(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タワーと、前記タワーの上部に設けられ、前記タワーに支持されるナセルと、前記ナセルに回転自在に支持される風車ロータと、前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、を有する風力発電装置と、
前記風車ロータのロータハブ又は前記ナセルに設置される少なくとも１つの制御機器と、前記風力発電装置の外部に設置され、前記制御機器から情報を受け取って処理するためのＳＣＡＤＡサーバと、前記少なくとも１つの制御機器と前記ＳＣＡＤＡサーバとを接続する制御用情報伝送媒体と、を有し、前記風力発電装置の運転を制御するための監視制御システムと、
前記ロータハブ又は前記ナセルに設置される少なくとも１つの計測機器と、前記風力発電装置の外部に設置され、前記計測機器から情報を受け取って処理するためのＣＭＳサーバと、前記少なくとも１つの計測機器と前記ＣＭＳサーバとを接続する計測用情報伝送媒体と、を有し、前記少なくとも１つの計測機器によって少なくとも前記風力発電装置の振動に関するデータを収集して、前記振動に関するデータに基づいて前記風力発電装置の状態を監視するように構成された状態モニタシステムと、を備える風力発電設備であって、
前記制御用情報伝送媒体と前記計測用情報伝送媒体とが、互いに分離されており、
前記少なくとも１つの制御機器の各々は前記計測用情報伝送媒体に接続されておらず、前記少なくとも１つの計測機器は、前記制御用情報伝送媒体に接続されていない
ことを特徴とする風力発電設備。
【請求項２】
前記制御用情報伝送媒体および前記計測用情報伝送媒体は、それぞれ、前記タワーの内部を通って配設されていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電設備。
【請求項３】
前記少なくとも１つの計測機器は、前記風車ロータの前記回転エネルギーを前記発電機に伝えるためのドライブトレイン、または、前記発電機の少なくとも一方の振動を計測するための振動センサを含み、
前記風力発電装置の振動に関するデータは、前記振動センサによる計測結果に基づくデータを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電設備。
【請求項４】
前記ドライブトレインは、
前記風車ロータのロータハブに接続される主軸と、
前記主軸を回転自在に支持する主軸受と、
前記主軸と前記発電機との間に設けられるトランスミッションと、
を含み、
前記振動センサは、前記主軸、前記主軸受又は前記トランスミッションの少なくも一つの振動を計測するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の風力発電設備。
【請求項５】
前記トランスミッションは、
前記主軸によって駆動されて作動油を加圧して圧油を生成するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで生成された前記圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、を含み、
前記振動センサは、前記油圧ポンプ、前記油圧モータ、前記高圧ライン又は前記低圧ラインの少なくとも一つの振動を計測するように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の風力発電設備。
【請求項６】
前記風力発電装置は、
前記風車ロータの前記回転エネルギーによって駆動されるように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで生成された圧油によって駆動されて、前記発電機に機械的エネルギーを入力するように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、
を含み、
前記油圧ポンプ及び前記油圧モータは、それぞれ、
回転シャフトと、
前記回転シャフトの回転に関連づいて往復運動するように構成されたピストンと、
前記ピストンとともに作動室を形成するシリンダと、を備え、
前記少なくとも１つの計測機器は、前記油圧ポンプのシリンダ、前記油圧モータのシリンダ、前記高圧ライン又は前記低圧ラインの少なくとも一つの内部の圧力を計測するための圧力センサを含み、
前記状態モニタシステムは、前記圧力センサによる計測結果に基づくデータをさらに収集して、前記圧力センサによる計測結果に基づくデータに基づいて前記風力発電装置の状態を監視するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項７】
前記計測機器と前記制御機器とが、前記制御用情報伝送媒体および前記計測用情報伝送媒体から独立して設けられた通信配線を介して相互に接続されており、
前記計測機器は、前記振動に関するデータに基づいて、前記風力発電装置の異常の有無を判断して異常判定信号を生成するように構成されており、
前記制御機器は、前記異常判定信号を前記計測機器から前記通信配線を介して受け取って、前記異常判定信号に基づいて前記風力発電装置の運転を制御するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の風力発電設備。
【請求項８】
前記制御用情報伝送媒体および前記計測用情報伝送媒体は、イーサネットケーブルによって構成され、
前記通信配線は、ＣＡＮケーブルによって構成されたことを特徴とする請求項７に記載の風力発電設備。
【請求項９】
前記監視制御システムは、前記制御機器から前記ＳＣＡＤＡサーバに送るデータを少なくとも一時的に蓄積するように構成された制御側データ蓄積部をさらに有し、又は、
前記状態モニタシステムは、前記計測機器から前記ＣＭＳサーバに送るデータを少なくとも一時的に蓄積するように構成された計測側データ蓄積部をさらに有し、
前記制御機器と前記ＳＣＡＤＡサーバとの間、または、前記計測機器と前記ＣＭＳサーバとの間で通信障害が発生した場合に、前記通信障害に起因して前記ＳＣＡＤＡサーバ又は前記ＣＭＳサーバに送ることができなかったデータを前記制御側データ蓄積部又は計測側データ蓄積部に蓄積しておき、前記通信障害が回復した後、前記制御側データ蓄積部又は計測側データ蓄積部に蓄積されたデータを前記ＳＣＡＤＡサーバ又は前記ＣＭＳサーバに伝送するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１０】
前記風力発電装置は洋上に設置され、
前記ＳＣＡＤＡサーバ及び前記ＣＭＳサーバは陸上に設置され、
前記制御用情報伝送媒体及び前記計測用情報伝送媒体は、海中に設置されるケーブルを含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１１】
前記監視制御システムと、前記状態モニタシステムの各々は、ルータを介してインターネットに接続されたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１２】
前記ロータハブには少なくとも１つの制御機器又は少なくとも１つの計測機器が設置され、
前記ロータハブに設置される制御機器又は計測機器と前記ＳＣＡＤＡサーバ又は前記ＣＭＳサーバとを接続する前記制御用情報伝送媒体又は前記計測用情報伝送媒体は、無線ＬＡＮを含むことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１３】
前記制御機器は、
前記風力発電装置のヨー角を制御するためのヨーコントローラと、
前記ロータハブに取り付けられた少なくとも１枚のブレードのピッチ角を制御するためのピッチコントローラと、を含み、
前記監視制御システムは、前記ヨーコントローラ又は前記ピッチコントローラを用いて前記風力発電装置の出力を制御するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１４】
前記制御機器は、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの押しのけ容積を制御するための油圧トランスミッションコントローラを含み、
前記監視制御システムは、前記油圧トランスミッションコントローラを用いて前記風力発電装置の出力を制御するように構成されたことを特徴とする請求項５又は６に記載の風力発電設備。
【請求項１５】
前記ＳＣＡＤＡサーバ又は前記ＣＭＳサーバは、前記制御機器又は前記計測機器から受け取ったデータを統計処理するように構成され、
