JP2010043936A - Lightning detection system for blade - Google Patents

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Hitoshi Furusawa
仁志 古沢
Keiji Asada
慶治 浅田
Masaaki Sato
正明 佐藤
Yasuhiko Kato
康彦 加藤
Kiyohiro Watanabe
清裕 渡辺
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Nippo Corp
Sankosha Corp
Sankosha Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect lightning to each blade for a wind turbine, and to monitor lightning information simply, precisely and remotely. <P>SOLUTION: Since small CTs 11-1, 11-2, 11-3 are mounted respectively on each lightning conductor 6-1, 6-2, 6-3 in a rotor 4 drawn out from each blade 5-1, 5-2, 5-3, and each lightning current flowing in each lightning conductor 6-1, 6-2, 6-3 is detected, respectively, lightning spot information DA1, lightning current value information DA2, lightning time information DA4 of thunderstruck blades 5-1, 5-2, 5-3, and battery voltage decline information DA3 can be precisely acquired. Since a constitution is adopted such that acquired pieces of information DA1, DA2, DA3 are transmitted by radio with specific small power from a blade side unit 10, in a rotating rotor 4 to a monitoring unit 40 in a fixed tower body 2 via a relay unit 30 in a rotating nacelle 3, lightning detection is made possible, regardless of the operating state of the blade. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、風力発電装置に設けられるブレード用落雷検出システム、特に、風車を構成する複数のブレード(羽)に対する落雷を検知し、落雷情報(例えば、落雷箇所情報、落雷電流値情報、落雷時刻情報等)を監視(モニタ)するためのブレード用落雷検出システムに関するものである。   The present invention relates to a lightning strike detection system for blades provided in a wind turbine generator, and in particular, it detects lightning strikes on a plurality of blades (feathers) constituting a windmill, and produces lightning strike information (for example, lightning location information, lightning current value information, lightning strike time). The present invention relates to a lightning strike detection system for blades for monitoring (information).

近年、省エネルギー化を背景に、風力発電への取り組みが注目されている。風力発電装置は、塔体及び複数枚のブレード等から構成されており、構造上、落雷の被害に遭うことが多い。特に、最高地点に達しているブレードに落雷することが多い。なお、落雷が生じた場合、落雷電流は、ブレード、塔体及び大地内に設置された接地装置を介し、大地内に放流される。   In recent years, attention has been focused on wind power generation against the background of energy saving. A wind turbine generator is composed of a tower, a plurality of blades, and the like, and is often damaged by lightning due to its structure. In particular, lightning strikes often on blades that reach the highest point. When a lightning strike occurs, the lightning strike current is discharged into the ground via a blade, a tower, and a grounding device installed in the ground.

ブレードへの雷撃が繰り返されると、ブレードが破損に至る場合がある。又、極めて大きな雷撃がブレードへ生じた場合は、1回の雷撃でブレードが破損することもある。そのため、ブレードの状態を定期的に保守したり、破損しているブレードについては交換する必要がある。   Repeated lightning strikes on the blade may cause the blade to break. In addition, when a very large lightning strike occurs on the blade, the blade may be damaged by a single lightning strike. Therefore, it is necessary to periodically maintain the state of the blade or replace a damaged blade.

このように、ブレードの状態を定常監視することが望まれることから、従来より、風力発電装置には、落雷検出システムが配設されている場合が多い。従来の落雷検出システムは、例えば、下記の特許文献1〜3に記載されているように、風力発電装置における塔体の外周に落雷電流検出用のロゴスキー・コイルを装着し、落雷時の落雷電流値を計測すると共に、落雷時刻を認識し、これらの計測値を遠隔の監視装置に伝送するシステムである。   As described above, since it is desired to constantly monitor the state of the blade, conventionally, the wind power generation apparatus is often provided with a lightning strike detection system. For example, as described in Patent Documents 1 to 3 below, a conventional lightning strike detection system is equipped with a Rogowski coil for detecting lightning current on the outer periphery of a tower in a wind turbine generator, and the lightning strike during lightning strikes. It is a system that measures current values, recognizes lightning strike times, and transmits these measured values to a remote monitoring device.

特開2005−62080号公報JP 2005-62080 A 特開2006−275845号公報JP 2006-275845 A 特開2001−349775号公報JP 2001-349775 A

ところが、これらの落雷検出システムでは、複数枚のブレードのうち、何れのブレードに落雷が生じたのかを特定することができない。そのため、保守時に全てのブレードを点検しなくてはならず、時間や多大な労力を要するという問題がある。   However, in these lightning strike detection systems, it is not possible to specify which of the plurality of blades has a lightning strike. For this reason, all the blades must be inspected during maintenance, and there is a problem that time and a lot of labor are required.

そこで、このような問題を解決するための技術として、例えば、下記の特許文献4のような落雷検出システムが知られている。   Thus, as a technique for solving such a problem, for example, a lightning strike detection system as described in Patent Document 4 below is known.

特開2008−25993号公報JP 2008-25993 A

この特許文献4に記載された落雷検出システムでは、各ブレードにおける根元部の外周に、落雷電流検出用のロゴスキー・コイルをそれぞれ装着して落雷時の落雷電流値を検出し、このブレードが、避雷の虞の無い下死点の位置に移動した時点でその検出結果を外部へ送信する構成になっている。そのため、複数枚のブレードのうち、何れのブレードに落雷が生じたのかを特定することができる。   In the lightning strike detection system described in Patent Document 4, a lightning current value at the time of lightning strike is detected by attaching a Rogowski coil for lightning strike detection to the outer periphery of the root portion of each blade. It is configured to transmit the detection result to the outside when it moves to the position of the bottom dead center where there is no fear of lightning protection. Therefore, it is possible to specify which blade of the plurality of blades has the lightning strike.

しかしながら、従来の特許文献4に記載された落雷検出システムでは、次の(a)〜(c)のような課題があった。   However, the conventional lightning strike detection system described in Patent Document 4 has the following problems (a) to (c).

(a) 複数枚のブレードは、それぞれ、例えば、直径が2m、長さが50m、重さが数t以上あり、毎分30回程度で回転している。このような太いブレードの根元部外周に、直径が2m以上のロゴスキー・コイルを装着すると、空気抵抗が大きくなって回転効率が低下したり、風切り音が発生する等の運用上の弊害が生じる。   (A) Each of the plurality of blades has, for example, a diameter of 2 m, a length of 50 m, a weight of several t or more, and is rotated at about 30 times per minute. If a Rogowski coil with a diameter of 2m or more is attached to the outer periphery of the base of such a thick blade, air resistance increases and rotational efficiency decreases and wind noise is generated. .

(b) ロゴスキー・コイルは、落雷電流等の大電流の測定に適し、遠方で発生した外部磁界成分を打ち消す性質があるので、ノイズには強いが、電流の微分値(磁束の時間変化)しか検出できないので、その微分値を積分器で積分して落雷電流値を求める必要がある。そのため、検出結果算出時間の遅延や、回路構成の複雑化等の問題が生じる。   (B) Rogowski coils are suitable for measuring large currents such as lightning currents, and have the property of canceling out external magnetic field components generated far away, so they are strong against noise, but the differential value of current (change in time of magnetic flux) Therefore, it is necessary to obtain the lightning current value by integrating the differential value with an integrator. Therefore, problems such as a delay in detection result calculation time and a complicated circuit configuration occur.

(c) ブレードが、避雷の虞の無い下死点の位置に移動した時点で、ロゴスキー・コイルの検出結果を外部へ送信する構成になっているので、送信時に正確にタイミングを取る必要があり、しかも、送信位置が回転しているため、送信ミスが生じる虞がある。そのため、送信の信頼性を向上させることが難しい。   (C) When the blade moves to the position of the bottom dead center where there is no possibility of lightning protection, it is configured to transmit the detection result of Rogowski coil to the outside. In addition, since the transmission position is rotated, there is a possibility that a transmission error occurs. Therefore, it is difficult to improve transmission reliability.

本発明のブレード用落雷検出システムは、避雷導体がそれぞれ形成された複数のブレードと、前記ブレードを支持して前記ブレードと共に回転するロータと、前記ロータにより回転して発電を行う発電機が収容されたナセルと、前記ナセルを回動自在に支持する塔体と、前記各ブレードから引き出された前記各避雷導体を、前記ロータ、前記ナセル、及び前記塔体内を通して接地する接地手段と、を備えた風力発電装置に設けられるブレード用落雷検出システムであって、前記ロータ内に設けられたブレード側ユニットと、前記ナセル内に設けられた中継ユニットと、前記塔体内に設けられた監視ユニットとを備えている。   A lightning strike detection system for a blade according to the present invention contains a plurality of blades each formed with a lightning conductor, a rotor that supports the blade and rotates together with the blade, and a generator that rotates by the rotor and generates electric power. A nacelle, a tower body rotatably supporting the nacelle, and a grounding means for grounding each lightning conductor drawn from each blade through the rotor, the nacelle, and the tower body. A lightning strike detection system for blades provided in a wind turbine generator, comprising a blade side unit provided in the rotor, a relay unit provided in the nacelle, and a monitoring unit provided in the tower body. ing.

