発電装置はさらに、
前記２つの風速計および／または風向計のうちの一方における検出値に基づいて本風力発電装置を制御する制御部と、
前記２つの風速計および／または風向計の他方を自然環境から隔離する隔離機構と、を備え、
前記異常検知部は、所定のタイミングで前記隔離機構による隔離を解除し、前記２つの風速計および／または風向計における検出値を比較することを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記異常検知部によって異常が検知されると、前記２つの風速計および／または風向計の他方における検出値に基づいて本風力発電装置を制御することを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記隔離機構は、前記異常検知部によって検知された異常が解除されると、前記２つの風速計および／または風向計の他方の自然環境からの隔離を再開し、
前記制御部は、前記異常検知部によって検知された異常が解除されると、前記２つの風速計および／または風向計のうちの一方における検出値に基づく本風力発電装置の制御を再開することを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置。
【請求項６】
通常時は前記２つの風速計および／または風向計のうちの一方における検出値に基づいて本風力発電装置を制御し、前記２つの風速計および／または風向計のうちの一方の異常が検知されると、前記２つの風速計および／または風向計の他方における検出値に基づいて本風力発電装置を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記２つの風速計および／または風向計のうちの一方は回転機構を有する風速計および／または風向計であり、他方は回転機構を有さない風速計および／または風向計であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風速計および／または風向計を備える風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境意識の高まりを受け、環境に優しいクリーンなエネルギへの需要が高まっている。そのようなクリーン・エネルギを代表するもののひとつに風力発電がある。風力発電では、風の力をトルクに変換し、そのトルクを使用して発電するので、環境への負荷が少ない。
【０００３】
我が国には、降雪地域や外気温度が氷点下となりうる地域などの降雪寒冷地域が比較的多く存在する。降雪寒冷地域に風車などの風力発電装置を設置する場合、風力発電装置の運転制御にとって比較的重要なセンサのひとつである風速計・風向計に氷雪が付着したり、風速計・風向計が氷結しうる。氷雪付着や氷結が発生すると、正常な風速・風向測定ができなくなる虞がある。
【０００４】
風速計・風向計に氷雪が付着している場合、それらのセンサにおける検出値は正常な値ではない可能性がある。風速計・風向計の検出値の異常は、カットアウト（強風のため風力発電装置を停止する処理）や風向追従などの風力発電装置の運転制御に悪影響を及ぼしうる。したがって、融雪・融氷が完了するまでは基本的に風力発電装置の運転を停止する必要がある。すなわち、融雪・融氷処理に時間がかかると、その分風力発電装置の稼働率が低下する。
【０００５】
氷雪付着や氷結への対処法としては、例えば特許文献１に記載されるような手法が知られている。この手法では、ナセル上部に風向風速計の方向へ向けて開口するナセル内冷却風の吹出口を設け、ナセル内冷却風を氷結した風向風速計に当てることにより融雪・融氷を行う。特許文献１に記載の風力発電装置においては、ナセルの上部に風向風速計を複数設けておき、風向風速計への氷雪付着状況を測定値の比較により判断するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２８６１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の風力発電装置では、複数の風向風速計のナセルへの設置状況は皆同じである。したがって、これらの風向風速計が同じ時期に同じような異常を起こす可能性は比較的高い。複数の風向風速計に同時に異常が発生すると、それらにおける測定値の比較結果の信頼性が低下し、正確な異常検知ができなくなる可能性がある。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、風速計および／または風向計の異常検知の信頼性を高めることができる風力発電装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様は風力発電装置に関する。この風力発電装置は、種類または設置状況の異なる２つの風速計および／または風向計を備える。
