JP2018097733A - 運転支援システム及び運転支援方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、機器に設置される複数のセンサーより得られるリアルタイムでの計測データに基づき、代替センサー及び補正値を求めることにより、周囲環境の変化に対し追従性良く、最適な機器の運転を支援し得る運転支援システム及び運転支援方法を提供する。【解決手段】運転支援システム１は、種別の異なる複数のセンサー４が設置される対象機器２と、複数のセンサー４による計測データに基づき複数のセンサー間の相関を求め、当該求めた相関が高いセンサーを代替センサーとして選定する演算処理部１４と、少なくとも、複数のセンサー間の相関を格納する運転管理データベースＤ２００と、を備え、演算処理部１４は、一のセンサーが故障又は保守の対象となった場合、上記一のセンサーと上記一のセンサーの代替センサーとの差分を規定する補正関数を求め、代替センサー及び補正関数を対象機器２へ出力する。【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のセンサーを有する機器において、センサー間のデータを有効に利用し、機器の最適な運転を支援する運転支援システム及び運転支援方法に関する。
機器に取り付けたセンサーから得られる運転情報を参照して、機器の運転を制御、支援することが広く行われている。さらに、機器に複数のセンサーが取り付けられている場合、あるセンサーが故障した際に、他のセンサーから得られる運転情報を参照し運転を制御、支援することもなされている。
例えば、特許文献１では、遠隔監視装置が各風力発電装置を監視し、各風力発電装置の運転状況及び周辺環境に関するデータを収集する。そして、遠隔監視装置が、各風力発電装置のうち、ある風力発電装置の計測センサーの異常発生を検知した場合、計測センサーに異常が発生した風力発電装置に対して、当該風力発電装置の周辺に存在する他の風力発電装置の計測センサー（代替センサー）により計測された周辺環境に関するデータを通知する構成が開示されている。
また、特許文献２には、オープンショーケースの制御装置において、複数のセンサーを有し、いずれかのセンサーが故障したときに予め決められたセンサーで代用し、予め決められた温度を補正（温度シフト量を加算）する構成が開示されている。
特開２０１３−１１２００号公報 特開平１０−９９１６７号公報
複数のセンサーを有する機器において、機器の運転状況によって、１つまたは複数のセンサーの挙動に変化が生じる場合がある。例えば、センサーが故障または経年劣化をすることがある。このような場合、機器の運転を効率よく保持することが困難となる。
特許文献１では、ある風力発電装置の計測センサー故障時に、周辺に存在する他の風力発電装置の計測センサーで代替することを図っている。しかしながら、周辺に存在する他の風力発電装置の計測センサー（代替センサー）と故障が生じた計測センサー（故障センサー）との相関に関しては、十分に考慮されていない。また、代替センサーと故障センサーとのデータの補正に関しては、何ら考慮されていない。
特許文献２では、何れかのセンサーに異常が生じた場合、代替センサーによる計測値に補正値（温度シフト量）を加算する構成であるものの、補正値は予め設定された値である。従って、仮に、ショーケースの設置環境などに変化が生じた場合、予め設定された補正値による代替センサーの計測値を補正する方式では、対応が困難となる虞がある。
そこで、本発明は、機器に設置される複数のセンサーより得られるリアルタイムでの計測データに基づき、代替センサー及び補正値を求めることにより、周囲環境の変化に対し追従性良く、最適な機器の運転を支援し得る運転支援システム及び運転支援方法を提供する。
上記課題を解決するため、本発明に係る運転支援システムは、種別の異なる複数のセンサーが設置される対象機器と、前記複数のセンサーによる計測データに基づき前記複数のセンサー間の相関を求め、当該求めた相関が高いセンサーを代替センサーとして選定する演算処理部と、少なくとも、前記複数のセンサー間の相関を格納する運転管理データベースと、を備え、前記演算処理部は、一のセンサーが故障又は保守の対象となった場合、前記一のセンサーと前記一のセンサーの代替センサーとの差分を規定する補正関数を求め、前記代替センサー及び補正関数を前記対象機器へ出力することを特徴とする。
また、本発明に係る運転支援方法は、対象機器に設置される種別の異なる複数のセンサーによる計測データに基づき前記複数のセンサー間の相関を求め、当該求めた相関が高いセンサーを代替センサーとして選定し、求めた前記複数のセンサー間の相関を運転管理データベースへ格納し、一のセンサーが故障又は保守の対象となった場合、前記一のセンサーと前記一のセンサーの代替センサーとの差分を規定する補正関数を求め、前記代替センサー及び補正関数を前記対象機器へ出力することを特徴とする。
本発明によれば、機器に設置される複数のセンサーより得られるリアルタイムでの計測データに基づき、代替センサー及び補正値を求めることにより、周囲環境の変化に対し追従性良く、最適な機器の運転を支援し得る運転支援システム及び運転支援方法を提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の一実施例に係る運転支援システムの全体概略構成図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図１に示す運転管理センターに設置される電子端末の機能ブロック図である。 センサー稼働状況データのデータ構造の一例を示す図である。 センサー間相関表の一例を示す図である。 代替センサーと補正関数のリストの一例を示す図である。 運転管理データベースの一例を示す図である。 全てのセンサーが正常に稼働している場合における運転支援システムのフローチャートである。 機器の運転状態における運転支援システムのフローチャートである。 本発明の他の実施例に係る運転支援システムの全体概略構成図である。 機器の運転状態における運転支援システムのフローチャートである。
本発明に係る運転支援システム及び運転支援方法の適用対象機器として、例えば、風力発電装置、火力発電プラント、及び化学プラントなどの各種産業プラントが含まれる。
以下では、対象機器が風力発電装置である場合を一例として、図面を用いて本発明の実施例について説明する。なお、以下に示す各実施例は、上述の火力発電プラントなどの発電プラント、化学プラントなどを含む各種産業プラントにも同様に適用できることは言うまでもない。
図１は、本発明の一実施例に係る運転支援システムの全体概略構成図である。図１に示すように、運転支援システム１は、対象機器としての一基の風力発電装置２、運転管理センター３内に設置される電子端末５、及び詳細後述する風力発電装置２内に設置される制御装置３１、及び電子端末５と制御装置３１とを相互に通信可能に接続する通信ネットワーク６から構成される。ここで、通信ネットワーク６は、有線であるか、無線であるかを問わない。
