(57)【要約】【課題】従来行われてきた風力発電設備の定期メンテナンスは、通常、風力発電設備の設置環境及び稼動状態にかかわらずに、十分な安全率を考慮した一定間隔のメンテナンス周期を設定して運用されてきたので、必要以上に短いメンテナンス間隔でメンテナンスを実施する傾向があった。この為、風力発電設備の生涯トータルでのメンテナンス費用が必要以上に高額になってしまうという課題があった。【解決手段】この発明に係わる風力発電設備の監視装置は、運転状態監視手段が取得した風力発電設備の稼動実績と、予め設定した風力発電設備のメンテナンス条件に基づいて、実際の稼動状況がメンテナンスの必要となる稼動量に達しているか否かを判定する判定手段を設けた。【選択図】図２
2006342766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力を電気エネルギーに変換する風力発電設備の稼動実績を前記風力発電設備から取得する運転状態監視手段と、前記風力発電設備のメンテナンスが必要となる条件を設定するメンテナンス条件設定手段と、前記稼動実績と前記メンテナンス条件に基づいて、前記風力発電設備のメンテナンスの必要性の有無を判定する判定手段とを備えた風力発電設備の監視装置。
【請求項２】
風力発電設備の設置場所における過去の気象データと、運転状態監視手段が取得した前記風力発電設備の稼動実績に基づいて、前記風力発電設備の将来の稼動量の予測値を計算し、次回のメンテナンス実施時期を予測する予測手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の風力発電設備の監視装置。
【請求項３】
予測手段が予測した次回のメンテナンス実施時期を遠隔監視装置の外部に通知する情報伝達手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の風力発電設備の監視装置。
【請求項４】
風力発電設備の各機器の消耗度情報を蓄積する消耗度情報蓄積手段を備え、予測手段は前記消耗度情報に基づいて、次回のメンテナンス実施時期を予測することを特徴とする請求項２、または請求項３記載の風力発電設備の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風力発電設備の運用状態を監視することが可能な風力発電設備の監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の風力発電設備の監視装置は、風力発電設備と監視装置をインターネット等で接続し、監視装置において風力発電設備の運用状態を監視可能な構成になっていた(例えば、特許文献１)。このような従来の監視装置では、風力発電設備から風力発電設備の運用状態データを取得し、監視装置の表示画面に取得した運用状態データに基づいた各種情報を表示することにより、監視員が風力発電設備の運用状態や、異常状態の把握がおこなえるようになっていた。
【０００３】
また、風力発電設備は風車の回転体部分のグリースアップ等のメンテナンスが必要であるが、従来の風力発電設備は、これら設備の保守面では定期的なメンテナンスを実施することにより、風力発電設備の可用性を高めるようにしてきた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４９４１５号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来行われてきた風力発電設備の定期メンテナンスは、通常、風力発電設備の設置環境及び稼動状態にかかわらずに、風力発電設備の供給者が推奨する一定のメンテナンス間隔にて一律に実施されている。風力発電設備の稼動実績は、季節若しくは、月によって、また、風の強い時期、弱い時期、及び風向変化が大きい時期、小さい時期などによって影響を受けるが、定期メンテナンスの間隔はこれら実際の稼動実績を考慮せずに、十分な安全率を考慮した間隔に設定して運用されてきた。この為、風力発電設備の生涯トータルでのメンテナンス費用が必要以上に高額になってしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は前記に述べたような課題を解決するためになされたもので、一律に設定されたメンテナンス間隔ではなく、風力発電設備の設置場所や、気象状況により変動する実際の稼動実績に応じたメンテナンス間隔によるメンテナンスを可能とする風力発電設備の監視装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係わる風力発電設備の監視装置は、運転状態監視手段が取得した風力発電設備の稼動実績と、予め設定した風力発電設備のメンテナンス条件とから、取得した稼動実績がメンテナンスの必要となる稼動量に達しているか否かを判定する判定手段を備えることにより、メンテナンスの必要性の有無を判定できるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、風力発電設備のメンテナンス間隔を風力発電設備の稼動実績に基づいて適切に決定することができるので、稼動状態を予め仮定して理論的に算出したメンテナンス間隔による一定の間隔でのメンテナンス作業をした場合に比べて、実際のメンテナンス間隔を長くすることができる。