【００１０】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、風力発電装置の風速計および／または風向計の異常検知の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係る風力発電装置の側面図である。
【図２】通常時の検定用風向風速計および計測用風向風速計を示す模式図である。
【図３】検定時の検定用風向風速計および計測用風向風速計を示す模式図である。
【図４】異常検知時の検定用風向風速計および計測用風向風速計を示す模式図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、第１開閉部の上面図である。
【図６】制御部の機能および構成を示すブロック図である。
【図７】図１の風力発電装置における一連の処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】第１変形例に係る風力発電装置が備える検定用風向風速計およびカバー機構を示す模式図である。
【図９】第２の実施の形態に係る風力発電装置の風杯型風向風速計および超音波式風向風速計を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る風力発電装置のナセルには、設置状況の異なる２つの風向風速計が取り付けられている。通常時、一方の風向風速計はナセルの外の自然環境下に設置され、他方の風向風速計はナセル内に格納されている。検定時、他方の風向風速計がナセルの外に現れ、２つの風向風速計における風向および風速の検出値が比較されることで異常の有無が判定される。これにより、風向風速計における風向や風速の検出値の信頼性をより高めることができる。
【００１５】
図１は、第１の実施の形態に係る風力発電装置１の側面図である。風力発電装置１は、基礎６上に立設される支柱２と、支柱２の上端に設置されるナセル３と、該ナセル３に対して回転自在に組付けられたロータヘッド４と、を備える。ロータヘッド４には、複数枚（例えば、３枚）の風車ブレード（風車翼とも称される）５が取り付けられている。ナセル３の内部には発電機（不図示）が設けられている。風力発電装置１は、風車ブレード５が風を受けることにより生じるトルクを発電機で電力に変換する。ロータヘッド４と発電機との間には増速機（不図示）が設けられている。増速機および発電機はナセル３内に設置されている。
【００１６】
計測用風向風速計１１は、ナセル３の上部後方に取り付けられている。計測用風向風速計１１は、風力発電装置１における風速および風向を検出する。特に計測用風向風速計１１は、風車ブレード５周辺での風速および風向を検出する。風力発電装置１の制御部（図１では不図示）は、計測用風向風速計１１によって検出された風速および風向に基づいて、風力発電装置１の運転を制御する。
【００１７】
検定用風向風速計１０は、計測用風向風速計１１の近傍または隣りに配置されている。通常時、検定用風向風速計１０はナセル３内に格納されており、必要に応じてナセル３の外に現れる。
【００１８】
図２は、通常時の検定用風向風速計１０および計測用風向風速計１１を示す模式図である。図３は、検定時の検定用風向風速計１０および計測用風向風速計１１を示す模式図である。図４は、異常検知時の検定用風向風速計１０および計測用風向風速計１１を示す模式図である。
【００１９】
検定用風向風速計１０は、第１の３段伸縮電動ジャッキ１２の上端に取り付けられている。第１の３段伸縮電動ジャッキ１２の下端はナセル３の内部４２に設けられたフレーム４４に取り付けられている。
【００２０】
第１の３段伸縮電動ジャッキ１２は、検定用風向風速計１０を移動させてナセル３の内部４２に格納する。また第１の３段伸縮電動ジャッキ１２は、検定用風向風速計１０を移動させてナセル３の外部４８の自然環境下に露出させる。特に第１の３段伸縮電動ジャッキ１２は、後述の制御部からの指示により伸縮する。第１の３段伸縮電動ジャッキ１２が縮む際、ナセル３の筐体に設けられた第１開閉部４６が開き、検定用風向風速計１０は開いた第１開閉部４６を通過してナセル３の内部４２に進入する。検定用風向風速計１０が通過した後、第１開閉部４６が閉じることで検定用風向風速計１０の格納状態（図２に対応）が実現される。第１の３段伸縮電動ジャッキ１２が伸びる際も同様に第１の３段伸縮電動ジャッキ１２および第１開閉部４６の作用により検定用風向風速計１０の測定状態（図３に対応）が実現される。第１の３段伸縮電動ジャッキ１２および第１開閉部４６は、検定用風向風速計１０を自然環境から隔離する隔離機構を構成する。