ここで、前記ブレード側ユニットは、前記各ブレードから引き出された前記各避雷導体にそれぞれ取り付けられて前記各避雷導体に流れる落雷電流をそれぞれ検出して検出電流を出力する複数の変流器(以下「CT」という。)と、前記各検出電流のピーク値を保持し、前記各検出電流が閾値を超えた時にトリガ信号をそれぞれ発生し、前記各トリガ信号に基づき、前記保持された前記ピーク値を読み出し、落雷箇所情報及び落雷電流値情報を出力する制御手段と、前記落雷箇所情報及び前記落雷電流値情報を受信先である前記中継ユニットからの受信確認信号を受信するまで前記中継ユニットに向けて無線送信する送信手段とを有している。   Here, the blade side unit is attached to each lightning conductor drawn out from each blade, and detects a lightning current flowing through each lightning conductor and outputs a detected current (hereinafter referred to as a current transformer). "CT"), and a peak value of each of the detected currents is held, a trigger signal is generated when each of the detected currents exceeds a threshold value, and the held peak value is based on each of the trigger signals. Read out the lightning point information and lightning current value information, and to the relay unit until receiving the reception confirmation signal from the relay unit that is the destination of the lightning point information and lightning current value information And transmitting means for wireless transmission.

前記中継ユニットは、前記送信手段から無線送信された電波を中継すると共に前記受信確認信号を前記送信手段へ送信する無線中継手段を有している。前記監視ユニットは、前記中継された電波を受信すると、前記落雷電流値情報に対する落雷時刻情報を取得して前記落雷箇所情報、前記落雷電流値情報、及び前記落雷時刻情報を表示すると共に外部へ出力する監視手段を有している。   The relay unit includes a radio relay unit that relays a radio wave wirelessly transmitted from the transmission unit and transmits the reception confirmation signal to the transmission unit. When the monitoring unit receives the relayed radio wave, it obtains lightning time information for the lightning current value information, displays the lightning location information, the lightning current value information, and the lightning time information and outputs to the outside Monitoring means.

本発明の他のブレード用落雷検出システムは、避雷導体がそれぞれ形成された複数のブレードと、前記ブレードを支持して前記ブレードと共に回転するロータと、前記ロータにより回転して発電を行う発電機が収容されたナセルと、前記ナセルを回動自在に支持する塔体と、前記各ブレードから引き出された前記各避雷導体を、前記ロータ、前記ナセル、及び前記塔体内を通して接地する接地手段と、を備えた風力発電装置に設けられるブレード用落雷検出システムであって、前記ロータ内に設けられ、バッテリ電圧で動作するブレード側ユニットと、前記ナセル内に設けられた中継ユニットと、前記塔体内に設けられた監視ユニットとを備えている。   Another lightning detection system for a blade according to the present invention includes a plurality of blades each having a lightning conductor formed thereon, a rotor that supports the blade and rotates together with the blade, and a generator that rotates by the rotor and generates power. A housed nacelle, a tower body rotatably supporting the nacelle, and a grounding means for grounding each lightning conductor drawn from each blade through the rotor, the nacelle, and the tower body. A lightning strike detection system for blades provided in a wind power generator provided with the blade side unit provided in the rotor and operated by a battery voltage, a relay unit provided in the nacelle, and provided in the tower body Monitoring unit.

ここで、前記ブレード側ユニットは、前記各ブレードから引き出された前記各避雷導体にそれぞれ取り付けられて前記各避雷導体に流れる落雷電流をそれぞれ検出して検出電流を出力する複数のCTと、前記バッテリ電圧が規定値以下に低下したことを検出してバッテリ電圧検出結果を出力するバッテリ電圧検出手段と、前記各検出電流のピーク値を保持し、前記各検出電流が閾値を超えた時にトリガ信号をそれぞれ発生し、前記各トリガ信号に基づき、前記保持された前記ピーク値を読み出し、落雷箇所情報、及び落雷電流値情報を出力すると共に、前記バッテリ電圧検出結果に基づきバッテリ電圧低下情報を出力する制御手段と、前記落雷箇所情報、前記落雷電流値情報、及び前記バッテリ電圧低下情報を受信先である前記中継ユニットからの受信確認信号を受信するまで前記中継ユニットに向けて無線送信する送信手段とを有している。   Here, the blade side unit is attached to each lightning conductor drawn out from each blade, detects a lightning current flowing through each lightning conductor, and outputs a detection current, and the battery A battery voltage detecting means for detecting that the voltage has dropped below a specified value and outputting a battery voltage detection result; holding a peak value of each of the detected currents; and outputting a trigger signal when the detected current exceeds a threshold value. Control that generates and reads the held peak value based on each trigger signal, outputs lightning strike location information and lightning current value information, and outputs battery voltage drop information based on the battery voltage detection result And the relay unit that receives the lightning location information, the lightning current value information, and the battery voltage drop information. And a transmitting means for wirelessly transmitting toward the relay unit until receiving an acknowledgment signal al.

前記中継ユニットは、前記送信手段から無線送信された電波を中継すると共に前記受信確認信号を前記送信手段へ送信する無線中継手段を有している。前記監視ユニットは、前記中継された電波を受信すると、前記落雷電流値情報に対する落雷時刻情報を取得して前記落雷箇所情報、前記落雷電流値情報、前記バッテリ電圧低下情報、及び前記落雷時刻情報を表示すると共に外部へ出力する監視手段を有している。   The relay unit includes a radio relay unit that relays a radio wave wirelessly transmitted from the transmission unit and transmits the reception confirmation signal to the transmission unit. When the monitoring unit receives the relayed radio wave, it obtains lightning strike time information for the lightning strike current value information to obtain the lightning strike location information, the lightning strike current value information, the battery voltage drop information, and the lightning strike time information. It has monitoring means for displaying and outputting to the outside.

本発明によれば、次の(A)〜(E)のような効果がある。
(A) 各ブレードから引き出されたロータ内の各避雷導体に、従来のロゴスキー・コイルに比べて非常に小さなCTをそれぞれ取り付け、各避雷導体に流れる落雷電流をそれぞれ検出する構成にしたので、ブレードの回転効率を低下させたり、風切り音の発生等といった運用上の弊害を生じることなく、落雷したブレードの落雷箇所情報、落雷電流値情報、及び落雷時刻情報等を的確に取得できる。
The present invention has the following effects (A) to (E).
(A) Since each lightning conductor in the rotor drawn from each blade is attached with a very small CT compared to the conventional Rogowski coil, it is configured to detect the lightning current flowing through each lightning conductor. Lightning location information, lightning current value information, lightning time information, and the like of a lightning strike can be accurately acquired without deteriorating operational efficiency such as reducing blade rotation efficiency or generating wind noise.

(B) 取得した落雷箇所情報、及び落雷電流値情報等を、回転しているロータ内のブレード側ユニットから、回転しているナセル内の中継ユニットを中継して、固定されている塔体内の監視ユニットへ、無線により伝送する構成にしたので、ブレードの運用状況にかかわらず落雷検出が可能であり、しかも、落雷箇所、落雷電流値、及び落雷時刻等を簡単且つ精度良く遠隔監視することができる。   (B) The obtained lightning location information, lightning current value information, etc. are relayed from the blade side unit in the rotating rotor to the relay unit in the rotating nacelle, Lightning detection is possible regardless of blade operation status because it is configured to transmit wirelessly to the monitoring unit, and it is possible to easily and accurately remotely monitor lightning strike location, lightning current value, lightning strike time, etc. it can.

(C) 従来のロゴスキー・コイルに代えてCTを用いて落雷電流値を直接検出しているので、従来のような積分器で積分して落雷電流値を求める必要がない。そのため、検出速度の向上や、回路構成の簡易化による低コスト化等が可能になる。   (C) Since the lightning current value is directly detected by using CT instead of the conventional Rogowski coil, it is not necessary to obtain the lightning current value by integrating with a conventional integrator. Therefore, it is possible to improve the detection speed and reduce the cost by simplifying the circuit configuration.

(D) 回転しているブレード側ユニット内の送信手段は、落雷箇所情報、及び落雷電流値情報等を、回転している中継ユニットからの受信確認信号を受信するまで、所定の時間間隔で送信動作を繰り返す構成になっているので、従来のような送信時のタイミングを考慮する必要が無く、しかも、送信ミスが生じても、受信確認が得られるまで、繰り返して送信を行うので、情報を確実に送信できる。   (D) The transmission means in the rotating blade side unit transmits lightning strike location information, lightning current value information, etc. at predetermined time intervals until a reception confirmation signal is received from the rotating relay unit. Since it is configured to repeat the operation, there is no need to consider the timing at the time of transmission as in the past, and even if a transmission error occurs, transmission is repeated until reception confirmation is obtained. Can be sent reliably.

