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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Bestimmen eines Störungsgrads an einem Windturbinengenerator. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Technologie, die den Störungsgrad an einem Windturbinengenerator mittels Blitzinformationen bestimmt.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Eine Erfindung, die in der
JP-2012-117446-A offenbart ist, ist mit dem oben erwähnten technologischen Gebiet verwandt. Diese Erfindung stellt eine Blitzschlag-Erfassungsvorrichtung bereit, die einen einfachen, kostengünstigen und zuverlässigen Aufbau hat und in der Lage ist, das Auftreten eines Blitzschlags sowie eine vom Blitz getroffene Stelle korrekt zu bestimmen. Auch eine Erfindung, die in der
JP-2011-236884-A offenbart ist, bezieht sich auf das oben erwähnte technologische Gebiet. Diese Erfindung stellt eine verbesserte Blitzschlag-Erfassungsvorrichtung bereit, die einen Blitzschlag an einer Windturbine auf zuverlässige und einfache Art, d. h. in kostengünstiger Weise, erfasst.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es findet sich keine verwandte Technik, die dazu ausgelegt ist, einen Blitzschlag zu erfassen und einen Störungsgrad unter Berücksichtigung des Einflusses des Blitzschlags zu bestimmen. Es ist daher möglich, Kenntnis darüber zu erlangen, dass ein Blitzschlag aufgetreten ist, aber es ist unmöglich, den Umfang eines sich ergebenden Schadens an Windturbinengeneratorblättern zu kennen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Auftreten einer Störung in Anbetracht des Einflusses eines Blitzschlags zu bestimmen.
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Um die vorstehende Aufgabe zu erzielen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein System zum Bestimmen eines Störungsgrads an einem Windturbinengenerator bereitgestellt, wobei das System einen Sensor, einen Störungsbestimmungsabschnitt, einen Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt und einen Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt umfasst. Der Sensor erfasst den Zustand eines Windturbinengenerators. Der Störungsbestimmungsabschnitt bestimmt in Übereinstimmung mit vom Sensor erfassten Informationen, ob eine Störung am Windturbinengenerator aufgetreten ist. Der Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt beschafft Blitzinformationen über einen Blitzschlag am Windturbinengenerator oder Blitzinformationen über einen Blitzschlag in einem Gebiet rund um den Windturbinengenerator. Der Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt bestimmt einen Störungsgrad in Übereinstimmung mit den vom Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt beschafften Blitzinformationen und mit der durch den Störungsbestimmungsabschnitt ausgeführten Bestimmung.
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Um die vorstehende Aufgabe zu erzielen, wird gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen eines Störungsgrads an einem Windturbinengenerator bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Sensors zum Erfassen des Zustands eines Windturbinengenerators, des Bestimmens in Übereinstimmung mit vom Sensor erfassten Informationen, ob eine Störung an der Windturbine aufgetreten ist, des Beschaffens von Blitzinformationen über einen Blitzschlag am Windturbinengenerator oder Blitzinformationen über einen Blitzschlag in einem Gebiet rund um den Windturbinengenerator, und/oder des Bestimmens eines Störungsgrads in Übereinstimmung mit den beschafften Blitzinformationen und mit der Bestimmung des Auftretens einer Störung.
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Die vorliegende Erfindung macht es möglich, das Auftreten einer Störung unter Berücksichtigung des Einflusses eines Blitzschlags zu bestimmen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, worin:
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1 eine Darstellung ist, die eine beispielhafte Konfiguration eines Blattdiagnosesystems veranschaulicht;
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2 ein Beispiel eines Systemablaufplans ist;
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3 ein Ablaufplan ist, der einen Vorgang veranschaulicht, der von einem Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt ausgeführt wird;
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4 eine beispielhafte Konfiguration einer Datenbank zeigt;
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5 ein Beispiel für eine Störungsgradkurve zeigt; und
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6 eine Gesamtansicht eines Windturbinengenerators ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die folgende Ausführungsform lediglich beispielhaft angegeben wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte, nachstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt.
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Erste Ausführungsform
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf ein Beispiel für ein System beschrieben, das eine Diagnoseprüfung an Windturbinengeneratorblättern im Falle eines Blitzschlags ausführt und einen Störungsgrad berechnet. Bei den Windturbinengeneratorblättern handelt es sich um Blätter, die bei einem Windturbinengenerator verwendet werden.
