(57)【要約】風力発電装置を運転制御する制御装置のロジック管理が煩雑化することを防止可能な風力発電装置用ハンディ端末及び風力発電システムを提供する。風力発電装置に設けられた接続端１１に接続される接続部３１と、前記風力発電装置１内に組み込まれた制御回路１３内の制御ロジックを選択的に有効とする操作信号を生成する操作端群３２と、前記操作端３２の操作状態を表示する表示部３３とを備えた風力発電装置用ハンディ端末３０であって、前記操作端群３２より生成される操作信号は、前記接続部３１を介して接続された対応する風力発電装置１の前記制御回路１３の、同一サイト内の他の風力発電装置１に共通する運転若しくは保守制御ロジックを選択的に有効とする操作信号である構成とする。
2011099147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置に設けられた接続端に接続される接続部と、前記風力発電装置内に組み込まれた制御回路内の制御ロジックを選択的に有効とする操作信号を生成する操作端群と、前記操作端の操作状態を表示する表示部とを備えた風力発電装置用ハンディ端末であって、前記操作端群より生成される操作信号は、前記接続部を介して接続された対応する風力発電装置の前記制御回路の、同一サイト内の他の風力発電装置に共通する運転若しくは保守制御ロジックを選択的に有効とする操作信号であることを特徴とする風力発電装置用ハンディ端末。
【請求項２】
前記操作端群は、前記風力発電装置の保守制御を行なう保守モードと、運転制御を行なう運転操作モードとのいずれかを選択するモード選択端を備え、
該選択端よりのモード選択により、前記表示部を保守モード画面と運転操作モード画面に選択的に切り替えることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置用ハンディ端末。
【請求項３】
前記操作端群は、前記表示部に表示されたタッチパネルであることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置用ハンディ端末。
【請求項４】
自装置の運転若しくは保守制御を行う少なくとも一の制御回路がそれぞれ設けられた風力発電装置であって、該装置内に設けられた前記一の制御回路は、他の風力発電装置に共通する運転若しくは保守制御ロジックを複数備え、請求項１記載の風力発電装置用ハンディ端末より取得される操作信号により、前記複数の制御ロジックを選択的に有効とする制御回路であることを特徴とする風力発電装置。
【請求項５】
請求項４記載の風力発電装置が、地上若しくは水上に立設させたタワー、そのタワーにヨー制御可能に支持されたナセル、およびそのナセルに翼ピッチ制御可能に取り付けられた複数の回転翼を備えた風力発電装置であって、前記接続端が前記タワー側とナセル側にそれぞれ配置され、前記ハンディ端末を前記ナセル側と前記タワー側のいずれか一方に接続することにより、前記表示部への保守モード操作を行う画面表示を異ならせたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項６】
前記制御ロジックは、航空障害灯、雷電流計測装置、出力制限、雷接近センサ、落雷カウンタの機能の有効・無効を切り替えるためのロジックであることを特徴とする請求項４記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記制御ロジックは、北基準補正値、角度領域、風速条件を含むカーテイルメント機能を実行するためのロジックであることを特徴とする請求項４記載の風力発電装置。
【請求項８】
風力発電装置を複数有する風力発電サイトであって、
前記それぞれの風力発電装置に、自装置の運転若しくは保守制御を行う少なくとも一の制御回路が設けられるとともに、該それぞれの装置に設けられた前記一の制御回路は、他の装置に共通する運転若しくは保守制御ロジックを複数備え、前記風力発電装置に設けた接続端に請求項１記載のハンディ端末を接続して該端末より入力された操作信号により前記複数の制御ロジックを対応する風力発電装置毎に選択的に有効として風力発電装置群が構成されていることを特徴とする風力発電サイト。
【請求項９】
前記制御ロジックは、隣り合う風力発電装置の一方が他方による気流の乱れを受けるとき、その影響を抑制するために前記隣り合う風力発電装置の何れか一を運転停止するカーテイルメント機能を実行するロジックであり、
前記操作信号は、前記カーテイルメント機能を行なう風向の角度領域及び風速条件を含むことを特徴とする請求項８記載の風力発電サイト。
【請求項１０】
前記制御ロジックは、前記対応する風力発電装置に設けられた風速計の較正を実行するロジックであり、前記操作信号は、前記風速計の較正値を含むことを特徴とする請求項８記載の風力発電サイト。
【請求項１１】
複数の風力発電装置を有する風力発電サイトであって、
他の風力発電装置と共通の制御ロジックを複数有して自装置の運転制御を行う制御回路と、前記制御ロジックを有効とする操作信号を生成するハンディ端末を接続する接続部とを備えた風力発電装置と、