【００２１】
検定用風向風速計１０は、３つの第１風杯１４と、３つの第１風杯１４が一端に取り付けられた第１風速計シャフト１６と、第１風速計シャフト１６の他端に連結された第１風速検出部１８と、第１矢羽根２４と、第１矢羽根２４が取り付けられた第１風向計シャフト２６と、第１風向計シャフト２６の下端に連結された第１風向検出部２８と、を含む。
【００２２】
３つの第１風杯１４、第１風速計シャフト１６および第１風速検出部１８は、公知の風杯型風速計と同様に構成されてもよい。例えば、第１風杯１４は半球殻または円錐殻の羽であってもよい。この第１風杯１４に風が当たると、凸面よりも凹面の方が空気抵抗が大きいために、凹面が押される方向に第１風速計シャフト１６が回転する。第１風速検出部１８は、第１風速計シャフト１６を入力シャフトとする発電機と同様の構成を有しており、第１風速計シャフト１６の回転を電力として検出する。第１風速検出部１８は、検出結果を数値や電気信号に変換して出力する。
【００２３】
第１矢羽根２４、第１風向計シャフト２６および第１風向検出部２８は、風見鶏と同じ原理を用いる公知のベーン式風向計と同様に構成されてもよい。第１風向検出部２８は、風向の検出結果を数値や電気信号に変換して出力する。
【００２４】
図５（ａ）〜（ｃ）は、第１開閉部４６の上面図である。図５（ａ）は測定状態に対応し、図５（ｃ）は格納状態に対応し、図５（ｂ）は第１の３段伸縮電動ジャッキ１２が伸びるまたは縮むときに対応する。測定状態においては、第１開閉部４６の左メインシャッタ５２および右メインシャッタ５４により第１開閉部４６の開口部６０の大半が閉じられる。左メインシャッタ５２および右メインシャッタ５４は、第１の３段伸縮電動ジャッキ１２を通過させるジャッキ開口６２を形成するよう構成される。
【００２５】
第１の３段伸縮電動ジャッキ１２の伸縮動作の進行中においては、左メインシャッタ５２は左向きにスライドし、右メインシャッタ５４は右向きにスライドする。これにより、第１開閉部４６は検定用風向風速計１０が通過できる程度に開く。格納状態においては、左メインシャッタ５２と右メインシャッタ５４とは再び中央付近で接触する。また、ジャッキ開口６２に対応する部分には、左メインシャッタ５２から左サブシャッタ５６が、右メインシャッタ５４から右サブシャッタ５８が、それぞれ出てくる。これらのサブシャッタが接触することにより、ジャッキ開口６２も閉じられる。
【００２６】
図２、図３および図４に戻り、計測用風向風速計１１は検定用風向風速計１０と同様の構成を有する。計測用風向風速計１１は、第１の３段伸縮電動ジャッキ１２に対応する第２の３段伸縮電動ジャッキ１３の上端に取り付けられている。第２の３段伸縮電動ジャッキ１３が伸縮する際、第１開閉部４６に対応する第２開閉部４７が開閉する。計測用風向風速計１１は、３つの第１風杯１４に対応する３つの第２風杯１５と、第１風速計シャフト１６に対応する第２風速計シャフト１７と、第１風速検出部１８に対応する第２風速検出部１９と、第１矢羽根２４に対応する第２矢羽根２５と、第１風向計シャフト２６に対応する第２風向計シャフト２７と、第１風向検出部２８に対応する第２風向検出部２９と、を含む。
【００２７】
通常時、検定用風向風速計１０はナセル３内に格納されており、自然環境から隔離されている。計測用風向風速計１１はナセル３の外の自然環境下に配置される。
検定時、検定用風向風速計１０はナセル３の外に移動する。計測用風向風速計１１はナセル３の外に配置されたままである。風力発電装置１では、ナセル３の外に現れた検定用風向風速計１０によって計測された風速および風向を使用して、計測用風向風速計１１に異常が発生しているか否かが判定される。
異常検知時、検定用風向風速計１０はナセル３の外に配置されたまま、計測用風向風速計１１はナセル３内に格納される。
【００２８】
図６は、制御部３２の機能および構成を示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。
【００２９】
制御部３２は、第１風速検出部１８、第２風速検出部１９、第１風向検出部２８および第２風向検出部２９と接続される。制御部３２は、発電制御部３４と、異常検知部４０と、復帰処理部３６と、を含む。
【００３０】