これにより、年間あたりのメンテナンス回数を削減できるなどトータルなメンテナンス費用を抑制することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１による風力発電設備の監視装置１を含む全体システムの構成を示す。図１において、監視装置１は風車２を備え、風力という自然エネルギーを利用して発電する機能を有する風力発電設備３と通信回線４で接続されている。風力発電設備３内部には制御監視回路５が備えられ、制御監視回路５は風力発電設備３の設置場所における風向、風速、及び風力発電設備３の発電量、風車の回転回数、実稼働時間等を計測する。監視装置１は通信回線４経由で、制御監視回路５が計測したこれらのデータを取得する。通信回線４として、長距離伝送に適するものを使用すれば、監視装置１は風力発電設備３から遠隔な場所に設置して、いわゆる遠隔監視の形態で運用することができる。
【００１０】
図２に、監視装置１の内部構成を示す。図２において、処理部１０は監視制御の各処理を実行するものであり、ＣＰＵなどの演算処理ユニットで実現する。処理部１０が実行する処理の中には、メンテナンス条件設定手段１０ａ、運転状態監視手段１０ｂ、及び判定手段１０ｃがある。ＲＡＭ部１１は処理部１０で実行する処理の作業用に使用するデータ領域であり、ＲＯＭ部１２は監視装置１の起動時に使用する起動プログラムなどを格納する領域である。監視員が入力する各種入力データは入力装置１３で取り込み、取り込んだデータは処理部１０の処理によりデータ記憶装置１４に格納される。データ記憶装置１４に格納されるデータにはメンテナンス条件データ１４ａと稼動実績データ１４ｂ、及び処理結果データ１４ｃがある。データ記憶装置１４に格納される各データの内容は後述する。処理部１０での処理結果は表示装置１５に表示され、監視員が処理結果を確認することができる。また、処理部１０での処理結果はデータ記憶装置１４に処理結果データ１４ｃとして格納される。通信回線インタフェース部１６は通信回線４と接続し、風力発電設備３内の制御監視回路５が計測したデータを受信する。以上説明した監視装置１内の各部、及び各装置は内部バス１７で相互に連結されており、全体として動作可能な構成になっている。
【００１１】
次に、処理部１０が実行する各機能について説明する。まず、処理部１０が運転状態監視手段１０ｂを実行した時の動作について説明する。図３に、運転状態監視手段１０ｂの動作フローを示す。運転状態監視手段１０ｂを実行すると、処理部１０は、通信回線インタフェース部１６を制御して、通信回線４経由で風力発電設備３内の制御監視回路５と通信可能な状態に接続する（ステップａ１）。制御監視回路５と接続が確立されたら、次に制御監視回路５内の風力発電設備３の動作状況を示す計測データを取得する（ステップａ２）。取得したデータはデータ記憶装置１４に稼動実績データ１４ｂとして時系列に記憶する（ステップａ３）。なお、処理部１０は運転状態監視手段１０ｂを例えば定期的に実行することにより、データ記憶装置１４内の稼動実績データが最新のデータ状態となるように維持することができる。また、緊急に計測データを取得したい場合などは、入力装置１３から操作することにより、任意のタイミングで運転状態監視手段１０ｂを実行することもできる。
【００１２】
また、処理部１０はメンテナンス条件設定手段１０ａを実行することにより、入力装置１３からメンテナンス条件を入力し、データ記憶装置１４内にメンテナンス条件データ１４ａとして保持する。ここで、メンテナンス条件とは、風力発電設備のメンテナンスが必要となる条件であり、具体的には例えば稼働時間や風車の回転回数などである。このメンテナンス条件を決定する際には、風力発電が自然エネルギーである風力を利用するものであることから、風力発電設備３の設置場所の地形や気候等の自然環境を考慮して決定するようにする。例えば、冬季は風車の回転数が多く、夏季は少ないという過去の統計データがあればそれらのデータも活用して決定する。
【００１３】