前記制御回路の接続端に接続される接続部と、前記制御ロジックの動作を指定する操作信号を入力する操作端群と、前記操作端による操作状態を画面表示する表示部と、前記複数の制御ロジックに対応した操作信号の入力画面を前記表示部に表示させる画面表示制御部とを有するハンディ端末との組み合わせからなることを特徴とする風力発電サイト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置の運転操作モードと保守モードとを選択的に切り替えて、対応するそれぞれのモードで所定の制御動作を行なわしめる風力発電装置用ハンディ端末及び風力発電装置、並びに風力発電サイトに係り、特に、地上若しくは水上に立設させたタワーと、該タワーにヨー制御可能に支持されたナセルと、該ナセルに翼ピッチ制御可能に取り付けられた複数の回転翼を備えた風力発電装置の、前記タワー下部及びナセルにそれぞれ設けられた接続端に接続されて、発電装置内の各種制御を行なう風力発電装置用ハンディ端末及び風力発電装置、並びに風力発電サイトに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、再生可能エネルギーの一つである風力を利用した風力発電装置の普及が進んでいる。
風力発電装置のうち大型の装置は、回転翼が取り付けられたロータヘッドと、ドライブトレイン及び発電機を収納するナセルと、ナセルを支持するタワーとで構成されている。ドライブトレインは、ロータヘッド側から発電機側にトルクを伝達するためのものであり、通常は増速機が組み込まれ、ロータヘッドの回転を増速して発電機に入力するようにした、いわゆるナセル型風力発電装置が多く用いられており、かかる風力発電装置は風力の有効利用及び商用系統への電力の安定供給を図るために、前記ナセル型風力発電装置を所定地域に複数配置したウィンドファームを構成している。【０００３】
例えば複数のウィンドファームを保守管理する技術は、特開２００９−２８７４５３号公報（特許文献１）に開示されているが、該技術はそれぞれの風力発電装置と通信可能なネットワークを介して各ウィンドファームにおける風力発電設備の稼働状態に関する情報を取得するもので、ウィンドファーム内の個々の風力発電装置を個別に制御するものではない。【０００４】
また、特開２００２−３４９４１３号公報（特許文献２）には、発電システム全体として要求される発電出力の安定供給が可能となる技術が開示されており、例えば複数の風力発電装置を有する風力発電システムにおいて、各風力発電装置にそれぞれ個別に設けられてその運転を制御する制御装置を備え、制御装置は、自装置の運転状況を計測する計測手段と、他の風力発電装置に設けられた制御装置と運転状況情報を交換して他の風力発電装置の運転状況情報を得る通信手段と、通信手段によって得られた他の風力発電装置の運転状況情報を踏まえて風力発電システム全体としての発電出力の目的に近づくための自装置の運転パターンを決定する運転パターン決定手段と、運転パターン決定手段によって決定された運転パターンに基づいて自装置の運転を制御する制御手段とを有する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８７４５３号公報
【特許文献２】特開２００２−３４９４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１は、他の風力発電装置の運転状況情報を得ながら風力発電システム全体としての発電出力の安定供給が可能となる技術であって、ウィンドファームの立地条件に基づいて個々の風力発電装置を機能分離するものではなない。
具体的には、ウィンドファーム内に複数の風力発電装置が立設したサイトでは、個々の風力発電装置はその立地条件等により異なる制御設定であり且つ異なる設備機器を備えている。例えば、起伏のあるサイトに建設された風力発電装置においては、標高差により風速が異なることがあるため出力制限の制約条件を異ならせたり、落雷対応機器の設置等の有無を異ならせたりしている。これに伴い、それぞれの風力発電装置が有する制御装置には、制御条件や設備機器等に対応させて異なる制御ロジックを組み込み、制御ロジックには風力発電装置ごとに固有の設定パラメータを入力していた。【０００７】
このように個々の制御装置に固有の制御ロジックや設定パラメータを組み込んで出荷するのは手間と時間がかかり、コストが増大してしまうという問題があった。また、風力発電装置のメンテナンス時に、設備機器を付加したり、機器の修理や交替等を行なった場合、制御ロジックを追加したり組みなおす必要があり、ロジック管理が煩雑化していた。
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、風力発電装置を運転若しくは保守制御する制御ロジックの管理が煩雑化することを防止可能な風力発電装置用ハンディ端末及び風力発電装置、並びに風力発電サイトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る風力発電装置用ハンディ端末は、風力発電装置に設けられた接続端に接続される接続部と、前記風力発電装置内に組み込まれた制御回路内の制御ロジックを選択的に有効とする操作信号を生成する操作端群と、前記操作端の操作状態を表示する表示部とを備えた風力発電装置用ハンディ端末であって、前記操作端群より生成される操作信号は、前記接続部を介して接続された対応する風力発電装置の前記制御回路の、同一サイト内の他の風力発電装置に共通する運転若しくは保守制御ロジックを選択的に有効とする操作信号であることを特徴とする。【０００９】
このように、風力発電装置が同一サイト内の他の風力発電装置と共通の制御ロジックを有し、ハンディ端末から制御ロジックを選択的に有効とする操作信号を入力して制御回路に伝送し、制御ロジックをそれぞれの風力発電装置に適した動作設定とすることで、個々の制御回路の制御ロジックを管理しやすくなる。
また、ハンディ端末の接続部を風力発電装置の接続端に接続して操作信号を伝送する構成としているため、風力発電装置の建設時やメンテナンス時、制御ロジックの条件設定や設定変更の必要が生じた際に現場の作業員が迅速に制御ロジックの設定、変更を行うことが可能となる。【００１０】