(E) ブレード用落雷検出システムは、設置場所を考慮してブレード側ユニット、中継ユニット、及び監視ユニットという3つのユニット構成になっているので、設置や保守、点検(メンテナンス)が容易で、低コスト化が可能になる。   (E) The lightning strike detection system for blades has a three-unit configuration of the blade side unit, relay unit, and monitoring unit in consideration of the installation location, so installation, maintenance, and inspection (maintenance) are easy and low. Cost can be reduced.

本発明を実施するための最良の形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。   The best mode for carrying out the invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments when read in conjunction with the accompanying drawings. However, the drawings are only for explanation and do not limit the scope of the present invention.

(実施例1の構成)
図1(a)〜(c)は、本発明の実施例1におけるブレード用落雷検出システムを示す概略の構成図であり、同図(a)は風力発電装置の正面図、同図(b)は同図(a)の右側面図、及び、同図(c)は同図(b)中のブレード側ユニットの概略の構成図である。
(Configuration of Example 1)
FIGS. 1A to 1C are schematic configuration diagrams illustrating a lightning strike detection system for blades according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a front view of a wind turbine generator, and FIG. These are the right view of the figure (a), and the figure (c) are the schematic block diagrams of the blade side unit in the figure (b).

本実施例1のブレード用落雷検出システムは、風力発電装置に設けられる装置である。風力発電装置は、大地1内に埋設された図示しない基礎部上に設置されたタワーである塔体2を有している。塔体2は、内部空間を有する中空の鋼管等で形成され、この上端部に箱形のナセル3が水平方向に回転自在に軸着されている。ナセル3内には、図示しない変速機及び発電機等が収容され、その発電機に変速機を介して、垂直方向に回転自在に中空のロータ4が軸着されている。ロータ4には、複数枚(例えば、3枚)の風車用ブレード5−1,5−2,5−3の根元部が取り付けられている。各ブレード5−1,5−2,5−3は、FRP、グラスファイバ等により羽形に形成され、内部に避雷導体6−1,6−2,6−3がそれぞれ埋設されている。   The lightning strike detection system for blades according to the first embodiment is an apparatus provided in a wind turbine generator. The wind turbine generator has a tower body 2 that is a tower installed on a foundation (not shown) embedded in the ground 1. The tower body 2 is formed of a hollow steel pipe or the like having an internal space, and a box-shaped nacelle 3 is rotatably attached to the upper end of the tower body 2 in a horizontal direction. The nacelle 3 accommodates a transmission, a generator, and the like (not shown), and a hollow rotor 4 is rotatably attached to the generator via the transmission so as to be rotatable in the vertical direction. A plurality of (for example, three) wind turbine blades 5-1, 5-2, and 5-3 are attached to the rotor 4. Each blade 5-1, 5-2, 5-3 is formed into a wing shape by FRP, glass fiber or the like, and lightning conductors 6-1, 6-2, 6-3 are embedded therein.

ブレード5−1,5−2,5−3が回転すると、これに伴ってロータ4も回転し、このロータ4に連結された変速機により回転が変速され、この変速された回転により発電機が発電する構成になっている。又、各ブレード5−1,5−2,5−3から引き出された各避雷導体6−1,6−2,6−3に対して、接地手段が施されている。接地手段は、例えば、ロータ4内に設けられたブラシである回転自在の接触子7−1,7−2,7−3、及び接地線8等を有し、各ブレード5−1,5−2,5−3から引き出された各避雷導体6−1,6−2,6−3が、各接触子7−1,7−2,7−3を介して接地線8に共通に接続されている。接地線8は、ロータ4、ナセル3、及び塔体2内を通り、大地1内に設置された図示しない接地装置に接続されている。   When the blades 5-1, 5-2 and 5-3 are rotated, the rotor 4 is also rotated along with this, and the rotation is changed by the transmission connected to the rotor 4. It is configured to generate electricity. Further, a grounding means is applied to each lightning conductor 6-1, 6-2, 6-3 drawn from each blade 5-1, 5-2, 5-3. The grounding means includes, for example, rotatable contacts 7-1, 7-2, 7-3, which are brushes provided in the rotor 4, a grounding wire 8, and the like, and each blade 5-1, 5- 2, 5-3, the lightning conductors 6-1, 6-2, 6-3 are connected in common to the ground line 8 through the contacts 7-1, 7-2, 7-3. ing. The grounding wire 8 passes through the rotor 4, the nacelle 3, and the tower body 2, and is connected to a grounding device (not shown) installed in the ground 1.

このような風力発電装置に設けられるブレード用落雷検出システムは、ロータ4内に設けられ、落雷検出機能、及びバッテリ電圧低下検出機能を有するブレード側ユニット10と、ナセル3内に設けられ、落雷・バッテリ電圧低下情報中継機能を有する中継ユニット30と、塔体2内の例えば下部に設けられ、落雷・バッテリ電圧低下情報表示機能、及び落雷・バッテリ電圧低下情報を外部へ出力する出力機能を有する監視ユニット40とを備えている。   The blade lightning detection system provided in such a wind turbine generator is provided in the rotor 4, provided in the blade unit 10 having a lightning detection function and a battery voltage drop detection function, and the nacelle 3. A relay unit 30 having a battery voltage drop information relay function, a monitoring unit provided at, for example, the lower part of the tower 2 and having a lightning / battery voltage drop information display function and an output function for outputting the lightning / battery voltage drop information to the outside Unit 40.

ブレード側ユニット10は、例えば、バッテリ電圧で動作する回路であり、各ブレード5−1,5−2,5−3から引き出された各避雷導体6−1,6−2,6−3にそれぞれ取り付けられた3チャンネル分のCT11−1,11−2,11−3と、これらの各CT11−1,11−2,11−3に信号線12−1,12−2,12−3を介してそれぞれ接続されたブレード側ユニット本体20とにより構成されている。各CT11−1,11−2,11−3は、各避雷導体6−1,6−2,6−3に流れる落雷電流をそれぞれ検出(検出電流範囲は例えば2KA〜50KA)して検出電流をブレード側ユニット本体20へ出力するものである。ブレード側ユニット本体20は、それらの各検出電流の波高値であるピーク値を保持し、落雷箇所情報、及び落雷電流値情報等を送信するものである。   The blade side unit 10 is, for example, a circuit that operates with a battery voltage, and is connected to each lightning conductor 6-1, 6-2, 6-3 drawn from each blade 5-1, 5-2, 5-3. The attached CT11-1, 11-2, 11-3 for three channels and these CT11-1, 11-2, 11-3 via signal lines 12-1, 12-2, 12-3 The blade side unit main body 20 is connected to each other. Each CT11-1, 11-2, 11-3 detects the lightning current flowing through each lightning conductor 6-1, 6-2, 6-3 (detection current range is 2KA to 50KA, for example) and detects the detected current. This is output to the blade side unit main body 20. The blade-side unit main body 20 holds peak values that are peak values of the respective detection currents, and transmits lightning strike location information, lightning strike current value information, and the like.

図2は、図1中のブレード側ユニット10を示す概略の構成図である。
このブレード側ユニット10内に設けられたブレード側ユニット本体20は、直流(以下「DC」という。)電圧7.2Vを出力するバッテリ21を有している。バッテリ21は、例えば、1次電池又は2次電池で構成され、この出力側に、電源回路22が接続されている。電源回路22は、バッテリ21から供給されるバッテリ電圧DC7.2Vに基づき一定電圧(例えば、DC5V)を生成してブレード側ユニット本体内のDC5V系の回路へ供給する電源部22aと、バッテリ電圧が規定値(例えば、DC3V)以下に低下したことを検出して警報(アラーム)用のバッテリ電圧検出結果S22を出力するバッテリ電圧検出手段(例えば、バッテリ電圧検出部)22b等とを有している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the blade side unit 10 in FIG. 1.
The blade-side unit main body 20 provided in the blade-side unit 10 includes a battery 21 that outputs a direct current (hereinafter referred to as “DC”) voltage of 7.2V. The battery 21 is composed of, for example, a primary battery or a secondary battery, and a power circuit 22 is connected to the output side. The power supply circuit 22 generates a constant voltage (for example, DC5V) based on the battery voltage DC7.2V supplied from the battery 21, and supplies it to a DC5V system circuit in the blade side unit body. Battery voltage detection means (for example, a battery voltage detection unit) 22b that outputs a battery voltage detection result S22 for alarm (alarm) upon detecting that the voltage has dropped below a specified value (for example, DC 3V). .