前記監視制御システム又は前記状態モニタシステムの少なくとも一方は、統計処理された前記データの時系列変化を表示するための表示部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１６】
タワーと、前記タワーの上部に設けられ、前記タワーに支持されるナセルと、前記ナセルに回転自在に支持される風車ロータと、前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、を有する風力発電装置と、
前記風車ロータのロータハブ又は前記ナセルに設置される少なくとも１つの制御機器と、前記風力発電装置の外部に設置され、前記制御機器から情報を受け取って処理するためのＳＣＡＤＡサーバと、前記少なくとも１つの制御機器と前記ＳＣＡＤＡサーバとを接続する制御用情報伝送媒体と、を有し、前記風力発電装置の運転を制御するための監視制御システムと、
前記ロータハブ又は前記ナセルに設置される少なくとも１つの計測機器と、前記風力発電装置の外部に設置され、前記計測機器から情報を受け取って処理するためのＣＭＳサーバと、前記少なくとも１つの計測機器と前記ＣＭＳサーバとを接続する計測用情報伝送媒体と、を有し、前記少なくとも１つの計測機器によって少なくとも前記風力発電装置の振動に関するデータを収集して、前記振動に関するデータに基づいて前記風力発電装置の状態を監視するように構成された状態モニタシステムと、を備える風力発電設備であって、
前記制御用情報伝送媒体と前記計測用情報伝送媒体とが、互いに分離されており、
前記監視制御システムは、前記タワーの内部に設けられ、前記制御機器から前記ＳＣＡＤＡサーバに送るデータを少なくとも一時的に蓄積するように構成された制御側データ蓄積部をさらに有し、又は、
前記状態モニタシステムは、前記タワーの内部に設けられ、前記計測機器から前記ＣＭＳサーバに送るデータを少なくとも一時的に蓄積するように構成された計測側データ蓄積部をさらに有し、
前記制御機器と前記ＳＣＡＤＡサーバとの間、または、前記計測機器と前記ＣＭＳサーバとの間で通信障害が発生した場合に、前記通信障害に起因して前記ＳＣＡＤＡサーバ又は前記ＣＭＳサーバに送ることができなかったデータを前記制御側データ蓄積部又は計測側データ蓄積部に蓄積しておき、前記通信障害が回復した後、前記制御側データ蓄積部又は計測側データ蓄積部に蓄積されたデータを前記ＳＣＡＤＡサーバ又は前記ＣＭＳサーバに伝送するように構成されたことを特徴とする風力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は風力発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置において、風力発電装置の運転状況を示すデータを収集して制御に用いるＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｎｄ  Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）や、風力発電装置の状態を監視するための状態モニタシステム（ＣＭＳ：Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を用いることが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＳＣＡＤＡシステムを用いた風力発電装置の運転方法が開示されている。このＳＣＡＤＡシステムでは、風速計や各種センサから情報を収集し、収集した情報に基づく制御信号を生成して風車に送ったり、収集した情報を分析して、該情報を動的かつ視覚的に表示するための信号をディスプレイに送ったりするようになっている。
【０００４】
また、特許文献２には、ＣＭＳを用いて、モニタ対象である風力発電装置の構成機器の故障診断をすることが記載されている。このＣＭＳでは、振動センサを用いてギアや軸受等の振動を示す計測データを収集し、収集した計測データの分析結果に基づいて故障診断を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８１８０４９８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１３／０２６１９８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年の風力発電装置の出力の大型化に伴い、風力発電装置の構造も大型化する傾向にあり、このため、ＳＣＡＤＡやＣＭＳで取得するデータ量も増加する傾向にある。
このように、ＳＣＡＤＡやＣＭＳで扱うデータ量が増大した結果、ＳＣＡＤＡとＣＭＳとを風力発電設備において共存させる場合に、ＳＣＡＤＡ及びＣＭＳのデータ伝送経路においてデータの渋滞が発生する可能性がある。特に、ＣＭＳでは、ＳＣＡＤＡに比べて高いサンプリング周波数で計測データを取得することがあるため、ＣＭＳ側で伝送するデータ量が多くなる。ＣＭＳ（計測側）の多量のデータにより伝送経路の通信容量の大部分が占められてしまい、ＳＣＡＤＡ（制御側）において、該伝送経路を介した制御装置から制御対象の機器への制御信号の伝送が滞る等の通信異常が発生する可能性があり、その結果風力発電装置が停止する等のリスクが存在する。
【０００７】
この点、特許文献１及び２には、多量の計測側データを扱う場合における伝送経路の通信容量不足に起因して制御側の通信異常が発生するリスクを回避するための対策は何ら開示されていない。
【０００８】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、多量の計測側データを扱う場合における伝送経路の通信容量不足に起因する制御側の通信異常を回避可能な風力発電設備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】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備は、
タワーと、前記タワーの上部に設けられ、前記タワーに支持されるナセルと、前記ナセルに回転自在に支持される風車ロータと、前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、を有する風力発電装置と、
前記風車ロータのロータハブ又は前記ナセルに設置される少なくとも１つの制御機器と、前記風力発電装置の外部に設置され、前記制御機器から情報を受け取って処理するためのＳＣＡＤＡサーバと、前記少なくとも１つの制御機器と前記ＳＣＡＤＡサーバとを接続する制御用情報伝送媒体と、を有し、前記風力発電装置の運転を制御するための監視制御システムと、
前記ロータハブ又は前記ナセルに設置される少なくとも１つの計測機器と、前記風力発電装置の外部に設置され、前記計測機器から情報を受け取って処理するためのＣＭＳサーバと、前記少なくとも１つの計測機器と前記ＣＭＳサーバとを接続する計測用情報伝送媒体と、を有し、前記少なくとも１つの計測機器によって少なくとも前記風力発電装置の振動に関するデータを収集して、前記振動に関するデータに基づいて前記風力発電装置の状態を監視するように構成された状態モニタシステムと、を備える風力発電設備であって、
前記制御用情報伝送媒体と前記計測用情報伝送媒体とが、互いに分離されている。
【００１０】
上記（１）の構成では、監視制御システムにおいて制御機器とＳＣＡＤＡサーバとを接続する制御用情報伝送媒体と、状態モニタシステムにおいて計測機器とＣＭＳサーバとを接続する計測用情報伝送媒体とが互いに分離された構成とした。このため、一方のシステムにおける情報伝送媒体の通信状況が他方のシステムにおける情報伝送媒体の通信状況に影響を及ぼすことがない。このため、高いサンプリング周波数で振動に関するデータを収集する状態モニタシステムの計測用情報伝送媒体においてデータの渋滞が発生した場合でも、それによって監視制御システムの制御用情報伝送媒体での通信が滞るような通信異常は発生しない。
よって、上記（１）の構成により、多量の計測側データを扱う場合における伝送経路の通信容量不足に起因して制御側の通信異常が発生するリスクを回避することができる。