なお、ハンディ端末の接続部は、風力発電装置の接続端に対して直接接続されてもよいし、伝送ケーブルを介して接続されてもよい。このような接続部を用いて操作信号を伝送する構成としたため、データ伝送容量が大きく、複数の制御ロジックの操作信号を短時間で伝送することが可能となる。
また、制御ロジックは風力発電装置の運転若しくは保守制御を行なうロジックであり、これにより制御される機器、機能は、風力エネルギを電力に変換するための風力発電装置の主構成機器（例えば、ピッチ制御系、ヨー制御系、ブレーキ制御系）を含んでいてもよいが、特に、風力発電装置が具備する警報機器、保護機器等の設備機器であることが好ましい。【００１１】
また、前記操作端群は、前記風力発電装置の保守制御を行なう保守モードと、運転制御を行なう運転操作モードとのいずれかを選択するモード選択端を備え、該選択端よりのモード選択により、前記表示部を保守モード画面と運転操作モード画面に選択的に切り替えることが好ましい。
このように、保守モード画面と運転操作モード画面とを選択的に切り替える構成とすることにより、作業に応じてハンディ端末より簡単に操作信号を入力することができ、作業の効率化が図れる。【００１２】
さらに、前記操作端群は、前記表示部に表示されたタッチパネルであることが好ましく、これにより、パラメータ入力画面とテンキー等の入力手段とを画面上に同一表示可能で、かつスイッチング操作可能となり、視覚的に操作しやすくなる。【００１３】
また、本発明に係る風力発電装置は、自装置の運転若しくは保守制御を行う少なくとも一の制御回路がそれぞれ設けられた風力発電装置であって、該装置内に設けられた前記一の制御回路は、他の風力発電装置に共通する運転若しくは保守制御ロジックを複数備え、上記風力発電装置用ハンディ端末より取得される操作信号により、前記複数の制御ロジックを選択的に有効とする制御回路であることを特徴とする。【００１４】
本発明によれば、風力発電装置が、同一サイト内の他の風力発電装置に対応可能な共通の制御ロジックを有しているため、制御回路の構成を標準化することができ、コスト低減が図れる。
また、各制御回路が共通の制御ロジックを有し、ハンディ端末から制御ロジックごとの操作信号を取得して、制御回路をそれぞれの風力発電装置に適した動作設定とすることで、個々の制御回路の制御ロジックを管理しやすくなる。【００１５】
また、風力発電装置が、地上若しくは水上に立設させたタワー、そのタワーにヨー制御可能に支持されたナセル、およびそのナセルに翼ピッチ制御可能に取り付けられた複数の回転翼を備えた風力発電装置であって、前記接続端が前記タワー側とナセル側にそれぞれ配置され、前記ハンディ端末を前記ナセル側と前記タワー側のいずれか一方に接続することにより、前記表示部への保守モード操作を行う画面表示を異ならせることが好ましい。【００１６】
例えば、ハンディ端末をナセル側に接続した場合、保守モード画面に保守モード移行後の誤操作によっては危険に繋がる可能性がゼロでは無い旨の注意表示をしたり、誤操作には製造メーカが責任を負わない旨の同意ボタンを現出させたりする。これにより、安全性にも配慮し、且つ作業性を向上させることができる。【００１７】
さらに、前記制御ロジックは、航空障害灯、雷電流計測装置、出力制限、雷接近センサ、落雷カウンタの機能の有効・無効を切り替えるためのロジックであることが好ましい。
航空障害灯、雷電流計測装置、出力制限、雷接近検出センサ、落雷カウンタは、全ての風力発電装置が具備する必要はなく、さらには具備していても常時有効にしておく必要はない。しかし、上記したように風力発電装置は、同一サイト内の他の風力発電装置と共通の制御ロジックを有しており運転に不要な制御ロジックも存在するため、ハンディ端末からこれらの制御ロジックの有効・無効を入力することで運転に必要な制御ロジックのみを適切に動作させることができる。【００１８】
さらにまた、前記制御ロジックは、北基準補正値、角度領域、風速条件を含むカーテイルメント機能を実行するためのロジックであることが好ましい。
風力発電装置は、風向によっては隣の風力発電装置の風下に入ることがあり、この場合隣の風力発電装置による気流の乱れを受けてアンバランスな風荷重がかかり、装置の不具合や破損を引き起こす惧れがある。これを抑制するために、隣り合う風力発電装置の一方が他方による気流の乱れを受ける可能性があると判断される場合には、隣り合う風力発電装置の何れか一を運転停止するカーテイルメント機能を実行する。これにより気流の乱れが風力発電装置に与える影響を最小限に抑えることが可能となる。【００１９】
また、本発明に係る風力発電サイトは、風力発電装置を複数有する風力発電サイトであって、前記それぞれの風力発電装置に、自装置の運転若しくは保守制御を行う少なくとも一の制御回路が設けられるとともに、該それぞれの装置に設けられた前記一の制御回路は、他の装置に共通する運転若しくは保守制御ロジックを複数備え、前記風力発電装置に設けた接続端に上記ハンディ端末を接続して該端末より入力された操作信号により前記複数の制御ロジックを対応する風力発電装置毎に選択的に有効として風力発電装置群が構成されていることを特徴とする。【００２０】
本発明によれば、共通の制御ロジックを有する制御回路が搭載された風力発電装置を複数有するとともに、これらの風力発電装置に接続可能なハンディ端末を有し、ハンディ端末から制御ロジックを選択的に有効とする操作信号を入力して制御回路の制御ロジックをそれぞれの風力発電装置に適した動作設定とすることで、個々の風力発電装置の制御ロジックを管理しやすくなる。【００２１】
