JP2020076332A - 風力発電装置及び風力発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヨーアクチュエータの異常を早期に判定し得る風力発電装置及び風力発電システムを提供する。【解決手段】風力発電装置は、風を受けて回転するロータを支持するナセル２２と、ナセル２２を回動可能に支持するタワー２１と、タワー２１に対しナセル２２を回動させる複数のヨーアクチュエータ１０と、ヨーアクチュエータ１０の異常を検出する異常検出装置を備える。異常検出装置は、各ヨーアクチュエータ１０の出力の合計値と所定の第１の閾値とを比較し、上記出力の合計値が所定の第１の閾値を超えるとヨーアクチュエータ１０の異常と判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、風力発電装置及び、複数基の風力発電装置からなるウィンドファームを備える風力発電システムに係り、特に、ヨーアクチュエータ異常検出機能を備える風力発電装置及び風力発電システムに関する。

近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用して発電を行う風力発電装置が注目されている。一般的に風力発電装置は、複数のブレードがハブに取り付けられたロータを有しており、風を受けて回転するロータの回転エネルギーによって発電機を駆動するようなっている。
通常、風力発電装置が受ける風の条件は、地形などの影響により異なる。実際の風の条件が設計想定以上に厳しくなると、風力発電機が受ける変動荷重が増大する。そのため、風力発電装置の各構成部品（例えば、ブレード、ナセル、タワー及び補機類など）が設計時に想定した時期よりも早く損傷し、交換時期が早まる可能性がある。予期せぬ損傷が生じた場合、交換部品の手配や交換工事の手配などに時間を要することからダウンタイムが発生し、発電事業者あるいはメーカの損失が増大する懸念がある。

例えば、減速機の異常を発見し計画的な修繕を行うことで発電運転の停止時間を短縮可能とする風力発電装置として、特許文献１に記載される技術が提案されている。特許文献１には、ヨー駆動装置を構成する複数の減速機と、減速機に連結するモータを備え、減速機の異常を判定する異常判定部が、個々の電力量計で測定された各モータの積算消費電力量を比較し、少なくとも二つのモータの積算消費電力量の差が所定の値以上の場合、積算消費電力量の小さい方のモータに対応した減速機が異常状態にあると判定する旨開示されている。また、特許文献１では、三つ以上のモータが存在する場合は、総てのモータについて、総当たりで二個の積算消費電力量の差分を取り、総ての差分の中の一つでも所定の閾値を超えた場合に、異常と判定する旨記載されている。

特開２０１５−７４９９８号公報

しかしながら、特許文献１に開示される構成では、二つのモータの積算消費電力量の差分に基づき減速機の異常を判定するため、積算消費電力量を得るために時間を要することとから、早期に減速機の異常を判定することは困難である。
そこで、本発明は、ヨーアクチュエータの異常を早期に判定し得る風力発電装置及び風力発電システムを提供する。

上記課題を解決するため、本発明に係る風力発電装置は、風を受けて回転するロータを支持するナセルと、前記ナセルを回動可能に支持するタワーと、前記タワーに対し前記ナセルを回動させる複数のヨーアクチュエータと、前記ヨーアクチュエータの異常を検出する異常検出装置を備え、前記異常検出装置は、各ヨーアクチュエータの出力の合計値と所定の第１の閾値とを比較し、前記出力の合計値が前記所定の第１の閾値を超えるとヨーアクチュエータの異常と判定することを特徴とする。
また、本発明に係る風力発電システムは、風を受けて回転するロータを支持するナセルと前記ナセルを回動可能に支持するタワーと前記タワーに対し前記ナセルを回動させる複数のヨーアクチュエータを有する風力発電装置を複数備えると共に、前記ヨーアクチュエータの異常を検出する異常検出装置を備え、前記異常検出装置は、各ヨーアクチュエータの出力の合計値と所定の第１の閾値とを比較し、前記出力の合計値が前記所定の第１の閾値を超えるとヨーアクチュエータの異常と判定することを特徴とする。
また、本発明に係る他の風力発電システムは、風を受けて回転するロータを支持するナセルと前記ナセルを回動可能に支持するタワーと前記タワーに対し前記ナセルを回動させる複数のヨーアクチュエータを有する風力発電装置を複数備えると共に、前記ヨーアクチュエータの異常を検出する異常検出装置を備え、前記異常検出装置は、少なくとも隣接する２つの風力発電装置に備えられた各ヨーアクチュエータの出力の合計値又は２つの風力発電装置に備えられた各ヨーアクチュエータの出力のプロファイルを比較し、前記隣接する２つの風力発電装置における前記各ヨーアクチュエータの出力の合計値又は前記各ヨーアクチュエータの出力のプロファイルに変動が生じた場合、一方の風力発電装置に備えられるヨーアクチュエータの異常と判定することを特徴とする。