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1 zeigt ein Beispiel für ein Windturbinengeneratorblatt-Diagnosesystem gemäß der ersten Ausführungsform. Das Windturbinengeneratorblatt-Diagnosesystem 001 umfasst Sensoren 002, einen Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt 003, einen Signalverarbeitungsabschnitt 004, einen Störungsbestimmungsabschnitt 005, einen Störungspositions-Berechnungsabschnitt 006, eine Datenbank (kann nachstehend mit DB abgekürzt sein) 007, die als Aufzeichnungsabschnitt fungiert, einen Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008, einen Blitzerfassungsabschnitt 009 und einen Diagnoseergebnis-Verknüpfungsabschnitt 010. Die Sensoren 002 erfassen Informationen, die zur Störungsbestimmung durch den Störungsbestimmungsabschnitt 005 und zur Störungspositionsberechnung durch den Störungspositions-Berechnungsabschnitt 006 in einer Situation verwendet werden, in der mehrere Sensoren eingesetzt werden. Der Blitzinformations-Beschaffungsabschnitt 003 beschafft Blitzinformationen über den Windturbinengenerator selbst oder über ein Gebiet rund um den Windturbinengenerator (zum Beispiel ein Gebiet innerhalb 1 km vom Windturbinengenerator). In Übereinstimmung mit den Informationen, die von den Sensoren 002 und vom Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt 003 stammen, bestimmt der Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 einen Störungsgrad. Es ist denkbar, dass sich Störungen der Windturbinengeneratorblätter schrittweise entwickeln. Bei Störungen an Windturbinengeneratorblättern kann es sich beispielsweise um gerissene oder gekappte Blätter oder abgeblätterte Blattmaterialien des Windturbinengenerators handeln.
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Das Windturbinengeneratorblatt-Diagnosesystem 001 verwendet die Sensoren 002, um den Signalverarbeitungsabschnitt 004 Daten erfassen zu lassen. Der Signalverarbeitungsabschnitt 004 verwendet die von den Sensoren 002 beschafften Daten, um einen Merkmalsbetrag zu berechnen, der im Störungsbestimmungsabschnitt 005 zu verwenden ist. Für die Sensoren 002 können akustische Sensoren, Schwingungssensoren, Schallemissionssensoren (AE-Sensoren), die eine Frequenz von beispielsweise 20 kHz oder höher erfassen, oder Dehnungssensoren verwendet werden. Wenn zum Beispiel die akustischen Sensoren als Sensoren 002 verwendet werden, kann es sich bei einer vom Signalverarbeitungsabschnitt 004 durchgeführten Signalbearbeitung um einen Fourier-Transformationsprozess, einen Hilbert-Transformationsprozess oder einen Wellenformabsolutwertprozess handeln. Die vom Signalverarbeitungsabschnitt 004 verarbeiteten Daten werden vom Störungsbestimmungsabschnitt 005 verwendet, um den Zustand von Hardware zu bestimmen. Der bestimmte Hardwarezustand ist entweder „normal” oder „abnormal”. Zur Zustandsbestimmung kann ein Schwellenwertbestimmungsverfahren, ein Clustering-Verfahren (Verweis: Introduction to Statistics, Verlag der Universität Tokyo), oder ein anderes statistisches Verfahren verwendet werden. Die vom Störungsbestimmungsabschnitt 005 bestimmten Daten werden an den Störungspositions-Berechnungsabschnitt 006 weitergeleitet. Es wird hier davon ausgegangen, dass die Position einer Störung der Blätter zu berechnen ist. Das Verfahren zum Berechnen der Position der Störung bestünde zum Beispiel darin, zu folgern, dass eine Störung an einer Position besteht, an der ein Sensor installiert ist, oder darin, die Position einer Störung ausgehend von einer Mehrzahl von Sensoren abzuschätzen. Wenn nur ein Sensor 002 installiert ist, findet keine Störungspositionsberechnung statt. Wenn mehrere Sensoren 002 installiert sind und es sich bei ihnen um akustische Sensoren handelt, kann die Position der Störung abgeschätzt werden, beispielsweise indem man die Aufmerksamkeit auf einen Phasenunterschied richtet. Die vom Störungsbestimmungsabschnitt 005 und Störungspositions-Berechnungsabschnitt 006 verarbeiteten Daten werden an den Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 weitergeleitet.
