JP2024077819A - 風力発電設備用の異常診断システム及び異常診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】風力発電設備の稼働率の低下を抑制することを可能とする風力発電装置用の異常診断システムを提供する。
【解決手段】風力発電設備の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断システムであって、風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向がなす角度を風向偏差と定義すると、風力発電設備は、風向偏差の絶対値を減少させるようにナセルを旋回させるよう構成されており、異常診断システムは、所定期間におけるナセルの旋回量の積算値及び旋回回数のうち少なくとも一方に基づいて、風力発電設備の風向計の異常診断を行うように構成される。
【選択図】 図３

Description

本開示は、風力発電設備用の異常診断システム及び異常診断方法に関する。

特許文献１には、風力発電設備における風向計のシャフトをモータによって強制的に駆動させてシャフトの駆動に必要なトルクを検出し、トルクの検出値に基づいて風向計の着氷の有無を判定することが記載されている。

特開２０１４‐１６３２６５号公報

特許文献１に記載の風力発電設備では、風向計の異常を検出するため専用のモータが必要であり、風力発電設備の構成が複雑化して高コスト化を招く。

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、簡素な構成で風力発電設備の風向計の異常を診断することが可能な風力発電装置用の異常診断システム及び異常診断方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備用の異常診断システムは、
風力発電設備の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風力発電設備は、前記風向偏差の絶対値を減少させるようにナセルを旋回させるよう構成されており、
前記異常診断システムは、所定期間におけるナセルの旋回量の積算値及び旋回回数のうち少なくとも一方に基づいて、前記風力発電設備の風向計の異常診断を行うように構成される。

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備の異常診断方法は、
前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風力発電設備は、前記風向偏差の絶対値を減少させるようにナセルを旋回させるよう構成されており、
前記異常診断方法は、所定期間におけるナセルの旋回量の積算値及び旋回回数のうち少なくとも一方に基づいて、前記風力発電設備の風向計の異常診断を行うステップを備える。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、簡素な構成で風力発電設備の風向計の異常を診断することが可能な風力発電装置用の異常診断システム及び異常診断方法が提供される。

本開示の異常診断システムによる異常診断の対象である風力発電設備の構成の一例を説明するための図である。 図１に示した風力発電設備１の異常診断を行うための異常診断システム４０のハードウェア構成の一例を示す図である。 図２に示した異常診断システム４０の機能的な構成を説明するためのブロック図である。 図２及び図３に示した異常診断システム４０による異常診断のフローの一部を示す図である。 図４に示した異常診断のフローの続きの一部を示す図である。 図５に示した異常診断のフローの続きの一部を示す図である。 風向計の回転部の固着に起因する風向追従制御の異常を説明するため図である。 平均風速と乱れ強さの閾値Ｉｔｔｈとの関係の一例を示す図である。 風向偏差Δαを説明するための図である。 通常運転モードと荷重抑制モードの各々について風速と目標出力との関係の一例を示す図である。 通常運転モードと荷重抑制モードの各々について発電機１１の出力と目標翼ピッチ角度との関係の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本開示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、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。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
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。
例えば、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。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「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。

図１は、本開示の異常診断システム４０による異常診断の対象である風力発電設備１の構成の一例を説明するための図である。
図１に示すように、風力発電設備１は、基礎等の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、ナセル３の一端側に回転可能に設けられた風車ロータ４とを備える。風車ロータ４は、ロータヘッド５と、ロータヘッド５に放射状に取り付けられた複数枚の風車翼６とを含む。また、風力発電設備１は、風車翼６の各々のピッチ角度（以下、「翼ピッチ角度」と記載する。）を調節するための翼ピッチ機構１２と、ナセル３のヨー角を調節するためのヨー旋回機構１４とを備える。

ナセル３の内部には、風車ロータ４に増速機１０を介して連結された発電機１１が設置されている。風車ロータ４の回転が増速機１０を介して発電機１１に伝達されて発電機１１を駆動することにより、発電機１１から電力が出力される。

風力発電設備１は、風力発電設備１を通過する風の風速Ｖを計測する風速計７と、風車ロータ４の回転軸線に対して風向がなす角度である風向偏差Δαを計測する風向計８と、気温Ｔを計測する気温計９と、翼ピッチ角度θを計測する翼ピッチ角度センサ１５と、ナセル３のヨー角αｚを計測するヨー角センサ１８とを備える。風速計７、風向計８及び気温計９はナセル３の外面（たとえばナセル３の上部等）に設けられている。風速計７は、例えば風杯式又は風車式の風速計であってもよい。風杯式風速計は、回転軸の周りに回転する風杯（カップ）の回転数をロータリーエンコーダ等で測定して風速を計測するものであり、風車式風速計は、回転軸の周りに回転するプロペラ状の羽根の回転数をロータリーエンコーダ等で測定して風速Ｖを計測するものである。風向計８は、例えば回転軸の周りに回転する矢羽根の向きの変化を電気抵抗の変化に変換するポテンショメータ式の風向計であってもよい。ヨー角センサ１８は、例えば、上記所定の基準方位に対して風車ロータ４の回転軸線がなす角度をナセル３のヨー角αｚとして計測する。図１に示す例示的形態では、風向計８は、ナセル３に固定されているため、図９に示すように、風向αｗと、ナセル３のヨー角αｚとの差分である風向偏差Δα（＝αｗ－αｚ）を計測する。なお、メットマストのように風向計８が風車とは別に設けられている場合（例えば地面等に固定されている場合）には、風向計８によって計測した風向とヨー角センサ１８によって計測したナセル３のヨー角との差分を求めることで風向偏差Δαを求めてもよい。