図１に示すように、対象機器（単に機器とも称する）の一例としての風力発電装置２は、風を受けて回転するブレード２４、ブレード２４を支持するハブ２３、ナセル２２、及びナセル２２を回動可能に支持するタワー２１を備える。ナセル２２内に、ハブ２３に接続されハブ２３と共に回転する主軸２５、主軸２５に連結されるシュリンクディスク２６、シュリンクディスク２６を介して主軸２５に接続され回転速度を増速する増速機２７、及び増速機２７により増速された回転速度で回転子を回転させて発電運転する発電機２８を備えている。ブレード２４の回転エネルギーを発電機２８に伝達する部位は、動力伝達部と呼ばれ、本実施例では、主軸２５、シュリンクディスク２６、及び増速機２７が動力伝達部に含まれる。そして、増速機２７及び発電機２８は、メインフレーム２９上に保持されている。また、ブレード２４及びハブ２３によりロータが構成される。図１に示すように、タワー２１内の底部（下部）に、電力の周波数を変換する電力変換器３０、電流の開閉を行うスイッチング用の開閉器及び変圧器（図示せず）、及び制御装置３１などが配されている。
制御装置３１として、例えは、制御盤又はＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）が用いられる。
本実施例では、ダウンウィンド型の風力発電装置を例に説明するが、アップウィンド型の風力発電装置においても同様に適用できる。また、３枚のブレード２４とハブ２３にてロータを構成する例を示すが、これに限られず、ロータはハブと少なくとも１枚のブレード２２にて構成しても良い。
風力発電装置２に設置されるセンサー４は、例えば、ナセル２２の上部に設置される風向風速計４ａ、ブレード２４の根元に設置されブレード２４のピッチ角を計測するピッチ角センサー、ナセル２２の方位角を計測するヨー角センサー、ブレード２４に付加される応力を計測する歪センサー、ナセル２２の上部に設置され外気温度を計測する温度計４ｂ、ナセル２２内の温度を計測する温度計、及びナセル２２内の湿度を計測する湿度計４ｃを含む。また、更には、図示しない、発電機２８の回転数、発電量などを計測するセンサーを含む。なお、上述の全てのセンサーを設置する構成に限られるものではない。
制御装置３１は、上述の風向風速計４ａ、外気温度を計測する温度計４ｂ、ナセル２２内の湿度を計測する湿度計４ｃ、及び上述の各種センサー４から信号線を介して計測データを取得し、当該取得された計測データに基づき、ピッチ角、ナセル方位角、発電機回転速度などを適切に制御すると共に、取得された計測データを、通信ネットワーク６を介して運転管理センター３内に設置される電子端末５へ送信する。
図２は、図１に示す制御装置３１の機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置３１は、データ収集部３２、データ処理部３３、機器制御部３４、入力Ｉ／Ｆ３５、出力Ｉ／Ｆ３６、通信Ｉ／Ｆ３７、及び機器データ格納部Ｄ１００を備え、これらは相互に内部バス３８にてアクセス可能に接続されている。データ収集部３２、データ処理部３３、及び機器制御部３４は、例えば、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵなどのプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。
データ収集部３２は、入力Ｉ／Ｆ３５及び内部バス３８を介して、風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、及び上述の各種センサー４による計測データを取得する。また、データ収集部３２は、内部バス３８を介して機器データ格納部Ｄ１００へ取得した計測データを一時的に格納する。
データ処理部３３は、内部バス３８を介してデータ収集部３２より転送される、風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、及び上述の各種センサー４による計測データを処理する。そしてデータ処理部３３は、内部バス３８を介して機器データ格納部Ｄ１００の所定の記憶領域に処理した結果を一時的に格納する。例えば、風向風速計４ａにより計測される風速の時系列データに対し、風速の区間平均或はＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）などの処理を行う。また、ブレード２４の根元に設置される歪センサーからの計測データに対し、ノイズ除去処理或いは平滑化処理などが実行される。
機器制御部３４は、データ収集部３２から転送されるデータ、またはデータ処理部３３から得られた処理結果に基づいて、風力発電装置２の運転を制御する。例えば、風速データに基づいてブレード２４の向きや回転数などのパラメータを制御しながら運転を継続する。具体的には、風向風速計４ａにて計測された風向データに基づき、ブレード２４及びハブ２３により構成されるロータが風向と正対するよう、ヨー角制御機構４２へ出力Ｉ／Ｆ３６を介してヨー角制御信号を出力する、及び／又は、風向風速計４ａにて計測された風速データに基づき、ブレード２４の傾斜角であるピッチ角制御信号を、ピッチ角制御機構４１へ出力Ｉ／Ｆ３６を介して出力する。
機器データ格納部Ｄ１００に格納されるデータの一部または全部は、内部バス３８及び通信Ｉ／Ｆ３７を介して通信ネットワーク６へ送信し、通信ネットワーク６を介して運転管理センター３に設置される電子端末５へ送信される。また、詳細後述する、電子端末５を構成する運転管理データベースＤ２００に格納されるデータの一部が、通信ネットワーク６を介して制御装置３１を構成する機器データ格納部Ｄ１００へ送信される。
図３は、図１に示す運転管理センター３に設置される電子端末５の機能ブロック図である。図３に示すように、電子端末５は、入力部１１、出力部１２、データ送受信部１３、センサー状況分析部１９を有し機器の一例である風力発電装置２の運転状況を管理する運転状況管理部１５、センサー（風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、上述の各種センサー４）間のデータの相関を計算する相関計算部１６、各センサーの代替センサーを選定する代替センサー選定部１７、センサーと代替センサーとの間の差分を補正する補正関数計算部１８、通信Ｉ／Ｆ２０ａ、入力Ｉ／Ｆ２０ｂ、出力Ｉ／Ｆ２０ｃ、及び各種データを格納する運転管理データベースＤ２００を備え、これらは相互に内部バス２０ｄにてアクセス可能に接続されている。演算処理部１４を構成する、センサー状況分析部１９を有する運転状況管理部１５、相関計算部１６、代替センサー選定部１７、及び補正関数計算部１８は、例えば、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵなどのプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。
データ送受信部１３は、通信ネットワーク６を介して風力発電装置２の制御装置３１より送信されるセンサー（風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、上述の各種センサー４）により計測されたデータ（以下、センサーデータとも称する）を、通信Ｉ／Ｆ２０ａ及び内部バス２０ｄを介して受信する。データ送受信部１３は、受信したセンサーデータを、内部バス２０ｄを介して運転状況管理部１５へ転送すると共に運転管理データベースＤ２００の所定の記憶領域に受信データとして格納する。