処理部１０は判定手段１０ｃを実行することにより、その時点でのメンテナンス作業の必要性の有無を判定することができる。図４に、この判定手段１０ｃの動作フローを示す。図４に基づいて判定手段１０ｃを実行した際の処理を説明する。まず、処理部１０はデータ記憶装置１４からメンテナンス条件データ１４ａと稼動実績データ１４ｂをＲＡＭ部１１に読み込む（ステップｂ１）。以下、メンテナンス条件として稼働時間と風車の回転回数が設定されていた場合を例に説明する。
【００１４】
次に処理部１０は、読み込んだメンテナンス条件と稼動実績とを比較する（ステップｂ２）。即ち、メンテナンス条件としての稼働時間と風車の回転回数の設定値と、稼動実績としての稼働時間と風車の回転回数の実績値をそれぞれ比較する。比較の結果、実績値のいずれか一方でも、設定値以上の値になっていた場合には、稼動実績がメンテナンス条件を満たしているとし、メンテナンスの実施時期であると判定する（ステップｂ３）。一方、比較の結果、実績値のいずれも、設定値未満の値になっていた場合には、メンテナンスの実施時期ではないと判定する（ステップｂ４）。ステップｂ３、又はステップｂ4で得た判定結果は表示装置１５に表示され、監視員が処理結果を確認することができる。また、この判定結果はデータ記憶装置１４に処理結果データ１４ｃとして格納され、監視員がいつでも必要なときに判定結果を取り出して確認することができる（ステップｂ５）。なお、判定結果が「メンテナンスの実施時期である」となった場合は、直ちにメンテナンス作業を実施する必要がある。
【００１５】
以上説明したように、処理部１０は判定手段１０ｃにおいて、風力発電設備３の稼動状況に即してメンテナンスの必要性の有無を判定できるようにしたので、事前に設定した一定のメンテナンス間隔ではなく、実際の稼動状況に対応したメンテナンス間隔でのメンテナンスが実施できる。
【００１６】
従来行われていたような事前に設定した一定のメンテナンス間隔は、風力発電設備３の稼動状態を高めに想定するなどして、十分に安全率を考慮して設定するものである為、実際に必要とするメンテナンス間隔よりも短いメンテナンス間隔に設定される傾向がある。従って、本実施の形態の監視装置によれば、実際のメンテナンス間隔が延長されるケースが生じ、これによって、メンテナンス費用の削減効果が期待できる。
【００１７】
実施の形態２．
風力発電設備のメンテナンス作業を効率的に行うためには、予めメンテナンス作業が必要な時期を予測し、その予測に基づいた事前に準備を行うなどの計画性のあるメンテナンスを実施するようにしたほうがよい。実施の形態２に係る風力発電設備の監視装置は実施の形態１の風力発電設備の監視装置に対して、過去の気象データを用いて、次回のメンテナンスが必要な時期を予測できる機能を追加したものである。
【００１８】
図５に、実施の形態２の風力発電設備の監視装置の内部構成を示す。実施の形態２に係る風力発電設備の監視装置は実施の形態１の風力発電設備の監視装置に対して、過去の気象データを保持しておく機能と、この過去の気象データを活用した次回メンテナンス時期の予測機能を追加したものである。図５において図２と同一部分には同一符号を付して、説明を省略する。データ記憶装置１４内に保持している気象データ１４ｄは風力発電設備が設置されている地点の風速、風向などについての過去の気象実績のデータである。処理部１０は予測手段１０ｄを実行することにより、次回のメンテナンスが必要な時期を予測する。
【００１９】
図６に、この予測手段１０ｄの動作フローを示す。図６に基づいて予測手段１０ｄを実行した際の処理を説明する。まず、処理部１０はデータ記憶装置１４からメンテナンス条件データ１４ａ、稼動実績データ１４ｂと気象データ１４ｄをＲＡＭ部１１に読み込む(ステップｃ１)。なお、以下の説明ではメンテナンス条件データ１４ａとして発電量と風車の回転回数を使用するものとする。
【００２０】
次に予測手段１０ｄは発電量、及び風車の回転回数について、ステップｃ１で読み込んだ稼動実績データ１４ｂに含まれている実績値と、同じくステップｃ１で読み込んだメンテナンス条件データ１４ａに含まれている設定値との差分をとることにより、次回のメンテナンスが必要になるまでの残り発電量と残り回転回数を計算する。ここでは残り発電量と残り回転回数をまとめて残稼動量と呼ぶことにする(ステップｃ２)。
【００２１】