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Parallel zu der vorstehend beschriebenen Informationsverarbeitung, die an den von den Sensoren 002 stammenden Informationen erfolgt, beschafft der Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt 003 Blitzinformationen. Der Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt 003 kann die Blitzinformationen beschaffen, indem ein an einer Diagnosehardware angebrachter Blitzsensor verwendet wird, oder er kann die Blitzinformationen über einen Umgebungsbereich zum Beispiel unter Verwendung einer globalen Positionierungssystem(GPS)-Vorrichtung und einer Wettervorhersage beschaffen. Genauer gesagt können Messungen, die vom Blitzsensor vorzunehmen sind, Spannungs- und Temperaturmessungen beinhalten. Ein Verfahren zum Beschaffen der Blitzinformationen über ein Gebiet rund um einen Windturbinengenerator-Errichtungsort kann darin bestehen, die Blitzinformationen von einer Wetterdienststelle unter Verwendung einer GPS-Vorrichtung zu beschaffen. Der Blitzerfassungsabschnitt 009 bestimmt in Übereinstimmung mit den vom Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt 003 beschafften Informationen, ob ein Blitzschlag aufgetreten ist. Wenn ein Detektor im Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt 003 einen Sensor verwendet, um eine Spannung, eine Temperatur und anderer physikalischer Größen zu erfassen, werden vorbestimmte Schwellenwerte zum Zwecke der Bestimmung verwendet. Wenn die Blitzinformationen nicht nur über den Windturbinengenerator, sondern auch über das umgebende Gebiet durch den Einsatz einer GPS-Vorrichtung, einer Wetterdienststelle und dergleichen verwendet werden sollen, werden Informationen, die das Auftreten eines Blitzes anzeigen und von der Wetterdienststelle beschafft werden, direkt verwendet. Das Ergebnis der Erfassung durch den Blitzerfassungsabschnitt 009 wird an den Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 weitergeleitet.
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Der Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 bestimmt einen Störungsgrad, indem er nicht nur die vom Blitzerfassungsabschnitt 009 beschafften Daten, sondern auch eine Störungsgradkurve und Blitzinformationen über vorangegangene Blitzschläge verwendet, die in der DB 007 gespeichert sind. Die Störungsgradkurve zeigt die Beziehung zwischen einem Störungsgrad und einem Störungsindex. Störungsdaten, die vom Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 bestimmt werden, werden an den Diagnoseergebnis-Verknüpfungsabschnitt 010 weitergeleitet. Der Störungsgrad zeigt das Ausmaß eines blitzbedingten Schadens an den Windturbinengeneratorblättern an und ordnet dem Schadensausmaß eine Betriebsfähigkeit zu, wie beispielsweise einen von der Norm abweichenden Zustand, in dem der Windturbinengenerator unmittelbar anzuhalten ist, einen von der Norm abweichenden Zustand, in dem der Windturbinengenerator nicht unmittelbar zum Stillstand zu bringen ist, und einen Zustand, in dem keine Störung besteht.
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Zu Erläuterungszwecken wird nun ein typisches Beispiel verwendet. Hier wird als Beispiel eine Diagnoseprüfung an Windturbinengeneratorblättern beschrieben. 2 zeigt einen Ablaufplan. Das Konfigurationsschema von 1 und der Ablaufplan von 2 werden zur Erläuterung verwendet. Bei dem Beispiel wird davon ausgegangen, dass es sich bei den Sensoren 002 in 1 um AE-Sensoren handelt. Drei AE-Sensoren sind an jedem Blatt angebracht. Insgesamt sind drei AE-Sensoren an insgesamt drei Positionen angebracht (ein AE-Sensor an jeder Position). Zunächst arbeiten die Sensoren 002 so, dass ein von den AE-Sensoren beschafftes Eingangssignal (AE-Wellenform) in den Signalverarbeitungsabschnitt 004 eingegeben wird. Mit Bezug auf den Ablaufplan von 2 geht die AE-Wellenform in das Eingangssignal S01 ein. Als Nächstes verarbeitet der Signalverarbeitungsabschnitt 004 (in Übereinstimmung mit einer Signalbearbeitung S02 in 2) das Eingangssignal. Genauer gesagt berechnet der