ブレード側ユニット本体20は、更に、CT11−1,11−2,11−3に信号線12−1,12−2,12−3を介して接続された制御手段を有している。この制御手段は、各CT11−1,11−2,11−3にて検出された各検出電流のピーク値をそれぞれ保持し、その各検出電流が閾値を超えた時にトリガ信号S23−1,S23−2,S23−3をそれぞれ発生し、これらの各トリガ信号S23−1,S23−2,S23−3に基づき、その保持されたピーク値を読み出し、落雷箇所情報DA1、及び落雷電流値情報DA2を出力すると共に、バッテリ電圧検出結果S22に基づいてバッテリ電圧低下情報DA3を出力する機能を有し、例えば、3つのトリガ回路23−1,23−2,23−3、3つのアッテネータ(ATT)24−1,24−2,24−3、3つのピークホールド回路25−1,25−2,25−3、及び制御部(例えば、中央処理装置、以下「CPU」という。)26により構成されている。   The blade-side unit main body 20 further has control means connected to the CT 11-1, 11-2, 11-3 via signal lines 12-1, 12-2, 12-3. This control means holds the peak value of each detected current detected in each CT 11-1, 11-2, 11-3, and trigger signals S23-1, S23 when each detected current exceeds a threshold value. -2 and S23-3 are generated, and the held peak values are read out based on the trigger signals S23-1, S23-2 and S23-3, and the lightning location information DA1 and lightning current value information DA2 are read out. And a function of outputting the battery voltage drop information DA3 based on the battery voltage detection result S22, for example, three trigger circuits 23-1, 23-2, 23-3, three attenuators (ATT) 24-1, 24-2, 24-3, three peak hold circuits 25-1, 25-2, 25-3, and a control unit (for example, a central processing unit, hereinafter referred to as “CPU”) 2 And it is made of.

各トリガ回路23−1,23−2,23−3は、各入力端子が各信号線12−1,12−2,12−3を介して各CT11−1,11−2,11−3にそれぞれ接続され、これらの各CT11−1,11−2,11−3にて検出された各検出電流が閾値を超えた時に、起動信号(ウェイクアップ信号)であるトリガ信号S23−1,S23−2,S23−3をそれぞれ発生してCPU26へ与える回路である。各アッテネータ24−1,24−2,24−3は、各入力端子が各信号線12−1,12−2,12−3を介して各CT11−1,11−2,11−3にそれぞれ接続され、これらの各CT11−1,11−2,11−3にて検出された各検出電流をそれぞれ減衰する回路であり、これらの各出力端子にピークホールド回路25−1,25−2,25−3がそれぞれ接続されている。   Each trigger circuit 23-1, 23-2, 23-3 has each input terminal connected to each CT 11-1, 11-2, 11-3 via each signal line 12-1, 12-2, 12-3. Trigger signals S23-1 and S23-, which are activation signals (wake-up signals), are connected when the detected currents detected by the CT11-1, 11-2, and 11-3 exceed the threshold value. 2 and S23-3 are generated and given to the CPU 26, respectively. Each attenuator 24-1, 24-2, 24-3 has an input terminal connected to each CT 11-1, 11-2, 11-3 via each signal line 12-1, 12-2, 12-3. This circuit is connected and attenuates each detected current detected by each of these CTs 11-1, 11-2, 11-3, and each of these output terminals has a peak hold circuit 25-1, 25-2. 25-3 are respectively connected.

各ピークホールド回路25−1,25−2,25−3は、各アッテネータ24−1,24−2,24−3から出力される各検出電流のピーク値をそれぞれ保持する回路であり、この回路にCPU26が接続されている。CPU26は、各トリガ回路23−1,23−2,23−3から与えられる各トリガ信号S23−1,S23−2,S23−3に基づき、各ピークホールド回路25−1,25−2,25−3に保持されたピーク値S25−1,S25−2,S25−3をアナログ/デジタル(以下「A/D」という。)変換して取り込み、落雷箇所情報DA1及び落雷電流値情報DA2を出力すると共に、バッテリ電圧検出部22bから与えられたバッテリ電圧検出結果S22に基づいてバッテリ電圧低下情報DA3を出力する機能や、ピーク値S25−1,S25−2,S25−3を読み出したピークホールド回路25−1,25−2,25−3に対してリセット信号Rを与えてそのピーク値S25−1,S25−2,S25−3をリセットする機能等を有し、このCPU26に送信手段(例えば、高周波(以下「RF」という。)モジュール)27が接続されている。   Each peak hold circuit 25-1, 25-2, 25-3 is a circuit for holding the peak value of each detection current output from each attenuator 24-1, 24-2, 24-3. Is connected to the CPU 26. The CPU 26 receives the peak hold circuits 25-1, 25-2, 25 based on the trigger signals S23-1, S23-2, S23-3 supplied from the trigger circuits 23-1, 23-2, 23-3. The peak values S25-1, S25-2, and S25-3 held at -3 are converted into analog / digital (hereinafter referred to as “A / D”) and captured, and lightning location information DA1 and lightning current value information DA2 are output. And a function for outputting the battery voltage drop information DA3 based on the battery voltage detection result S22 given from the battery voltage detector 22b, and a peak hold circuit for reading the peak values S25-1, S25-2, and S25-3 A function of giving a reset signal R to 25-1, 25-2, 25-3 and resetting the peak values S25-1, S25-2, S25-3, etc. And, the CPU26 to the transmission means (e.g., radio frequency (hereinafter referred to as "RF".) Modules) 27 are connected.

RFモジュール27は、CPU26からの落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及びバッテリ電圧低下情報DA3を、受信先である中継ユニット30からの受信確認信号を受信するまでその中継ユニット30に向けて無線(例えば、特定小電力無線)にて送信する機能を有している。   The RF module 27 sends the lightning strike location information DA1, the lightning current value information DA2, and the battery voltage drop information DA3 from the CPU 26 to the relay unit 30 until a reception confirmation signal is received from the relay unit 30 that is the reception destination. It has a function of transmitting by radio (for example, specific low power radio).

図3は、図1中の中継ユニット30を示す概略の構成図である。
この中継ユニット30は、例えば、風力発電装置の外部から供給される交流(以下「AC」という。)電圧(AC100V又はAC200V)で動作する無線中継手段を有している。この無線中継手段は、外部から供給されるAC100V又はAC200Vをアレスタ等の避雷器31を介して入力して所定電圧(例えば、DC12V)に変換するAC/DCコンバータ32と、そのDC12Vに基づき一定電圧(例えば、DC5V)を生成する電源回路33と、そのDC5Vにより動作する制御部(例えば、CPU)34及びRFモジュール35等とにより構成されている。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the relay unit 30 in FIG.
The relay unit 30 includes, for example, a wireless relay unit that operates with an alternating current (hereinafter referred to as “AC”) voltage (AC 100 V or AC 200 V) supplied from the outside of the wind turbine generator. This wireless relay means inputs AC100V or AC200V supplied from the outside via a lightning arrester 31 such as an arrester and converts it into a predetermined voltage (for example, DC12V), and a constant voltage (based on the DC12V) For example, the power source circuit 33 generates a DC5V), a control unit (for example, CPU) 34 that operates by the DC5V, an RF module 35, and the like.

CPU34は、中継ユニット全体をプログラム制御する機能を有し、これにはRFモジュール35が接続されている。RFモジュール35は、CPU34により制御され、ブレード側ユニット10のRFモジュール27から無線送信された電波を中継(例えば、特定小電力無線で中継)すると共に受信確認信号をそのRFモジュール27へ送信する回路である。   The CPU 34 has a function of program-controlling the entire relay unit, to which an RF module 35 is connected. The RF module 35 is a circuit that is controlled by the CPU 34 and relays radio waves wirelessly transmitted from the RF module 27 of the blade side unit 10 (for example, relays by specific low power radio) and transmits a reception confirmation signal to the RF module 27. It is.