運転状況管理部１５は、データ送受信部１３より転送されるセンサーデータを入力として、センサーデータからセンサー（風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、上述の各種センサー４）の稼働状況を分析するセンサー状況分析部１９を用いて、センサーの稼働状況を表すデータ（以下、センサー稼働状況データと称する）Ｄ２０４を出力する。センサー稼動状況データＤ２０４は、運転管理データベースＤ２００に内部バス２０ｄを介して格納される。
センサー状況分析部１９は、各センサーデータから各センサー（風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、上述の各種センサー４）の最大値、最小値、周波数といった特徴を基準値と比較する。基準値と合わない場合は、センサーの稼動状況を“故障”と判断する。基準値の中で収まる場合は、センサーの稼動状況を“正常”と判断する。ここで、基準値の設定は、例えば、予め正常状態におけるセンサー出力と許容範囲との関係から入力部１１を介して設定される。或いは、センサー出力の過去の履歴情報又は運転員の経験により入力部１１を介して入力され、入力Ｉ／Ｆ２０ｂ及び内部バス２０ｄを介して、運転管理データベースＤ２００の所定の記憶領域に格納される。
図４に、センサー状況分析部１９が出力するセンサー稼働状況データＤ２０４のデータ構造の一例を示す。図４に示すように、センサー稼動状況Ｄ２０４のデータ構造（データフォーマット）は、「センサー名」と「稼働状況」からなる。例えば、「センサー名」が“Ａ１”のセンサー４は、「稼働状況」が“正常”状態にあることを示しており、「センサー名」が“Ａ３”のセンサー４は、「稼働状況」が“異常”状態にあることを示している。すなわち、センサー稼働状況データＤ２０４は、当該センサーが“正常”状態にあるか“異常”状態にあるかを示すデータである。
相関計算部１６は、風力発電装置２に設置されるセンサー（風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、上述の各種センサー４）に対して、任意の２つのセンサーの相関を計算する。例えば、センサー１の計測データをＫ１、センサー２の計測データをＫ２とした場合、以下の式（１）に示すようにセンサー１とセンサー２との相関を算出する。
Figure 2018097733
ここで、ｒ１２はセンサー１とセンサー２との相関である。Ｃ１２はセンサー１とセンサー２との共分散であり、以下の式（２）にて算出される。Ｓ１はセンサー１の分散であり、以下の式（３）にて算出される。Ｓ２はセンサー２の分散であり、以下の式（４）にて算出される。
Figure 2018097733
ここで、ｘｉはセンサー１の計測データであり、ｙｉはセンサー２の計測データである。
Figure 2018097733
Figure 2018097733
上述の式（２）、式（３）、式（４）において、ｘ’はセンサー１の計測データの平均値であり、ｙ’はセンサー２の計測データの平均値である。ｎはセンサー１とセンサー２の計測点数、すなわち、サンプリング点の合計を意味する。よって、センサー１の分散Ｓ１は、各計測点（各計測時点）における計測データと計測データの平均値との偏差の二乗の平均値の平方根として求められる。同様に、センサー２の分散Ｓ２は、各計測点（各計測時点）における計測データと計測データの平均値との偏差の二乗の平均値の平方根として求められる。また、センサー１とセンサー２との共分散Ｃ１２は、センサー１の各計測点（各計測時点）における計測データと平均値との偏差と、センサー２の各計測点（各計測時点）における計測データと平均値との偏差との積の平均値として求められる。
センサー間の相関は、センサー間相関表Ｄ２０５として、運転管理データベースＤ２００の所定の記憶領域に格納される。
図５にセンサー間相関表の一例を示す。図５に示すようにセンサー間相関表は、例えば、センサーＡ１とセンサーＡ２との相関であるｒＡ１Ａ２が「０.５」、センサーＡ１とセンサーＡ４との相関であるｒＡ１Ａ４が「０.９」、センサーＡ１とセンサーＡｎとの相関であるｒＡ１Ａｎが「０.８」がマトリックス状に格納されている。また、センサーＡ２とセンサーＡ４との相関であるｒＡ２Ａ４が「０.９」、センサーＡ２とセンサーＡｎとの相関であるｒＡ２Ａｎが「０.８」が格納されている。
代替センサー選定部１７は、センサー間相関表Ｄ２０５とセンサー稼働状況データＤ２０４に基づき、各センサーの代替センサーを選定する。具体的には、代替センサー選定部１７は、対象センサーとの相関が最も高いセンサーであり、且つ、稼動状況が“正常”であるセンサーを代替センサーとする。例えば、対象センサーがセンサーＡ１であり稼働状況が“故障”である場合、対象センサーＡ１との相関が最も高いセンサーは、相関（ｒＡ１Ａ４）が「０．９」であるセンサーＡ４であり、センサーＡ４の稼働状況が“正常”であれば、代替センサーとしてセンサーＡ４が選定される。仮に、センサーＡ４の稼働状況が“故障”であった場合においては、次に高い相関を有するセンサーは、相関（ｒＡ１Ａｎ）が「０．８」のセンサーＡｎであり、センサーＡｎの稼働状況が“正常”であれば、センサーＡｎが代替センサーとして選定される。ここで、例えば、センサーＡ１は、ナセル２２の上部に設置される風向風速計４ａであり、代替センサーとして選定されるセンサーＡ４は、外気温度を計測するためナセル２２の上部に設置される温度計４ｂであり、センサーＡ２は、ナセル２２内に設置されナセル２２内の湿度を計測するための湿度計４ｃである。このように、例えば、風向風速計４ａにて計測される風速データは外気温度に比例するなどの相関を有し、また、ナセル２２内の湿度は外気温度と相関を有する。
補正関数計算部１８は、各センサーについて、代替センサーとのデータの差分を、履歴データを用いて計算する。例えば、あるセンサーＡと、センサーＡの代替センサーがセンサーＢである場合、センサーＡとセンサーＢの計測データの関係を以下の式（５）のように記述することができる。
Figure 2018097733
ここで、ΔＴは、センサーＡによる計測データとセンサーＢによる計測データの差分である。ＴＡはセンサーＡの時系列データであり、ＴＢはセンサーＢの時系列データである。ΔＴはＴＢと関連しているのでＴＢの関数として以下の式（６）のように記述することができる。
Figure 2018097733
ここで、ｆは代替センサーＢに関する補正関数である。
図６に代替センサーと補正関数のリストの一例を示す。代替センサーの補正関数の情報は、図６に示すように、データとして代替センサーと補正関数のリストＤ２０６に格納される。なお、補正関数計算部１８は、内部バス２０ｄを介して運転管理データベースＤ２００の所定の記憶領域に格納される代替センサーと補正関数のリストＤ２０６に上述の代替センサーの補正関数の情報を書き込む。図６において、例えば、センサーＡ１は、ナセル２２の上部に設置される風向風速計４ａであり、代替センサーとして選定されるセンサーＡ４は、外気温度を計測するためナセル２２の上部に設置される温度計４ｂであり、補正関数はＦ１である。また、センサーＡ２は、ナセル２２内に設置されナセル２２内の湿度を計測するための湿度計４ｃであり、代替センサーとして選定されるセンサーＡ４は、外気温度を計測するためナセル２２の上部に設置される温度計４ｂであり、補正関数はＦ２である。