Signalverarbeitungsabschnitt 004 den Absolutwert der AE-Wellenform. In dem Beispiel wird die AE-Wellenform berechnet, um das Eingangssignal von analog in digital umzuwandeln und den Absolutwert der AE-Wellenform zu erhalten. Der Absolutwert der AE-Wellenform wird als Merkmalsbetrag verwendet. Der Merkmalsbetrag, der vom Signalverarbeitungsabschnitt 004 berechnet wird, wird an den Störungsbestimmungsabschnitt 005 weitergeleitet (Störungsbestimmung S04 in 2). Der Störungsbestimmungsabschnitt 005 führt einen Störungsbestimmungsvorgang am Merkmalsbetrag aus, der vom Signalverarbeitungsabschnitt 004 berechnet wurde. Hier wird für den Störungsbestimmungsvorgang ein Clustering-Verfahren verwendet. Genauer gesagt werden Normalzustandsdaten vorab in der Datenbank aufgezeichnet und mit Daten verglichen, die von den Sensoren 002 her eingehen, werden vom Signalverarbeitungsabschnitt 004 verarbeitet und in den Störungsbestimmungsabschnitt 005 eingegeben. Im vorliegenden Beispiel wird für Gestaltungszwecke davon ausgegangen, dass eine Störung besteht, wenn eine Standardabweichung (σ), die als statistischer Abweichungsunterschied als Ergebnis einer Clusterbildung zwischen den Normalitätszustandsdaten und den in den Störungsbestimmungsabschnitt 005 eingegebenen Daten berechnet wird, 3 oder mehr beträgt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die im obigen Fall berechnete Standardabweichung (σ) als Störungsindex bezeichnet. Der Störungsbestimmungsabschnitt 005 bestimmt, ob irgendeine Störung vorliegt, und leitet dann das Ergebnis der Störungsbestimmung an den Störungspositions-Berechnungsabschnitt 006 weiter (Störungspositionsbestimmung S05 in 2). Der Störungspositions-Berechnungsabschnitt 006 berechnet eine Störungsposition an den Windturbinengeneratorblättern ausgehend von dem Merkmalsbetrag, der von den Sensoren 002, dem Signalverarbeitungsabschnitt 004 und dem Störungsbestimmungsabschnitt 005 berechnet wird. Im vorliegenden Beispiel sind insgesamt drei AE-Sensoren an drei Positionen an jedem Blatt montiert (ein AE-Sensor an jeder Position). Jedes der Windturbinengeneratorblätter kann jedoch in drei Bereiche unterteilt sein, und zwar ein vorderes Ende, einen mittleren Teil und eine Basis. Wenn eine Störungsposition zu berechnen ist, wird das Augenmerk auf die Tatsache gerichtet, dass ein AE-Sensor, der relativ nahe an einer Störungsposition liegt, früher als die anderen AE-Sensoren eine Spitzenwert-Wellenform erfasst, die eine Störung anzeigt. In der Folge werden Berechnungen ausgeführt, um Rückschlüsse darauf zu ziehen, dass sich die Störung nahe einem AE-Sensor befindet, der früher als die anderen beiden AE-Sensoren eine Spitzenwert-Wellenform zeigt, die die Störung angibt. Für die Berechnungen werden das Intervall zwischen Spitzenwerten, die von einem AE-Sensor erfasst werden (die Zeitspanne einer Spitzenwert-Wellenform) und die Zeitdifferenz zwischen der von dem einen AE-Sensor erfassten Spitzenwert-Wellenform und den von den anderen AE-Sensoren erfassten Spitzenwert-Wellenformen verwendet. Des Weiteren ist denkbar, dass das Auftreten eines Spitzenwerts länger anhalten kann als eine gewisse vorbestimmte Zeitdauer (zum Beispiel eine Störungserfassungsdauer zwischen 10 Uhr und 11 Uhr). In einem solchen Fall kann der Spitzenwert zunächst innerhalb einer gewissen vorbestimmten Zeitdauer von einem AE-Sensor erfasst werden, der der Störungsposition nicht am nächsten liegt. Ein solches Problem lässt sich vermeiden, indem Informationen verwendet werden, die unmittelbar vor der gewissen vorbestimmten Zeitdauer erlangt wurden. Dadurch kann eine Situation vermieden werden, bei der innerhalb einer gewissen vorbestimmten Zeitdauer ein Spitzenwert von einem AE-Sensor erfasst wird, der der Störungsposition nicht am nächsten liegt. Die vom Störungspositions-Berechnungsabschnitt 006 berechnete Störungsposition und das Ergebnis der Bestimmung durch den Störungsbestimmungsabschnitt 005 werden an den Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 weitergeleitet (Störungsgradbestimmung S06 in 2).
