JP2022081287A - 風車翼の耐雷システム及び風力発電設備並びに風車翼の監視方法 - Google Patents
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Abstract
Description
風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための少なくとも1つの接続導体と、
前記ダウンコンダクタのうち、前記少なくとも1つの接続導体との接続点よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分を流れる電流を計測するための第1電流センサと、
前記少なくとも1つの接続導体に対応してそれぞれ設けられ、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するための少なくとも1つの第2電流センサと、
前記第1電流センサによる電流計測値である第1電流計測値、及び、前記第2電流センサによる電流計測値である第2電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された特定部と、
を備える。
風車翼を含む風車ロータと、
前記風車ロータの回転によって駆動されるように構成された発電機と、
上述の耐雷システムと、
を備える。
前記風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体と、
を含む風車翼の監視方法であって、
第1電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分を流れる電流を計測するステップと、
第2電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
前記第1電流センサによる第1電流計測値、及び、前記第2電流センサによる第2電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
を備える。
前記風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体と、
を含む風車翼の監視方法であって、
第2電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
前記第2電流センサによる第2電流計測値の時間変化を示す電流波形を取得するステップと、
前記電流波形に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
を備える。
図1は、一実施形態に係る耐雷システムが適用される風車翼を含む風力発電設備の概略図である。図2は、一実施形態に係る耐雷システムが適用される風車翼の概略図である。図3及び図4は、一実施形態に係る風車翼及び耐雷システムの模式図である。なお、図3は、図2のA-Aに沿った断面であり、図4は、図2に示す風車翼の翼先端部を含む部分の模式図である。
風力発電設備1は、以下に説明する耐雷システム50を含む。図2~図4に示すように、一実施形態に係る耐雷システム50は、風車翼2に設けられるレセプタ(受雷部)20と、前縁保護部28と、ダウンコンダクタ24と、すくなとも1つの接続導体30と、を備える。また、図4に示すように、一実施形態に係る耐雷システム50は、第1電流センサ34と、第2電流センサ36と、第1電流センサ34及び第2電流センサによる計測結果を示す信号を受け取って処理するための処理装置40と、を備える。
幾つかの実施形態では、風車翼2に落雷があったとき、第1電流センサ34を用いて、ダウンコンダクタ24のうち接続点31よりも翼先端16側の部分(翼先端側部分)24aを流れる電流を計測して第1電流計測値を取得するとともに、第2電流センサ36を用いて、ダウンコンダクタ24のうち接続点31よりも翼根15側の部分(翼根端側部分)24bを流れる電流を計測して第2電流計測値を取得する。
幾つかの実施形態に係る、前縁保護部の剥離検出のフローについて説明する。
風車翼の先端部(17)に設けられるレセプタ(20)と、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁(11)を覆うように設けられた金属製の前縁保護部(28)と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタ(24)と、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根(15)側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための少なくとも1つの接続導体(30)と、
前記ダウンコンダクタのうち、前記少なくとも1つの接続導体との接続点(31)よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分(24a)を流れる電流を計測するための第1電流センサ(34)と、
前記少なくとも1つの接続導体に対応してそれぞれ設けられ、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分(24b)を流れる電流を計測するための少なくとも1つの第2電流センサと、
前記第1電流センサによる電流計測値である第1電流計測値、及び、前記第2電流センサによる電流計測値である第2電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された特定部(42)と、
を備える。
前記特定部は、前記第1電流計測値、及び、前記第2電流計測値の大小関係に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成される。
また、上記(2)の構成では、電流の大きさのみを用いるため、簡易な回路様式で風車翼における被雷部位を特定することができる。
前記特定部は、前記第2電流計測値の時間変化を示す電流波形(例えば、上述の電流波形102又は104等)に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成される。
前記前縁保護部は、前記翼長方向に沿って配列される複数の前縁保護部材(例えば上述の前縁保護部材28a~28g)を含み、
前記特定部は、前記第2電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、前記複数の前縁保護部材のうち被雷した前縁保護部材を特定するように構成される。
前記特定部は、前記電流波形に含まれる複数のピークの時間差(例えば上述のΔt1又はΔt2)に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成される。
前記特定部は、前記少なくとも1つの第2電流センサを用いて予め取得され、前記風車翼における被雷位置に関連付けられた基準電流波形と、前記電流波形との波形照合に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成される。
前記特定部は、前記電流波形を入力とし、前記風車翼における被雷位置を出力とする予測モデルを用いて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成される。
前記風車翼の耐雷システムは、
前記前縁保護部の温度分布を計測するように構成された温度計測部(温度計測部38)と、
前記温度計測部により計測される温度分布に基づいて、前記前縁保護部の剥離を検出するように構成された剥離検出部(44)と、
を備える。
風車翼を含む風車ロータ(5)と、
前記風車ロータの回転によって駆動されるように構成された発電機と、
上記(1)乃至(8)の何れか一項に記載の耐雷システム(50)と、
を備える。