図７に運転管理データベースＤ２００の一例を示す。図７に示すように、通信ネットワーック６及び通信Ｉ／Ｆ２０ａを介してデータ送受信部１３に取り込まれる受信データＤ２０１、通信Ｉ／Ｆ２０ａ及び通信ネットワーック６を介して制御装置３１へ送信される送信データＤ２０２、制御パラメータＤ２０３、センサー毎のセンサー稼働状況データＤ２０４、センサー間相関表Ｄ２０５、及び代替センサーと補正関数のリストＤ２０６は、運転管理データベースＤ２００内において、記憶領域を区切って、すなわち、異なるアドレス空間に格納される。
次に、運転支援システム１の動作について説明する。図８は、風力発電装置２に設置される全てのセンサー（風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、上述の各種センサー４）が正常に稼働している場合における運転支援システム１のフローチャートである。
テップＳ１０１では、風力発電装置２の運転が開始し、各種センサー（風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、上述の各種センサー４）が作動する。
ステップＳ１０２では、風力発電装置２に設置される制御装置３１を構成するデータ収集部３２が、入力Ｉ／Ｆ３５及内部バス３８を介して、風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、及び上述の各種センサー４による計測データを取得する。また、データ収集部３２は、内部バス３８を介して機器データ格納部Ｄ１００へ取得した計測データを一時的に格納する。
ステップＳ１０３では、制御装置３１を構成するデータ処理部３３が、内部バス３８を介してデータ収集部３２より転送される、風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、及び上述の各種センサー４による計測データに対し、例えば、風速の区間平均或はＦＦＴなどのデータ処理を行う。
ステップＳ１０４では、通信ネットワーク６を介して、機器データ格納部Ｄ１００に格納されるデータの一部または全部を運転管理センター３に設置される電子端末５へ送信する。
ステップＳ１０５では、電子端末５を構成する運転状況管理部１５に設けられるセンサー状況分析部１９が、データ送受信部１３より内部バス２０ｄを介して転送される各センサー（風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、上述の各種センサー４）によるセンサーデータに対し、運転管理データベースＤ２００の所定領域に格納される上述の基準値と比較し、各センサーの稼働状況が“正常”或いは“異常”状態にある旨求め、求めたセンサー毎のセンサー稼働状況データＤ２０４を、内部バス２０ｄを介して運転管理データベースＤ２００内のセンサー毎のセンサー稼働状況データＤ２０４に格納する。なお、ここでは、全てのセンサーが正常に稼働している場合を想定していることから、センサー稼働状況データＤ２０４の「稼働状況」欄には“正常”が格納される。
ステップＳ１０６では、電子端末５を構成する相関計算部１６が、センサー間の相関を計算する。相関計算部１６は、内部バス２０ｄを介して、運転管理データベースＤ２００内のセンサー間相関表Ｄ２０５（図５）に求めたセンサー間の相関を格納する。
ステップＳ１０７では、電子端末５を構成する代替センサー選定部１７が、センサー間相関表Ｄ２０５及びセンサー状況分析部１９により求められたセンサー稼働状況データＤ２０４に基づき、各センサーの代替センサーを選定する。代替センサー選定部１７は、内部バス２０ｄを介して、選定した各センサーの代替センサーを、運転管理データベースＤ２００内の代替センサーと補正関数のリストＤ２０６（図６）の「代替センサー」欄に格納する。
テップＳ１０８では、電子端末５を構成する補正関数計算部１８が、各センサーとその代替センサーとの計測データの差分を補正する補正関数を計算する。補正関数計算部１８は、内部バス２０ｄを介して、求めた補正関数を、運転管理データベースＤ２００内の代替センサーと補正関数のリストＤ２０６（図６）の「補正関数」欄に格納する。
ステップＳ１０９では、通信Ｉ／Ｆ２０ａ及び通信ネットワーク６を介して、運転管理データベースＤ２００に格納されるデータの一部を、風力発電装置２の制御装置３１へ送信する。制御装置３１を構成する機器制御部３４は、通信Ｉ／Ｆ３７を介して受信されたデータに基づき風力発電装置２の運転制御を行う。
運転支援システム１は、上述のステップＳ１０１からステップＳ１０９までの一連のステップを所定の周期にて繰り返し実行する。従って、所定の周期にて、運転管理データベースＤ２００内のセンサー毎のセンサー稼働状況データＤ２０４、センサー間相関表Ｄ２０５、及び代替センサーと補正関数のリストＤ２０６が更新される。
次に、機器の一例としての風力発電装置２の運転状態における運転支援システム１の動作について説明する。図９は、機器の運転状態における運転支援システム１のフローチャートである。
ステップＳ２０１では、風力発電装置２の運転が開始し、各種センサー（風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、上述の各種センサー４）が作動する。
ステップＳ２０２では、風力発電装置２に設置される制御装置３１を構成するデータ収集部３２が、入力Ｉ／Ｆ３５及内部バス３８を介して、風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、及び上述の各種センサー４による計測データを取得する。また、データ収集部３２は、内部バス３８を介して機器データ格納部Ｄ１００へ取得した計測データを一時的に格納する。
ステップＳ２０３では、制御装置３１を構成するデータ処理部３３が、内部バス３８を介してデータ収集部３２より転送される、風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、及び上述の各種センサー４による計測データに対し、例えば、風速の区間平均或はＦＦＴなどのデータ処理を行う。
ステップＳ２０４では、通信ネットワーク６を介して、機器データ格納部Ｄ１００に格納されるデータの一部または全部を運転管理センター３に設置される電子端末５へ送信する。
ステップＳ２０５では、電子端末５の演算処理部１４を構成する運転状況管理部１５に設けられるセンサー状況分析部１９が、データ送受信部１３より内部バス２０ｄを介して転送される各センサー（風向風速計４ａ、温度計４ｂ、湿度計４ｃ、上述の各種センサー４）によるセンサーデータに対し、運転管理データベースＤ２００の所定領域に格納される上述の基準値と比較し、各センサーの稼働状況が“正常”或いは“異常”状態にある旨求め、求めたセンサー毎のセンサー稼働状況データＤ２０４を、内部バス２０ｄを介して運転管理データベースＤ２００内のセンサー毎のセンサー稼働状況データＤ２０４に格納する。
ステップＳ２０６では、運転状況管理部１５が、内部バス２０ｄを介して運転管理データベースＤ２００へアクセスし、センサー稼働状況データＤ２０４より“故障”状態のセンサーがあるか否かを判定する。判定の結果、“故障”状態のセンサーがある場合、ステップＳ２１１へ進む。一方、判定の結果、“故障”状態のセンサーが無い場合には、ステップＳ２０７へ進む。
ステップＳ２０７では、電子端末５の演算処理部１４を構成する相関計算部１６が、センサー間の相関を計算する。相関計算部１６は、内部バス２０ｄを介して、運転管理データベースＤ２００内のセンサー間相関表Ｄ２０５（図５）に求めたセンサー間の相関を格納する。