図4は、図1中の監視ユニット40を示す概略の構成図である。
監視ユニット40は、例えば、風力発電装置の外部から供給されるAC電圧(AC100V又はAC200V)で動作する監視手段を有している。監視手段は、中継ユニット30により中継された特定小電力無線の電波を受信すると、落雷電流値情報DA2に対する落雷時刻情報DA4を取得して落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、バッテリ電圧低下情報DA3、及び落雷時刻情報DA4を表示すると共に外部へ出力する機能を有している。この監視手段は、例えば、アレスタ等の避雷器41、2つのAC/DCコンバータ42,43、電源回路44、時計45、不揮発性メモリ(例えば、電気的に消去可能なプログラマブルメモリ(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、以下「EEPROM」という。)45、表示器(例えば、液晶表示器、以下「LCD」という。)47、各種の操作キー48、ブザー49、制御部(例えば、CPU)50、RFモジュール51、信号線(例えば、RS232C規格のシリアル信号線)52、ローカル・エリア・ネットワーク(Local Area Network、以下「LAN」という。)コンバータ53、アレスタ等の避雷器54、及びLAN(例えば、イーサネット(登録商標))55等により構成されている。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the monitoring unit 40 in FIG.
The monitoring unit 40 includes monitoring means that operates with an AC voltage (AC 100 V or AC 200 V) supplied from the outside of the wind power generator, for example. When the monitoring unit receives the radio wave of the specific low power radio relayed by the relay unit 30, the monitoring unit obtains the lightning time information DA4 for the lightning current value information DA2, and strikes lightning point information DA1, lightning current value information DA2, battery voltage drop information. DA3 and lightning time information DA4 are displayed and output to the outside. The monitoring means includes, for example, a lightning arrester 41 such as an arrester, two AC / DC converters 42 and 43, a power supply circuit 44, a clock 45, a nonvolatile memory (for example, an electrically erasable programmable memory (Electrically Erasable Programmable Read Only). Memory), hereinafter referred to as “EEPROM”) 45, display device (eg, liquid crystal display, hereinafter referred to as “LCD”) 47, various operation keys 48, buzzer 49, control unit (eg, CPU) 50, RF module. 51, a signal line (eg, RS232C standard serial signal line) 52, a local area network (hereinafter referred to as “LAN”) converter 53, a lightning arrester 54 such as an arrester, and a LAN (eg, Ethernet (registered) Trademark)) 55 and the like.

2つのAC/DCコンバータ42,43のうち、AC/DCコンバータ42は、外部から避雷器41を介して入力されるAC100V又はAC200VをDC電圧(例えば、DC12V)に変換する回路、AC/DCコンバータ43は、そのAC100V又はAC200VをDC電圧(例えば、DC5V)に変換する回路である。AC/DCコンバータ42の出力側には、電源回路44が接続されている。電源回路44は、AC/DCコンバータ42から供給されるDC12Vから一定のDC電圧(例えば、DC5V)を生成し、DC5V系の回路(時計45、EEPROM46、LCD47、各種操作キー48、ブザー49、CPU50、RFモジュール51等)へ供給する回路である。   Of the two AC / DC converters 42 and 43, the AC / DC converter 42 is a circuit that converts AC100V or AC200V input from the outside via the lightning arrester 41 into a DC voltage (for example, DC12V), and an AC / DC converter 43. Is a circuit that converts the AC100V or AC200V into a DC voltage (for example, DC5V). A power supply circuit 44 is connected to the output side of the AC / DC converter 42. The power supply circuit 44 generates a constant DC voltage (for example, DC5V) from DC12V supplied from the AC / DC converter 42, and a DC5V system circuit (clock 45, EEPROM 46, LCD 47, various operation keys 48, buzzer 49, CPU 50). , RF module 51, etc.).

CPU50は、監視ユニット全体をプログラム制御する機能を有し、このCPU50には、落雷時刻情報DA4を取得するための時計45、各種の情報を記憶するEEPROM46、各種の情報を表示するLCD47、各種操作キー48、警報音を発生するブザー49、中継ユニット30側のRFモジュール35に対する送受信を行うRFモジュール51、及び信号線52等が接続されている。CPU50は、RFモジュール51が受信した落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及びバッテリ電圧低下情報DA3を入力し、その落雷電流値情報DA2に対する落雷時刻情報DA4を時計45から取得し、これらの落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、バッテリ電圧低下情報DA3、及び落雷時刻情報DA4をLCD47に表示し、バッテリ電圧低下情報DA3をブザー49から音声出力し、更に、信号線52へ出力する機能を有している。信号線52には、インタフェース用のLANコンバータ53、及び避雷器54を介して、イーサネット(登録商標)55が接続されている。   The CPU 50 has a function of program-controlling the entire monitoring unit. The CPU 50 includes a clock 45 for acquiring lightning time information DA4, an EEPROM 46 for storing various information, an LCD 47 for displaying various information, and various operations. A key 48, a buzzer 49 that generates an alarm sound, an RF module 51 that performs transmission and reception with respect to the RF module 35 on the relay unit 30 side, a signal line 52, and the like are connected. The CPU 50 inputs the lightning strike location information DA1, the lightning current value information DA2, and the battery voltage drop information DA3 received by the RF module 51, acquires the lightning strike time information DA4 for the lightning strike current value information DA2 from the clock 45, and Lightning location information DA1, lightning current value information DA2, battery voltage drop information DA3, and lightning time information DA4 are displayed on the LCD 47, and the battery voltage drop information DA3 is output from the buzzer 49 and further output to the signal line 52. have. An Ethernet (registered trademark) 55 is connected to the signal line 52 via an interface LAN converter 53 and a lightning arrester 54.

(実施例1の動作)
図5は、図1〜図4のブレード用落雷検出システムの動作を示すフローチャートである。
(Operation of Example 1)
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the lightning strike detection system for blades of FIGS.

本実施例1のブレード用落雷検出システムでは、ブレード側ユニット10においてステップST1〜ST8の処理、中継ユニット30においてステップST9,ST10の処理、及び、監視ユニット40においてステップST11〜ST15の処理がそれぞれ行われる。   In the lightning strike detection system for a blade according to the first embodiment, the processing of steps ST1 to ST8 is performed in the blade side unit 10, the processing of steps ST9 and ST10 is performed in the relay unit 30, and the processing of steps ST11 to ST15 is performed in the monitoring unit 40. Is called.

先ず、ステップST1において、図2のブレード側ユニット10内のCPU26は、常時、省電力の待機状態(スリープ状態)になっている。例えば、図1のブレード5−1に落雷した落雷電流が避雷導体6−1に侵入すると、この避雷導体6−1上の落雷電流が接触子7−1、接地線8、及び図示しない接地装置を介して大地内に放電される。これにより、ブレード5−1に対する落雷保護が行われる。避雷導体6−1に侵入した落雷電流は、図2の検出チャンネル1のCT11−1により検出され、この検出電流が信号線12−1を通して、トリガ回路23−1へ送られると共に、検出電流のピーク値がアッテネータ24−1で減衰されてピークホールド回路25−1に保持され、ステップST2へ進む。   First, in step ST1, the CPU 26 in the blade side unit 10 in FIG. 2 is always in a power saving standby state (sleep state). For example, when a lightning current that strikes the blade 5-1 in FIG. 1 enters the lightning conductor 6-1, the lightning current on the lightning conductor 6-1 causes the lightning current on the lightning conductor 6-1 to contact the contact 7-1, the ground wire 8, and a grounding device not shown. It is discharged into the ground via Thereby, lightning strike protection is performed on the blade 5-1. The lightning strike current that has entered the lightning conductor 6-1 is detected by the CT 11-1 of the detection channel 1 in FIG. 2, and this detection current is sent to the trigger circuit 23-1 through the signal line 12-1, and the detected current The peak value is attenuated by the attenuator 24-1 and held in the peak hold circuit 25-1, and the process proceeds to step ST2.

ステップST2において、検出チャンネル1のトリガ回路23−1は、落雷電流のピーク値のレベルが検出レベルの閾値(例えば、2KA)を超えているか否かを判定する。落雷電流のピーク値が2KAよりも低い時には、ブレード5−1に対する損傷の影響が少ないので、以降の落雷検出動作を行わずに、ステップST1へ戻ってスリープ状態になる。落雷電流のピーク値が2KAを越えている時には、トリガ回路23−1からトリガ信号S23−1が出力されてCPU26へ送られ、ステップST3へ進む。   In step ST2, the trigger circuit 23-1 of the detection channel 1 determines whether or not the level of the lightning current peak value exceeds a detection level threshold (for example, 2KA). When the peak value of the lightning current is lower than 2KA, the influence of damage to the blade 5-1 is small, so that the subsequent lightning detection operation is not performed and the process returns to step ST1 to enter the sleep state. When the peak value of the lightning current exceeds 2 KA, the trigger signal S23-1 is output from the trigger circuit 23-1 and sent to the CPU 26, and the process proceeds to step ST3.