発電制御部３４は、計測用風向風速計１１の第２風速検出部１９から入力される風速の検出結果および計測用風向風速計１１の第２風向検出部２９から入力される風向の検出結果に基づいて、風力発電装置１における発電を制御する。例えば、発電制御部３４は、風速の検出結果を継続的に監視し、突風の発生を検知するとカットアウトを実行する。また、発電制御部３４は、風向の検出結果を継続的に監視し、風向の急変を検知すると所定の風向急変対応処理を実行する。
【００３１】
異常検知部４０は、所定のタイミングで検定用風向風速計１０の状態を格納状態から測定状態に切り替え、検定用風向風速計１０における検出結果と計測用風向風速計１１における検出結果とを比較することで、計測用風向風速計１１に氷雪付着や氷結、凍結などの異常が発生しているか否か判定する。特に異常検知部４０は間欠的にすなわち定期的に、第１開閉部４６の駆動機構を制御することで第１開閉部４６を開き、第１の３段伸縮電動ジャッキ１２を伸ばす。異常検知部４０は、第１の３段伸縮電動ジャッキ１２が最も長い位置まで伸びると、第１開閉部４６を閉じる。これにより、検定用風向風速計１０の状態は格納状態から測定状態に切り替わる。その結果、２つの風向風速計１０、１１の状態は検定時の状態（図３参照）になる。
【００３２】
異常検知部４０は、既に測定状態にある計測用風向風速計１１の第２風速検出部１９から入力される風速の検出結果と、新たに測定状態となった検定用風向風速計１０の第１風速検出部１８から入力される風速の検出結果と、を比較する。異常検知部４０は、第２風速検出部１９において検出された風速が、第１風速検出部１８において検出された風速を基準とする所定の誤差範囲内にある場合、計測用風向風速計１１の風速検出機能に異常は発生していないと判定する。異常検知部４０は、第２風速検出部１９において検出された風速が誤差範囲を外れる場合、計測用風向風速計１１の風速検出機能に異常が発生していると判定する。
【００３３】
異常検知部４０は風向についても風速と同様の比較および異常判定を行う。異常検知部４０は、計測用風向風速計１１の風速検出機能および風向検出機能のうちの少なくともひとつについて異常が発生していると判定された場合、計測用風向風速計１１に異常が発生していると判定する、すなわち異常を検知する。異常検知部４０は、風速検出機能および風向検出機能の両方について異常は発生していないと判定された場合、計測用風向風速計１１に異常は発生していないと判定する。
【００３４】
異常検知部４０は、計測用風向風速計１１に異常は発生していないと判定された場合、検定用風向風速計１０の状態を測定状態から格納状態に切り替える。その結果、２つの風向風速計１０、１１の状態は通常時の状態（図２参照）に戻る。
【００３５】
発電制御部３４は、異常検知部４０によって計測用風向風速計１１の異常が検知されると、計測用風向風速計１１の代わりに検定用風向風速計１０における検出値に基づいて、風力発電装置１における発電を制御する。異常検知部４０によって計測用風向風速計１１の異常が検知された場合（以下、異常検知時と称す）、検定用風向風速計１０は測定状態となっている。異常検知時、発電制御部３４は計測用風向風速計１１から入力される風向、風速の検出結果を破棄し、代わりに検定用風向風速計１０から入力される風向、風速の検出結果を使用する。
【００３６】
復帰処理部３６は、異常検知部４０によって計測用風向風速計１１の異常が検知されると、計測用風向風速計１１の状態を測定状態から格納状態に切り替える。すなわち、異常検知時の計測用風向風速計１１の状態は格納状態である。復帰処理部３６は、計測用風向風速計１１を格納してから所定の格納期間が経過すると、計測用風向風速計１１の異常が解除された（融雪・融氷が完了した）と判定し、計測用風向風速計１１の状態を格納状態から測定状態に切り替えると共に検定用風向風速計１０の状態を測定状態から格納状態に切り替える。その結果、２つの風向風速計１０、１１の状態は通常時の状態に戻る。
【００３７】
発電制御部３４は、復帰処理部３６において計測用風向風速計１１の異常が解除されたと判定されると、計測用風向風速計１１における検出値に基づく風力発電装置１の制御を再開する。
【００３８】
以上のように構成された風力発電装置１の動作を説明する。
図７は、風力発電装置１における一連の処理の一例を示すフローチャートである。制御部３２は、前回の検定すなわち異常か否かの判定から所定の検定周期が経過したか否かを判定する（Ｓ２０２）。検定周期が経過していないと判定された場合（Ｓ２０２のＮ）、制御部３２は所定期間待機した後、処理をステップＳ２０２に戻す。検定周期が経過したと判定された場合（Ｓ２０２のＹ）、制御部３２は、検定用風向風速計１０をナセル３の中から外へ移動させるための処理を行う（Ｓ２０４）。制御部３２は、検定用風向風速計１０における風向・風速の検出値と計測用風向風速計１１における風向・風速の検出値とを比較することで、計測用風向風速計１１に異常が発生しているか否かを判定する（Ｓ２０６）。