【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記制御用情報伝送媒体および前記計測用情報伝送媒体は、それぞれ、前記タワーの内部を通って配設されている。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記少なくとも１つの計測機器は、前記風車ロータの前記回転エネルギーを前記発電機に伝えるためのドライブトレイン、または、前記発電機の少なくとも一方の振動を計測するための振動センサを含み、前記風力発電装置の振動に関するデータは、前記振動センサによる計測結果に基づくデータを含む。
上記（３）の構成では、状態モニタシステムで振動センサを用いて計測されるドライブトレイン又は発電機の振動に関するデータに基づいて風力発電装置の状態を監視する場合において、比較的高サンプリング周波数で計測される振動に関するデータによる計測側の伝送経路の通信容量不足に起因する制御側の通信異常が発生するリスクを回避することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記ドライブトレインは、
前記風車ロータのロータハブに接続される主軸と、
前記主軸を回転自在に支持する主軸受と、
前記主軸と前記発電機との間に設けられるトランスミッションと、
を含み、
前記振動センサは、前記主軸、前記主軸受又は前記トランスミッションの少なくも一つの振動を計測するように構成される。
上記（４）の構成では、状態モニタシステムで振動センサを用いて計測される主軸、主軸受又はトランスミッションの振動に関するデータに基づいて風力発電装置の状態を監視する場合において、比較的高サンプリング周波数で計測される振動に関するデータによる計測側の伝送経路の通信容量不足に起因する制御側の通信異常が発生するリスクを回避することができる。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記トランスミッションは、
前記主軸によって駆動されて作動油を加圧して圧油を生成するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで生成された前記圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、を含み、
前記振動センサは、前記油圧ポンプ、前記油圧モータ、前記高圧ライン又は前記低圧ラインの少なくとも一つの振動を計測するように構成されたことを特徴とする。
上記（５）の構成では、状態モニタシステムで振動センサを用いて計測される油圧ポンプ、油圧モータ、高圧ライン又は低圧ラインの振動に関するデータに基づいて風力発電装置の状態を監視する場合において、比較的高サンプリング周波数で計測される振動に関するデータによる計測側の伝送経路の通信容量不足に起因する制御側の通信異常が発生するリスクを回避することができる。
【００１５】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の何れかの構成において、
前記風力発電装置は、
前記風車ロータの前記回転エネルギーによって駆動されるように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプで生成された圧油によって駆動されて、前記発電機に機械的エネルギーを入力するように構成された油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側と前記油圧モータの吸込側とを接続する高圧ラインと、
前記油圧モータの吐出側と前記油圧ポンプの吸込側とを接続する低圧ラインと、
を含み、
前記油圧ポンプ及び前記油圧モータは、それぞれ、
回転シャフトと、
前記回転シャフトの回転に関連づいて往復運動するように構成されたピストンと、
前記ピストンとともに作動室を形成するシリンダと、を備え、
前記少なくとも１つの計測機器は、前記油圧ポンプのシリンダ、前記油圧モータのシリンダ、前記高圧ライン又は前記低圧ラインの少なくとも一つの内部の圧力を計測するための圧力センサを含み、
前記状態モニタシステムは、前記圧力センサによる計測結果に基づくデータをさらに収集して、前記圧力センサによる計測結果に基づくデータに基づいて前記風力発電装置の状態を監視するように構成される。
上記（６）の構成では、制御用情報伝送媒体と計測用情報伝送媒体とが分離されているので、状態モニタシステムにおいて、振動データに加えて、比較的高いサンプリング周波数で圧力データを取得して監視する場合でも、計測用情報伝送媒体を通じて伝送されるデータ量の増加によって制御側情報伝送媒体の通信容量がひっ迫してしまうことがない。よって、上記（６）の構成により、計測側のデータによる伝送経路の通信容量不足に起因する制御側の通信異常が発生するリスクを回避することができる。
【００１６】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の何れかの構成において、前記計測機器と前記制御機器とが、前記制御用情報伝送媒体および前記計測用情報伝送媒体から独立して設けられた通信配線を介して相互に接続されており、
前記計測機器は、前記振動に関するデータに基づいて、前記風力発電装置の異常の有無を判断して異常判定信号を生成するように構成されており、
前記制御機器は、前記異常判定信号を前記計測機器から前記通信配線を介して受け取って、前記異常判定信号に基づいて前記風力発電装置の運転を制御するように構成される。
上記（７）の構成では、制御用及び計測用情報伝送媒体から独立した通信配線によって状態モニタシステムの計測機器と監視制御システムの制御装置とを接続したので、制御用情報伝送媒体と計測用情報伝送媒体とが分離された状態を維持したまま、該通信配線を介して制御機器と計測機器との間での通信が可能である。
また、計測機器による計測データを制御装置での風力発電装置の制御に用いるようにしたので、計測で取得されたデータを、状態モニタシステムだけでなく、監視制御システムでも活用できる。
よって、上記（７）の構成によれば、制御用及び計測用情報伝送媒体の分離を維持しつつ、状態モニタシステムでの計測データを監視制御システムでも有効に利用することができる。
【００１７】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、前記制御用情報伝送媒体および前記計測用情報伝送媒体は、イーサネットケーブルによって構成され、前記通信配線は、ＣＡＮケーブルによって構成される。
【００１８】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の何れかの構成において、
前記監視制御システムは、前記制御機器から前記ＳＣＡＤＡサーバに送るデータを少なくとも一時的に蓄積するように構成された制御側データ蓄積部をさらに有し、又は、
前記状態モニタシステムは、前記計測機器から前記ＣＭＳサーバに送るデータを少なくとも一時的に蓄積するように構成された計測側データ蓄積部をさらに有し、
前記制御機器と前記ＳＣＡＤＡサーバとの間、または、前記計測機器と前記ＣＭＳサーバとの間で通信障害が発生した場合に、前記通信障害に起因して前記ＳＣＡＤＡサーバ又は前記ＣＭＳサーバに送ることができなかったデータを前記制御側データ蓄積部又は計測側データ蓄積部に蓄積しておき、前記通信が回復した後、前記制御側データ蓄積部又は計測側データ蓄積部に蓄積されたデータを前記ＳＣＡＤＡサーバ又は前記ＣＭＳサーバに伝送するように構成される。
上記（９）の構成では、監視制御システム又は状態モニタシステムにデータ蓄積部を設け、制御機器又は計測機器からＳＣＡＤＡサーバ又はＣＭＳサーバへのデータの伝送が通信障害により正常に行われなかった場合には、該データをデータ蓄積部に蓄積しておき、通信が回復した後で蓄積されたデータをＳＣＡＤＡサーバ又はＣＭＳサーバに伝送するようにした。よって、風力発電装置に設置される制御機器又は計測機器と、風力発電装置の外部に設置されるＳＣＡＤＡサーバ又はＣＭＳサーバとの間で通信障害が発生した場合に、制御機器又は計測機器からの情報を失うことなく、ＳＣＡＤＡサーバ又はＣＭＳサーバに伝送することができる。
【００１９】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（９）の何れかの構成において、
前記風力発電装置は洋上に設置され、
前記ＳＣＡＤＡサーバ及び前記ＣＭＳサーバは陸上に設置され、
前記制御用情報伝送媒体及び前記計測用情報伝送媒体は、海中に設置されるケーブルを含む。