また、前記制御ロジックは、隣り合う風力発電装置の一方が他方による気流の乱れを受けるとき、その影響を抑制するために前記隣り合う風力発電装置の何れか一を運転停止するカーテイルメント機能を実行するロジックであり、前記操作信号は、前記カーテイルメント機能を行なう風向の角度領域及び風速条件を含むことが好ましい。
本構成ではカーテイルメント機能を実行する条件として、前記カーテイルメント機能を実行する風向の角度領域及び風速条件を含む操作信号をハンディ端末から入力する構成としている。角度領域は、隣の風力発電装置により気流の乱れを受けると推測される角度領域、又は隣の風力発電装置に気流の乱れを与えると推測される角度領域である。風速条件は、風速が低いと気流の乱れが発生し難いと考えられるため、所定風速以上の場合にカーテイルメント機能を実行するものである。【００２２】
さらに、前記制御ロジックは、前記対応する風力発電装置に設けられた風速計の較正を実行するロジックであり、前記操作信号は、前記風速計の較正値を含むことが好ましい。
このように、ハンディ端末から風速計の較正値を操作信号として入力し、制御回路でこの操作信号に基づいて風速計の較正を実行することによって、それぞれの風力発電装置においてより精度の高い運転制御が可能となる。【００２３】
さらにまた、複数の風力発電装置を有する風力発電サイトであって、他の風力発電装置と共通の制御ロジックを複数有して自装置の運転制御を行う制御回路と、前記制御ロジックを有効とする操作信号を生成するハンディ端末を接続する接続部とを備えた風力発電装置と、前記制御回路の接続端に接続される接続部と、前記制御ロジックの動作を指定する操作信号を入力する操作端群と、前記操作端による操作状態を画面表示する表示部と、前記複数の制御ロジックに対応した操作信号の入力画面を前記表示部に表示させる画面表示制御部とを有するハンディ端末との組み合わせからなることを特徴とする。【００２４】
本発明によれば、共通の制御ロジックを有する制御回路が搭載された風力発電装置を複数有するとともに、これらの制御回路に接続可能なハンディ端末を有し、ハンディ端末から制御ロジックの動作を指定する操作信号を入力して制御回路の制御ロジックをそれぞれの風力発電装置に適した動作設定とすることで、個々の風力発電装置の制御ロジックを管理しやすくなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、風力発電装置が同一サイト内の他の風力発電装置と共通の制御ロジックを有し、ハンディ端末から制御ロジックを選択的に有効とする操作信号を入力して制御回路に伝送し、制御ロジックをそれぞれの風力発電装置に適した動作設定とすることで、個々の制御回路の制御ロジックを管理しやすくなる。
また、ハンディ端末の接続部を風力発電装置の接続端に接続して、操作信号を伝送する構成としているため、風力発電装置の建設時やメンテナンス時、制御ロジックの条件設定や設定変更の必要が生じた際に現場の作業員が迅速に制御ロジックの設定、変更を行うことが可能となる。
さらに、共通の制御ロジックを有する制御回路が搭載された風力発電装置を複数有するとともに、これらの制御回路に接続可能なハンディ端末を有し、ハンディ端末から制御ロジックの動作を指定する操作信号を入力して制御回路の制御ロジックをそれぞれの風力発電装置に適した動作設定とすることで、個々の風力発電装置の制御ロジックを管理しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る風力発電サイトの全体構成例を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る風力発電装置とハンディ端末の構成を示すブロック図である。
【図３】風力発電装置とハンディ端末の処理を示すシーケンス図である。
【図４】ハンディ端末の動作を示すフローチャートである。
【図５】ハンディ端末の初期画面の一例を示す図である。
【図６】ハンディ端末の保守モード画面の一例を示す図である。
【図７】テンキーが重畳表示された保守モード画面の一例を示す図である。
【図８】風力発電装置の構成例を示す図である。
【図９】ハンディ端末の保守モード画面の他の一例を示す図である。
【図１０】カーテイルメント機能を説明するための図である。
【図１１】保守モード画面の一例を示す図であって、カーテイルメント機能の設定画面である。
【図１２】保守モード画面の一例を示す図であって、風速較正用の設定画面である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２８】
まず最初に、図１を参照して、複数の風力発電装置を有する風力発電サイトの全体構成を説明する。
風力発電サイト１０は、複数の風力発電装置１からなる風力発電装置群を有しており、これらの風力発電装置１で風力をエネルギとして発電する。風力発電装置１で発電された電力は、昇圧変圧器５１、系統連系盤５２を介して電力系統５３に送電される。
【００２９】
複数の風力発電装置１にはそれぞれ、少なくとも一の制御回路１３が搭載されている。制御回路１３は、同一サイト内の他の風力発電装置と共通の制御ロジックを複数有し、風力発電装置１の保守若しくは運転制御を行う。また、制御回路１３は接続端１１に連結しており、この接続端１１を介してハンディ端末３０からの各種操作信号が制御回路１３内に入力されるようになっている。
【００３０】
さらに風力発電サイト１０は、以下の通信管理システムを備えていても良い。