次にステップｃ１で読み込んだ気象データ１４ｄを使用して、将来の発電量、及び風車の回転回数を予測計算する。気象データ１４ｄには風力発電設備３が設置されている地点の過去の気象データが含まれており、予測手段１０ｄは気象データ１４ｄのうち、予測時点の時期（例えば日付、季節）などを元に必要な部分を使用する。また、予測計算は世界的に広く用いられているＷＡｓＰ（  Ｗｉｎｄ  Ａｔｌａｓ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｇｒａｍ）などの予測計算手法を用いて実行する。この予測計算した将来の発電量、及び風車の回転回数とステップｃ２で計算した残稼動量とから、残稼動量達成するまでの所要日数が算出でき、これにより次回のメンテナンスが必要な時期、すなわち次回メンテナンスの実施予定日を求めることができる(ステップｃ３)。ステップｃ３で得た判定結果は表示装置１５に表示され、監視員が処理結果を確認することができる。また、この判定結果はデータ記憶装置１４に処理結果データ１４ｃとして格納され、監視員がいつでも必要なときに予測結果を取り出して確認することができる（ステップｃ４）。
【００２２】
以上説明したように、処理部１０は気象データを用いて次回のメンテナンスの実施時期を予測することができるので、メンテナンス要員の投入、及びメンテナンス用部品の調達のための費用計画を事前に把握することができるので、計画的で無駄のないメンテナンス作業が可能となり、コスト削減効果がある。
【００２３】
実施の形態３．
実施の形態２で行った次回メンテナンスの時期の予測結果を、メンテナンス会社に早急に連絡することができれば、メンテナンス会社にとっても好都合である。実施の形態３に係る風力発電設備の監視装置は実施の形態２の風力発電設備の監視装置に対して、次回メンテナンスの時期の予測結果をメンテナンス会社へ送信する機能を追加したものである。図７に、実施の形態３による風力発電設備の監視装置１の内部構成を示す。図７において図５と同一部分には同一符号を付して、説明を省略する。また、図８に、実施の形態３による風力発電設備の監視装置１と風力発電設備３を含むシステムの構成を示す。図８において、監視装置１は送信回線６を介してメンテナンス会社７と接続されている。
【００２４】
図に基づいて、次回メンテナンス時期の予測結果をメンテナンス会社へ伝達する処理を説明する。処理部１０は、予測手段１０ｄが次回メンテナンス時期の予測結果を算出し、予測結果をデータ記憶装置１４に処理結果データ１４ｃとして保存した後に、自動的に情報伝達手段１０ｅを実行する。図９に、情報伝達手段１０ｅの動作フローを示す。処理部１０が情報伝達手段１０ｅを実行すると、まずデータ記憶装置１４から処理結果データ１４ｃに含まれている次回メンテナンス時期の予測結果をＲＡＭ部１１に取り出す(ステップｄ１)。次に、取り出した予測結果を送信に適した形式である送信用データに変換する(ステップｄ２)。こうして作成した送信用データは、送信回線インタフェース部１８に転送し、送信用データをメンテナンス会社７宛に送信するように送信回線インタフェース部１８に依頼する(ステップｄ３)。一方、送信回線インタフェース部１８は処理部１０から受け取った送信用データを送信回線６経由でメンテナンス会社７宛に送信する。ここで、送信回線インタフェース部１８は例えば、電子メール伝送機能、もしくはＦＡＸ伝送機能を有していればよい。
【００２５】
以上説明したように、次回メンテナンス時期の予測結果を自動的にメンテナンス会社に伝達できるようにしたので、メンテナンス会社への情報伝達が効率的に行え、メンテナンス会社での人材派遣計画／部材調達計画の立案が迅速に行うことができるという効果がある。
【００２６】
実施の形態４．
メンテナンス作業員が風力発電設備のメンテナンスを実施する際には、風力発電設備の各機器の消耗度を調査することができ、この調査によって得た各機器の消耗度データを次回のメンテナンス時期の予測作業に活用すれば、より正確な予測が可能となる。実施の形態４に係る風力発電設備の監視装置は実施の形態３の風力発電設備の監視装置に対して、各機器の消耗度データを活用した次回メンテナンス時期の予測機能を追加したものである。図１０に、実施の形態４の風力発電設備の監視装置１の内部構成を示す。図１０において図７と同一部分には同一符号を付して、説明を省略する。但し、予測手段１０ｄは後述するように実施の形態３における予測手段１０ｄとは機能が一部異なる。
【００２７】
メンテナンス作業員の調査によって得られる各機器の消耗度データは、具体的には、例えば、風車２の回転軸の消耗度を調査するなどして得た調査結果などである。処理部１０は機器消耗度データ蓄積手段１０ｆを実行することにより、メンテナンス作業員が得た各機器の消耗度データを入力装置１３から取り込み、データ記憶装置１４内に機器消耗度データ１４ｅとして保存する。
【００２８】
次に処理部１０は予測手段１０ｄを実行することにより、次回のメンテナンスが必要な時期を、機器消耗度データ１４ｅを活用して予測する。図９に、この予測手段１０ｄの動作フローを示す。図９に基づいて予測手段１０ｄを実行した際の処理を説明する。まず、処理部１０はデータ記憶装置１４からメンテナンス条件データ１４ａ、稼動実績データ１４ｂ、気象データ１４ｃ、及び機器消耗度データ１４ｄをＲＡＭ部１１に読み込む(ステップｅ１)。なお、以下の説明では実施の形態２での説明の際と同様に、メンテナンス条件データ１４ａとして発電量と風車の回転回数を使用するものとする。