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Der Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 greift auf die in der Datenbank 007 abgelegte Störungsgradkurve zu und berechnet den Störungsgrad aus einem Normalfall-/Störungs-Bestimmungsergebnis, das vom Störungsbestimmungsabschnitt 005 hervorgebracht wird. In einem solchen Fall verwendet der Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 die vom Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt 003 beschafften Blitzinformationen (Blitzinformationen S02 in 2) und bestimmt den Störungsgrad unter Verwendung der Informationen, die angeben, ob ein Blitzschlag aufgetreten ist (Blitzbestimmung S07 in 2). Der Störungsgrad wird bestimmt, indem der Störungsindex unangepasst belassen wird, wenn ein Blitzschlag aufgetreten ist, und indem der Störungsindex korrigiert wird, wenn zwei Blitzschläge aufgetreten sind. Dadurch ist sichergestellt, dass der Störungsgrad auch dann entsprechend verändert wird, wenn der Störungsindex gleich bleibt. Der Grund dafür liegt darin, dass, selbst wenn zum Beispiel ein Sensorwert keinerlei Veränderung in einer Situation anzeigt, in der Windturbinengeneratorblätter von einem Blitzschlag betroffen sind, die Windturbinengeneratorblätter je nach Blitzschlagereignissen in der Vergangenheit beschädigt worden sein könnten. Wenn zum Beispiel ein Blitzschlag in der Vergangenheit in einer Situation erfolgte, in der der Störungsindex 3,0 (σ) beträgt, wird der Störungsindex um einen Punkt erhöht. Der vom Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 berechnete Störungsgrad wird an den Diagnoseergebnis-Verknüpfungsabschnitt 010 weitergeleitet. Der Diagnoseergebnis-Verknüpfungsabschnitt 010 kann an ein Steuerungs-/Wartungssystem angeschlossen sein, um die Ergebnisse der Überwachung zu nutzen. Die Überwachungsergebnisse können zum Beispiel bei Ausführen einer Steuerung in Bezug auf einen abgeschwächten Betrieb verwendet werden (zum Beispiel die Durchführung eines Betriebs bei einer Drehzahl, die im Vergleich zur Normaldrehzahl verringert ist) oder beim Übermitteln einer entsprechenden Mitteilung an Wartungspersonal (Übermitteln einer Nachricht an ein drahtloses Gerät beim Wartungspersonal, um anzuzeigen, dass eine Windturbine einer Wartung bedarf). Es ist offensichtlich, dass die Verwendung von Überwachungsergebnissen nicht auf das vorstehend Genannte beschränkt ist.
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3 ist ein Ablaufplan, der einen vom Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 ausgeführten Vorgang veranschaulicht. Der Ablaufplan umfasst einen vom Störungsbestimmungsabschnitt 005 berechneten Störungsgrad G01, ein vom Blitzerfassungsabschnitt 009 beschafftes Blitzerfassungsergebnis G02, und eine Störungsindexeinstellung G03 auf der Grundlage des Störungsgrads G01 und des Blitzerfassungsergebnisses G02. Bei der Störungsindexeinstellung G03 wird der vom Störungsbestimmungsabschnitt 005 berechnete Störungsindex korrigiert. Genauer gesagt kann der Störungsindex um 1 (σ) abhängig davon erhöht werden, ob ein Blitzschlag aufgetreten ist. Der Störungsindex kann erhöht werden, indem der Zusammenhang zwischen dem Auftreten eines Blitzschlags und dem von dem Störungsbestimmungsabschnitt 005 hervorgebrachten Störungsbestimmungsergebnis in der Datenbank 007 gespeichert wird. Die Beziehung zwischen dem vom Störungsbestimmungsabschnitt 005 hervorgebrachten Störungsbestimmungsergebnis und dem Wert, um den der Störungsindex zu erhöhen ist, kann beispielsweise bestimmt werden, indem eine Analyse auf der Grundlage des Ergebnisses einer Simulation durchgeführt wird oder ein theoretischer, Wert verwendet wird, der im Entwicklungsstadium erhalten wird. Das Blitzerfassungsergebnis G02 gibt Informationen über einen Blitzschlag an, der die Blätter des Windturbinengenerators direkt getroffen hat, oder über einen Blitzschlag, der ein Gebiet rund um den Windturbinengenerator getroffen hat (zum Beispiel innerhalb eines Radius von 1 km). Ein vom Blitzinformationsbeschaffungsabschnitt 003 verwendeter Sensor bestimmt, ob sich das Blitzerfassungsergebnis G02 auf einen Blitzschlag bezieht, der die Blätter direkt getroffen hat, oder auf einen Blitzschlag, der ein Gebiet rund um den Windturbinengenerator getroffen hat. Wenn beispielsweise die Blätter direkt von einem Blitzschlag getroffen werden, kann eine Auswertung dahingehend erfolgen, einen höheren Störungsindex zu verwenden als in den Fall, in dem ein Gebiet rund um den Windturbinengenerator von einem Blitzschlag getroffen wird. Darüber hinaus fließt das Auftreten eines Blitzschlags in Zusammenhang mit einer Erhöhung des Störungsindex auch in vorab gespeicherte Informationen ein. Es wird ein Ausgang erzeugt, nachdem der Störungsindex für Blätter korrigiert wurde.