上記（１０）の構成によれば、洋上の風力発電装置に設置される制御機器又は計測機器と、陸上に設置されるＳＣＡＤＡサーバ又はＣＭＳサーバとは、海中に設置されるケーブルを介して接続される。よって、例えばこのケーブルにおける回線切断など、制御機器又は計測機器とＳＣＡＤＡサーバ又はＣＭＳサーバとの間で通信障害が発生した場合に、制御機器又は計測機器からの情報を失うことなく、ＳＣＡＤＡサーバ又はＣＭＳサーバに伝送することができる。
【００２０】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１０）の何れかの構成において、前記監視制御システムと、前記状態モニタシステムの各々は、ルータを介してインターネットに接続される。
上記（１１）の構成によれば、監視制御システム及び状態モニタシステムから離れた遠隔地からインターネットを介して、風力発電装置の運転状況や状態の監視や制御を行うことができる。
【００２１】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１１）の何れかの構成において、
前記ロータハブには少なくとも１つの制御機器又は少なくとも１つの計測機器が設置され、
前記ロータハブに設置される制御機器又は計測機器と前記ＳＣＡＤＡサーバ又は前記ＣＭＳサーバとを接続する前記制御用情報伝送媒体又は前記計測用情報伝送媒体は、無線ＬＡＮを含む。
上記（１２）の構成では、ナセルに対して回転するロータハブに設置される制御機器又は計測機器とＳＣＡＤＡサーバ又はＣＭＳサーバとを接続する情報伝送媒体に無線ＬＡＮを用いることで、ロータハブとナセルとの間における情報伝送媒体のケーブル配線を省くことができる。また、ロータハブとナセルとの間に情報伝送媒体のケーブルを設ける場合には、ナセルに対するロータハブの回転により生じるケーブルのねじれを解消するための構造（スリップリング）が必要となるが、上記（１２）の構成では、スリップリングを介さずに制御用情報伝達路又は計測用情報伝達路をロータハブ及びナセル間に形成することができる。よって、風力発電装置内における配線を簡素にすることができる。
【００２２】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１２）の何れかの構成において、
前記制御機器は、
前記風力発電装置のヨー角を制御するためのヨーコントローラと、
前記ロータハブに取り付けられた少なくとも１枚のブレードのピッチ角を制御するためのピッチコントローラと、を含み、
前記監視制御システムは、前記ヨーコントローラ又は前記ピッチコントローラを用いて前記風力発電装置の出力を制御するように構成される。
上記（１３）の構成によれば、ヨー制御又はピッチ制御により出力の制御が行われる風力発電装置において、高いサンプリング周波数で振動に関するデータを収集する状態モニタシステムの計測用情報伝送媒体においてデータの渋滞が発生した場合でも、それによって監視制御システムの制御用情報伝送媒体での通信が滞るような通信異常は発生しない。このため、計測側のデータによる伝送経路の圧迫に起因する制御側の通信異常が発生することなく、ヨー制御又はピッチ制御による風力発電装置の出力の制御を確実に行うことができる。
【００２３】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（５）又は（６）の構成において、
前記制御機器は、前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの押しのけ容積を制御するための油圧トランスミッションコントローラを含み、
前記監視制御システムは、前記油圧トランスミッションコントローラを用いて前記風力発電装置の出力を制御するように構成される。
上記（１４）の構成によれば、油圧ポンプ又は油圧モータの押しのけ容積の制御により出力の制御が行われる風力発電装置において、高いサンプリング周波数で振動又は圧力に関するデータを収集する状態モニタシステムの計測用情報伝送媒体においてデータの渋滞が発生した場合でも、それによって監視制御システムの制御用情報伝送媒体での通信が圧迫されて通信が滞るような通信異常は発生しない。このため、計測側のデータによる伝送経路の圧迫に起因する制御側の通信異常が発生することなく、油圧ポンプ又は油圧モータの押しのけ容積の制御による風力発電装置の出力の制御を確実の行うことができる。
【００２４】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１４）の何れかの構成において、
前記ＳＣＡＤＡサーバ又は前記ＣＭＳサーバは、前記制御機器又は前記計測機器から受け取ったデータを統計処理するように構成され、
前記監視制御システム又は前記状態モニタシステムの少なくとも一方は、統計処理された前記データの時系列変化を表示するための表示部をさらに有する。
上記（１５）の構成によれば、制御機器又は計測機器からのデータが統計処理されて、統計処理されたデータの時系列変化が、例えばグラフ等として視覚的に表示されるので、風力発電装置の運転状況や状態の変化の傾向を容易に把握することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、計測側のデータによる伝送経路の圧迫に起因する制御側の通信異常が発生するリスクを回避可能な風力発電設備が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係る風力発電装置の構成の概略を示す図である。
【図２】一実施形態に係る風力発電設備の構成の概要を示す図である。
【図３】図２に示す風力発電設備のネットワーク構成の概略を示す図である。
【図４】一実施形態に係る油圧モータの構成の概略を示す図である。
【図５】一実施形態に係るピッチ駆動機構の概略を示す図である。
【図６】一実施形態に係る油圧ポンプの構成の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示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、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２８】
まず、図１を用いて、一実施形態に係る風力発電設備に含まれる風力発電装置の概要を説明する。図１は、一実施形態に係る風力発電装置の構成の概略を示す図である。
図１に示すように、風力発電装置１００は、タワー２と、タワー２の上部に設けられ、タワー２に支持されるナセル４と、風車ロータ６と、風車ロータ６の回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機８と、を有する。風車ロータ６は、ロータハブ５と、ロータハブ５に取り付けられたブレード７と、を有し、ナセル４に回転自在に支持される。
【００２９】
図１に示す風力発電装置１００では、風車ロータ６の回転エネルギーは、ドライブトレイン１０を介して発電機８に伝えられるようになっている。
図１に示す風力発電装置１００のドライブトレイン１０は、風車ロータ６のロータハブ５に接続される主軸１２と、主軸１２を回転自在に支持する主軸受１４と、トランスミッション１６と、を含む。
【００３０】
なお、主軸１２を含む種々の機器は、水上又は地上に立設されたタワー２の上に設置されたナセル４に収納され、ナセル４のナセルカバー４Ｂによって覆われていてもよい。
また、タワー２は、ヨー旋回座軸受１５を介してナセル４のナセル台板４Ａを支持していてもよい。
また、図１に示す風力発電装置１００において、主軸１２は、一対の主軸受１４（１４Ａ，１４Ｂ）によってナセル４に支持される。一対の主軸受１４（１４Ａ，１４Ｂ）は、それぞれ、軸受箱１３（１３Ａ，１３Ｂ）に収容されていてもよい。
【００３１】
図１に示す風力発電装置１００のトランスミッション１６は、油圧ポンプ１８と、油圧モータ２０と、油圧ポンプと油圧モータとを接続する高圧ライン２２及び低圧ライン２４と、を含む油圧トランスミッションである。油圧ポンプ１８は、風車ロータ６の回転エネルギーによって駆動されるように構成される。油圧モータ２０は、油圧ポンプ１８で生成された圧油によって駆動されて、発電機シャフト９を介して発電機８に機械的エネルギーを入力するように構成される。高圧ライン２２は油圧ポンプ１８の吐出側と油圧モータ２０の吸込側とを接続するようになっており、低圧ライン２４は油圧モータ２０の吐出側と油圧ポンプ１８の吸込側とを接続するようになっている。
【００３２】
一実施形態では、トランスミッション１６は、主軸１２の回転を増速して発電機シャフト９に伝えるように構成されたギア式の増速機であってもよい。