【００２９】
次に、実施の形態３における予測手段１０ｄの動作フローと同様に、予測手段１０ｄは発電量、及び風車の回転回数について、ステップｅ１で読み込んだ稼動実績データ１４ｂに含まれている実績値と、同じくステップｅ１で読み込んだメンテナンス条件データ１４ａに含まれている設定値との差分をとることにより、次回のメンテナンスが必要になるまでの残り発電量と残り回転回数を計算する。ここでは残り発電量と残り回転回数をまとめて残稼動量と呼ぶことにする(ステップｅ２)。
【００３０】
次に、機器消耗度データ１４ｅのデータを考慮して、ステップｅ２で得た残稼動量を補正する(ステップｅ３)。ここでは、機器消耗度データ１４ｅとして、風車２の回転軸の消耗度が予め規定した値よりも大きくなっていたものとする。そこで、残稼動量のうち残り回転回数を例えば半分に削減するなどの補正を行う。残稼動量の内、残り発電量については補正の必要がないものとし、ステップｅ２で計算した値をそのまま使用する。
【００３１】
次にステップｅ１で読み込んだ気象データ１４ｄを使用して、将来の発電量、及び風車の回転回数を予測計算する。この予測計算した将来の発電量、及び風車の回転回数とステップｅ３で補正した残稼動量とから、残稼動量を達成するまでの所要日数が算出でき、これにより次回のメンテナンスが必要な時期、すなわち次回メンテナンスの実施予定日を求めることができる(ステップｅ４)。ステップｅ４で得た判定結果は表示装置１５に表示され、監視員が処理結果を確認することができる。また、この判定結果はデータ記憶装置１４に処理結果データ１４ｃとして格納され、監視員がいつでも必要なときに予測結果を取り出して確認することができる（ステップｃ５）。
【００３２】
以上説明したように、次回のメンテナンス時期の予測作業において、風力発電設備の各構成機器の実際の消耗度に関する情報を活用して行うことにより、気象条件といった環境条件に基づいた予測よりも、さらに現実の設備状況にも適合したメンテナンス時期の予測が可能となり、より無駄のないメンテナンス作業が実施できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１の風力発電設備の監視装置の内部構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１の運転状態監視手段の動作を示すフロー図である。
【図４】本発明の実施の形態１の判定手段の動作を示すフロー図である。
【図５】本発明の実施の形態２の風力発電設備の監視装置の内部構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２の予測手段の動作を示すフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態３の風力発電設備の監視装置の内部構成図である。
【図８】本発明の実施の形態３のシステム構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３の情報伝達手段の動作を示すフロー図である。
【図１０】本発明の実施の形態４の風力発電設備の監視装置の内部構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態４の予測手段の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ・・・・  処理部
１１  ・・・・  ＲＡＭ部
１２  ・・・・  ＲＯＭ部
１３  ・・・・  入力装置
１４  ・・・・  データ記憶装置
１５  ・・・・  表示装置
１６  ・・・・  通信回線インタフェース部
１７  ・・・・  内部バス
１８  ・・・・  送信回線インタフェース部
【図１】
2006342766.tif 000003
【図２】
2006342766.tif 000004
【図３】
2006342766.tif 000005
【図４】
2006342766.tif 000006
【図５】
2006342766.tif 000007
【図６】
2006342766.tif 000008
【図７】
2006342766.tif 000009
【図８】
2006342766.tif 000010
【図９】
2006342766.tif 000011
【図１０】
2006342766.tif 000012
【図１１】
2006342766.tif 000013