この通信管理システムは、複数の風力発電装置１を遠隔制御・監視するもので、現地に設けられた管理装置５６と、管理装置５６に通信回線を介して接続される遠隔監視装置５７とを有する。管理装置５６は、通信ケーブルを介してハブ５５に接続されており、ハブ５５には複数の制御回路１３から延出された制御線が集結されている。管理装置５６、遠隔監視装置５７はいずれも、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリ、通信部インタフェース等を有するコンピュータで構成され、主に風力発電装置１の運転状態の監視を行なう。
【００３１】
図２は、本実施形態に係る風力発電装置とハンディ端末の全体構成を示すブロック図である。
風力発電装置１は、主として、接続端１１と、入出力インタフェース１２と、複数の制御ロジック１４〜２０を有する制御回路１３とを備える。
ハンディ端末３０は、主として、接続部３１と、操作端群３２と、表示部３３とを有する。
【００３２】
風力発電装置１の接続端１１及びハンディ端末３０の接続部３１は、複数の風力発電装置１において標準化されており、ハンディ端末３０はいずれの風力発電装置１にも接続可能となっている。
なお、ハンディ端末３０の接続部３１は、風力発電装置１の接続端１１に対して直接接続されてもよいし、伝送ケーブルを介して接続されてもよい。このような接続方法によりハンディ端末３０から風力発電装置１にデータ伝送される構成とすることにより、データ伝送容量が大きくなり、複数の制御ロジックの操作信号を短時間で転送することが可能である。
【００３３】
風力発電装置１の構成を説明する。
制御回路１３は、接続端１１を介して、ハンディ端末３０より入力された操作信号や各種センサ類からの検出信号を受け取り、各種演算処理を実行して制御信号を生成し、この制御信号を風力発電装置１の各機器に送る。
この制御回路１３は、不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶装置等を含むハードウェアで構成され、これらのハードウェアにより各制御ロジック１４〜２０の機能が実現されることが好ましい。なお、ここでは一例として、各制御ロジック１４〜２０はソフトウェアによって実現される場合を示しているが、ハードウェアロジック（ロジック回路）によって構成してもよいことは勿論である。
【００３４】
入出力インタフェース１２は、ハンディ端末３０や各種センサ類や各種設備機器等から信号を受け取り、各制御回路１３に渡すとともに、制御回路１３で生成した制御信号を各機器に伝送する。なお、前記接続端１１を含んで入出力インタフェース１２と呼んでもよい。
制御ロジック１４〜２０は、ハンディ端末３０より入力された操作信号ａ１〜ａ７により動作条件が設定され、この動作条件の下で制御ロジックにより演算処理して生成した制御信号ｂ１〜ｂ７は、各機器に伝送される。
操作信号ａ１〜ａ７は、制御ロジックを選択的に有効にするための選択信号や、制御ロジックの条件設定を行なう数値信号であり、この操作信号が制御回路１３に入力されることにより、制御ロジックの有効・無効が設定されたり、制御ロジックに数値条件が入力されたりし、これらの動作条件下で制御ロジックにより制御信号ｂ１〜ｂ７が生成される。
【００３５】
制御ロジックの具体例としては、航空障害灯２１の動作を制御する航空障害灯制御ロジック１４、雷電流計測手段２２の動作を制御する雷電流計測制御ロジック１５、出力制限手段２３の動作を制御する出力制限制御ロジック１６、雷接近センサ２４の動作を制御する雷接近センサ制御ロジック１７、落雷カウンタ２５の動作を制御する落雷カウンタ制御ロジック１８、カーテイルメント制御手段２６の動作を制御するカーテイルメント制御ロジック１９、風速較正手段２７の動作を制御する風速較正ロジック２０等が挙げられる。各制御ロジックにより制御される各手段については後述する。
【００３６】
制御回路１３は上記したような制御ロジックを複数有しているが、複数の風力発電装置１を有する風力発電サイト１０において、風力発電装置１が有する制御ロジックの組み合わせは同一サイト内の他の風力発電装置と共通となっている。
このように、風力発電装置１の制御回路１３が、同一サイト内の他の風力発電装置１に対応可能な共通の制御ロジックを有することにより、制御回路１３の構成を標準化することができ、コスト低減が図れる。
【００３７】
ハンディ端末３０の構成を説明する。
このハンディ端末３０は、風力発電装置１の運転操作モードと保守モードとを選択的に切り替えて、対応するそれぞれのモードで所定の制御動作を行なわしめるものである。
表示部３３は、操作端の操作状態を表示するもので、液晶ディスプレイ等が用いられる。
操作端群３２は、風力発電装置１内に組み込まれた制御回路１３内の制御ロジックを選択的に有効とする操作信号を生成する。この操作端群３２により生成される操作信号は、接続部３１を介して接続された対応する風力発電装置１の制御回路１３の、同一サイト内の他の風力発電装置１に共通する運転若しくは保守制御ロジックを選択的に有効とする操作信号である。この操作端群３２は、表示部３３とは別に設けたキーボード等であってもよいが、好ましくは、表示部３３の上面に接触操作可能なタッチパネル３５とする。なお、ここで用いるタッチパネル３５の動作方式は一般的な方式（例えば、抵抗膜方式）を用いることができる。
【００３８】
このように、風力発電装置１が同一サイト内の他の風力発電装置と共通の制御ロジックを有し、ハンディ端末３０から制御ロジックを選択的に有効とする操作信号を入力して制御回路１３に伝送し、制御ロジックをそれぞれの風力発電装置１に適した動作設定とすることで、個々の風力発電装置１の制御ロジックを管理しやすくなる。