風力発電設備１の適所（例えばナセル３の内部又は支柱２の内部等）には、風力発電設備１の各種運転制御を行うための制御装置２０が設けられている。制御装置２０には、風速計７で計測した風速Ｖ、風向計８によって計測した風向偏差Δα、気温計９で計測した気温Ｔ、翼ピッチ角度センサ１５で計測した翼ピッチ角度θ及びヨー角センサ１８によって計測したナセル３のヨー角αｚ等の各々を示す信号が入力される。

制御装置２０は、風速計７によって計測した風速Ｖ等の諸条件に基づいて翼ピッチ角度を最適と考えられる翼ピッチ角度に調節するように、翼ピッチ機構１２を制御する。制御装置２０は、風速計７によって計測した風速Ｖが予め定められたカットアウト風速を超えた場合に、翼ピッチ角度をフェザー位置に制御して風車ロータ４の回転を自動的に停止させるカットアウト制御を行う。

また、制御装置２０は、風車ロータ４の向きを風向に正対させるように風向に追従させる制御である風向追従制御を実行可能に構成されている。風向追従制御とは、具体的には、風向計８によって計測した風向偏差Δαの絶対値が閾値Δαｔｈを超えた場合に、風向偏差Δαの絶対値を減少させるように（好ましくは０にするように）ヨー旋回機構１４を制御してナセル３のヨー角を調節する制御である。

制御装置２０は、通信ネットワーク２１を介して異常診断システム４０と通信可能に構成されている。制御装置２０は、風速計７で計測した風速Ｖ、風向計８によって計測した風向偏差Δα、気温計９で計測した気温Ｔ、翼ピッチ角度センサ１５で計測した翼ピッチ角度θ、及びヨー角センサ１８で計測したヨー角αｚ等の風力発電設備１で計測した各種計測データを異常診断システム４０に送信する。異常診断システム４０は、制御装置２０から送信された各種計測データを時系列データとして保存し、後述のように風力発電設備１の異常診断に利用する。

図２は、図１に示した異常診断システム４０のハードウェア構成の一例を示す図である。図３は、図２に示した異常診断システム４０の機能的な構成を説明するためのブロック図である。

図２に示すように、異常診断システム４０は、例えばプロセッサ７２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７６、ＨＤＤ （Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）７８、入力Ｉ／Ｆ８０、及び出力Ｉ／Ｆ８２及び表示器８３を含み、これらがバス８４を介して互いに接続されたコンピュータを用いて構成される。なお、異常診断システム４０のハードウェア構成は上記に限定されず、制御回路と記憶装置との組み合わせにより構成されてもよい。また異常診断システム４０は、異常診断システム４０の各機能を実現するプログラムをコンピュータが実行することにより構成される。以下で説明する異常診断システム４０における各部の機能は、例えばＲＯＭ７６に保持されるプログラムをＲＡＭ７４にロードしてプロセッサ７２で実行するとともに、ＲＡＭ７４やＲＯＭ７６におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。異常診断システム４０を構成するハードウェアは、１つの場所に集約されていてもよいし、複数の場所に分散して設けられていてもよい。以下では、異常診断システム４０が風力発電設備１から離れた場所に設けられていて風力発電設備１の異常診断を遠隔で行う場合の例を説明するが、異常診断システム４０の各機能は、例えば風力発電設備１が備える制御装置２０によって実現されてもよい。

図３に示すように、異常診断システム４０は、計測データ取得部４２、旋回データ演算部４４、異常診断部４６及び記憶部５０を含む。以下、異常診断システム４０の各部の機能について、図４～図６等を用いて説明する。

図４は、図２及び図３に示した異常診断システム４０による異常診断のフローの一部を示す図である。図５は、図４に示した異常診断のフローの続きの一部を示す図である。図６は、図５に示した異常診断のフローの続きの一部を示す図である。

図４に示すように、Ｓ１０１において、計測データ取得部４２は、風速計７で計測した風速Ｖ、風向計８によって計測した風向偏差Δα、気温計９で計測した気温Ｔ、翼ピッチ角度センサ１５で計測した翼ピッチ角度θ、及びヨー角センサ１８で計測したヨー角αｚ等の各々の時系列データを制御装置２０から通信ネットワーク２１を介して取得する。

Ｓ１０２において、旋回データ演算部４４は、Ｓ１０１で取得したヨー角αｚの時系列データに基づいて、所定期間毎（例えば１時間等の一定時間毎）にナセルのヨー旋回の旋回量Ａの積算値ΣＡを算出し、積算値ΣＡが閾値Ａｔｈを超えた回数Ｎをカウントする。ここで、所定期間毎に算出するナセルのヨー旋回の旋回量Ａの積算値ΣＡは、所定期間が例えば１時間であれば、１時間におけるナセルのヨー旋回の総旋回量（ｄｅｇ）であって、ナセルの各旋回動作におけるナセルを旋回させた角度の大きさ（絶対値）を１時間に亘って積算した値を意味する。また、積算値ΣＡが閾値Ａｔｈを超えた回数Ｎとは、所定期間毎にナセルのヨー旋回の旋回量Ａの積算値ΣＡを算出した場合における、閾値Ａｔｈを超えた積算値ΣＡに対応する期間の数である。

Ｓ１０３において、所定期間（例えば６時間等の一定時間）における積算値ΣＡが閾値Ａｔｈを超えた回数Ｎが所定回数Ｎｔｈより小さい場合、すなわち積算値ΣＡが閾値Ａｔｈを超える頻度Ｎが閾値Ｎｔｈより小さい場合に、Ｓ１０４において、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を以下に記載の状態Ｘと判定する。状態Ｘは、風力発電設備１が正常な状態にあり風向計８が正常であることを意味する。異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｘと判定した場合には、風力発電設備１を通常運転モードで運転させる。すなわち、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｘと判定した場合に、風力発電設備１を通常運転モードで運転するように制御装置２０に指示するための通常運転モード指示信号を通信ネットワーク２１を介して制御装置２０に送信する。制御装置２０は、通常運転モード指示信号を受信した場合に、風力発電設備１を通常運転モードで運転する。