次にステップＳ２０８では、電子端末５の演算処理部１４を構成する代替センサー選定部１７が、センサー間相関表Ｄ２０５及びセンサー状況分析部１９により求められたセンサー稼働状況データＤ２０４に基づき、各センサーの代替センサーを選定する。代替センサー選定部１７は、内部バス２０ｄを介して、選定した各センサーの代替センサーを、運転管理データベースＤ２００内の代替センサーと補正関数のリストＤ２０６（図６）の「代替センサー」欄に格納する。
ステップＳ２０９では、電子端末５の演算処理部１４を構成する補正関数計算部１８が、各センサーとその代替センサーとの計測データの差分を補正する補正関数を計算する。補正関数計算部１８は、内部バス２０ｄを介して、求めた補正関数を、運転管理データベースＤ２００内の代替センサーと補正関数のリストＤ２０６（図６）の「補正関数」欄に格納する。
ステップＳ２１０では、通信Ｉ／Ｆ２０ａ及び通信ネットワーク６を介して、運転管理データベースＤ２００に格納されるデータの一部を、風力発電装置２の制御装置３１へ送信する。制御装置３１を構成する機器制御部３４は、通信Ｉ／Ｆ３７を介して受信されたデータに基づき風力発電装置２の運転制御を行う。
一方、ステップＳ２１１では、運転状況管理部１５が、各センサーに対応してその稼働状況、“正常”又は“異常”が格納されるセンサー毎のセンサー稼働状況データＤ２０４より、稼働状況が“異常”状態にあるセンサーの情報を抽出する。これにより、運転状況管理部１５は、故障センサーリストを取得し、内部バス２０ｄを介して代替センサー選定部１７へ転送する。
ステップＳ２１２では、代替センサー選定部１７は、内部バス２０ｄを介して運転管理データベースＤ２００へアクセスし、代替センサーと補正関数のリストＤ２０６（図６）を参照することで、“故障”状態にあるセンサー（故障センサー）毎に、その代替センサー及び補正関数を読み出し、内部バス２０ｄを介して、これら代替センサー及び補正関数を補正関数計算部１８へ転送する。
ステップＳ２１３では、補正関数計算部１８が、代替センサー選定部１７より転送される代替センサー及び補正関数に基づき、“故障”状態にあるセンサー（故障センサー）のデータを計算する。具体的には、補正関数計算部１８は、代替センサーによる計測データを運転管理データベースＤ２００に格納される受信データＤ２０１より読み出し、読み出された代替センサーからの計測データと、代替センサー選定部１７より転送される補正関数に基づき、“故障”状態にあると判定されたセンサー（故障センサー）の計測データを演算により求める。例えば、センサーＡが故障センサー、センサーＢがセンサーＡの代替センサーの場合、故障センサーのデータを下記の式（７）にて算出する。
Figure 2018097733
ここで、Ｔ’Ａは算出したセンサーＡ（故障センサー）のデータであり、ＴＢは代替センサーであるセンサーＢの計測データであり、ｆ（ＴＢ）は補正関数である。
ステップＳ２１４では、補正関数計算部１８は、算出した“故障”状態にあるセンサー（故障センサー）のデータを、通信Ｉ／Ｆ２０ａ及び通信ネットワーク６を介して、風力発電装置２の制御装置３１へ送信する。制御装置３１を構成する機器制御部３４は、通信Ｉ／Ｆ３７を介して受信されたデータに基づき風力発電装置２の運転制御を行う。これにより、風力発電装置２に設置される複数のセンサーのうち、何れかのセンサーに故障が生じた場合であっても、複数のセンサーより得られるリアルタイムでの計測データに基づき、代替センサーが選定され、当該代替センサーによる計測データ及び補正関数から故障センサーのデータが求められ、風力発電装置２の運転を継続することが可能となる。従って、周囲環境の変化に対し追従性良く、最適に風力発電装置２の運転を支援することができる。
なお、本実施例では通信ネットワーク６を介して１つの運転管理センター３内の電子端末５が、風力発電装置２内の制御装置３１と相互に通信可能に接続される構成を示したが、これに限られるものではない。例えば、通信ネットワーク６を介して、相互に遠隔に位置する複数の運転管理センター３内の電子端末５を接続する構成としても良い。
また、本実施例では、運転状況管理部１５、相関計算部１６、代替センサー選定部１７、及び補正関数計算部１８よりなる演算処理部１４を、運転管理センター３内に設置される電子端末５に備える構成を示したが、これに限られるものではない。例えば、演算処理部１４を、風力発電装置２のタワー２１の底部に配される制御装置３１（図２）内にも、同様に組む込む構成としても良く、すなわち、演算処理部１４を制御装置３１及び電子端末５の双方が有する構成としても良い。また、これに代えて、演算処理部１４を制御装置３１のみが有する構成としても良い。この場合、運転管理データベースＤ２００も同様に、制御装置３１内に組み込む構成とすることが望ましい。
更にまた、本実施例では、運転状況管理部１５に設けられたセンサー状況分析部１９が、各センサーの稼働状況を、“正常”又は“異常”の何れであるかを判定する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、“正常”及び“異常”の状態を判定することに加え、センサー稼働状況データに、センサー自体の交換時期又はセンサーの保守の時期を含める構成としても良い。
以上のとおり本実施例によれば、一つの機器に設置される複数のセンサーより得られるリアルタイムでの計測データに基づき、代替センサー及び補正値を求めることにより、周囲環境の変化に対し追従性良く、最適な機器の運転を支援し得る運転支援システム及び運転支援方法を提供することが可能となる。
図１０は、本発明の他の実施例に係る運転支援システムの全体概略構成図であり、図１１は、機器の運転状態における運転支援システムのフローチャートである。実施例１では、対象機器として一基の風力発電装置２としたのに対し、本実施例では、複数の風力発電装置が設置されるウィンドファームを対象機器とする点が実施例１と異なる。実施例１と同様の構成要素に同一符号を付し、以下では実施例１と重複する説明を省略する。
図１０に示すように、本実施例の運転支援システム１ａは、複数基の風力発電装置２ａ〜２ｃ、運転管理センター３内に設置される電子端末５、及び各風力発電装置（２ａ〜２ｃ）内に設置される制御装置３１、及び電子端末５と制御装置３１とを相互に通信可能に接続する通信ネットワーク６から構成される。ここで、通信ネットワーク６は、有線であるか、無線であるかを問わない。なお、図１０では、便宜上、３基の風力発電装置２ａ〜２ｃにてウィンドファームを構成する場合を示すが、実際には、大規模ウィンドファームでは、更に多くの風力発電装置が設置されている。
各風力発電装置２ａ〜２ｃの制御装置３１より、通信ネットワーク６を介して、運転管理センター３内に設置される電子端末５へ各センサー（風向風速計４ａ〜４ａ”、温度計４ｂ〜４ｂ”、湿度計４ｃ〜４ｃ”、各種センサー４）による計測データが送信される。よって、センサー稼働状況データＤ２０４（図４）は、実施例１に比べより多くのセンサー名とその稼働状況を格納することになる。同様に、実施例１にて示したセンサー間相関表Ｄ２０５（図５）におけるセンサー数も増加する。また、実施例１にて示した代替センサーと補正関数のリストＤ２０６（図６）における対象となるセンサー数も同様に増加する。