ステップST3において、トリガ信号S23−1によってCPU26がウェイクアップし、ステップST4へ進む。ステップST4において、CPU26は、検出チャンネル1のピークホールド回路25−1に保持された落雷電流のピーク値S25−1をA/D変換して取り込み、ステップST5へ進む。ステップST5において、CPU26は、取り込んだピーク値S25−1が2KA以上であるか否かを判定し、2KA以下の場合はステップST6へ進み、2KAを越える場合はステップST7へ進む。2KA以下の場合、ブレード5−1に対する損傷の影響が少ないので、ステップST6において、CPU26は、そのチャンネル1のピーク値を廃棄すると共に、リセット信号Rを出力してピークホールド回路25−1をリセットし、ステップST7へ進む。   In step ST3, the CPU 26 wakes up by the trigger signal S23-1 and proceeds to step ST4. In step ST4, the CPU 26 performs A / D conversion to capture the lightning current peak value S25-1 held in the peak hold circuit 25-1 of the detection channel 1 and proceeds to step ST5. In step ST5, the CPU 26 determines whether or not the acquired peak value S25-1 is 2 KA or more, and if it is 2 KA or less, the process proceeds to step ST6, and if it exceeds 2 KA, the process proceeds to step ST7. In the case of 2KA or less, since the influence of damage to the blade 5-1 is small, in step ST6, the CPU 26 discards the peak value of the channel 1 and outputs the reset signal R to reset the peak hold circuit 25-1. Then, the process proceeds to step ST7.

ステップST7において、CPU26は、取り込んだ検出チャンネル1の落雷箇所情報DA1とピーク値S25−1の落雷電流値情報DA2とをRFモジュール27にセットする。バッテリ21のバッテリ電圧が規定値DC3V以下に低下した場合、これがバッテリ電圧検出部22bで検出され、このバッテリ電圧検出結果S22がCPU26へ送られる。CPU26は、バッテリ電圧検出結果S22に対応するバッテリ電圧低下情報DA3も、前記RFモジュール27へセットし、ステップST8へ進む。   In step ST7, the CPU 26 sets the captured lightning strike location information DA1 of the detection channel 1 and the lightning strike current value information DA2 of the peak value S25-1 in the RF module 27. When the battery voltage of the battery 21 drops below the specified value DC3V, this is detected by the battery voltage detector 22b, and this battery voltage detection result S22 is sent to the CPU. The CPU 26 also sets the battery voltage drop information DA3 corresponding to the battery voltage detection result S22 in the RF module 27, and proceeds to step ST8.

ステップST8において、RFモジュール27は、セットされた落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及びバッテリ電圧低下情報DA3を、特定小電力無線で中継ユニット30へ送信する。この際、RFモジュール27は、落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及びバッテリ電圧低下情報DA3を、受信先である中継ユニット30からの受信確認信号を受信するまで、所定の時間間隔で送信動作を繰り返す。これにより、情報を確実に送信できる。送信後、ステップST1へ戻ってスリープ状態へ移行すると共に、中継ユニット30の処理であるステップST9へ進む。   In step ST8, the RF module 27 transmits the set lightning strike location information DA1, lightning strike current value information DA2, and battery voltage drop information DA3 to the relay unit 30 by specific low power radio. At this time, the RF module 27 transmits the lightning strike location information DA1, the lightning strike current value information DA2, and the battery voltage drop information DA3 at a predetermined time interval until a reception confirmation signal is received from the relay unit 30 that is the reception destination. Repeat the operation. Thereby, information can be transmitted reliably. After the transmission, the process returns to step ST1 to shift to the sleep state, and the process proceeds to step ST9 which is a process of the relay unit 30.

ステップST9において、図3の中継ユニット30のRFモジュール35は、CPU34の制御に基づき、ブレード側ユニット10から送られてきた落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及びバッテリ電圧低下情報DA3を受信すると、ステップST10へ進む。ステップST10において、RFモジュール35は、特定小電力無線により、受信確認信号をブレード側ユニット10のRFモジュール27へ返信する共に、落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及びバッテリ電圧低下情報DA3を監視ユニット40へ送信し、ステップST11へ進む。   In step ST9, the RF module 35 of the relay unit 30 in FIG. 3 receives the lightning strike location information DA1, lightning current value information DA2, and battery voltage drop information DA3 sent from the blade unit 10 based on the control of the CPU 34. Then, it progresses to step ST10. In step ST10, the RF module 35 returns a reception confirmation signal to the RF module 27 of the blade-side unit 10 by specific low-power radio, and also receives lightning location information DA1, lightning current value information DA2, and battery voltage drop information DA3. The data is transmitted to the monitoring unit 40, and the process proceeds to step ST11.

ステップST11において、図4の監視ユニット40のRFモジュール51は、中継ユニット30から送られてきた落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及びバッテリ電圧低下情報DA3を受信すると、CPU50へ転送してステップST12へ進む。ステップST12において、CPU50は、取得した落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及びバッテリ電圧低下情報DA3のうち、その落雷電流値情報DA2に対する落雷時刻情報DA4を時計45から取得し、ステップST13へ進む。ステップST13において、EEPROM46は、CPU50によりアクセスされ、落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、バッテリ電圧低下情報DA3、及び落雷時刻情報DA4を記憶し、ステップST14へ進む。   In step ST11, when the RF module 51 of the monitoring unit 40 in FIG. 4 receives the lightning strike location information DA1, the lightning strike current value information DA2, and the battery voltage drop information DA3 sent from the relay unit 30, it transfers them to the CPU 50. Proceed to step ST12. In step ST12, the CPU 50 acquires the lightning strike time information DA4 for the lightning strike current value information DA2 from the lightning strike location information DA1, lightning strike current value information DA2, and battery voltage drop information DA3 from the clock 45, and goes to step ST13. move on. In step ST13, the EEPROM 46 is accessed by the CPU 50, stores lightning strike location information DA1, lightning current value information DA2, battery voltage drop information DA3, and lightning strike time information DA4, and proceeds to step ST14.

ステップST14において、CPU50は、EEPROM46に記憶された落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、バッテリ電圧低下情報DA3、及び落雷時刻情報DA4を読み出し、LCD47に表示すると共に、そのバッテリ電圧低下情報DA3をブザー49から音声出力して警報を発する。更に、CPU50は、落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、バッテリ電圧低下情報DA3、及び落雷時刻情報DA4を信号線52へ出力し、ステップST15へ進む。   In step ST14, the CPU 50 reads the lightning strike location information DA1, lightning current value information DA2, battery voltage drop information DA3, and lightning strike time information DA4 stored in the EEPROM 46, displays them on the LCD 47, and displays the battery voltage drop information DA3. A sound is output from the buzzer 49 and an alarm is issued. Furthermore, the CPU 50 outputs lightning location information DA1, lightning current value information DA2, battery voltage drop information DA3, and lightning time information DA4 to the signal line 52, and proceeds to step ST15.

ステップST15において、信号線52へ出力された落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、バッテリ電圧低下情報DA3、及び落雷時刻情報DA4は、LANコンバータ53、避雷器54及びイーサネット(登録商標)55を介して外部へ出力され、監視センタ等へ送られて、ブレード用落雷検出システムの動作が終了する。   In step ST15, the lightning strike location information DA1, lightning current value information DA2, battery voltage drop information DA3, and lightning time information DA4 output to the signal line 52 are transmitted via the LAN converter 53, the lightning arrester 54, and the Ethernet (registered trademark) 55. Is output to the outside and sent to a monitoring center or the like, and the operation of the lightning strike detection system for blades is completed.

(実施例1の効果)
本実施例1によれば、次の(a)〜(g)のような効果がある。
(a) 各ブレード5−1,5−2,5−3から引き出されたロータ4内の各避雷導体6−1,6−2,6−3に、従来のロゴスキー・コイルに比べて非常に小さなCT11−1,11−2,11−3をそれぞれ取り付け、各避雷導体6−1,6−2,6−3に流れる落雷電流をそれぞれ検出する構成にしたので、ブレード5−1,5−2,5−3の回転効率を低下させたり、風切り音の発生等といった運用上の弊害を生じることなく、落雷したブレード5−1,5−2,5−3の落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及び落雷時刻情報DA4とバッテリ電圧低下情報DA3とを的確に取得できる。
(Effect of Example 1)
According to the first embodiment, the following effects (a) to (g) are obtained.
(A) The lightning conductors 6-1, 6-2, 6-3 in the rotor 4 drawn out from the blades 5-1, 5-2, 5-3 are much more resistant than conventional Rogowski coils. Since small CT11-1, 11-2, and 11-3 are respectively attached to the lightning conductors 6-1, 6-2, and 6-3, the lightning currents flowing through the lightning conductors 6-1, 6-2, and 6-3 are detected. -Lightning location information DA1 of lightning strike on the blades 5-1, 5-2, 5-3, lightning strikes without reducing operational efficiency such as reducing the rotation efficiency of -2, 5-3 or generating wind noise. The current value information DA2, the lightning strike time information DA4, and the battery voltage drop information DA3 can be accurately acquired.