Ｓ１０３において、所定期間（例えば６時間等の一定時間）における積算値ΣＡが閾値Ａｔｈを超えた回数Ｎが所定回数Ｎｔｈより小さくない場合、すなわち、積算値ΣＡが閾値Ａｔｈを超える頻度Ｎが閾値Ｎｔｈより小さくない場合に、Ｓ１０５に移行する。図５に示すように、Ｓ１０５において、異常診断部４６は、風向追従制御を行っても風向偏差Δαが所定時間ｔ１（例えば１０分等の一定時間）以上変化しないかどうかを判定する。Ｓ１０５において風向追従制御を行っても風向偏差Δαが所定時間ｔ１以上変化しないと判定した場合にはＳ１０６に移行し、Ｓ１０５において、風向追従制御を行うことによって風向偏差Δαが所定時間ｔ１以内に変化したと判定した場合にはＳ１１１に移行する。

Ｓ１０６において、異常診断部４６は、Ｓ１０１で取得した気温Ｔが閾値Ｔｔｈ０以下であるか否かを判定する。ここで、閾値Ｔｔｈ０は、水の凝固点を示す温度であり、例えば０℃又は０℃近傍の温度であってもよい。

Ｓ１０６において、気温Ｔが閾値Ｔｔｈ０以下であると判定された場合には、Ｓ１０７において、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を以下に記載の状態Ａと判定する。状態Ａは、風向計８が着氷した状態（風向計８が降雪により着雪した状態も含む。）を意味し、この状態では、風向計８の回転抵抗が増加しており、回転部分が固着してナセルに対して回転不能になっている可能性がある。例えば図７に示すように、風車ロータ４の回転軸線に対して風向計８の矢羽根の向きに偏差がある状態で風向計８の回転部分が固着すると、風向追従制御によってナセル３のヨー旋回動作を行ってもその偏差が減少せず、風向追従制御が延々と継続することとなる。なお、ナセル３のヨー角には、所定の基準方向を中心として時計回り及び反時計回りの各々に限界角度があるため、風向追従制御では、ナセル３のヨー角が限界角度に到達するとナセルの旋回方向を逆方向に変更することで風向追従を継続する。状態Ａの場合、正確な風向を計測できない状態で風力発電設備１の運転を継続すると、風車ロータ４を風向に正対させた状態での運転（風向偏差Δαを０又は０近傍にした状態での運転）ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。

このため、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ａと判定した場合には、風向計８が着氷した状態であることを知らせるための通知を自動的に発信してもよい。異常診断部４６は、当該通知を異常診断システム４０の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム４０が備える表示器８３（図２参照）に表示させてもよい。また、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ａと判定した場合には、風力発電設備１の運転を自動的に停止させてもよい。すなわち、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ａと判定した場合には、風力発電設備１の運転を停止するように制御装置２０に指示するための運転停止指示信号を通信ネットワーク２１を介して制御装置２０に送信してもよい。制御装置２０は、運転停止指示信号を受信した場合に、風力発電設備１の運転を停止させる。制御装置２０による風力発電設備１の運転を停止させる制御は、例えば翼ピッチ角度をフェザー位置に変更して発電機１１の発電を停止する制御を含んでいてもよい。

Ｓ１０６において、気温計９によって計測した気温Ｔが閾値Ｔｔｈ０以下ではないと判定した場合には、Ｓ１０８において、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を以下に記載の状態Ｂと判定する。状態Ｂは、風向計８又は気温計９に故障の兆候が表れた状態を意味する。状態Ｂの場合、風力発電設備１の運転を継続すると、風向偏差Δαを示す信号が安定しないことによりナセル３のヨー旋回動作が継続し、ナセル３のヨー旋回を制御するためのヨー旋回機構１４の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータ４を風向に正対させた運転（風向偏差Δαを０又は０近傍にした運転）ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。

このため、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｂと判定した場合には、風向計８又は気温計９に故障の兆候が表れた状態であることを知らせるための通知であって、風向計８及び気温計９のメンテナンスを推奨する通知を自動的に発信する。ここでのメンテナンスを推奨する通知とは、例えば所定期間以内（例えば１か月以内等）に風向計８及び気温計９の部品交換又は修繕を行う計画交換又は計画修繕を推奨する通知であってもよい。また、異常診断部４６は、当該通知を異常診断システム４０の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム４０が備える表示器８３に表示させてもよい。なお、風向計８の故障により風力発電設備１の運転の継続が困難な場合には、例えば、風力発電設備１の運転を自動的に停止させてもよい。すなわち、風力発電設備１の運転を停止するように制御装置２０に指示するための運転停止指示信号を通信ネットワーク２１を介して制御装置２０に送信してもよい。制御装置２０は、運転停止指示信号を受信した場合に、風力発電設備１の運転を停止させる。制御装置２０による風力発電設備１の運転を停止させる制御は、例えば翼ピッチ角度をフェザー位置に変更して発電機１１の発電を停止する制御及びヨー旋回機構１４の旋回動作を停止させる制御を含んでいてもよい。

Ｓ１０５で風向追従制御によって風向偏差Δαが所定時間ｔ１以内に変化したと判定した場合には、Ｓ１１１において、風向追従制御によって風向偏差Δαが上記所定時間ｔ１以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとったか否かを判定する。Ｓ１１１において、風向追従制御によって風向偏差Δαが上記所定時間ｔ２以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとったと判定した場合にはＳ１１３へ移行し、Ｓ１１１において、風向追従制御によって風向偏差Δαが上記所定時間ｔ２以内にプラスの値とマイナスの値のうち一方又は両方をとっていないと判定した場合にはＳ１１２へ移行する。