また、ハンディ端末３０の接続部３１を風力発電装置１の接続端１１に接続して、操作信号を伝送する構成としているため、風力発電装置１の建設時やメンテナンス時、制御ロジックの条件設定や設定変更の必要が生じた際に現場の作業員が迅速に制御ロジックの設定、変更を行うことが可能となる。
【００３９】
また、操作端群３２は、風力発電装置１の保守制御を行なう保守モードと、運転制御を行なう運転操作モードとのいずれかを選択するモード選択端３４を有していることが好ましい。
このように、モード選択端３４により保守モード画面と運転操作モード画面とを選択的に切り替える構成とすることにより、作業に応じてハンディ端末３０より簡単に操作信号を入力することができ、作業の効率化が図れる。
さらに、ハンディ端末３０は、複数の制御ロジックの操作信号入力画面を表示部３３に表示させる画面表示制御部３６を備えている。
【００４０】
次に、図３を参照して、風力発電装置１とハンディ端末３０のシーケンスを説明する。
ハンディ端末３０は、モード選択端３４より保守モードが選択されたら保守モードに移行する。風力発電装置１はこのモード切替信号を受け取ったら保守モードに設定される。風力発電装置１は、保守モードに設定されたら制御ロジックの条件設定、設定変更を受け付けるようになっている。
【００４１】
ハンディ端末３０は、操作端群３２により操作信号が入力されたら制御ロジックごとに確認操作を行い、設定が必要とされる全ての制御ロジックに対する操作信号の入力が終了したら操作信号を風力発電装置１に伝送する。
風力発電装置１は、ハンディ端末３０からの操作信号を受け取り、制御ロジックごとの操作信号に基づいて制御回路１３内の制御ロジックの動作条件を設定する。そして、設定された動作条件下で制御ロジックにより制御信号を生成し、この制御信号に基づいて風力発電装置１が具備する各手段を制御する。
ハンディ端末３０で保守モードを終了させる操作を行なったら、そのモード切替信号は風力発電装置１側に伝送され、制御回路１３の保守モード設定が解除される。制御回路１３では、保守モード設定が解除されたら制御ロジックの設定変更が不可となる。
【００４２】
図４乃至図７を参照して、ハンディ端末３０の具体的な動作を説明する。図４はハンディ端末の動作を示すフローチャートで、図５はハンディ端末の初期画面の一例を示す図で、図６はハンディ端末の保守モード画面の一例を示す図で、図７はテンキーが重畳表示された保守モード画面の一例を示す図である。
【００４３】
ハンディ端末３０は、風力発電装置１の接続端１１に接続部３１が接続され（Ｓ１）、電源が起動されたら初期画面を表示する（Ｓ２）。初期画面の一例を図５に示す。初期画面１００には、モード選択端３４である保守モードボタン１０１と運転操作モードボタン１０２とを含む複数の操作ボタンが表示されている。モード選択端３４によりモード選択を行なう（Ｓ３）。運転操作モードボタン１０２が押下されたら、ハンディ端末３０の設定及び制御回路１３の設定が運転操作モードへ移行する（Ｓ４）。運転操作モードの内容は省略する。
一方、保守モードボタン１０１が押下されたら、ハンディ端末３０の設定及び制御回路１３の設定が保守モードに移行する（Ｓ５）。
【００４４】
また、制御回路１３が、ナセル側とタワー側の両方に設けられた場合、ハンディ端末３０を接続した側の制御回路１３の操作権利を操作権利選択ボタン１０３により選択するようにしてもよい。操作権利の選択は、ナセル（側制御回路）ボタン１０４と、タワー（側制御回路）ボタン１０５とのいずれか一方を押下することで選択できる。そして、選択された側の制御回路の操作信号を受けつけ、選択されていない側の制御回路の操作信号は受けつけないようにすることが好ましい。
【００４５】
保守モードでは、画面表示制御部３６により表示部３３に保守モード画面を表示する（Ｓ６）。保守モード画面（操作信号入力画面）の一例を図６に示す。保守モード画面１１０では、制御回路１３が有する複数の制御ロジックに対応した制御ロジック項目１１１と、設定値候補１１２とが表示されるとともに、項目選択に切り替えるための操作ボタン１１３と、データ入力に切り替えるための操作ボタン１１４と、入力した操作信号を制御回路１３に伝送するための操作ボタン１１５とが表示されている。
【００４６】
操作者により項目選択に切り替えるための操作ボタン１１３が押下されると、図７に示すように保守モード画面１１０にテンキー１１９が重畳表示され、操作信号を入力する制御ロジックの項目１１１が選択可能となる。操作者は、テンキー１１９から制御ロジックの項目番号を選択し、ＥＮＴＥＲを押下するとテンキー画面は消え、選択された制御ロジックの項目番号が操作ボタン１１３の位置に表示される（Ｓ７）。
【００４７】
次いで、操作者によりデータ入力に切り替えるための操作ボタン１１４が押下されると、図７に示すように保守モード画面１１０にテンキー１１９が重畳表示され（Ｓ８）、設定値の入力が可能となる。操作者は、先に選択した制御ロジックに対する設定値をテンキー１１９から入力し（Ｓ９）、ＥＮＴＥＲを押下するとテンキー画面は消え（Ｓ１０）、入力された設定値が操作ボタン１１４の位置に表示される。
同様にして、必要とされる全ての制御ロジックの設定値の入力を行なう。
全ての設定値の入力が終了したら（Ｓ１１）、操作ボタン１１５の押下により、制御ロジックごとの設定値を含む操作信号を風力発電装置１に伝送する（Ｓ１２）。
【００４８】