(b) 取得した落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及びバッテリ電力低下情報DA3を、回転しているロータ4内のブレード側ユニット10から、回転しているナセル3内の中継ユニット30を中継して、固定されている塔体2内の監視ユニット40へ、特定小電力無線により伝送する構成にしたので、ブレード5−1,5−2,5−3の運用状況にかかわらず落雷検出が可能であり、しかも、落雷箇所、落雷電流値、落雷時刻、及びバッテリ電圧低下を簡単且つ精度良く遠隔監視することができる。   (B) The obtained lightning location information DA1, lightning current value information DA2, and battery power reduction information DA3 are transferred from the blade-side unit 10 in the rotating rotor 4 to the relay unit 30 in the rotating nacelle 3. Since it is configured to relay and transmit to the monitoring unit 40 in the fixed tower 2 by specific low-power radio, lightning strike detection regardless of the operating status of the blades 5-1, 5-2, 5-3 In addition, it is possible to easily and accurately remotely monitor a lightning strike location, a lightning current value, a lightning strike time, and a battery voltage drop.

(c) ブレード側ユニット10を駆動するためのバッテリ21の電圧低下も監視しているので、バッテリ21の交換等のメンテナンスも容易になる。中継ユニット30及び監視ユニット40は、AC100V又はAC200Vで駆動する構成になっているので、外部からの電源電力の取得が容易である。   (C) Since the voltage drop of the battery 21 for driving the blade unit 10 is also monitored, maintenance such as replacement of the battery 21 is facilitated. Since the relay unit 30 and the monitoring unit 40 are configured to be driven by AC 100 V or AC 200 V, it is easy to obtain power supply power from the outside.

(d) 従来のロゴスキー・コイルに代えてCT11−1,11−2,11−3を用いて落雷電流値を直接検出しているので、従来のような積分器で積分して落雷電流値を求める必要がない。そのため、検出速度の向上や、回路構成の簡易化による低コスト化等が可能になる。   (D) Since the lightning current value is directly detected using CT11-1, 11-2, 11-3 instead of the conventional Rogowski coil, the lightning current value is integrated by a conventional integrator. There is no need to ask. Therefore, it is possible to improve the detection speed and reduce the cost by simplifying the circuit configuration.

(e) 回転しているブレード側ユニット10内のRFモジュール27は、落雷箇所情報DA1、落雷電流値情報DA2、及びバッテリ電圧低下情報DA3を、回転している中継ユニット30からの受信確認信号を受信するまで、所定の時間間隔で送信動作を繰り返す構成になっているので、従来のような送信時のタイミングを考慮する必要が無く、しかも、送信ミスが生じても、受信確認が得られるまで、繰り返して送信を行うので、情報を確実に送信できる。   (E) The RF module 27 in the rotating blade-side unit 10 receives the lightning spot information DA1, the lightning current value information DA2, and the battery voltage drop information DA3 from the receiving confirmation signal from the rotating relay unit 30. Since it is configured to repeat the transmission operation at predetermined time intervals until reception, there is no need to consider the timing at the time of transmission as in the past, and even if a transmission error occurs, until reception confirmation is obtained Since information is repeatedly transmitted, information can be transmitted reliably.

(f) ブレード用落雷検出システムは、設置場所を考慮してブレード側ユニット10、中継ユニット30、及び監視ユニット40という3つのユニット構成になっているので、設置やメンテナンスが容易で、低コスト化が可能になる。   (F) The lightning strike detection system for blades has three unit configurations of the blade side unit 10, the relay unit 30, and the monitoring unit 40 in consideration of the installation location, so that installation and maintenance are easy and cost reduction is achieved. Is possible.

(g) 監視ユニット40の外部出力にイーサネット(登録商標)55を採用しているため、ハブ(HUB)等を利用して遠隔監視を実施することが可能である。   (G) Since the Ethernet (registered trademark) 55 is adopted as the external output of the monitoring unit 40, it is possible to perform remote monitoring using a hub (HUB) or the like.

(変形例)
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(1)〜(3)のようなものがある。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various usage forms and modifications are possible. For example, the following forms (1) to (3) are used as the usage form and the modified examples.

(1) 本発明のブレード用落雷検出システムは、図示以外の種々の構造の風力発電装置に適用可能である。例えば、ブレード5−1,5−2,5−3が3枚以外の構造であれば、その数に応じて検出チャンネル数を変えれば良い。   (1) The lightning strike detection system for blades of the present invention can be applied to wind power generators having various structures other than those illustrated. For example, if the blades 5-1, 5-2, and 5-3 have a structure other than three, the number of detection channels may be changed according to the number.

(2) ブレード側ユニット10を駆動するためのバッテリ21としては、1次電池又は2次電池の他に、太陽電池を使用しても良い。バッテリ電圧低下情報DA3が不要であれば、省略しても良い。これにより、回路構成を簡略化できる。又、中継ユニット30及び監視ユニット40は、AC電源以外のDC電源等の他の電源により駆動する構成にしても良い。   (2) As the battery 21 for driving the blade side unit 10, a solar cell may be used in addition to the primary battery or the secondary battery. If the battery voltage drop information DA3 is unnecessary, it may be omitted. Thereby, the circuit configuration can be simplified. The relay unit 30 and the monitoring unit 40 may be configured to be driven by another power source such as a DC power source other than the AC power source.

(3) ブレード側ユニット10、中継ユニット30、及び監視ユニット40は、図示以外の回路構成に変更しても良い。例えば、ブレード側ユニット10、中継ユニット30、及び監視ユニット40間の無線方式は、特定小電力無線以外の他の無線方式を使用したり、あるいは、監視ユニット40の外部出力として、イーサネット(登録商標)55以外の無線伝送や光伝送等を使用しても良い。   (3) The blade side unit 10, the relay unit 30, and the monitoring unit 40 may be changed to a circuit configuration other than that illustrated. For example, as a wireless method between the blade side unit 10, the relay unit 30, and the monitoring unit 40, a wireless method other than the specific low power wireless may be used, or Ethernet (registered trademark) may be used as an external output of the monitoring unit 40. ) Wireless transmission or optical transmission other than 55 may be used.

本発明の実施例1におけるブレード用落雷検出システムを示す概略の構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram which shows the lightning strike detection system for blades in Example 1 of this invention. 図1中のブレード側ユニット10を示す概略の構成図である。It is a schematic block diagram which shows the blade side unit 10 in FIG. 図1中の中継ユニット30を示す概略の構成図である。It is a schematic block diagram which shows the relay unit 30 in FIG. 図1中の監視ユニット40を示す概略の構成図である。It is a schematic block diagram which shows the monitoring unit 40 in FIG. 図1〜図4のブレード用落雷検出システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the lightning strike detection system for blades of FIGS.

符号の説明Explanation of symbols

2 塔体
3 ナセル
4 ロータ
5−1,5−2,5−3 ブレード
6−1,6−2,6−3 避雷導体
8 接地線
10 ブレード側ユニット
11−1,11−2,11−3 CT
20 ブレード側ユニット本体
21 バッテリ
23−1,23−2,23−3 トリガ回路
25−1,25−2,25−3 ピークホールド回路
26,34,50 CPU
27,35,51 RFモジュール
45 時計
2 Tower 3 Nacelle 4 Rotor 5-1, 5-2, 5-3 Blade 6-1, 6-2, 6-3 Lightning conductor 8 Ground wire 10 Blade unit 11-1, 11-2, 11-3 CT
20 Blade side unit main body 21 Battery 23-1, 23-2, 23-3 Trigger circuit 25-1, 25-2, 25-3 Peak hold circuit 26, 34, 50 CPU
27, 35, 51 RF module 45 watch

Claims (7)