本発明によれば、ヨーアクチュエータの異常を早期に判定し得る風力発電装置及び風力発電システム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風力発電システムの全体概略構成図である。 図１に示す風力発電装置のタワー頂部近傍を示す斜視図である。 図１に示す風力発電装置のタワー頂部近傍を示す側面図である。 実施例１に係るヨーアクチュエータ及び異常検出装置のブロック線図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図４に示すヨーアクチュエータ及び動力遮断機構部を示す部分断面図である。 図６に示す出力軸からピニオンギアへの回転動力の伝達状態を表す概略図である。 図６に示す出力軸からピニオンギアへの回転動力の非伝達状態を表す概略図である。 図５に示す異常検出装置のフローチャートである。 図９に示すヨーアクチュエータ異常個所検出シーケンスの詳細フローを示すフローチャートである。 本発明の他の実施例に係る実施例２の風力発電システムの全体概略構成図である。 図１１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図１２に示す異常検出装置のフローチャートである。

本明細書では、本発明の実施形態に係る風力発電システムを構成する風力発電装置として、ダウンウィンド型の風力発電装置を一例として説明するが、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、本発明の実施形態に係る風力発電システムを構成する風力発電装置は、洋上、山岳部及び平野部の何れの場所にも設けることができる。
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

＜風力発電システム＞
図１は、本発明の一実施例に係る風力発電システムの全体概略構成図である。図１に示すように、風力発電システム１は、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２９、及び電子端末５と制御装置２９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。

＜風力発電装置＞
図１に示すように、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に接続され回転速度を増速する増速機２６、及び増速機２６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２７を備えている。ブレード２４の回転エネルギーを発電機２７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及び増速機２６が動力伝達部に含まれる。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２８、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２９などが配されている。

制御装置２９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、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２４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４は、例えば、ナセル２２の上部に設置される風向風速計、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、ナセル２２の方位角を計測するヨー角センサ、及びブレード２４に付加される応力を計測する歪センサを含む。なお、図示しないが、センサ４として、例えば、ナセル２２の上部に設置され外気温度を計測する温度計、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等を含む構成としても良い。また、更には、図示しない、発電機２７の回転数、発電量などを計測するセンサを含む構成としても良い。なお、上述の全てのセンサを設置する構成に限られるものではない。

制御装置２９は、上述の風向風速計、ピッチ角センサ、ヨー角センサ、及び上述の各種センサ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に示す風力発電装置のタワー頂部近傍を示す斜視図であり、図３は図１に示す風力発電装置のタワー頂部近傍を示す側面図である。図２及び図３では、タワー２１の頂部近傍の様子が分かり易いようナセル２２を透視した形で図示している。タワー２１とナセル２２の連結部分には、ヨーベアリングギア９及び複数のヨーアクチュエータ１０が設けられており、タワー２１に対するナセル２２とロータすなわちハブ２３及び複数のブレード２４の位置を制御するヨー駆動装置（ヨー角制御機構）として機能する。ヨーベアリングギア９はタワー２１の頂部に設けられ、ヨーアクチュエータ１０はナセル２２内に複数設けられている。ヨーアクチュエータ１０の設置数は風力発電装置２の種類や規模にもよるが、例えば、発電量（出力）が２ＭＷ程度では４基ほど設置されており、５ＭＷ程度の規模では８基ほどタワー２１の頂部を取り巻くように設置される。以下では、８基のヨーアクチュエータ１０が設置される場合を一例として説明する。
図３に示すように、ヨーアクチュエータ１０は、ヨー駆動（ヨー旋回）の動力源となる駆動モータ１３、駆動モータ１３の駆動力をピニオンギア１１に伝達する減速機１２、及びヨーベアリングギア９と噛合するよう設けられるピニオンギア１１が連結して構成される。

図４は、本実施例に係るヨーアクチュエータ及び異常検出装置のブロック線図である。８基のヨーアクチュエータ１０には、それぞれヨー動力制御部１４及び動力遮断機構部１５が接続されている。ヨー動力制御部１４は、ヨーアクチュエータ１０に対して運転信号を出力する装置であって、インバータにて構成される。インバータは、例えば、図示しないフルブリッジ回路を備え、フルブリッジ回路は、ＰＷＭ制御部（図示せず）より入力されたドライブ信号に応じて直流電圧源（図示せず）をスイッチングして、ヨーアクチュエータ１０を構成する駆動モータ１３に電流を出力する。フルブリッジ回路は４つのスイッチング素子を備えており、直列接続された２つのスイッチング素子を持つ第一上下アーム（Ｕ相）と、２つのスイッチング素子を持つ第二上下アーム（Ｖ相）と、を構成している。スイッチング素子は、ＰＷＭ制御部で生成されるドライブ信号を基に、ゲートドライバ回路（図示せず）が出力するパルス状のゲート信号に応じてスイッチング動作できる。