【００３３】
一実施形態では、風力発電装置１００は、ドライブトレインを介さずに主軸１２の回転により発電機８を駆動するダイレクトドライブ型の風力発電装置であってもよい。
【００３４】
風車ロータ６のロータハブ５又はナセル４には、少なくとも１つの制御機器３０が設置される。また、風車ロータ６のロータハブ５又はナセル４には、少なくとも１つの計測機器５０が設置される。
制御機器３０は、風力発電装置１００の運転を制御するための監視制御（ＳＣＡＤＡ）システムの一部を構成する。また、また、計測機器５０は、風力発電装置１００の状態を監視するための状態モニタシステム（ＣＭＳ）を構成する。
【００３５】
次に、図２〜図４を用いて、一実施形態に係る風力発電設備について説明する。図２は、一実施形態に係る風力発電設備の構成の概要を示す図であり、図３は、図２に示す風力発電設備のネットワーク構成の概略を示す図である。図４は、一実施形態に係る油圧モータの内部構成の概略を示す図である。
【００３６】
一実施形態に係る風力発電設備１は、例えば図１を用いて説明した風力発電装置１００と、風力発電装置１００の運転を制御するための監視制御（ＳＣＡＤＡ）システム３００（図３参照）と、風力発電装置１００の状態を監視するための状態モニタシステム（ＣＭＳ）５００（図３参照）と、を備える。
【００３７】
図２に示す風力発電設備１では、風力発電装置１００は、洋上に浮かぶ浮体１０２に設置される浮体式洋上風力発電装置である。浮体１０２は、係留装置１０４によって海底に係留されている。
【００３８】
監視制御システム３００は、図３に示すように、風力発電装置１００の風車ロータ６のロータハブ５又はナセル４に設置された制御機器３０（図１に３０ａ〜３０ｃとして示す）と、風力発電装置１００外部の陸上設備７０（図２参照）に設置されたＳＣＡＤＡサーバ３２とを含む。制御機器３０と、ＳＣＡＤＡサーバ３２とは、制御用情報伝送媒体３４で接続され、ＳＣＡＤＡサーバ３２は、制御用情報伝送媒体３４を介して制御機器３０から情報を受け取って該情報を処理するように構成される。
一実施形態では、制御機器３０からＳＣＡＤＡサーバ３２に伝送される情報は、例えば、風速、主軸１２の回転数、ブレード７のピッチ角、発電機出力又は風力発電装置１００の構成機器の温度等の風力発電装置１００の運転状況を示す情報を含む。
一実施形態では、制御機器３０によって、これらの情報に基づいて風力発電装置１００が制御されるようになっている。
【００３９】
状態モニタシステム５００は、図３に示すように、風力発電装置１００の風車ロータ６のロータハブ５又はナセル４に設置された計測機器５０（図１に５０ａ〜５０ｋとして示す）と、風力発電装置１００外部の陸上設備７０（図２参照）に設置されたＣＭＳサーバ５２とを含む。計測機器５０と、ＣＭＳサーバ５２とは、計測用情報伝送媒体５４で接続され、ＣＭＳサーバ５２は、計測用情報伝送媒体５４を介して計測機器５０から情報を受け取って該情報を処理するように構成される。
一実施形態では、計測機器５０からＣＭＳサーバ５２に伝送される情報は、例えば、風力発電装置１００の構成機器の振動、油圧ポンプ１８又は油圧モータ２０の内部圧力、又は、風力発電装置１００を構成する構造物の歪等、風力発電装置１００の状態を示す情報を含む。
【００４０】
計測機器５０のうち少なくとも１つは、少なくとも風力発電装置１００の振動に関するデータを収集するようになっており、状態モニタシステム５００は、該振動に関するデータに基づいて風力発電装置１００の状態を監視するように構成される。
振動データ等の計測機器５０で収集するデータは、例えば、１０ｋＨｚ程度のサンプリング周波数で取得される。一方、制御機器３０で収集される風速等の風力発電装置１００の運転状況を示すデータは、例えば、２０Ｈｚ程度のサンプリング周波数で取得される。このように、計測機器５０で収集するデータは、制御機器３０で収集されるデータに比べて、高い周波数で周波数されることがある。
【００４１】
一実施形態では、監視制御システム３００はイーサネット規格のネットワークを用いて構成され、制御機器３０とＳＣＡＤＡサーバ３２は、制御用情報伝送媒体３４としてのイーサネットケーブルを用いて接続される。図３に示す実施形態のように、監視制御システム３００が複数の制御機器３０を含む場合、これら複数の制御機器３０とＳＣＡＤＡサーバ３２とは、ハブ３３を介して制御用情報伝送媒体３４により接続される。
イーサネットケーブルとしては、例えば、銅線ケーブルや光ケーブルを用いることができる。制御用情報伝送媒体３４として、銅線ケーブルと光ケーブル等の複数の種類の伝送媒体を用いる場合、異なる種類の伝送媒体間（例えば銅線ケーブルと光ケーブルとの間）に、各媒体における信号を相互に変換するためのメディアコンバータ（Ｍ／Ｃ）３１を設置してもよい。
【００４２】
同様に、一実施形態では、状態モニタシステム５００はイーサネット規格のネットワークを用いて構成され、計測機器５０とＣＭＳサーバ５２は、計測用情報伝送媒体５４としてのイーサネットケーブルを用いて接続される。図３に示す実施形態のように、状態モニタシステム５００が複数の計測機器５０を含む場合、これら複数の計測機器５０とＣＭＳサーバ５２とは、ハブ５３を介して計測用情報伝送媒体５４により接続される。
イーサネットケーブルとしては、例えば、銅線ケーブルや光ケーブルを用いることができる。計測用情報伝送媒体５４として、銅線ケーブルと光ケーブル等の複数の種類の伝送媒体を用いる場合、異なる種類の情報伝送媒体間（例えば銅線ケーブルと光ケーブルとの間）に、各媒体における信号を相互に変換するためのメディアコンバータ（Ｍ／Ｃ）５１を設置してもよい。
【００４３】
一実施形態では、制御用情報伝送媒体３４および計測用情報伝送媒体５４は、それぞれ、タワー２の内部を通って配設される（図３を参照）。
【００４４】
図２に示す風力発電設備１では、洋上の浮体１０２に立設される風力発電装置１００に設置される制御機器３０及び計測機器５０と、陸上設備７０に設置されるＳＣＡＤＡサーバ３２及びＣＭＳサーバとは、制御用情報伝送媒体３４及び計測用情報伝送媒体５４として、海中に設置される海中ケーブル７２Ａ及び７２Ｂを用いて接続される。この場合、図３のネットワーク構成において、タワー２内に設置されるメディアコンバータ３１及び５１と、陸上設備７０に設置されるメディアコンバータ３１及び５１とは、海中ケーブル７２Ａ及び７２Ｂにより接続される。海中ケーブル７２Ａ及び７２Ｂは光ケーブルであってもよい。
【００４５】
図２に示す風力発電設備１において、制御用情報伝送媒体３４と計測用情報伝送媒体５４とは、互いに分離されている。すなわち、監視制御システム３００を構成するＬＡＮと、状態モニタシステム５００を構成するＬＡＮとは分離されており、制御用情報伝送媒体３４上のデータは、計測用情報伝送媒体５４に直接伝送されることがない。また、計測用情報伝送媒体５４上のデータは、制御用情報伝送媒体３４に直接伝送されることがない。
このように、監視制御システム３００の制御用情報伝送媒体３４と、状態モニタシステム５００の計測用情報伝送媒体５４とが互いに分離された構成としたので、一方のシステムにおける情報伝送媒体の通信状況が他方のシステムにおける情報伝送媒体の通信状況に影響を及ぼすことがない。このため、高いサンプリング周波数で振動に関するデータを収集する状態モニタシステム５００の計測用情報伝送媒体５４においてデータの渋滞が発生した場合でも、それによって監視制御システム３００の制御用情報伝送媒体３４での通信が滞るような通信異常は発生しない。よって、多量の計測側（状態モニタシステム５００側）のデータを扱う場合における伝送経路の通信容量不足に起因して制御側（監視制御システム３００側）の通信異常が発生するリスクを回避することができる。
【００４６】
なお、風力発電装置１００は、浮体式洋上風力発電装置に限られず、海底に設けた基礎上にタワーが設置された着床式洋上風力発電装置でもよい。また、風力発電装置１００は陸上に設置される風力発電装置でもよい。
【００４７】
一実施形態において、計測機器５０は、風力発電装置１００の構成機器の振動を計測するための振動センサである。振動センサは、加速度計であってもよい。この場合、計測対象の加速度の経時変化を取得することによって該計測対象の振動の経時変化を把握することができる。
一実施形態では、計測機器５０は、ドライブトレイン１０の振動を計測するための振動センサである。