避雷導体がそれぞれ形成された複数のブレードと、
前記ブレードを支持して前記ブレードと共に回転するロータと、
前記ロータにより回転して発電を行う発電機が収容されたナセルと、
前記ナセルを回動自在に支持する塔体と、
前記各ブレードから引き出された前記各避雷導体を、前記ロータ、前記ナセル、及び前記塔体内を通して接地する接地手段と、
を備えた風力発電装置に設けられるブレード用落雷検出システムであって、
前記ロータ内に設けられたブレード側ユニットと、前記ナセル内に設けられた中継ユニットと、前記塔体内に設けられた監視ユニットとを備え、
前記ブレード側ユニットは、
前記各ブレードから引き出された前記各避雷導体にそれぞれ取り付けられて前記各避雷導体に流れる落雷電流をそれぞれ検出して検出電流を出力する複数の変流器と、
前記各検出電流のピーク値を保持し、前記各検出電流が閾値を超えた時にトリガ信号をそれぞれ発生し、前記各トリガ信号に基づき、前記保持された前記ピーク値を読み出し、落雷箇所情報及び落雷電流値情報を出力する制御手段と、
前記落雷箇所情報及び前記落雷電流値情報を受信先である前記中継ユニットからの受信確認信号を受信するまで前記中継ユニットに向けて無線送信する送信手段とを有し、
前記中継ユニットは、
前記送信手段から無線送信された電波を中継すると共に前記受信確認信号を前記送信手段へ送信する無線中継手段を有し、
前記監視ユニットは、
前記中継された電波を受信すると、前記落雷電流値情報に対する落雷時刻情報を取得して前記落雷箇所情報、前記落雷電流値情報、及び前記落雷時刻情報を表示すると共に外部へ出力する監視手段を有することを特徴とするブレード用落雷検出システム。
A plurality of blades each formed with a lightning conductor,
A rotor that supports the blade and rotates with the blade;
A nacelle in which a generator that generates electric power by rotating by the rotor is housed;
A tower body that rotatably supports the nacelle;
Grounding means for grounding each lightning conductor drawn from each blade through the rotor, the nacelle, and the tower body;
A lightning strike detection system for blades provided in a wind turbine generator comprising:
A blade side unit provided in the rotor, a relay unit provided in the nacelle, and a monitoring unit provided in the tower body,
The blade side unit is
A plurality of current transformers, each attached to each lightning conductor drawn from each blade and detecting a lightning current flowing through each lightning conductor and outputting a detected current;
A peak value of each detection current is held, a trigger signal is generated when each detection current exceeds a threshold value, the held peak value is read based on each trigger signal, and lightning location information and lightning strike Control means for outputting current value information;
Transmitting means for wirelessly transmitting to the relay unit until receiving the reception confirmation signal from the relay unit that is the destination of the lightning strike location information and the lightning strike current value information,
The relay unit is
A radio relay unit that relays radio waves wirelessly transmitted from the transmission unit and transmits the reception confirmation signal to the transmission unit;
The monitoring unit is
When the relayed radio wave is received, the lightning time information for the lightning current value information is acquired, and the lightning location information, the lightning current value information, and the lightning time information are displayed and output to the outside. A lightning strike detection system for blades.
避雷導体がそれぞれ形成された複数のブレードと、
前記ブレードを支持して前記ブレードと共に回転するロータと、
前記ロータにより回転して発電を行う発電機が収容されたナセルと、
前記ナセルを回動自在に支持する塔体と、
前記各ブレードから引き出された前記各避雷導体を、前記ロータ、前記ナセル、及び前記塔体内を通して接地する接地手段と、
を備えた風力発電装置に設けられるブレード用落雷検出システムであって、
前記ロータ内に設けられ、バッテリ電圧で動作するブレード側ユニットと、前記ナセル内に設けられた中継ユニットと、前記塔体内に設けられた監視ユニットとを備え、
前記ブレード側ユニットは、
前記各ブレードから引き出された前記各避雷導体にそれぞれ取り付けられて前記各避雷導体に流れる落雷電流をそれぞれ検出して検出電流を出力する複数の変流器と、
前記バッテリ電圧が規定値以下に低下したことを検出してバッテリ電圧検出結果を出力するバッテリ電圧検出手段と、
前記各検出電流のピーク値を保持し、前記各検出電流が閾値を超えた時にトリガ信号をそれぞれ発生し、前記各トリガ信号に基づき、前記保持された前記ピーク値を読み出し、落雷箇所情報、及び落雷電流値情報を出力すると共に、前記バッテリ電圧検出結果に基づきバッテリ電圧低下情報を出力する制御手段と、
前記落雷箇所情報、前記落雷電流値情報、及び前記バッテリ電圧低下情報を受信先である前記中継ユニットからの受信確認信号を受信するまで前記中継ユニットに向けて無線送信する送信手段とを有し、
前記中継ユニットは、
前記送信手段から無線送信された電波を中継すると共に前記受信確認信号を前記送信手段へ送信する無線中継手段を有し、
前記監視ユニットは、
前記中継された電波を受信すると、前記落雷電流値情報に対する落雷時刻情報を取得して前記落雷箇所情報、前記落雷電流値情報、前記バッテリ電圧低下情報、及び前記落雷時刻情報を表示すると共に外部へ出力する監視手段を有することを特徴とするブレード用落雷検出システム。
A plurality of blades each formed with a lightning conductor,
A rotor that supports the blade and rotates with the blade;
A nacelle in which a generator that generates electric power by rotating by the rotor is housed;
A tower body that rotatably supports the nacelle;
Grounding means for grounding each lightning conductor drawn from each blade through the rotor, the nacelle, and the tower body;
A lightning strike detection system for blades provided in a wind turbine generator comprising:
A blade-side unit provided in the rotor and operated by a battery voltage; a relay unit provided in the nacelle; and a monitoring unit provided in the tower body;
The blade side unit is
A plurality of current transformers, each attached to each lightning conductor drawn from each blade and detecting a lightning current flowing through each lightning conductor and outputting a detected current;
Battery voltage detection means for detecting that the battery voltage has dropped below a specified value and outputting a battery voltage detection result;
Holding a peak value of each detected current, generating a trigger signal when each detected current exceeds a threshold, reading the held peak value based on each trigger signal, lightning point information, and Control means for outputting lightning current value information and outputting battery voltage drop information based on the battery voltage detection result;
Transmitting means for wirelessly transmitting the lightning strike information, the lightning current value information, and the battery voltage drop information to the relay unit until receiving a reception confirmation signal from the relay unit that is a reception destination;
The relay unit is
A radio relay unit that relays radio waves wirelessly transmitted from the transmission unit and transmits the reception confirmation signal to the transmission unit;
The monitoring unit is
When the relayed radio wave is received, lightning strike time information for the lightning strike current value information is acquired, and the lightning strike location information, the lightning strike current value information, the battery voltage drop information, and the lightning strike time information are displayed to the outside. A blade lightning detection system for a blade, characterized by having monitoring means for outputting.
前記接地手段は、
前記ロータ、前記ナセル、及び前記塔体内に設けられ、
前記各ブレードから引き出された前記各避雷導体が、それぞれ回転自在の接触子を介して共通に接続された接地線を有することを特徴とする請求項1記載のブレード用落雷検出システム。
The grounding means is
Provided in the rotor, the nacelle, and the tower;
2. The lightning strike detection system for blades according to claim 1, wherein the lightning conductors drawn out from the blades each have a ground wire connected in common through a rotatable contactor.
前記接地手段は、
前記ロータ、前記ナセル、及び前記塔体内に設けられ、
前記各ブレードから引き出された前記各避雷導体が、それぞれ回転自在の接触子を介して共通に接続された接地線を有することを特徴とする請求項2記載のブレード用落雷検出システム。
The grounding means is
Provided in the rotor, the nacelle, and the tower;
3. The lightning strike detection system for blades according to claim 2, wherein the lightning conductors drawn out from the blades each have a ground wire connected in common through a rotatable contactor.
前記制御手段は、
前記各検出電流のピーク値をそれぞれ保持する複数のピークホールド回路と、
前記各検出電流が前記閾値を超えた時に前記トリガ信号をそれぞれ発生する複数のトリガ回路と、
前記各トリガ信号に基づき、前記ピークホールド回路に保持された前記ピーク値を読み出し、前記落雷箇所情報及び前記落雷電流値情報を出力する制御部と、
を有することを特徴とする請求項1又は3記載のブレード用落雷検出システム。
The control means includes
A plurality of peak hold circuits each holding the peak value of each detection current;
A plurality of trigger circuits each for generating the trigger signal when each detected current exceeds the threshold;
Based on each trigger signal, the peak value held in the peak hold circuit is read, the control unit for outputting the lightning strike location information and the lightning strike current value information,
The lightning strike detection system for blades according to claim 1 or 3, characterized by comprising:
前記制御手段は、
前記各検出電流のピーク値をそれぞれ保持する複数のピークホールド回路と、
前記各検出電流が前記閾値を超えた時に前記トリガ信号をそれぞれ発生する複数のトリガ回路と、
前記各トリガ信号に基づき、前記ピークホールド回路に保持された前記ピーク値を読み出し、前記落雷箇所情報及び前記落雷電流値情報を出力すると共に、前記バッテリ電圧検出結果に基づき前記バッテリ電圧低下情報を出力する制御部と、
を有することを特徴とする請求項2又は4記載のブレード用落雷検出システム。
The control means includes
A plurality of peak hold circuits each holding the peak value of each detection current;
A plurality of trigger circuits each for generating the trigger signal when each detected current exceeds the threshold;
Based on each trigger signal, the peak value held in the peak hold circuit is read, the lightning strike location information and the lightning current value information are output, and the battery voltage drop information is output based on the battery voltage detection result. A control unit,
The lightning strike detection system for blades according to claim 2 or 4, characterized by comprising:
前記ブレード側ユニットと前記中継ユニットとの間の無線、及び前記中継ユニットと前記監視ユニットとの間の無線は、
特定小電圧無線であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のブレード用落雷検出システム。
The radio between the blade side unit and the relay unit, and the radio between the relay unit and the monitoring unit,
The lightning strike detection system for a blade according to any one of claims 1 to 6, wherein the blade is a specific low voltage radio.
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