【００３９】
異常が検知されなかった場合（Ｓ２０６のＮ）、制御部３２は後述のステップＳ２１４の処理を実行する。異常が検知された場合（Ｓ２０６のＹ）、制御部３２は、計測用風向風速計１１をナセル３内に格納するための処理を行う（Ｓ２０８）。制御部３２は、格納開始から格納期間が経過したか否かを判定する（Ｓ２１０）。格納期間が経過していないと判定された場合（Ｓ２１０のＮ）、制御部３２は所定期間待機した後、処理をステップＳ２１０に戻す。格納期間が経過したと判定された場合（Ｓ２１０のＹ）、制御部３２は、計測用風向風速計１１をナセル３の中から外へ移動させるための処理を行う（Ｓ２１２）。制御部３２は、検定用風向風速計１０をナセル３内に格納するための処理を行う（Ｓ２１４）。その後、処理はステップＳ２０２に戻る。
【００４０】
本実施の形態に係る風力発電装置１では、通常時、検定用風向風速計１０はナセル３内に格納されており、かつ、計測用風向風速計１１はナセル３の外の自然環境下に配置されている。検定時には検定用風向風速計１０の格納は解除され、２つの風向風速計１０、１１の両方がナセル３の外に配置される。そして２つの風向風速計１０、１１における検出値の比較により、計測用風向風速計１１の異常が検知される。このように、通常時は検定の基準となる検定用風向風速計１０をナセル３内に格納しておくことで、検定時の検定用風向風速計１０における検出値の正確性を高めることができる。その結果、計測用風向風速計１１の異常検知をより正確に行うことができ、計測用風向風速計１１における風向や風速の検出値の信頼性をより高めることができる。
【００４１】
また、増速機の故障診断を行う際に、風速や風向のデータを条件定義に使用することがある。したがって、風向・風速の検出値の信頼性を高めることにより、故障診断の信頼性を高めることができる。
【００４２】
また、本実施の形態に係る風力発電装置１では、制御部３２は、通常時および検定時は計測用風向風速計１１における検出値を使用して、異常検知時は検定用風向風速計１０における検出値を使用して、風力発電装置１の制御を行う。したがって、制御部３２への風速・風向の検出結果の供給を止めることなく、計測用風向風速計１１の異常判定や異常からの復帰処理を行うことができる。これにより、風力発電装置１の稼働率を高めることができる。
【００４３】
特に、特許文献１に記載の技術では、風向風速計にナセル内冷却風を当てている間は風速や風向の検出はできないので、風力発電装置における発電を止めることとなる。したがって、稼働率が低下する。これに対して本実施の形態に係る風力発電装置１では、計測用風向風速計１１の異常からの復帰処理中は検定用風向風速計１０を使用して風速や風向を検出するので、発電を止める必要はなく、稼働率を高めることができる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る風力発電装置１では、計測用風向風速計１１の氷雪付着や氷結が検知された場合、計測用風向風速計１１はナセル３内に格納される。一般にナセル３内は外よりも温度が高く、またナセル３内では風雪もしのげる。特に風力発電装置１の発電状態においては、増速機や他の各種装置から熱が放出されており、ナセル３の内部４２の温度は冬期の外気温と比べてかなり高い。したがって、計測用風向風速計１１をナセル３内に格納することにより計測用風向風速計１１の融雪や融氷をより短時間で効率的に行うことができる。
【００４５】
第１の実施の形態では、検定用風向風速計１０を自然環境から隔離する隔離機構として第１の３段伸縮電動ジャッキ１２および第１開閉部４６からなる格納機構を採用する場合について説明したが、これに限られない。例えば、風力発電装置は、検定用風向風速計１０を囲う開閉可能なカバー機構を備えてもよい。
【００４６】
図８は、第１変形例に係る風力発電装置が備える検定用風向風速計１０およびカバー機構７０を示す模式図である。図８は通常時の状態を示す。カバー機構７０は検定用風向風速計１０を覆うことで、検定用風向風速計１０をナセル３の外部４８の自然環境から隔離する。検定時にはカバー機構７０が開き、検定用風向風速計１０は自然環境に曝される。
【００４７】