詳細後述する動力遮断機構部１５は、ヨーアクチュエータ１０に内蔵されるクラッチ機構を動作させる装置であって、油圧ユニットにて構成される。油圧ユニットにより油圧を制御することによりヨーアクチュエータ１０の動力を遮断する機能を有する。出力計測部１６は、ヨー動力制御部１４であるインバータの電流値を計測する。なお、インバータの電流値を計測することに代えて、例えば、トルク、振動、歪など他のパラメータを計測するよう構成しても良い。
出力演算部３１は、各出力計測部１６にて計測された電流値を入力し、その合計値を求め異常判定部３２へ出力する。詳細後述する異常判定部３２は、出力演算部３１より入力される合計値に基づき、ヨー動力制御部１４及び動力遮断機構部１５に対し制御信号を出力する。出力演算部３１及び異常判定部３２にて異常検出装置が構成される。

ここで、ヨーアクチュエータ１０及び動力遮断機構部１５について説明する。
＜ヨーアクチュエータ及び動力遮断機構部＞
図６は、図４に示すヨーアクチュエータ１０及び動力遮断機構部１５を示す部分断面図である。図６に示すように、ヨーアクチュエータ１０は、動力軸４４を有する駆動モータ１３と、動力軸４４及びピニオンギア１１の各々に連結され、動力軸４４からピニオンギア１１に動力を伝達する減速機１２とを備える。
動力遮断機構部１５は、詳細後述する異常判定部３２より制御信号が入力されるクラッチ制御部９０、及び油圧モータ２５２により駆動されるクラッチ油圧源９４を備える。クラッチ制御部９０は圧力調整弁９０ａ及び通電コントローラ９０ｂを有する。また、動力遮断機構部１５は、クラッチ油圧源９４に油圧供給路９３を介して順次接続される、リリーフ弁９８、アキュムレータ９５、及びドレン弁９９を有する。クラッチ油圧源９４とリリーフ弁９８とを連結する油圧供給路９３は途中で分岐しており、この分岐した油圧供給路９３は圧力調整弁（電磁弁）９０ａに接続され、この分岐した油圧供給路９３を介してクラッチ油圧源９４と圧力調整弁９０ａとが連結されている。圧力調整弁９０ａの下流側の油圧供給路９３にはドレン弁１９９が設けられている。

［減速機］
減速機１２は、駆動モータ１３の動力軸４４に連結される入力ギア４３、入力ギア４３と噛み合う複数のスパーギア５３、複数のスパーギア５３の各々に固定される複数のクランク軸５０、及び、クラッチ作動部８９を介して出力軸６６に連結されるピニオンギア１１を備える。また、減速機１２は、内周側（内周面）に内歯４２を有するケース４０、ケース４０の内歯４２と噛み合う外歯４６を有する外歯歯車４５、外歯歯車４５を保持するキャリア６０、及び、クラッチ作動部８９及び出力軸６６を介してキャリア６０に連結されるピニオンギア１１を有する。ケース４０は、筒状に形成され、内側に入力ギア４３、複数のスパーギア５３、複数のクランク軸５０（シャフト本体５１）、外歯歯車４５及びキャリア６０を収容する。外歯歯車４５は、外歯用軸受（図示せず）を介して複数のクランク軸５０を回転可能に保持し、入力ギア４３及び複数のスパーギア５３の回転に応じて複数のクランク軸５０により揺動される揺動ギアとして機能する。キャリア６０は、各クランク軸５０を回転可能に保持すると共に、複数のクランク軸５０を介して外歯歯車４５を保持する。

減速機１２では、駆動モータ１３から入力ギア４３に入力される回転動力が、回転減速されてピニオンギア１１から出力される。ピニオンギア１１はヨーベアリングギア９と噛合するよう配されている。従って入力ギア４３及び減速機１２を介してピニオンギア１１に伝達される回転動力は、トルクが増大した状態でヨー駆動力としてヨーベアリングギア９に出力される。

図６において符号「Ｌ１」はピニオンギア１１の中心軸を示す。ケース４０の内歯４２が設けられる内周面の中心軸は、中心軸Ｌ１と同軸上に位置する。以下の説明において、単に「軸方向」として表される方向は、中心軸Ｌ１上を延びる方向又は中心軸Ｌ１に平行な方向を意味する。また、中心軸Ｌ１に直交する方向を「径方向」と称し、中心軸Ｌ１周りの方向を「周方向」と称する。
ケース４０は、筒状に形成され両端部が開放されたメインケース部４１ａ、及び、メインケース部４１ａの一端部側に固定されるサブケース部４１ｂを有する。本実施例ではメインケース部４１ａの縁部とサブケース部４１ｂの縁部とがボルト（図示せず）によって固定されることにより、メインケース部４１ａとサブケース部４１ｂとが連結される。メインケース部４１ａのうちサブケース部４１ｂが装着される一端部とは反対側の他端部からは、出力軸６６が突出する。