例えば、図１に示されるように、ドライブトレイン１０を構成する主軸１２及び主軸受１４には振動センサ５０ａ及び５０ｂがそれぞれ取り付けられ、これらの振動センサを用いて主軸１２及び主軸受１４の振動を計測するようになっていてもよい。
一実施形態では、図１に示されるように、風力発電装置１００においてドライブトレイン１０を構成するトランスミッション１６は油圧トランスミッションである。この場合、油圧ポンプ１８、油圧モータ２０、高圧ライン２２及び低圧ライン２４には、振動センサ５０ｃ〜５０ｆがそれぞれ取り付けられ、油圧ポンプ１８等の各構成機器の振動を計測するようになっていてもよい。
一実施形態では、図１に示されるように、発電機８に振動センサ５０ｇが取り付けられ、発電機８の振動を計測するようになっていてもよい。
一実施形態において、振動センサ５０ａ〜５０ｇは、ナセル４内に設置される。
【００４８】
これらの振動センサ５０ａ〜５０ｇを用いて状態モニタシステム５００で計測される各構成機器の振動に関するデータに基づいて、風力発電装置１００の状態を監視することができる。例えば、ある構成機器（例えば油圧モータ２０）の振動の経時変化を視覚的に表示して監視したり、ある構成機器の振動の振動レベルが閾値よりも大きい場合にアラームを発したりすることができる。
そしてこの場合、制御用情報伝送媒体３４と計測用情報伝送媒体５４は分離されているので、比較的高サンプリング周波数で計測される振動に関するデータにより計測側の伝送経路（計測用情報伝送媒体５４）において通信容量不足が発生したとしても、それに起因する制御側（制御用情報伝送媒体３４）での通信異常が発生するリスクを回避することができる。
【００４９】
なお、振動センサ５０を取り付けて振動データを収集する対象とする風力発電装置１００の構成機器は上述したものに限られず、例えば、振動センサ５０を用いて、ナセル４内に設置される機器を支持するためのフレームの振動データを収集するようにしてもよい。
【００５０】
一実施形態では、計測機器５０は、風力発電装置１００の構成機器の内部の圧力を計測するための圧力センサである。
一実施形態では、図１に示されるように、風力発電装置１００においてドライブトレイン１０を構成するトランスミッション１６は油圧トランスミッションである。この場合、油圧ポンプ１８、油圧モータ２０、高圧ライン２２及び低圧ライン２４には、各構成基機器の内部圧力を計測するための圧力センサ５０ｈ〜５０ｊがそれぞれ取り付けられてもよく、これらの圧力センサ５０ｈ〜５０ｊによって油圧ポンプ１８等の油圧トランスミッションの構成機器の内部圧力を計測するようになっていてもよい。
【００５１】
ここで、図４を用いて、油圧機械（油圧ポンプ１８及び油圧モータ２０）の一例として、油圧モータ２０の内部構成の概略について説明する。なお、油圧ポンプ１８の内部構成の概略についても、油圧モータ２０と同様に説明できる。
図４に示すように、油圧モータ２０は、回転シャフト６０と、ピストン６２と、シリンダ６４と、変換機構６８を備える。シリンダ６４は、ピストン６２とともに作動室６６を形成する。作動室６６には、作動室６６と高圧ライン２２との連通状態を切り替え可能に構成された高圧弁７４と、作動室６６と低圧ライン２４との連通状態を切り替え可能に構成された低圧弁７６とが設けられる。
変換機構６８は、回転シャフト６０の回転運動とピストン６２の往復運動との間の変換を行うための機構であり、ピストン６２に当接するカム曲面を有するカム７８を含んでいてもよい。
【００５２】
ピストン６２は、ピストン６２の往復運動を回転シャフト６０の回転運動にスムーズに変換する観点から、シリンダ６４内を摺動するピストン本体部６２Ａと、該ピストン本体部６２Ａに取り付けられ、カム７８のカム曲面に当接するピストンローラー又はピストンシューとで構成することが好ましい。なお図４には、ピストン６２がピストン本体部６２Ａとピストンシュー６２Ｂとからなる例を示した。
【００５３】
ピストン６２は、回転シャフト６０の回転に関連づいて往復運動するように構成される。
図４に示す実施形態では、カム７８は、油圧モータ２０の回転シャフト（クランクシャフト）６０の軸中心Ｏから偏心して設けられた偏心カムである。ピストン６２が上下動を一回行う間に、カム７８及びカム７８が取り付けられた回転シャフト６０は一回転するようになっている。
他の実施形態では、カム７８は、複数のローブ（凸部）を有する環状のマルチローブドカム（リングカム）であり、この場合には、カム７８及びカム７８が取り付けられた回転シャフト６０が一回転する間に、ピストン６２は上下動をローブの数だけ行うようになっている。
【００５４】
このような構成の油圧ポンプ１８又は油圧モータ２０において、圧力センサ５０ｈ〜５０ｊは、それぞれ、シリンダ６４、高圧ライン２２、低圧ライン２４の内部の圧力を計測するように取り付けられる。
一実施形態では、状態モニタシステム５００は、振動センサ５０ａ〜５０ｇにより取得された振動データに加えて、圧力センサ５０ｈ〜５０ｊによる計測結果に基づくデータをさらに収集して、圧力センサ５０ｈ〜５０ｊによる計測結果に基づくデータに基づいて風力発電装置１００の状態を監視するように構成される。
圧力センサ５０ｈ〜５０ｊを用いて各構成機器の圧力データを取得して監視することで、各構成機器の動作が正常か否かを判断することができる。例えば、油圧ポンプ１８や油圧モータ２０のシリンダ６４内の圧力データに基づいて、ピストン６２の動作が正常であるか否かを判断することができる。
【００５５】
上述の構成の状態モニタシステム５００では、振動に関するデータに加えて、圧力に関するデータを取得して監視するようになっている。そして、圧力に関するデータは、振動データと同様、比較的高いサンプリング周波数で計測される場合がある。上述の実施形態では、制御用情報伝送媒体３４と計測用情報伝送媒体５４とが分離されているので、計測用情報伝送媒体５４を通じて伝送されるデータ量の増加によって制御用情報伝送媒体３４の通信容量がひっ迫してしまうことがない。よって、計測側（計測用情報伝送媒体５４側）のデータによる伝送経路の通信容量不足に起因する制御側（制御用情報伝送媒体３４側）の通信異常が発生するリスクを回避することができる。
【００５６】
一実施形態では、図３に示されるように、計測機器５０と制御機器３０とが、制御用情報伝送媒体３４および計測用情報伝送媒体５４から独立して設けられた通信配線８４を介して相互に接続される。そして、計測機器５０は、振動に関するデータに基づいて、風力発電装置１００の異常の有無を判断して異常判定信号を生成するように構成される。また、制御機器３０は、異常判定信号を計測機器５０から通信配線８４を介して受け取って、該異常判定信号に基づいて風力発電装置１００の運転を制御するように構成される。
例えば、ナセル４内に設置された油圧ポンプ１８の振動を取得するための振動センサ５０と、ナセル内の油圧トランスミッションコントローラ３０ｃ（後述する）とが、通信配線８４を介して相互に接続される。そして、振動センサ５０は、油圧ポンプ１８の振動に関するデータに基づいて、風力発電装置１００の異常の有無を判断して異常判定信号を生成するように構成される。例えば、振動センサ５０は、油圧ポンプ１８の振動レベルが閾値以上であるときに風力発電装置１００が異常であると判定する。油圧トランスミッションコントローラ３０ｃは、振動センサ５０が生成した異常判定信号を振動センサ５０から通信配線８４を介して受け取るようになっている。そして、振動センサ５０から受け取った異常判定信号に基づいて、風力発電装置１００の運転をするように構成される。例えば、振動センサ５０から受け取った異常判定信号が風力発電装置１００の異常を示すものであれば、風力発電装置１００の運転を停止するように構成される。
【００５７】
このように、制御用情報伝送媒体３４及び計測用情報伝送媒体５４から独立した通信配線８４によって状態モニタシステム５００の計測機器５０と監視制御システム３００の制御機器３０とを接続したので、制御用情報伝送媒体３４と計測用情報伝送媒体５４とが分離された状態を維持したまま、該通信配線８４を介して制御機器３０と計測機器５０との間での通信が可能である。
また、計測機器５０による計測データを制御機器３０での風力発電装置１００の制御に用いるようにしたので、計測で取得されたデータを、状態モニタシステム５００だけでなく、監視制御システム３００でも活用できる。
よって、制御用情報伝送媒体３４及び計測用情報伝送媒体５４の分離を維持しつつ、状態モニタシステム５００での計測データを監視制御システム３００でも有効に利用することができる。
【００５８】