Ｓ１１２では、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を以下に記載の状態Ｆと判定する。状態Ｆは、風向計８の配線に異常がある状態を意味し、この状態で風力発電設備１の運転を継続すると、風向偏差Δαを示す信号が安定しないことによりナセル３のヨー旋回動作が継続し、ナセル３のヨー旋回を制御するためのヨー旋回機構１４の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータ４を風向に正対させた運転（風向偏差Δαを０又は０近傍にした運転）ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。

このため、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｆと判定した場合には、風向計８のメンテナンスを推奨する通知を発信する。ここでのメンテナンスを推奨する通知とは、例えば所定期間以内（例えば１か月以内等）に風向計８の部品交換又は修繕を行う計画交換又は計画修繕を推奨する通知であってもよい。また、異常診断部４６は、当該通知を異常診断システム４０の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム４０が備える表示器８３に表示させてもよい。なお、風向計８の故障により風力発電設備１の運転の継続が困難な場合には、例えば、風力発電設備１の運転を自動的に停止させてもよい。すなわち、風力発電設備１の運転を停止するように制御装置２０に指示するための運転停止指示信号を通信ネットワーク２１を介して制御装置２０に送信してもよい。制御装置２０は、運転停止指示信号を受信した場合に、風力発電設備１の運転を停止させる。制御装置２０による風力発電設備１の運転を停止させる制御は、例えば翼ピッチ角度をフェザー位置に変更して発電機１１の発電を停止する制御を含んでいてもよい。

Ｓ１１３において、風向計８を用いて計測した現在の風向が風力発電設備１に特有の特定風向又は風力発電設備１を含むウインドファームのサイトに特有の特定風向であるか否かを判定する。ここでの「特定風向」は、立地条件に起因して風向の乱れが大きくなる傾向がある特定の風向であり、風力発電設備１毎又は風力発電設備１を含むウインドファームのサイト毎に予め調査されて風力発電設備１又はウインドファームのサイトに関連付けられて記憶部５０に記憶され、Ｓ１１３で記憶部５０から読み出されて風向計８で計測した風向と照合される。

Ｓ１１３において、風向計８を用いて計測した現在の風向が風力発電設備１に特有の特定風向又は風力発電設備１を含むウインドファームのサイトに特有の特定風向であると判定した場合には、Ｓ１１４において、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｄと判定する。状態Ｄは、現在の風向が風力発電設備１に特有の特定風向又は風力発電設備１を含むウインドファームのサイトに特有の特定風向であることに起因してナセルの旋回動作が頻繁に行われている状態を意味する。状態Ｄの場合、ヨー旋回を頻繁に行うことによりヨー旋回機構１４に故障が発生する懸念がある。また、疲労荷重が蓄積することによりその他の機械部品の早期劣化や故障が生じる懸念がある。また、余計なヨー旋回動作が増えて消費電力が増大してしまう。

このため、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｄと判定した場合に、風力発電設備１を荷重抑制モードで運転させる。すなわち、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｄと判定した場合に、風力発電設備１を荷重抑制モードで運転するように制御装置２０に指示するための荷重抑制モード指示信号を通信ネットワーク２１を介して制御装置２０に送信する。制御装置２０は、荷重抑制モード指示信号を受信した場合に、風力発電設備１を荷重抑制モードで運転する。なお、ここでの荷重抑制モードとは、風車翼６に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制するモードである。荷重抑制モードは、例えば翼ピッチ角度を通常運転モードよりもフェザー側に制御するモードであってもよい。荷重抑制モードにおいて、制御装置２０は、例えば図１０に示すように、風速に応じて定まる発電機１１の目標出力を通常運転モードよりも小さくするとともに、例えば図１１に示すように、発電機１１の出力に応じて定まる目標翼ピッチ角度を通常運転モードよりもフェザー側に閉じることにより、発電機１１の出力を通常運転モードよりも抑制してもよい。また、この状態Ｄの判定の妥当性の確認および抑制量の設定のために、風力発電設備１が設置される位置の地形の影響や風向変化の大きさを確認し、荷重抑制に関する設定値の最適化を行ってもよい。

また、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｄと判定した場合に、風力発電設備１の運転を自動的に停止させてもよい。すなわち、風力発電設備１の運転を停止するように制御装置２０に指示するための運転停止指示信号を通信ネットワーク２１を介して制御装置２０に送信してもよい。制御装置２０は、運転停止指示信号を受信した場合に、風力発電設備１の運転を停止させる。制御装置２０による風力発電設備１の運転を停止させる制御は、例えば翼ピッチ角度をフェザー位置に変更して発電機１１の発電を停止する制御を含んでいてもよい。

Ｓ１１５において、異常診断部４６は、風速の乱れの強さＩｔが閾値Ｉｔｔｈ以上であるか否かを判定する。風速の乱れの強さ（風速の乱流強度）は、風速の標準偏差の平均風速に対する比であり、Ｓ１０１で取得した風速の時系列データに基づいて算出される。また、図８に示すように、閾値Ｉｔｔｈは風速が大きくなるにつれて低下してもよい。

Ｓ１１５において、風速の乱れの強さＩｔが閾値Ｉｔｔｈ以上であると判定された場合には、Ｓ１１６において、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を以下に記載の状態Ｅと判定する。状態Ｅは、台風や爆弾低気圧等の一時的に風況が乱れる状況に起因してヨー旋回が頻繁に行われている状況を意味する。状態Ｅの場合、ヨー旋回を頻繁に行うことによりヨー旋回機構１４に故障が発生する懸念がある。また、疲労荷重が蓄積することによりその他の機械部品の早期劣化や故障が生じる懸念がある。また、余計なヨー旋回動作が増えて消費電力が増大してしまう。