なお、操作信号は制御ロジックを選択的に有効とする選択信号であり、操作信号の入力によって制御ロジックの有効、無効を切り替える構成としている。これにより、制御回路１３において複数の制御ロジックのうち不要な制御ロジックは無効とし、必要な制御ロジックのみを有効とすることができる。この他に、操作信号は、制御ロジックの設定値を数値入力する構成であってもよい。
【００４９】
次に、風力発電装置１の構成例とともに制御ロジックで制御される制御対象について説明する。
図８は風力発電装置の構成例を示す図である。
風力発電装置１は、基礎上に立設されたタワー２と、タワー２の上端に設置されたナセル３と、ナセル３に取り付けられたロータヘッド４と、ロータヘッド４に取り付けられた複数枚の回転翼５と、回転翼５をピッチ駆動させるピッチ駆動装置６とを有している。
【００５０】
タワー２は、基礎から上方に延びる柱状であり、例えば、一本の柱状部材で構成してもよいし、複数のユニットを上下方向に連結して柱状に構成してもよい。タワー２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル３が設置される。
ナセル３は、ロータヘッド４を支持するとともに、その内部にドライブトレイン７や発電機８を収納している。
ドライブトレイン７は、ロータヘッド４に連結された主軸７１と、主軸７１に連結された増速機７２と、増速機７２を発電機８に連結するカップリング７３とを有する。
【００５１】
主軸７１は、回転翼５およびロータヘッド４とともに回転するようにロータヘッド４に連結されるとともに、主軸受によって回転可能にケーシング側に固定されている。
増速機７２は、主軸７１とカップリング７３との間に配置され、主軸７１を介してロータヘッド４側から入力された回転を増速して、カップリング７３に出力するようになっている。増速機７２は、特に限定されないが、例えば、遊星増速機構および平歯車増速機構（いずれも不図示）を組み合わせたものを用いることができる。
ピッチ駆動装置６は、回転翼５を軸線（図中、一点鎖線）周りに回転させて回転翼５のピッチ角を変更する。
【００５２】
このような風力発電装置１においては、接続端１１をタワー２側とナセル３側にそれぞれ配置してもよく、この場合、ハンディ端末３０をナセル３側とタワー２側のいずれか一方に接続することにより、表示部３３への保守モード操作を行う画面表示を異ならせることが好ましい。例えば、図９に示すように、ハンディ端末３０をナセル３側に接続した場合、保守モード画面１２０に保守モード移行後の誤操作によっては危険に繋がる可能性がゼロでは無い旨の注意表示１２１を表示したり、誤操作には製造メーカが責任を負わない旨の同意ボタン（図示略）を現出させたりする。これにより、安全性にも配慮し、且つ作業性を向上させることができる。
【００５３】
上記した風力発電装置１は、航空障害灯６１、雷電流計測手段６２、雷接近センサ６３、落雷カウンタ６４、出力制限手段、カーテイルメント制御手段、風速較正手段を選択的に備えているとともに、これらを制御する制御回路１３（１３Ａ、１３Ｂ）を備えている。
制御回路１３は、タワー２に設置されたタワー側制御回路１３Ａと、ナセル３内に収容されたナセル側制御回路１３Ｂとを有し、両制御回路１３Ａ、１３Ｂは電気的に接続され、同一の制御ができるようになっている。なお、一方の制御回路１３で保守モードにより制御ロジックの条件設定、設定変更を行なうときは、他方の制御回路１３では保守モードに移行しないようにインターロック機能を有することが好ましい。
【００５４】
航空障害灯６１は、航空路障害物の位置を通知するためにナセル３上部に設置され、発光ダイオード等の光源を有して夜間はこの光源を点滅させるようになっている。航空障害灯６１は、制御回路１３が有する航空障害灯制御ロジック１４が有効に設定されているとき、この制御ロジック１４により発光等が制御される。
【００５５】
雷電流計測手段６２は、タワー２の表面に設置された電流センサと、電流センサに接続された計測器本体とを有し、風力発電装置１への落雷電流を計測する。雷電流計測手段６２は、制御回路１３が有する雷電流計測制御ロジック１５が有効に設定されているとき、この制御ロジック１５により電流計測やデータ回収等が制御される。
【００５６】
雷接近センサ６３は、例えば風力発電装置１の近傍に設置され、落雷による磁界と光を受信し雷警報を発信する。雷接近センサ６３は、制御回路１３が有する雷センサ制御ロジック１７が有効に設定されているとき、この制御ロジック１７によりセンサ検出やデータ伝送等が制御される。
【００５７】
落雷カウンタ６４は、風力発電装置１のタワー２に設置され、例えば、雷電流計測手段６２で計測された電流値が予め設定されたしきい値以上である場合に、その回数をカウントし、必要に応じて警報を出力するものである。本実施形態において落雷カウンタ６４は、制御回路１３が有する落雷カウンタ制御ロジック１８が有効に設定されているとき、この制御ロジック１８によりカウンタ機能を実施する。
【００５８】
出力制限手段は、風力発電装置の周囲の風速が所定の風速以上になったら、ピッチ駆動装置６によりロータのピッチを調節して風車の出力を定格以下に絞るように、予め設定された風速−出力特性に基づいて風力発電装置１の出力制限を行なう。本実施形態において出力制限手段は、制御回路１３が有する出力制限制御ロジック１６が有効に設定されているとき、この制御ロジック１６により出力制限を実施する。
【００５９】
カーテイルメント制御手段は、隣り合う風力発電装置１の一方が他方による気流の乱れを受けるとき、その影響を抑制するために隣り合う風力発電装置１の何れか一を運転停止するものである。