前記風車翼(2)の先端部(17)に設けられるレセプタ(20)と、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部(28)と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタ(24)と、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体(30)と、
を含む風車翼の監視方法であって、
第1電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点(31)よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分を流れる電流を計測するステップと、
第2電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
前記第1電流センサによる第1電流計測値、及び、前記第2電流センサによる第2電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
を備える。
前記風車翼(2)の先端部(17)に設けられるレセプタ(20)と、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部(28)と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタ(24)と、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体(30)と、
を含む風車翼の監視方法であって、
第2電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点(31)よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
前記第2電流センサによる第2電流計測値の時間変化を示す電流波形を取得するステップと、
前記電流波形に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
を備える。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、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。
2 風車翼
4 ハブ
5 ロータ
6 タワー
8 ナセル
10 翼本体
10a シェル
11 前縁
12 後縁
15 翼根
16 翼先端
17 先端部
20 レセプタ
24 ダウンコンダクタ
24a 翼先端側部分
24b 翼根側部分
26 ダウンコンダクタ
28 前縁保護部
28a~28g 前縁保護部材
30,30A,30B 接続導体
31,31A,13B 接続点
32 接続点
34 第1電流センサ
36,36A,36B 第2電流センサ
38 温度計測部
40 処理装置
42 特定部
44 剥離検出部
46 記憶部
48 表示部
50 耐雷システム
102,104 電流波形
A1 最先端領域
A2 第2先端領域
S 着雷位置
Claims (11)
- 風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための少なくとも1つの接続導体と、
前記ダウンコンダクタのうち、前記少なくとも1つの接続導体との接続点よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分を流れる電流を計測するための第1電流センサと、
前記少なくとも1つの接続導体に対応してそれぞれ設けられ、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するための少なくとも1つの第2電流センサと、
前記第1電流センサによる電流計測値である第1電流計測値、及び、前記第2電流センサによる電流計測値である第2電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された特定部と、
を備える風車翼の耐雷システム。 - 前記特定部は、前記第1電流計測値、及び、前記第2電流計測値の大小関係に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された
請求項1に記載の風車翼の耐雷システム。 - 前記特定部は、前記第2電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された
請求項1又は2に記載の風車翼の耐雷システム。 - 前記前縁保護部は、前記翼長方向に沿って配列される複数の前縁保護部材を含み、
前記特定部は、前記第2電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、前記複数の前縁保護部材のうち被雷した前縁保護部材を特定するように構成された
請求項3に記載の風車翼の耐雷システム。 - 前記特定部は、前記電流波形に含まれる複数のピークの時間差に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された
請求項3又は4に記載の風車翼の耐雷システム。 - 前記特定部は、前記少なくとも1つの第2電流センサを用いて予め取得され、前記風車翼における被雷位置に関連付けられた基準電流波形と、前記電流波形との波形照合に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された
請求項3又は4に記載の風車翼の耐雷システム。 - 前記特定部は、前記電流波形を入力とし、前記風車翼における被雷位置を出力とする予測モデルを用いて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された
請求項3又は4に記載の風車翼の耐雷システム。 - 前記前縁保護部の温度分布を計測するように構成された温度計測部と、
前記温度計測部により計測される温度分布に基づいて、前記前縁保護部の剥離を検出するように構成された剥離検出部と、
を備える請求項1乃至7の何れか一項に記載の風車翼の耐雷システム。 - 風車翼を含む風車ロータと、
前記風車ロータの回転によって駆動されるように構成された発電機と、
請求項1乃至8の何れか一項に記載の耐雷システムと、
を備える風力発電設備。 - 風車翼の監視方法であって、
前記風車翼は、
前記風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体と、
を含み、
第1電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分を流れる電流を計測するステップと、
第2電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
前記第1電流センサによる第1電流計測値、及び、前記第2電流センサによる第2電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
を備える風車翼の監視方法。 - 風車翼の監視方法であって、
前記風車翼は、
前記風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体と、
を含み、
第2電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
前記第2電流センサによる第2電流計測値の時間変化を示す電流波形を取得するステップと、
前記電流波形に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
を備える風車翼の監視方法。
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