このため、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｅと判定した場合に、風力発電設備１を荷重抑制モードで運転させる。すなわち、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｅと判定した場合に、風力発電設備１を荷重抑制モードで運転するように制御装置２０に指示するための荷重抑制モード指示信号を通信ネットワーク２１を介して制御装置２０に送信する。制御装置２０は、荷重抑制モード指示信号を受信した場合に、風力発電設備１を荷重抑制モードで運転する。なお、ここでの荷重抑制モードとは、風車翼６に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制するモードである。荷重抑制モードは、例えば翼ピッチ角度を通常運転モードよりもフェザー側に制御するモードであってもよい。荷重抑制モードにおいて、制御装置２０は、例えば図１１に示すように、高風速域において、発電機１１の出力に応じて定まる目標翼ピッチ角度を通常運転モードよりもフェザー側に閉じることにより、発電機１１の出力及び風車翼６に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制してもよい。また、この状態Ｅの判定の妥当性の確認および抑制量の設定のために、風力発電設備１が設置される位置の地形の影響や風向変化の大きさを確認し、荷重抑制に関する設定値の最適化を行ってもよい。また、台風や低気圧の通過に伴う一過性の事象であれば、状態の改善後に通常運転モードに復帰させてもよい。

また、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｅと判定した場合に、風力発電設備１の運転を自動的に停止させてもよい。すなわち、風力発電設備１の運転を停止するように制御装置２０に指示するための運転停止指示信号を通信ネットワーク２１を介して制御装置２０に送信してもよい。制御装置２０は、運転停止指示信号を受信した場合に、風力発電設備１の運転を停止させる。制御装置２０による風力発電設備１の運転を停止させる制御は、例えば翼ピッチ角度をフェザー位置に変更して発電機１１の発電を停止する制御を含んでいてもよい。

Ｓ１１５において、風速の乱れの強さＩｔが閾値Ｉｔｔｈ以上ではないと判定された場合には、Ｓ１１７において、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を以下に記載の状態Ｃと判定する。状態Ｃは、風向計８の内部のポテンショメータの摩耗によって風向計８に故障の兆候が表れた状態である。状態Ｃの場合に風力発電設備１の運転を継続すると、風向偏差Δαを示す信号が安定しないことによりナセル３のヨー旋回動作が継続し、ナセル３のヨー旋回を制御するためのヨー旋回機構１４の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータ４を風向に正対させた運転（風向偏差Δαを０又は０近傍にした運転）ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。

このため、異常診断部４６は、風力発電設備１の状態を状態Ｃと判定した場合には、風向計８に故障の兆候が表れた状態であることを知らせるための通知であって、風向計８のメンテナンスを推奨する通知を発信する。ここでのメンテナンスを推奨する通知とは、例えば所定期間以内（例えば１か月以内等）に風向計８の部品交換又は修繕を行う計画交換又は計画修繕を推奨する通知であってもよい。異常診断部４６は、当該通知を異常診断システム４０の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム４０が備える表示器８３に表示させてもよい。なお、風向計８の故障により風力発電設備１の運転の継続が困難な場合には、例えば、風力発電設備１の運転を自動的に停止させてもよい。すなわち、風力発電設備１の運転を停止するように制御装置２０に指示するための運転停止指示信号を通信ネットワーク２１を介して制御装置２０に送信してもよい。制御装置２０は、運転停止指示信号を受信した場合に、風力発電設備１の運転を停止させる。制御装置２０による風力発電設備１の運転を停止させる制御は、例えば翼ピッチ角度をフェザー位置に変更して発電機１１の発電を停止する制御を含んでいてもよい。

本開示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。

幾つかの実施形態では、例えばＳ１０２において、積算値ΣＡが閾値Ａｔｈを超えた回数Ｎをカウントしなくてもよい。この場合、例えばＳ１０３では、積算値ΣＡが閾値Ａｔｈを超えたか否かを判定し、積算値ΣＡが閾値Ａｔｈを超えていなければＳ１０４へ移行し、積算値ΣＡが閾値Ａｔｈを超えていればＳ１０５に移行してもよい。

幾つかの実施形態では、例えばＳ１０２において、ナセルの旋回量の積算値ΣＡを算出しなくてもよい。この場合、異常診断システム４０は、例えばＳ１０２では所定期間におけるナセルの旋回回数をカウントし、Ｓ１０３では所定期間におけるナセルの旋回回数が閾値を超えたか否かを判定し、所定期間におけるナセルの旋回回数が閾値を超えていなければＳ１０４へ移行し、所定期間におけるナセルの旋回回数が閾値を超えていればＳ１０５へ移行してもよい。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

［１］本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備用の異常診断システム（例えば上述の異常診断システム４０）は、
風力発電設備の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向がなす角度を風向偏差（例えば上述の風向偏差Δα）と定義すると、前記風力発電設備は、前記風向偏差の絶対値を減少させるようにナセルを旋回させるよう構成されており、
前記異常診断システムは、所定期間（例えば１時間等）におけるナセルの旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）及び旋回回数のうち少なくとも一方に基づいて、前記風力発電設備の風向計の異常診断を行うように構成される。

上記［１］に記載の風力発電設備用の異常診断システムによれば、所定期間におけるナセルの旋回量の積算値及び旋回回数のうち少なくとも一方に基づいて風向計の異常診断を行うため、特許文献１の異常診断方法と比較して、風向計の異常を検出するため専用のモータが不要であり、簡素な構成で風力発電設備の風向計の異常を診断することができる。また、所定期間におけるナセルの旋回量の積算値及び旋回回数のうち少なくとも一方が十分に小さい場合には、風向偏差の絶対値を減少させる制御（風向追従制御）が適切に行われており、風向計に異常は生じていないと考えられるため、風力発電設備の運転を継続させることが可能である。このため、異常診断部の診断結果に基づいて風力発電設備の稼働率の低下を抑制することが可能となる。

［２］幾つかの実施形態では、上記［１］に記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断システムは、所定期間毎（例えば１時間毎等）に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）を算出し、算出した前記積算値が第１閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）を超える頻度（例えば上述の回数Ｎ）が第２閾値（例えば上述の所定回数Ｎｔｈ）より小さい場合に、前記風向計を正常と診断するように構成される。