一般的にウィンドファームにおいては、風上側に位置する風力発電装置を通過する風は、風上側に位置する風力発電装置を構成するロータの回転の影響により、風向、風速といった風況が変化し、風下側に位置する風力発電装置へと伝搬される。このように、風下側に位置する風力発電装置へと伝搬される風況が変化した風の流れを風車後流（後流とも称される）と呼ばれる。なお、風上側に位置する風力発電装置を通過する際に変化する風況は、風向、風速に限定されず、風の乱れ方である乱流特性や渦の形状なども含まれる。風車後流（後流）は、風上側に位置する風力発電装置を通過した後、拡がりながら風下側へと流れる。すなわち、風車後流は、拡散しつつ渦流（乱流）を生じさせながら風下側へと伝搬する。
従って、図１０に示すように、仮に、風上側に位置する風力発電装置２ａのナセル２２の上部に設置される風向風速計４ａに故障が生じた場合、風上側に位置する風力発電装置２ａに隣接し風下側に位置する風力発電装置２ｂの風向風速計４ａ’を代替センサーとすると、上述の風車後流（後流）により風況が変化しているため、風向風速計４ａ’により計測される風速データ或いは風向データを、“故障”状態にある風向風速計４ａの計測データとして用いることは困難である。一方で、上述の実施例１に示したように、風向風速計４ａにより計測される風速データは外気温度に比例するなどの相関を有することから、この場合においては、代替センサーとして、風上側に位置する風力発電装置２ａのナセル２２の上部に設置され、外気温度を測定するための温度計４ｂを、“故障”状態にある風向風速計４ａの代替センサーとすることが望ましい。
また、外気温度については、風上側に位置する風力発電装置２ａと風上側に位置する風力発電装置２ａに隣接し風下側に位置する風力発電装置２ｂにおいて、それほど変化はない。よって、仮に、風上側に位置する風力発電装置２ａのナセル２２の上部に設置される温度計４ｂに故障が生じた場合、風上側に位置する風力発電装置２ａに隣接し風下側に位置する風力発電装置２ｂの温度計４ｂ’を代替センサーとすることが望ましい。
このように、ウィンドファーム内に設置される複数基の風力発電装置２ａ〜２ｃのそれぞれに設置される複数のセンサー（風向風速計４ａ〜４ａ”、温度計４ｂ〜４ｂ”、湿度計４ｃ〜４ｃ”、各種センサー４）には、計測データに風車後流（後流）の影響を受けるセンサーと、計測データに風車後流（後流）の影響を受けないセンサーとが混在している。よって、図５に示したセンサー間相関表Ｄ２０５には、風力発電装置毎に、各センサーとの相関が格納されており、格納される相関は、上述の風車後流（後流）の影響を受ける同種のセンサーについは相関が低く、また、風車後流（後流）の影響を受けない同種のセンサーについては相関が高い値が格納される。また、センサー間相関表Ｄ２０５には、上述の実施例１に示した相関の算出式（式（１）〜式（４））に基づき、相関計算部１６（図３）にて求められた相関が格納されている。
代替センサー選定部１７（図３）は、運転管理データベースＤ２００に格納される上述のセンサー相関表Ｄ２０５とセンサー稼働状況データＤ２０４に基づき、各センサーの代替センサーを選定する。補正関数計算部１８（図３）は、各センサーについて、代替センサーとのデータの差分を、履歴データを用いて計算すると共に、代替センサー選定部１７より転送される代替センサー及び補正関数に基づき、“故障”状態にあるセンサー（故障センサー）のデータを計算する。
次に、機器の一例としての複数基の風力発電装置（２ａ〜２ｃ）の運転状態における運転支援システム１ａの動作について説明する。図１１は、機器の運転状態における運転支援システム１のフローチャートである。
ステップＳ３０１では、各風力発電装置（２ａ〜２ｃ）の運転が開始し、各種センサー（風向風速計４ａ〜４ａ”、温度計４ｂ〜４ｂ”、湿度計４ｃ〜４ｃ”、各種センサー４）が作動する。
ステップＳ３０２では、各風力発電装置（２ａ〜２ｃ）に設置される制御装置３１（図２）を構成するデータ収集部３２が、入力Ｉ／Ｆ３５及内部バス３８を介して、風向風速計４ａ〜４ａ”、温度計４ｂ〜４ｂ”、湿度計４ｃ〜４ｃ”、及び各種センサー４による計測データを取得する。また、データ収集部３２は、内部バス３８を介して機器データ格納部Ｄ１００へ取得した計測データを一時的に格納する。
ステップＳ３０３では、各制御装置３１を構成するデータ処理部３３が、内部バス３８を介してデータ収集部３２より転送される、風向風速計４ａ〜４ａ”、温度計４ｂ〜４ｂ”、湿度計４ｃ〜４ｃ”、及び各種センサー４による計測データに対し、例えば、風速の区間平均或はＦＦＴなどのデータ処理を行う。
ステップＳ３０４では、通信ネットワーク６を介して、各制御装置３１を構成する機器データ格納部Ｄ１００に格納されるデータの一部または全部を運転管理センター３に設置される電子端末５へ送信する。
ステップＳ３０５では、電子端末５（図３）の演算処理部１４を構成する運転状況管理部１５に設けられるセンサー状況分析部１９が、データ送受信部１３より内部バス２０ｄを介して転送される各センサー（風向風速計４ａ〜４ａ”、温度計４ｂ〜４ｂ”、湿度計４ｃ〜４ｃ”、各種センサー４）によるセンサーデータに対し、運転管理データベースＤ２００の所定領域に格納される実施例１で述べた基準値と比較し、各センサーの稼働状況が“正常”或いは“異常”状態にある旨求め、求めたセンサー毎のセンサー稼働状況データＤ２０４を、内部バス２０ｄを介して運転管理データベースＤ２００内のセンサー毎のセンサー稼働状況データＤ２０４に格納する。
ステップＳ３０６では、運転状況管理部１５が、内部バス２０ｄを介して運転管理データベースＤ２００へアクセスし、センサー稼働状況データＤ２０４より“故障”状態のセンサーがあるか否かを判定する。判定の結果、“故障”状態のセンサーがある場合、ステップＳ３１１へ進む。一方、判定の結果、“故障”状態のセンサーが無い場合には、ステップＳ３０７へ進む。
ステップＳ２０７では、電子端末５の演算処理部１４を構成する相関計算部１６が、センサー間の相関を計算する。相関計算部１６は、内部バス２０ｄを介して、運転管理データベースＤ２００内のセンサー間相関表Ｄ２０５（図５）に求めたセンサー間の相関を格納する。
次にステップＳ３０８では、電子端末５の演算処理部１４を構成する代替センサー選定部１７が、センサー間相関表Ｄ２０５及びセンサー状況分析部１９により求められたセンサー稼働状況データＤ２０４に基づき、各センサーの代替センサーを選定する。代替センサー選定部１７は、内部バス２０ｄを介して、選定した各センサーの代替センサーを、運転管理データベースＤ２００内の代替センサーと補正関数のリストＤ２０６（図６）の「代替センサー」欄に格納する。
ステップＳ３０９では、電子端末５の演算処理部１４を構成する補正関数計算部１８が、各センサーとその代替センサーとの計測データの差分を補正する補正関数を計算する。補正関数の計算は、上述の実施例１に示した相関の算出式（式（１）〜式（４））に基づき実行される。補正関数計算部１８は、内部バス２０ｄを介して、求めた補正関数を、運転管理データベースＤ２００内の代替センサーと補正関数のリストＤ２０６（図６）の「補正関数」欄に格納する。
ステップＳ３１０では、通信Ｉ／Ｆ２０ａ及び通信ネットワーク６を介して、運転管理データベースＤ２００に格納されるデータの一部を、各風力発電装置（２ａ〜２ｃ）の制御装置３１へ送信する。制御装置３１を構成する機器制御部３４は、通信Ｉ／Ｆ３７を介して受信されたデータに基づき各風力発電装置（２ａ〜２ｃ）の運転制御を行う。