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4 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Datenbank (DB) 007. Die Datenbank enthält Informationen über den Störungsindex, den Störungsgrad und vorangegangene Blitzschläge. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Datenbank als Störungsindex-/Störungsgrad-Tabelle definiert. Die Anzahl von Blitzschlägen, die in der Tabelle angegeben ist, zeigt die Anzahl von Blitzschlägen an, die als Index verwendet wird, wenn zum Beispiel die Windturbinengeneratorblätter ausgelegt werden. Sie stellt nicht die Anzahl von Blitzschlägen dar, die die Windturbinengeneratorblätter vor der Beschaffung durch die Sensoren 002 getroffen haben. Deshalb wird ein Bereich 602 zum Abspeichern von bisherigen Blitzinformationen separat vorbereitet, um die Anzahl von Blitzschlägen in der Datenbank abzulegen, die die Windturbinengeneratorblätter vor der Beschaffung durch die Sensoren 002 getroffen haben. Der numerische Wert im Bereich 602 wird zu Aktualisierungszwecken jedes Mal dann inkrementiert, wenn bei der Blitzbestimmung S07 das Auftreten eines Blitzschlags bestimmt wird.
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Das Beispiel in 4 zeigt einen Fall, in dem ein Blitzschlag durch die bisherigen Blitzinformationen angezeigt wird, wenn der Störungsindex in drei Kategorien (1, 2 und 3 oder höher) eingeteilt ist. Des Weiteren ist der Störungsgrad in dem Beispiel in drei Kategorien eingeteilt. Der Störungsgrad kann auch in beispielsweise fünf Kategorien anstelle von drei Kategorien eingeteilt sein. Das in 4 gezeigte Beispiel gibt an, dass in der Vergangenheit ein Blitzschlag erlitten wurde. Deshalb wird der Störungsgrad in Bezug auf den Störungsindex um eins erhöht. Wenn der Blitzschlag in der Vergangenheit in einer Situation erfolgte, in der der vom Störungsbestimmungsabschnitt 005 berechnete Störungsindex 2 (σ) betrug, wird der Störungsindex auf 3 (σ) korrigiert. Beim vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass der Störungsindex um eins erhöht wird, wenn die Anzahl von aus der Vergangenheit stammenden Blitzschlägen eins beträgt. Ein alternativer Vorgang kann jedoch auch so ausgeführt werden, dass der Störungsindex beispielsweise entsprechend einem Errichtungsort verändert wird.
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5 zeigt ein Beispiel der Störungsgradkurve. Die Störungsgradkurve zeigt die Beziehung zwischen dem Störungsgrad und dem Störungsindex. Die Störungsgradkurve wird zum Beispiel in Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen erstellt, die während der Konzeption der Windturbinengeneratorblätter erhalten werden, und zwar auf analytischem Wege entsprechend den Ergebnissen einer Simulation oder dergleichen erzeugt oder durch eine Simulation von Störungen der Windturbinengeneratorblätter erzeugt.