第１の実施の形態では、異常判定の際に検定用風向風速計１０における検出値と計測用風向風速計１１における検出値とを比較し、異常からの復帰の際には計測用風向風速計１１をナセル３内に格納する場合について説明したが、これに限られない。例えば、２つの風向風速計１０、１１における検出値の比較に加えてまたはそれに代えて、少なくとも以下の２つの手法により計測用風向風速計１１の異常を判定してもよい。
【００４８】
（１）異常検知部は、発電機が発電しているときの発電量と第２風速検出部１９における風速の検出結果とが、発電量と風速との既知の関係を満たすか否かにより、異常が発生しているか否かを判定する。既知の関係は、ある風速に対する発電量の正常な範囲であってもよいし、ある発電量に対する風速の正常な範囲であってもよい。このような関係は、風力発電装置のスペックから理論的に導かれてもよいし、凍結等の異常が発生していないときに取得されたデータに基づいて実験的に導かれてもよい。異常検知部は、既知の関係を満たさないと判定された場合、計測用風向風速計１１に異常が発生していると判定する。
（２）発電機が発電していないとき、異常検知部は、第２風速検出部１９をモータとして使用することで、第２風速計シャフト１７を強制的に回転させる。異常検知部は、第２風速計シャフト１７を強制的に回転させるのに必要なトルクの検出値を取得する。異常検知部４０は、取得されたトルクの検出値に基づいて、計測用風向風速計１１に凍結などの異常が発生しているか否かを判定する。異常検知部４０は、トルクの検出値が正常範囲を外れる場合、計測用風向風速計１１に異常が発生していると判定する。トルクの正常範囲は、実質的に無風のときに（氷結も氷雪付着もない場合の）第２風速計シャフト１７を回転させるために必要なトルクの値を基準に設定される。
【００４９】
なお、異常判定に検出値の比較を使用しない場合、検定用風向風速計１０は異常検知時のバッファとして機能する。通常時は検定用風向風速計１０はナセル３内に格納されているので、異常検知時の検定用風向風速計１０における検出値の信頼性は高い。したがって、異常検知時にはこの検定用風向風速計１０における検出値を制御に使用することで、風力発電装置の稼働率を高めることができる。
【００５０】
また、計測用風向風速計１１のナセル３内への格納に加えてまたはそれに代えて、少なくとも以下の２つの手法により異常からの復帰を行ってもよい。
（１）計測用風向風速計１１にヒータを取り付ける。復帰処理部は、異常検知部によって計測用風向風速計１１の異常が検知されると、ヒータに所定期間通電するための処理を行う。ヒータが発する熱により、融雪・融氷が進行する。
（２）復帰処理部は、第２風速検出部１９および第２風向検出部２９をそれぞれモータとして使用することで、第２風速計シャフト１７および第２風向計シャフト２７を強制的に回転させる。これにより、強制回転前に計測用風向風速計１１に付着していた氷雪を強制的に振り落とすことが可能となる。
【００５１】
第１の実施の形態では、通常時、検定用風向風速計１０を自然環境から隔離する場合について説明したが、これに限られない。例えば、通常時および検定時のいずれにおいても検定用風向風速計１０をナセル３の外に配置し、かつ、制御部は通常時に第１風速検出部１８および第１風向検出部２８をそれぞれモータとして使用することで、第１風速計シャフト１６および第１風向計シャフト２６を強制的に回転させてもよい。制御部は検定時には強制回転を解除してもよい。この場合、強制回転中は検定用風向風速計１０への氷雪の付着や氷結を抑制することができるので、検定時の検定用風向風速計１０における検出値の信頼性を高めることができる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、風力発電装置１が設置状況の異なる２つの風向風速計１０、１１を備える場合について説明した。第２の実施の形態に係る風力発電装置は、種類の異なる２つの風向風速計３１０、３１１を備える。
【００５３】
図９は、風杯型風向風速計３１０および超音波式風向風速計３１１を示す模式図である。風杯型風向風速計３１０および超音波式風向風速計３１１はナセル３の外に並んで配置される。風杯型風向風速計３１０の計測方式と超音波式風向風速計３１１の計測方式とは異なる。
【００５４】
風杯型風向風速計３１０は、３つの第１風杯１４に対応する３つの風杯３１４と、第１風速計シャフト１６に対応する風速計シャフト３１６と、第１風速検出部１８に対応する風速検出部３１８と、第１矢羽根２４に対応する矢羽根３２４と、第１風向計シャフト２６に対応する風向計シャフト３２６と、第１風向検出部２８に対応する風向検出部３２８と、を含む。風杯型風向風速計３１０は風速や風向を計測するための回転機構を有する。