一方、ステップＳ３１１では、運転状況管理部１５が、各センサーに対応してその稼働状況、“正常”又は“異常”が格納されるセンサー毎のセンサー稼働状況データＤ２０４より、稼働状況が“異常”状態にあるセンサーの情報を抽出する。これにより、運転状況管理部１５は、故障センサーリストを取得し、内部バス２０ｄを介して代替センサー選定部１７へ転送する。なお、ここでは、風上側に位置する風力発電装置２ａのナセル２２の上部に設置される風向風速計４ａに故障が生じた場合を一例として、以下の処理を説明する。
ステップＳ３１２では、代替センサー選定部１７は、内部バス２０ｄを介して運転管理データベースＤ２００へアクセスし、代替センサーと補正関数のリストＤ２０６（図６）を参照することで、“故障”状態にあるセンサー（故障センサー）である風向風速計４ａの代替センサー及び補正関数を読み出し、内部バス２０ｄを介して、代替センサー及び補正関数を補正関数計算部１８へ転送する。ここで、例えば、風上側に位置する風力発電装置２ａのナセル２２の上部に設置され、外気温度を測定するための温度計４ｂが、故障センサーである風向風速計４ａの代替センサーとして選定される。
ステップＳ３１３では、補正関数計算部１８が、代替センサー選定部１７より転送される代替センサーとして選定された温度計４ｂ及び補正関数に基づき、“故障”状態にある風向風速計４ａ（故障センサー）のデータを計算する。具体的には、補正関数計算部１８は、代替センサーとして選定された温度計４ｂによる計測データを運転管理データベースＤ２００に格納される受信データＤ２０１より読み出し、読み出された温度計４ｂからの計測データと、代替センサー選定部１７より転送される補正関数に基づき、“故障”状態にあると判定された風向風速計４ａ（故障センサー）の計測データを、上述の実施例１に示した式（７）にて算出する。
ステップＳ３１４では、補正関数計算部１８は、算出した“故障”状態にある風向風速計４ａ（故障センサー）のデータを、通信Ｉ／Ｆ２０ａ及び通信ネットワーク６を介して、風力発電装置２ａの制御装置３１へ送信する。制御装置３１を構成する機器制御部３４は、通信Ｉ／Ｆ３７を介して受信されたデータに基づき風力発電装置２ａの運転制御を行う。
なお、本実施例では、風上側に位置する風力発電装置２ａのナセル２２の上部に設置される風向風速計４ａに故障が生じた場合を一例として説明したが、これに限られるものでは無い。例えば、風上側に位置する風力発電装置２ａのナセル２２の上部に設置され、外気温度を測定するための温度計４ｂに故障が生じた場合には、風上側に位置する風力発電装置２ａに隣接し風下側に位置する風力発電装置２ｂの温度計４ｂ’が、温度計４ｂ（故障センサー）の代替センサーとして代替センサー選定部１７により選定される。これにより、ウィンドファーム内に設置される一の風力発電装置に設置される複数のセンサーのうち、何れかのセンサーに故障が生じた場合であっても、他の風力発電装置に設置されるセンサーを含む複数のセンサーより得られるリアルタイムでの計測データに基づき、代替センサーとして、故障センサーを有する一の風力発電装置に設置される異なる種別のセンサー、又は、他の風力発電装置に設置される、一の風力発電装置の故障センサーと同種のセンサーが選定され、当該代替センサーによる計測データ及び補正関数から故障センサーのデータが求められ、故障センサーを有する一の風力発電装置の運転を継続することが可能となる。従って、風況の変化を含む周囲環境の変化に対し追従性良く、ウィンドファーム内に設置される複数基の風力発電装置の運転を最適に支援することができる。
なお、本実施例では通信ネットワーク６を介して１つの運転管理センター３内の電子端末５が、各風力発電装置（２ａ〜２ｃ）内の制御装置３１と相互に通信可能に接続される構成を示したが、これに限られるものではない。例えば、通信ネットワーク６を介して、相互に遠隔に位置する複数の運転管理センター３内の電子端末５を接続する構成としても良い。
また、本実施例では、運転状況管理部１５、相関計算部１６、代替センサー選定部１７、及び補正関数計算部１８よりなる演算処理部１４を、運転管理センター３内に設置される電子端末５に備える構成を示したが、これに限られるものではない。例えば、演算処理部１４を、各風力発電装置（２ａ〜２ｃ）のタワー２１の底部に配される制御装置３１（図１０）内にも、同様に組む込む構成としても良く、すなわち、演算処理部１４を制御装置３１及び電子端末５の双方が有する構成としても良い。また、これに代えて、演算処理部１４を各風力発電装置（２ａ〜２ｃ）の制御装置３１のみが有する構成としても良い。この場合、運転管理データベースＤ２００も同様に、各風力発電装置（２ａ〜２ｃ）の制御装置３１内に組み込む構成とすることが望ましい。
更にまた、本実施例では、運転状況管理部１５に設けられたセンサー状況分析部１９が、各センサーの稼働状況を、“正常”又は“異常”の何れであるかを判定する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、“正常”及び“異常”の状態を判定することに加え、センサー稼働状況データに、センサー自体の交換時期又はセンサーの保守の時期を含める構成としても良い。
以上のとおり本実施例によれば、実施例１の効果に加え、複数の機器に設置される複数のセンサーのうち、一の機器に設置される複数のセンサーのうち、何れかのセンサーに故障が生じた場合であっても、他の機器に設置されるセンサーを含む複数のセンサーより得られるリアルタイムでの計測データに基づき、代替センサーとして、故障センサーを有する一の機器に設置される異なる種別のセンサー、又は、他の機器に設置される、一の機器の故障センサーと同種のセンサーが選定され、当該代替センサーによる計測データ及び補正関数から故障センサーのデータが求められ、故障センサーを有する一の機器の運転を制御することができ、複数の機器全体としての運転を継続することが可能となる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
１，１ａ・・・運転支援システム
２，２ａ，２ｂ，２ｃ・・・風力発電装置
３・・・運転管理センター
４・・・センサー
４ａ，４ａ’，４ａ”・・・風向風速計
４ｂ，４ｂ’，４ｂ”・・・温度計
４ｃ，４ｃ’，４ｃ”・・・湿度計
５・・・電子端末
６・・・通信ネットワーク
１１・・・入力部
１２・・・出力部
１３・・・データ送受信部
１４・・・演算処理部
１５・・・運転状況管理部
１６・・・相関計算部
１７・・・代替センサー選定部
１８・・・補正関数計算部
１９・・・センサー状況分析部
２０ａ・・・通信Ｉ／Ｆ
２０ｂ・・・入力Ｉ／Ｆ
２０ｃ・・・出力Ｉ／Ｆ
２０ｄ・・・内部バス
２１・・・タワー
２２・・・ナセル
２３・・・ハブ
２４・・・ブレード
２５・・・主軸
２６・・・シュリンクディスク
２７・・・増速機
２８・・・発電機
２９・・・メインフレーム
３０・・・電力変換器
３１・・・制御装置
３２・・・データ収集部
３３・・・データ処理部
３４・・・機器制御部
３５・・・入力Ｉ／Ｆ
３６・・・出力Ｉ／Ｆ
３７・・・通信Ｉ／Ｆ
３８・・・内部バス
４１・・・ピッチ角制御機構
４２・・・ヨー角制御機構
Ｄ１００・・・機器データ格納部
Ｄ２００・・・運転管理データベース
Ｄ２０１・・・受信データ
Ｄ２０２・・・送信データ
Ｄ２０３・・・制御パラメータ
Ｄ２０４・・・センサー稼働状況データ
Ｄ２０５・・・センサー間相関表
Ｄ２０６・・・代替センサーと補正関数のリスト

Claims (15)

  1. 種別の異なる複数のセンサーが設置される対象機器と、