上記［２］に記載の風力発電設備用の異常診断システムによれば、風向偏差の絶対値を減少させる制御（風向追従制御）が適切に行われているかどうかを判断するための適切な第１閾値及び第２閾値を設定することにより、風向計に異常は生じていないことを精度よく判定することができる。このため異常診断部の診断結果に基づいて風力発電設備の稼働率の低下を抑制することが可能となる。

［３］幾つかの実施形態では、上記［１］又は［２］に記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の運転を停止させるように構成される。
（ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎（例えば１時間毎等）に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）を算出し、算出した前記積算値が第１閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）を超える頻度（例えば上述の回数Ｎ）が第２閾値（例えば上述の所定回数Ｎｔｈ）より小さくない。
（ｂ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以上変化しない。
（ｃ）前記風力発電設備における気温の計測値（例えば上述の気温Ｔ）が水の凝固点を示す温度（例えば上述の閾値Ｔｔｈ０）以下である。

上記風力発電設備において、条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の全てを満たす場合は、風向計が着氷した状態を意味する。この場合、正確な風向を計測できない状態で風力発電設備の運転を継続すると、風車ロータを風向に正対させた運転（風向偏差を０又は０近傍にする運転）ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記［３］に記載のように、条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の全てを満たす場合には、風力発電設備の運転を停止させることにより、風力発電設備の損傷を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。

［４］幾つかの実施形態では、上記［１］乃至［３］の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風向計及び気温計のメンテナンスを推奨する通知を発信するように構成される。
（ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎（例えば１時間毎等）に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）を算出し、算出した前記積算値が第１閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）を超える頻度（例えば上述の回数Ｎ）が第２閾値（例えば上述の所定回数Ｎｔｈ）より小さくない。
（ｂ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以上変化しない。
（ｄ）前記風力発電設備における気温の計測値（例えば上述の気温Ｔ）が水の凝固点を示す温度（例えば上述の閾値Ｔｔｈ０）以下でない。

上記風力発電設備において、条件（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）の全てを満たす場合は、風向計又は気温計に故障の兆候が表れた状態を意味する。この場合、風力発電設備の運転を継続すると、風向偏差を示す信号が安定しないことによりナセルのヨー旋回動作が継続し、ナセルのヨー旋回を制御するための機器の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータを風向に正対させた運転ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記［４］に記載のように条件（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）の全てを満たす場合には、風力発電設備の風向計及び気温計のメンテナンスを推奨するための通知を発信することにより、風向計及び気温計のメンテナンスを行って風力発電設備の損傷等を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。また、突発工事の回避による作業員の業務負荷を削減することができる。

［５］幾つかの実施形態では、上記［１］乃至［４］の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の運転を停止させるように構成される。
（ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎（例えば１時間毎等）に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）を算出し、算出した前記積算値が第１閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）を超える頻度（例えば上述の回数Ｎ）が第２閾値（例えば上述の所定回数Ｎｔｈ）より小さくない。
（ｂ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以上変化しない。
（ｄ）前記風力発電設備における気温の計測値（例えば上述の気温Ｔ）が水の凝固点を示す温度（例えば上述の閾値Ｔｔｈ０）以下でない。

上記風力発電設備において、条件（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）の全てを満たす場合は、風向計又は気温計に故障の兆候が表れた状態を意味する。この場合、風力発電設備の運転を継続すると、風向偏差を示す信号が安定しないことによりナセルのヨー旋回動作が継続し、ナセルのヨー旋回を制御するための機器の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータを風向に正対させた運転ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記［５］に記載のように条件（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）の全てを満たす場合には、風力発電設備の運転を停止させることにより、風力発電設備の損傷等を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。また、突発工事の回避による作業員の業務負荷を削減することができる。

［６］幾つかの実施形態では、上記［１］乃至［５］の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）及び（ｅ）を満たし且つ条件（ｆ）を満たさない場合に、前記風向計のメンテナンスを推奨する通知を発信するように構成される。
（ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎（例えば１時間毎等）に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）を算出し、算出した前記積算値が第１閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）を超える頻度（例えば上述の回数Ｎ）が第２閾値（例えば上述の所定回数Ｎｔｈ）より小さくない。
（ｅ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以内に変化する。
（ｆ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとる。

上記風力発電設備において、条件（ａ）及び（ｅ）を満たし、条件（ｆ）を満たさない場合は、風向計の配線に異常がある状態を意味する。この場合、風力発電設備の運転を継続すると、風向偏差を示す信号が安定しないことによりナセルのヨー旋回動作が継続し、ナセルのヨー旋回を制御するためのヨー旋回機構の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータを風向に正対させた運転ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記［６］に記載のように、条件（ａ）及び（ｅ）を満たし、条件（ｆ）を満たさない場合には、風向計のメンテナンスを推奨する通知を発信することにより、風向計のメンテナンスを行って風力発電設備の損傷等を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。また、突発工事の回避による作業員の業務負荷を削減することができる。

［７］幾つかの実施形態では、上記［１］乃至［６］の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させ、
前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を前記通常運転モードよりも抑制する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成される。
（ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎（例えば１時間毎等）に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）を算出し、算出した前記積算値が第１閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）を超える頻度（例えば上述の回数Ｎ）が第２閾値（例えば上述の所定回数Ｎｔｈ）より小さくない。
（ｅ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以内に変化する。
（ｆ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとる。
（ｇ）前記異常診断システムは、前記風向計によって計測した風向を特定の風向と照合し、前記風向計によって計測した風向と特定の風向とが一致する。