幾つかの実施形態では、制御用情報伝送媒体３４および計測用情報伝送媒体５４から独立して設けられた通信配線８４は、ＣＡＮケーブルによって構成される。
【００５９】
一実施形態では、図３に示されるように、監視制御システム３００は、制御機器３０からＳＣＡＤＡサーバ３２に送るデータを少なくとも一時的に蓄積するように構成された制御側データ蓄積部３６をさらに有する。又は、状態モニタシステム５００は、計測機器５０からＣＭＳサーバ５２に送るデータを少なくとも一時的に蓄積するように構成された計測側データ蓄積部５６をさらに有する。そして、制御機器３０とＳＣＡＤＡサーバ３２との間、または、計測機器５０とＣＭＳサーバ５２との間で通信障害が発生した場合に、該通信障害に起因してＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２に送ることができなかったデータを制御側データ蓄積部３６又は計測側データ蓄積部５６に蓄積しておき、前記通信が回復した後、制御側データ蓄積部３６又は計測側データ蓄積部５６に蓄積されたデータをＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２に伝送するように構成される。
【００６０】
このように、制御機器３０又は計測機器５０からＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２へのデータの伝送が通信障害により正常に行われなかった場合には、該データを制御側データ蓄積部３６及び計測側データ蓄積部５６に蓄積しておき、通信が回復した後で蓄積されたデータをＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２に伝送するようにした。よって、風力発電装置１００に設置される制御機器３０又は計測機器５０と、風力発電装置１００の外部に設置されるＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２との間で通信障害が発生した場合に、制御機器３０又は計測機器５０からの情報を失うことなく、ＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２に伝送することができる。
【００６１】
制御側データ蓄積部３６及び計測側データ蓄積部５６は、タワー内部に設けられてもよい。
タワー２を含む風力発電装置１００と、ＳＣＡＤＡサーバ３２及びＣＭＳサーバ５２とが設けられる施設とが遠隔地にある場合に、ロータハブ５やタワー２に設置される制御機器３０や計測機器５０とＳＣＡＤＡサーバ３２及びＣＭＳサーバ５２とを接続する長距離のケーブルにおいて何らかの異常が発生して通信障害が発生した場合にも、制御機器３０又は計測機器５０からの情報を失うことなく、ＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２に伝送することができる。
【００６２】
一実施形態では、図２及び図３に示すように、風力発電装置１００は洋上に設置され、ＳＣＡＤＡサーバ３２及びＣＭＳサーバ５２は陸上に設置され、制御用情報伝送媒体３４及び計測用情報伝送媒体５４は、海中に設置されるケーブル７２Ａ及び７２Ｂを含む。
このように、洋上の風力発電装置１００に設置される制御機器３０又は計測機器５０と、陸上に設置されるＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２とは、海中に設置されるケーブル７２Ａ及び７２Ｂを介して接続される場合にも、例えばこのケーブル７２Ａ及び７２Ｂにおける回線切断など、制御機器３０又は計測機器５０とＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２との間で通信障害が発生した場合に、制御機器３０又は計測機器５０からの情報を失うことなく、ＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２に伝送することができる。
【００６３】
一実施形態では、風力発電装置１００は陸上に設置される。この場合、制御機器３０及び計測機器５０とＳＣＡＤＡサーバ３２及びＣＭＳサーバ５２とを接続する制御用情報伝送媒体３４及び計測用情報伝送媒体５４は、地上又は地中に設置されるケーブルを含んでもよい。
【００６４】
監視制御システム３００と、状態モニタシステム５００は、それぞれ、ルータ３５及び５５を介してインターネット８０に接続されてもよい。
この場合、監視制御システム３００及び状態モニタシステム５００から離れた遠隔地からインターネット８０を介して、風力発電装置１００の運転状況や状態の監視や制御を行うことができる。
【００６５】
一実施形態では、監視制御システム３００と、状態モニタシステム５００は、共通のルータを介してインターネット８０に接続されてもよい。
この場合、制御用情報伝送媒体３４と計測用情報伝送媒体５４とが分離されていても、監視制御システム３００及び状態モニタシステム５００は単一のルータ介してインターネット８０に接続されるので、監視制御システム３００及び状態モニタシステム５００を構成する機器の構成が簡素になる。
【００６６】
一実施形態では、風車ロータ６のロータハブ５には少なくとも１つの制御機器３０又は少なくとも１つの計測機器５０が設置され、ロータハブ５とナセル４との間に制御用情報伝送媒体３４又は計測用情報伝送媒体５４のケーブルが設けられる。この場合、ナセル４に対するロータハブ５の回転により生じる該ケーブルのねじれを解消するため、スリップリング２６を用いることができる。スリップリング２６は、監視制御システム３００と状態モニタシステム５００とで共通のものを用いてもよい。
【００６７】
一実施形態では、風車ロータ６のロータハブ５には少なくとも１つの制御機器３０又は少なくとも１つの計測機器５０が設置され、ロータハブ５に設置される制御機器３０又は計測機器５０とＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２とを接続する制御用情報伝送媒体３４又は計測用情報伝送媒体５４は、無線ＬＡＮを含む。
一実施形態では、風車ロータ６のロータハブ５には、ブレード７のピッチ角を制御するためのピッチコントローラ３０ｂ（後述する）が設置される。一実施形態では、風車ロータ６のロータハブ５には、ブレード７の歪を計測するための歪センサ５０ｋが設置される。
【００６８】
この場合、ナセル４に対して回転するロータハブ５に設置される制御機器３０又は計測機器５０とＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２とを接続する制御用情報伝送媒体３４又は計測用情報伝送媒体５４に無線ＬＡＮを用いることで、ロータハブ５とナセル４との間における制御用情報伝送媒体３４又は計測用情報伝送媒体５４のケーブル配線を省くことができる。このため、スリップリング２６を介さずに制御用情報伝達路又は計測用情報伝達路をロータハブ及びナセル間に形成することができる。よって、風力発電装置１００内における配線を簡素にすることができる。
【００６９】
一実施形態では、制御機器３０は、風力発電装置１００のヨー角を制御するためのヨーコントローラ３０ａと、ブレード７のピッチ角を制御するためのピッチコントローラ３０ｂとを含む。そして、監視制御システム３００は、ヨーコントローラ３０ａ又はピッチコントローラ３０ｂを用いて風力発電装置１００の出力を制御するように構成される。
【００７０】
この場合、ヨー制御又はピッチ制御により出力の制御が行われる風力発電装置１００において、高いサンプリング周波数で振動に関するデータを収集する状態モニタシステム５００の計測用情報伝送媒体５４においてデータの渋滞が発生した場合でも、それによって監視制御システム３００の制御用情報伝送媒体３４での通信が滞るような通信異常は発生しない。このため、計測側（状態モニタシステム５００側）のデータによる伝送経路の圧迫に起因する制御側（監視制御システム３００側）の通信異常が発生することなく、ヨー制御又はピッチ制御による風力発電装置１００の出力の制御を確実に行うことができる。
【００７１】
ここで、ピッチコントローラ３０ａ及びヨーコントローラ３０ａを用いた風力発電装置１００の出力制御について説明する。
一実施形態では、風車ロータ６の回転数を調整するために、図５に示すピッチ駆動機構６０を用いて風車ロータ６に取り付けられたブレード７のピッチ角を制御し、風車ロータ６に空力制動力を付与する。