【００５５】
超音波式風向風速計３１１は超音波送受信部３１３と風向風速検出部３１５とを含む。超音波式風向風速計３１１は、公知の超音波式風向風速計と同様に構成されてもよい。すなわち、風向風速検出部３１５は、超音波送受信部３１３に含まれる向かい合うトランスデューサ間を超音波パルスが伝播する所要時間を計測し、双方からの伝播時間を比較する。空気に動きが無い状態ではすべての超音波パルスの伝播時間が等しくなる。風が吹くと、風と反対方向に発射された超音波が対面のトランスデューサに到達する時間に遅延が生じる。風向風速検出部３１５は、それぞれの対のトランスデューサ間での伝播時間の変化に基づき、風速と風向の値を算出する。超音波式風向風速計３１１には基本的に計測のための可動機構は設けられておらず、特に超音波式風向風速計３１１は回転機構を有さない。
【００５６】
本実施の形態に係る風力発電装置の制御部（不図示）は、第１の実施の形態の異常検知部４０と同様に、風杯型風向風速計３１０における風向、風速の検出値と超音波式風向風速計３１１における風向、風速の検出値とを比較することで、風杯型風向風速計３１０または超音波式風向風速計３１１のいずれかもしくは両方の異常を検知する。制御部は、それらの検出値の差分が所定値より大きくなると異常が発生していると判定する。
【００５７】
なお、制御部は、風杯型風向風速計３１０を強制的に回転させるときのトルクの検出値に基づき風杯型風向風速計３１０に異常が発生しているか否かを判定してもよい。この場合、制御部は、通常時は風杯型風向風速計３１０における検出値に基づいて風力発電装置を制御し、風杯型風向風速計３１０の異常が検知されると、超音波式風向風速計３１１における検出値に基づいて風力発電装置を制御する。
【００５８】
一般的に、同じ種類の風向風速計を並べて配置すると、同じ時期に同じような異常を起こす可能性が比較的高い。このように両方の風向風速計に異常が発生すると、異常を解消するための期間中は風力発電装置の運転を停止する必要があるので、風向風速計を２つ設けて冗長性を持たせた意味があまりなくなる。そこで、本実施の形態に係る風力発電装置では、種類の異なる２つの風向風速計３１０、３１１が設けられる。したがって、両方の風向風速計３１０、３１１に同時期に異常が発生するリスクを低減できる。その結果、風力発電装置の稼働率を高めることができる。
【００５９】
以上、実施の形態に係る風力発電装置について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６０】
第１および第２の実施の形態では、風速検出部を発電機により構成し、風速計シャフトを回転させる場合にはその発電機をモータとして使用する場合について説明したが、これに限られない。例えば、風速検出部は、風速計シャフトの回転を歯車式の機構やフォトインタラプタを用いたカウンタなどで検出し、検出結果を数値や電気信号に変換して出力してもよい。この場合、必要であれば風速計シャフトに別途モータを取り付けることで、風速計シャフトの強制回転を実現する。風向検出部についても同様である。
【００６１】
第１および第２の実施の形態では、風速計と風向計とが一体となった風向風速計を使用する場合について説明したが、これに限られず、風速計と風向計とをそれぞれ別個に設けてもよい。
【００６２】
第１および第２の実施の形態では、主に氷雪付着や氷結による異常を扱う場合について説明したが、これに限られない。例えば、風速計や風向計内のベアリングの損傷や錆び、風速計の風杯ひとつの破損、信号線の断線などの機械的な損傷による異常の判定に対して、第１または第２の実施の形態に係る技術的思想を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１  風力発電装置、  ２  支柱、  ３  ナセル、  ４  ロータヘッド、  ５  風車ブレード、  １０  検定用風向風速計、  １１  計測用風向風速計、  ３２  制御部。
【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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【図８】
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【図９】
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