上記風力発電設備において、条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）の全てを満たす場合、風向が風力発電設備に特有の特定風向又は風力発電設備を含むウインドファームのサイトに特有の特定風向（風力発電設備の立地条件に起因して風向の乱れが大きくなる傾向がある特定の風向）であることに起因してナセルの旋回動作が頻繁に行われている状態を意味する。この場合、ヨー旋回を頻繁に行うことによりヨー旋回機構に故障が発生する懸念がある。また、疲労荷重が蓄積することによりその他の機械部品の早期劣化や故障が生じる懸念がある。また、余計なヨー旋回動作が増えて消費電力が増大してしまう。このため、上記［７］に記載のように、条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）の全てを満たす場合に、風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制する運転モードで風力発電設備を運転させることにより、疲労荷重に起因する損傷等の発生を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。

［８］幾つかの実施形態では、上記［１］乃至［７］の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させ、
前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｉ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を前記通常運転モードよりも抑制する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成される。
（ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎（例えば１時間毎等）に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）を算出し、算出した前記積算値が第１閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）を超える頻度（例えば上述の回数Ｎ）が第２閾値（例えば上述の所定回数Ｎｔｈ）より小さくない。
（ｅ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以内に変化する。
（ｆ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとる。
（ｈ）前記異常診断システムは、前記風向計を用いて計測した風向を特定の風向と照合し、前記風向計を用いて計測した風向と特定の風向とが一致しない。
（ｉ）前記風力発電設備の風速計によって計測した風速に基づいて算出される風速の乱れの強さ（例えば上述の乱れの強さＩｔ）が第３閾値（例えば上述の閾値Ｉｔｔｈ）以上である。

上記風力発電設備において、条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｉ）の全てを満たす場合は、台風や爆弾低気圧等の一時的に風況が乱れる状況に起因してヨー旋回が頻繁に行われている状況を意味する。この場合、ヨー旋回を頻繁に行うことによりヨー旋回機構に故障が発生する懸念がある。また、疲労荷重が蓄積することによりその他の機械部品の早期劣化や故障が生じる懸念がある。また、余計なヨー旋回動作が増えて消費電力が増大してしまう。このため、上記［８］に記載のように、条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｉ）の全てを満たす場合に、風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制する運転モードで風力発電設備を運転させることにより、疲労荷重に起因する損傷等の発生を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。また、突発工事の回避による作業員の業務負荷を削減することができる。

［９］幾つかの実施形態では、上記［１］乃至［８］の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｊ）の全てを満たす場合に、前記風向計のメンテナンスを推奨する通知を発信するように構成される。
（ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎（例えば１時間毎等）に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）を算出し、算出した前記積算値が第１閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）を超える頻度（例えば上述の回数Ｎ）が第２閾値（例えば上述の所定回数Ｎｔｈ）より小さくない。
（ｅ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以内に変化する。
（ｆ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとる。
（ｈ）前記異常診断システムは、前記風向計を用いて計測した風向を特定の風向と照合し、前記風向計を用いて計測した風向と特定の風向とが一致しない。
（ｊ）前記風力発電設備の風速計によって計測した風速に基づいて算出される風速の乱れの強さ（例えば上述の乱れの強さＩｔ）が第３閾値（例えば上述の閾値Ｉｔｔｈ）以上でない。

上記風力発電設備において、条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｊ）の全てを満たす場合は、風向計の内部のポテンショメータの摩耗によって風向計に故障の兆候が表れた状態である。この場合、風力発電設備の運転を継続すると、風向偏差を示す信号が安定しないことによりナセルのヨー旋回動作が継続し、ナセルのヨー旋回を制御するためのヨー旋回機構１４の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータを風向に正対させた運転ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記［９］に記載のように、条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｊ）の全てを満たす場合に、風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制する運転モードで風力発電設備を運転させることにより、疲労荷重に起因する損傷等の発生を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。また、突発工事の回避による作業員の業務負荷を削減することができる。

［１０］幾つかの実施形態では、上記［１］乃至［９］の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｊ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の運転を停止させるように構成される。
（ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎（例えば１時間毎等）に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）を算出し、算出した前記積算値が第１閾値（例えば上述の閾値Ａｔｈ）を超える頻度（例えば上述の回数Ｎ）が第２閾値（例えば上述の所定回数Ｎｔｈ）より小さくない。
（ｅ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以内に変化する。
（ｆ）前記風向偏差が所定時間（例えば上述の所定時間ｔ１）以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとる。
（ｈ）前記異常診断システムは、前記風向計を用いて計測した風向を特定の風向と照合し、前記風向計を用いて計測した風向と特定の風向とが一致しない。
（ｊ）前記風力発電設備の風速計によって計測した風速に基づいて算出される風速の乱れの強さ（例えば上述の乱れの強さＩｔ）が第３閾値（例えば上述の閾値Ｉｔｔｈ）以上でない。

上記風力発電設備において、条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｊ）の全てを満たす場合は、風向計の内部のポテンショメータの摩耗によって風向計に故障の兆候が表れた状態である。この場合、風力発電設備の運転を継続すると、風向偏差を示す信号が安定しないことによりナセルのヨー旋回動作が継続し、ナセルのヨー旋回を制御するためのヨー旋回機構１４の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータを風向に正対させた運転ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記［９］に記載のように、条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｊ）の全てを満たす場合に、風力発電設備の運転を停止させることにより、疲労荷重に起因する損傷等の発生を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。また、突発工事の回避による作業員の業務負荷を削減することができる。

［１１］本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備の異常診断方法において、
前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向がなす角度を風向偏差（例えば上述の風向偏差Δα）と定義すると、前記風力発電設備は、前記風向偏差の絶対値を減少させるようにナセルを旋回させるよう構成されており、
前記異常診断方法は、所定期間（例えば１時間等）におけるナセルの旋回量の積算値（例えば上述の積算値ΣＡ）及び旋回回数のうち少なくとも一方に基づいて、前記風力発電設備の風向計の異常診断を行うステップを備える。