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Das in 5 gezeigte Beispiel gibt den Störungsindex und den Störungsgrad in einer Situation an, in der der vom Störungsgrad-Bestimmungsabschnitt 008 bestimmte Störungsgrad in drei Kategorien eingeteilt ist. Von niedrig nach hoch handelt es sich bei den Störungsgradkategorien um 1, 2 und 3. Die Kategorie 1 ist ein geringer Störungsgrad (es ist sowohl unnötig, einen Windturbinengeneratorbetrieb unmittelbar anzuhalten, als auch Reparaturen innerhalb eines Monats auszuführen). Die Kategorie 2 ist ein mittlerer Störungsgrad (es ist notwendig, innerhalb eines Monats Reparaturen auszuführen, obwohl der Windturbinengeneratorbetrieb nicht unmittelbar angehalten werden muss). Die Kategorie 3 ist ein hoher Störungsgrad (es ist notwendig, den Windturbinengeneratorbetrieb sofort anzuhalten). Mit Bezug auf die in der Datenbank zuvor abgelegte Störungsgradkurve wird der Störungsindex in Übereinstimmung mit den in 4 gezeigten Blitzinformationen korrigiert. Der korrigierte Störungsindex wird dann als Bestimmungsergebnis verwendet, das an den Diagnoseergebnis-Verknüpfungsabschnitt 010 weiterzuleiten ist.
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6 zeigt die Störungsgrad-Bestimmungssystemsensoren 002, die real an den Blättern 100 des Windturbinengenerators angebracht sind. In diesem Fall sind die Sensoren 002 am Blatt 100 des Windturbinengenerators angebracht. Die anderen Systemkomponenten sind jedoch an einer vom Windturbinengenerator entfernten Stelle eingebaut und können beispielsweise durch eine Bedienperson überwacht werden. Der Windturbinengenerator umfasst die Blätter 100, eine Gondel 6 und einen Turm 7. Die Blätter 100 fangen den Wind und drehen sich. Die Gondel 6 nimmt die Last an den Blättern 100 auf, während sie die Blätter 100 über eine Nabe 2 drehbar haltert. Der Turm 7 trägt die Gondel 6 so, dass die Gondel 6 sich in der Gierrichtung drehen kann. Die Drehung der Blätter wird über eine Hauptwelle 3 auf ein Getriebe 4 übertragen. Nach einer Erhöhung der Drehzahl durch das Getriebe 4 wird Rotationsenergie auf einen Generator 5 übertragen. Der Generator 5 verwendet die Rotationsenergie dazu, einen Rotor in Drehung zu versetzen und einen Energieerzeugungsvorgang auszuführen.
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Die vorliegende Ausführungsform macht es möglich, das Ausmaß eines Schadens, der durch einen Blitzschlag verursacht wird, zu erkennen und zu bestimmen, ob der Betrieb fortgeführt werden kann. Wenn das vom Blitzschlag verursachte Schadensausmaß identifiziert ist, kann eine Situation vermieden werden, in der der Windturbinengenerator in unerwarteter Weise von einem Blitzschlag während eines Windturbinengeneratorblattbetriebs beschädigt wird, der wieder aufgenommen wurde, nachdem bei einer optischen Kontrolle der Windturbinenblätter, die von einem vorangegangenen Blitzschlag getroffen wurden, keine Störung festgestellt wurde. Wenn der Grad der Störung der Windturbinengeneratorblätter identifiziert ist, ist es darüber hinaus möglich, einen Windturbinengenerator-Operationsplan unter Berücksichtigung eines Wartungsplans und des Störungsgrads zu erstellen.
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Obwohl die vorhergehende Ausführungsform in Bezug auf Windturbinengeneratorblätter beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf einen Schaden an Windturbinengeneratorblättern anwendbar, sondern kann auch auf einen Schaden an der Gondel, am Turm oder an anderen Windturbinengeneratorbauteilen angewendet werden. Da die Blätter jedoch höher liegen als die anderen Windturbinengeneratorbauteile und aller Wahrscheinlichkeit nach eher von einem Blitzschlag getroffen werden, ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Blätter besonders wirksam.
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Merkmale, Bestandteile und spezifische Einzelheiten der Aufbauten der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können ausgetauscht oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die für die jeweilige Anwendung optimiert sind. Sofern diese Modifikationen für einen Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sind, sollen sie implizit durch die vorstehende Beschreibung offenbart sein, ohne explizit jede mögliche Kombination anzugeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-117446 A [0002]
- JP 2011-236884 A [0002]