装置構成としては、風力発電装置１を停止するための制動手段と、風力発電装置１周囲の風向と風速を計測する風向風速計６６とを含む。制動手段は、例えばピッチ駆動装置６やカップリング７３に設けられたブレーキ装置（図示略）等が用いられる。なお、制動手段としてピッチ駆動装置６を用いる場合は、回転翼５をフェザリング状態とすることで風力発電装置１を停止することができる。
【００６０】
カーテイルメント制御ロジック１９は、風向風速計６６で計測された風向が予め設定された角度領域内で、且つ計測された風速が予め設定された風速以上であるときに、制動手段を制御して風力発電装置の運転を停止させる。
このカーテイルメント制御ロジック１９による具体的な制御方法を以下に示す。
【００６１】
まず、カーテイルメント機能を実施する風向の角度領域を設定する。この角度領域は絶対方位で設定する。例えば図１０に示すように、ナセル３の向きが図中Ａで示される領域にあるとき、隣の風力発電装置１による気流の乱れを受けるか、又は隣の風力発電装置１に気流の乱れを与えると仮定する。このとき、北を基準方位の０度とすると、カーテイルメント機能を行なう角度領域は、最小角Ｂから最大角Ｃまでと設定する。
また、風速が低すぎると隣の風力発電装置１から受ける影響が少ないため、セット風速とリセット風速を設定しておき、セット風速以上であるときにカーテイルメント機能を行ない、リセット風速以下となったときにカーテイルメント機能を停止する。
【００６２】
上記した構成を備えるカーテイルメント制御手段は、ハンディ端末３０から入力される操作信号によって条件設定された制御ロジックにより制御される。
図１１は保守モード画面（操作信号入力画面）の一例を示す図であって、カーテイルメント機能の設定画面である。この保守モード画面１１０には、カーテイルメントの使用・不使用の選択、北基準補正値、カーテイルメント領域（最小）、カーテイルメント領域（最大）、セット風速、リセット風速を入力するための項目が表示されている。なお、北基準補正値は、北を基準角度とした絶対方位を算出するための補正値である。
【００６３】
操作者により項目選択に切り替えるための操作ボタン１１３が押下されると、保守モード画面１１０にテンキー１１９が重畳表示され（図７参照）、操作信号を入力する項目１１８が選択可能となる。操作者は、テンキー１１９から項目番号を選択し、ＥＮＴＥＲを押下するとテンキー画面は消え、選択された項目番号が操作ボタン１１３の位置に表示される。
次いで、操作者によりデータ入力に切り替えるための操作ボタン１１４が押下されると、保守モード画面１１０にテンキー１１９が重畳表示され、操作信号入力が可能となる。操作者は、テンキー１１９から先に選択した項目番号に対する操作信号を入力し、ＥＮＴＥＲを押下するとテンキー画面は消え、入力された操作信号が操作ボタン１１４の位置に表示される。
【００６４】
これらの操作により、カーテイルメントの使用・不使用の選択、北基準補正値の入力、カーテイルメント領域（最小）の入力、カーテイルメント領域（最大）の入力、セット風速の入力、リセット風速の入力を行なう。
全ての項目の操作信号入力が終了したら、操作ボタン１１５の押下により、カーテイルメント機能に関する操作信号を制御回路１３に伝送する。
【００６５】
このように、隣り合う風力発電装置１の一方が他方による気流の乱れを受ける可能性があると判断される場合には、隣り合う風力発電装置１の何れか一を運転停止するカーテイルメント機能を実行することにより、気流の乱れが風力発電装置に与える影響を最小限に抑えることが可能となる。また、カーテイルメント機能は、隣り合う風力発電装置との位置関係や立地条件に基づいて個々の風力発電装置１で異なるため、ハンディ端末３０より各装置に対して個別に操作信号入力することで、各風力発電装置１の制御回路１３に、簡単に且つ適切な条件設定を行なうことが可能となる。
【００６６】
風速較正手段は、較正機関で風速計ごとに計測された較正データを風速較正ロジックに入力することで、風向風速計６６で計測された風速を較正するものである。
本実施形態において風速較正機構は、ハンディ端末３０により使用・不使用の設定、及び使用の場合の条件設定を入力する。
図１２は保守モード画面（操作信号入力画面）の一例を示す図であって、風速較正用の設定画面である。この保守モード画面１１０には、風速計データの使用・不使用の選択、較正データ（オフセット値、スロープ値）を入力するための項目１１８が表示されている。
【００６７】
カーテイルメント機能の設定と同様に、風速較正用の設定画面で各項目番号に対して操作信号を入力し、風力発電装置１に伝送する。このように、ハンディ端末から風速計の較正値を操作信号として入力し、制御回路１３でこの操作信号に基づいて風速計の較正を実行することによって、それぞれの風力発電装置１においてより精度の高い運転制御が可能となる。
【図１】
2011099147.tif 000003
【図２】
2011099147.tif 000004
【図３】
2011099147.tif 000005
【図４】
2011099147.tif 000006
【図５】
2011099147.tif 000007
【図６】
2011099147.tif 000008
【図７】
2011099147.tif 000009
【図８】
2011099147.tif 000010
【図９】
2011099147.tif 000011
【図１０】
2011099147.tif 000012
【図１１】
2011099147.tif 000013
【図１２】
2011099147.tif 000014
【国際調査報告】
2011099147.tif 000015
2011099147.tif 000016
2011099147.tif 000017