上記［１１］に記載の風力発電設備の異常診断方法によれば、所定期間におけるナセルの旋回量の積算値及び旋回回数のうち少なくとも一方に基づいて風向計の異常診断を行うため、特許文献１の異常診断方法と比較して、風向計の異常を検出するため専用のモータが不要であり、簡素な構成で風力発電設備の風向計の異常を診断することができる。また、所定期間におけるナセルの旋回量の積算値及び旋回回数のうち少なくとも一方が十分に小さい場合には、風向偏差を減少させる制御（風向追従制御）が適切に行われており、風向計に異常は生じていないと考えられるため、風力発電設備の運転を継続させることが可能である。このため、異常診断部の診断結果に基づいて風力発電設備の稼働率の低下を抑制することが可能となる。

１ 風力発電設備
２ 支柱
３ ナセル
４ 風車ロータ
５ ロータヘッド
６ 風車翼
７ 風速計
８ 風向計
９ 気温計
１０ 増速機
１１ 発電機
１２ 翼ピッチ機構
１４ ヨー旋回機構
１５ 翼ピッチ角度センサ
１８ ヨー角センサ
２０ 制御装置
２１ 通信ネットワーク
４０ 異常診断システム
４２ 計測データ取得部
４４ 旋回データ演算部
４６ 異常診断部
５０ 記憶部
７２ プロセッサ
７４ ＲＡＭ
７６ ＲＯＭ
７８ ＨＤＤ
８０ 入力Ｉ／Ｆ
８２ 出力Ｉ／Ｆ
８３ 表示器
８４ バス

Claims (11)

1. 風力発電設備の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断システムであって、
   前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風力発電設備は、前記風向偏差の絶対値を減少させるようにナセルを旋回させるよう構成されており、
   前記異常診断システムは、所定期間におけるナセルの旋回量の積算値及び旋回回数のうち少なくとも一方に基づいて、前記風力発電設備の風向計の異常診断を行うように構成された、風力発電設備用の異常診断システム。
2. 前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さい場合に、前記風向計を正常と診断するように構成された、請求項１に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
3. 前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の運転を停止させるように構成された、請求項１に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
   （ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さくない。
   （ｂ）前記風向偏差が所定時間以上変化しない。
   （ｃ）前記風力発電設備における気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下である。
4. 前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風向計及び気温計のメンテナンスを推奨するための通知を発信するように構成された、請求項１に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
   （ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さくない。
   （ｂ）前記風向偏差が所定時間以上変化しない。
   （ｄ）前記風力発電設備における気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下でない。
5. 前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の運転を停止させるように構成された、請求項１に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
   （ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さくない。
   （ｂ）前記風向偏差が所定時間以上変化しない。
   （ｄ）前記風力発電設備における気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下でない。
6. 前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）及び（ｅ）を満たし且つ条件（ｆ）を満たさない場合に、前記風向計のメンテナンスを推奨するための通知を発信するように構成された、請求項１に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
   （ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さくない。
   （ｅ）前記風向偏差が所定時間以内に変化する。
   （ｆ）前記風向偏差が所定時間以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとる。
7. 前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させ、
   前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を前記通常運転モードよりも抑制する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成された、請求項１に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
   （ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さくない。
   （ｅ）前記風向偏差が所定時間以内に変化する。
   （ｆ）前記風向偏差が所定時間以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとる。
   （ｇ）前記異常診断システムは、前記風向計によって計測した風向を特定の風向と照合し、前記風向計によって計測した風向と特定の風向とが一致する。
8. 前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させ、
   前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｉ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を前記通常運転モードよりも抑制する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成された、請求項１に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
   （ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さくない。
   （ｅ）前記風向偏差が所定時間以内に変化する。
   （ｆ）前記風向偏差が所定時間以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとる。
   （ｈ）前記異常診断システムは、前記風向計を用いて計測した風向を特定の風向と照合し、前記風向計を用いて計測した風向と特定の風向とが一致しない。
   （ｉ）前記風力発電設備の風速計によって計測した風速に基づいて算出される風速の乱れの強さが第３閾値以上である。
9. 前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｊ）の全てを満たす場合に、前記風向計のメンテナンスを推奨するための通知を発信するように構成された、請求項１に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
   （ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さくない。
   （ｅ）前記風向偏差が所定時間以内に変化する。
   （ｆ）前記風向偏差が所定時間以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとる。
   （ｈ）前記異常診断システムは、前記風向計を用いて計測した風向を特定の風向と照合し、前記風向計を用いて計測した風向と特定の風向とが一致しない。
   （ｊ）前記風力発電設備の風速計によって計測した風速に基づいて算出される風速の乱れの強さが第３閾値以上でない。
10. 前記異常診断システムは、以下の条件（ａ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）及び（ｊ）の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の運転を停止させるように構成された、請求項１に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
    （ａ）前記異常診断システムは、所定期間毎に前記ナセルのヨー旋回の旋回量の積算値を算出し、算出した前記積算値が第１閾値を超える頻度が第２閾値より小さくない。
    （ｅ）前記風向偏差が所定時間以内に変化する。
    （ｆ）前記風向偏差が所定時間以内にプラスの値とマイナスの値の両方をとる。
    （ｈ）前記異常診断システムは、前記風向計を用いて計測した風向を特定の風向と照合し、前記風向計を用いて計測した風向と特定の風向とが一致しない。
    （ｊ）前記風力発電設備の風速計によって計測した風速に基づいて算出される風速の乱れの強さが第３閾値以上でない。
11. 風力発電設備の異常診断方法であって、
    前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風力発電設備は、前記風向偏差の絶対値を減少させるようにナセルを旋回させるよう構成されており、
    前記異常診断方法は、所定期間におけるナセルの旋回量の積算値及び旋回回数のうち少なくとも一方に基づいて、前記風力発電設備の風向計の異常診断を行うステップを備える、風力発電設備の異常診断方法。

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