    前記複数のセンサーによる計測データに基づき前記複数のセンサー間の相関を求め、当該求めた相関が高いセンサーを代替センサーとして選定する演算処理部と、
    少なくとも、前記複数のセンサー間の相関を格納する運転管理データベースと、を備え、
    前記演算処理部は、一のセンサーが故障又は保守の対象となった場合、前記一のセンサーと前記一のセンサーの代替センサーとの差分を規定する補正関数を求め、前記代替センサー及び補正関数を前記対象機器へ出力することを特徴とする運転支援システム。
  2. 請求項１に記載の運転支援システムにおいて、
    前記演算処理部は、
    前記複数のセンサーによる計測データと運転管理データベースに予め格納される基準値と比較し、比較結果に基づきセンサーの故障の有無を判定し、故障が生じたセンサーを特定する情報及び稼働状況を出力するセンサー状況分析部を有することを特徴とする運転支援システム。
  3. 請求項２に記載の運転支援システムにおいて、
    前記演算処理部は、
    前記複数のセンサーのうち、第１のセンサー及び第２のセンサーによる計測データに基づき、前記第１のセンサー及び第２のセンサーの相関を求める相関計算部を有することを特徴とする運転支援システム。
  4. 請求項３に記載の運転支援システムにおいて、
    前記相関計算部は、
    第１のセンサーの各計測時点における計測データと平均値との偏差と、第２のセンサーの各計測時点における計測データと平均値との偏差との積の平均値として求められる第１のセンサーと第２のセンサーの共分散を、
    前記第１のセンサーの各計測時点における計測データと平均値との偏差の二乗の平均値の平方根として求められる第１のセンサーの分散と、前記第２のセンサーの各計測時点における計測データと平均値との偏差の二乗の平均値の平方根として求められる第２のセンサーの分散との積にて除算することで、前記第１のセンサー及び第２のセンサーの相関を求めることを特徴とする運転支援システム。
  5. 請求項３に記載の運転支援システムにおいて、
    前記演算処理部は、
    前記求めた相関が高いセンサーであり、且つ、稼働状況が正常状態であるセンサーを代替センサーとして選定する代替センサー選定部を有することを特徴とする運転支援システム。
  6. 請求項５に記載の運転支援システムにおいて、
    前記演算処理部は、
    前記第１のセンサーによる計測データと前記第２のセンサーによる計測データとの差分に基づき、代替センサーとなる前記第２のセンサーに関する補正関数を求める補正関数計算部を有することを特徴とする運転支援システム。
  7. 請求項６に記載の運転支援システムにおいて、
    前記対象機器は風力発電装置であって、
    前記複数のセンサーは、少なくとも、ナセルの上部に設置される風向風速計及びナセルの上部に設置され外気温度を計測する温度計並びにナセル内に設置されナセル内の湿度を計測する湿度計を含むことを特徴とする運転支援システム。
  8. 請求項７に記載の運転支援システムにおいて、
    少なくとも１つの風力発電装置と、
    運転管理センター内に設置される電子端末と、
    前記風力発電装置に設置される制御装置と、前記電子端末とを相互に通信可能に接続する通信ネットワークを備え、
    前記制御装置は、前記複数のセンサーによる計測データに基づき風力発電装置の運転を制御する機器制御部と、前記複数のセンサーによる計測データを前記電子端末へ前記通信ネットワークを介して送信するための通信インターフェースを有し、
    前記電子端末は、前記制御装置から送信される前記複数のセンサーによる計測データを受信するための通信インターフェースと、前記演算処理部と、前記運転管理データベースと、を有することを特徴とする運転支援システム。
  9. 請求項７に記載の運転支援システムにおいて、
    少なくとも１つの風力発電装置と、
    運転管理センター内に設置される電子端末と、
    前記風力発電装置に設置される制御装置と、前記電子端末とを相互に通信可能に接続する通信ネットワークを備え、
    前記制御装置は、前記複数のセンサーによる計測データに基づき風力発電装置の運転を制御する機器制御部と、前記複数のセンサーによる計測データを前記電子端末へ前記通信ネットワークを介して送信するための通信インターフェースを有し、
    前記電子端末は、前記制御装置から送信される前記複数のセンサーによる計測データを受信するための通信インターフェースを有し、
    前記電子端末及び／又は前記制御装置は、前記演算処理部及び前記運転管理データベースを有することを特徴とする運転支援システム。
  10. 請求項８又は請求項９に記載の運転支援システムにおいて、
    前記センサー状況分析部により、前記ナセルの上部に設置される風向風速計が故障と判定された場合、前記代替センサー選定部は、前記求めた相関が高いセンサーであり、且つ、稼働状況が正常状態である前記ナセルの上部に設置され外気温度を計測する温度計を代替センサーとして選定し、
    前記補正関数計算部は、前記温度計に関する補正関数を求め、当該求めた補正関数により前記温度計による計測データを補正することを特徴とする運転支援システム。
  11. 対象機器に設置される種別の異なる複数のセンサーによる計測データに基づき前記複数のセンサー間の相関を求め、当該求めた相関が高いセンサーを代替センサーとして選定し、
    求めた前記複数のセンサー間の相関を運転管理データベースへ格納し、
    一のセンサーが故障又は保守の対象となった場合、前記一のセンサーと前記一のセンサーの代替センサーとの差分を規定する補正関数を求め、前記代替センサー及び補正関数を前記対象機器へ出力することを特徴とする運転支援方法。
  12. 請求項１１に記載の運転支援方法において、
    一のセンサーが故障であることの判定は、前記複数のセンサーによる計測データと運転管理データベースに予め格納される基準値とを比較することにより行うことを特徴とする運転支援方法。
  13. 請求項１２に記載の運転支援方法において、
    前記複数のセンサーのうち、第１のセンサー及び第２のセンサーによる計測データに基づき、前記第１のセンサー及び第２のセンサーの相関を求めることを特徴とする運転支援方法。
  14. 請求項１３に記載の運転支援方法において、
    前記第１のセンサー及び第２のセンサーの相関は、
    第１のセンサーの各計測時点における計測データと平均値との偏差と、第２のセンサーの各計測時点における計測データと平均値との偏差との積の平均値として求められる第１のセンサーと第２のセンサーの共分散を、
    前記第１のセンサーの各計測時点における計測データと平均値との偏差の二乗の平均値の平方根として求められる第１のセンサーの分散と、前記第２のセンサーの各計測時点における計測データと平均値との偏差の二乗の平均値の平方根として求められる第２のセンサーの分散との積にて除算することで、前記第１のセンサー及び第２のセンサーの相関を求めることを特徴とする運転支援方法。
  15. 請求項１３に記載の運転支援方法において、
    前記求めた相関が高いセンサーであり、且つ、稼働状況が正常状態であるセンサーを代替センサーとして選定することを特徴とする運転支援方法。
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