図５はピッチ駆動機構の構成例を示す図である。図５に示すピッチ駆動機構４０は、油圧シリンダ４２、サーボバルブ４４、油圧源４６及びアキュムレータ４８により構成され、図１に示す風力発電装置１のトランスミッション１６等を収納するハブ内に収納される。サーボバルブ４４は、ピッチコントローラ３０ｂによる制御下で、ブレード７のピッチ角が所望の値となるように、油圧源４６により生成された高圧油およびアキュムレータ４８に蓄えられた高圧油の油圧シリンダ４２への供給量を調節する。ピッチ駆動装置４０をピッチコントローラ３０ｂにより制御し、ブレード７のピッチ角を調節して風車ロータ６の回転数を変化させることで、風力発電装置１００の出力を調節できる。
【００７２】
また、一実施形態では、風車ロータ６の回転面の方向を調整するために、ヨーコントローラ３０ａを用いてナセル４のヨー角（ヨー方向）の制御を行う。
一実施形態では、風力発電装置１００は、ヨー駆動機構（不図示）を有し、ヨーコントローラ３０ａからの指令に基づいてヨー駆動機構を作動させることで、ナセル４をタワー２に対して旋回できるようになっている。
一実施形態では、ヨーコントローラ３０ａは、風向計等で取得した風向に基づき、ナセル４のヨー角を決定する。そして、決定したヨー角となるように、ナセル４をタワー２に対して旋回させる。このようにして風車ロータ６の回転面の方向を調整することで、風力発電装置１００の出力を調整できる。
【００７３】
一実施形態では、ヨーコントローラ３０ａはナセル４内に設置される。また、一実施形態では、ピッチコントローラ３０ｂはロータハブ５内に設置される。
【００７４】
一実施形態では、制御機器３０は、油圧ポンプ１８又は油圧モータ２０の押しのけ容積を制御するための油圧トランスミッションコントローラ３０ｃを含む。そして、監視制御システム３００は、油圧トランスミッションコントローラ３０ｃを用いて風力発電装置１００の出力を制御するように構成される。
【００７５】
この場合、油圧ポンプ１８又は油圧モータ２０の押しのけ容積の制御により出力の制御が行われる風力発電装置１００において、高いサンプリング周波数で振動又は圧力に関するデータを収集する状態モニタシステム５００の計測用情報伝送媒体５４においてデータの渋滞が発生した場合でも、それによって監視制御システム３００の制御用情報伝送媒体３４での通信が圧迫されて通信が滞るような通信異常は発生しない。このため、計測側（状態モニタシステム５００側）のデータによる伝送経路の圧迫に起因する制御側（監視制御システム３００側）の通信異常が発生することなく、油圧ポンプ１８又は油圧モータ２０の押しのけ容積の制御による風力発電装置１００の出力の制御を確実に行うことができる。
【００７６】
ここで、一実施形態における、油圧ポンプ１８の押しのけ容積の調節手法について説明する。
図６は油圧ポンプの構成例を示す図である。図６に示すように、油圧ポンプ１８は、シリンダ１６４及びピストン１６２により形成される複数の作動室１６６と、ピストン１６２に係合するカム曲面を有するカム１７８と、各作動室１６６に対して設けられる高圧弁１７４および低圧弁１７６とにより構成される。幾つかの実施形態では、ピストン１６２は、カム１７８のカム曲線に合わせてピストン１６２をスムーズに作動させる観点から、シリンダ１６４内を摺動するピストン本体部１６２Ａと、該ピストン本体部１６２Ａに取り付けられ、カム１７８のカム曲面に係合するピストンローラ１６２Ｂとで構成される。カム１７８は、カム取付台１７９を介して、主軸１２の外周面に取り付けられている。高圧弁１７４は、各作動室１６４と高圧ライン２２との間の高圧連通路１２２に設けられる。一方、低圧弁１７６は、各作動室１６４と低圧ライン２４との間の低圧連通路１２４に設けられる。高圧弁１７４及び低圧弁１７６は、油圧トランスミッションコントローラ３０ｃによって開閉タイミングが制御される。
【００７７】
例えば、上記の構成を有する油圧ポンプ１８の押しのけ容積を最小値とするには、油圧ポンプ１８の有するすべての作動室１６４をノンアクティブチャンバとするように油圧トランスミッションコントローラ３０ｃが高圧弁１７４及び低圧弁１７６の制御を行ってもよい。一実施形態では、油圧トランスミッションコントローラ３０ｃは、各作動室１６４において、ピストン１６２が下死点から上死点を経て再び下死点に戻るサイクルの間、高圧弁１７４を閉じて低圧弁１７６を開いたままの状態を維持するように制御を行い、作動油を昇圧させないようにして、作動室１６４をノンアクティブとする。
一実施形態では、油圧トランスミッションコントローラ３０ｃは、各作動室１６４に対応する高圧弁１７４及び低圧弁１７６の開閉タイミングを制御することで、アクティブの作動室１６４とノンアクティブの作動室１６４の割合を調節して、油圧トランスミッション１６の押しのけ容積を制御するようにしてもよい。
【００７８】
なお、上記では油圧ポンプ８の構成及び押しのけ容積を調節する方法について説明したが、油圧モータ１０についても同様の構成及び方法が適用できるので、説明は省略する。
【００７９】
一実施形態では、油圧トランスミッションコントローラ３０ｃは、ナセル４内に設置される。
【００８０】
一実施形態では、ＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２は、制御機器３０又は計測機器５０から受け取ったデータを統計処理するように構成される。そして、監視制御システム３００又は状態モニタシステム５００の少なくとも一方は、ＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２によって統計処理されたデータの時系列変化を表示するための表示部３８をさらに有する。
【００８１】
この場合、制御機器３０又は計測機器５０からのデータが統計処理されて、統計処理されたデータの時系列変化が、例えばグラフ等として視覚的に表示されるので、風力発電装置１００の運転状況や状態の変化の傾向を容易に把握することができる。
【００８２】
一実施形態では、インターネット８０を介して監視制御システム３００又は状態モニタシステム５００に接続されるクライアント端末８２が表示部を有し、ＳＣＡＤＡサーバ３２又はＣＭＳサーバ５２によって統計処理されたデータの時系列変化が該表示部に表示されるようになっていてもよい。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００８４】
本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００８５】
１          風力発電設備
２          タワー
４          ナセル
５          ロータハブ
６          風車ロータ
７          ブレード
８          発電機
９          発電機シャフト
１０        ドライブトレイン
１２        主軸
１４        主軸受
１６        トランスミッション
１８        油圧ポンプ
２０        油圧モータ
２２        高圧ライン
２４        低圧ライン
２６        スリップリング
３０ａ〜３０ｃ    制御機器
３１        メディアコンバータ
３２        ＳＣＡＤＡサーバ
３３        ハブ
３４        制御用情報伝送媒体
３５        ルータ
３６        制御側データ蓄積部
３８        表示部
５０        計測機器
５０ａ〜５０ｇ    振動センサ
５０ｈ〜５０ｊ    圧力センサ
５０ｋ      歪センサ
５２        ＣＭＳサーバ
５３        ハブ
５４        計測用情報伝送媒体
５６        計測側データ蓄積部
６０        回転シャフト
６２        ピストン
６４        シリンダ
６６        作動室
７０        陸上設備
７２        海中ケーブル
８０        インターネット
８２        クライアント端末
８４        通信配線
１００      風力発電装置
１０２      浮体
１０４      係留装置
３００      監視制御システム
５００      状態モニタシステム
【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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