内歯４２は、ピン状に形成された複数の内歯ピンから構成されている。これらの内歯ピンは、メインケース部４１ａの入力側部分１１１の内周面の全域にわたって周方向に沿って等間隔に複数形成されたピン溝に嵌め込まれ、各内歯ピンの長手方向が中心軸Ｌ１と平行になるように配されている。このような構成を有する内歯４２は、外歯歯車４５の外歯４６と噛合するよう配されている。
ケース４０のサブケース部４１ｂには駆動モータ１３が取り付けられる。駆動モータ１３が有する動力軸４４はサブケース部４１ｂの内側に向かって延在し、サブケース部４１ｂ内に配置される入力ギア４３と固定的に接続され、駆動モータ１３により生ずる回転動力が動力軸４４を介して入力ギア４３に伝達される。

キャリア６０は、クランク軸５０の一端部（入力ギア４３及びスパーギア５３側の端部）を回転可能に保持する第１保持部６１、クランク軸５０の他端部（ピニオンギア１１が突出する側の端部）を回転可能に保持する第２保持部６２、第１保持部６１と第２保持部６２とを連結する支柱６３、及び、キャリア６０を出力軸６６と連結するための結合筒部６４を有する。なお説明の便宜上、図６において支柱６３を二点鎖線により表している。

第１保持部６１及び第２保持部６２はそれぞれ円環状に形成され、第１保持部６１と第２保持部６２とは軸方向に沿って離間した位置で互いに対向して配される。支柱６３は、第１保持部６１の径方向の略中央領域と第２保持部６２の径方向の略中央領域との間に跨がるように設けられ、第１保持部６１と第２保持部６２とを連結する。結合筒部６４は、第１保持部６１の内周縁と第２保持部６２の内周縁との間に跨がるように設けられ、円筒形状を有し、内周面においてキャリア側スプライン部６５が形成されている。
第１保持部６１には第１端部用貫通孔７１が形成され、クランク軸５０の一端部は、第１クランク軸用軸受７３を介して第１端部用貫通孔７１に回転可能に保持されている。また第２保持部６２には第２端部用貫通孔７２が形成され、クランク軸５０の他端部は、第２クランク軸用軸受７４を介して第２端部用貫通孔７２に回転可能に保持されている。

本実施例のキャリア６０は、軸方向で二分割され、サブケース部４１ｂ側に配置される第１半体６０ａ、及びピニオンギア１１が突出する側に配置される第２半体６０ｂにより構成されている。第１半体６０ａは、上述の第１保持部６１、支柱６３の一部を構成する第１支柱半部、及び結合筒部６４の一部を構成する第１筒半部６４ａを有する。一方、第２半体６０ｂは、上述の第２保持部６２、支柱６３の一部を構成する第２支柱半部、及び結合筒部６４の一部を構成する第２筒半部６４ｂを有する。

［クラッチ機構］
図６に示すように、クラッチ機構は、クラッチ作動部８９及びクラッチ駆動体９１を備え、動力遮断機構部１５を構成するクラッチ制御部９０の制御下で作動する。クラッチ制御部９０は、空圧方式及び油圧方式等の任意の動力によってクラッチ作動部８９及びクラッチ駆動体９１を駆動制御することが可能である。例えば、図６に示すヨーアクチュエータ１０では、油圧方式の動力によってクラッチ作動部８９及びクラッチ駆動体９１が駆動制御される。図６に示す例では、クラッチ油圧源９４及びクラッチ制御部９０等がヨーアクチュエータ１０とは別体に設置され、油等の液状伝達媒体が満たされる油圧供給路９３によって、クラッチ油圧源９４及びクラッチ制御部９０とクラッチ駆動体９１とがつながれている。クラッチ駆動体９１は、液状伝達媒体により押されて軸方向に移動可能に設けられており、クラッチ駆動体９１の軸方向位置に応じてクラッチ作動部８９に対するクラッチ駆動体９１の当接状態（押圧状態）が変わる。クラッチ制御部９０は、油圧供給路９３内（特にクラッチ制御部９０とクラッチ駆動体９１との間）の液状伝達媒体の圧力を調整することでクラッチ作動部８９に対するクラッチ駆動体９１の押圧力を変えることができ、クラッチ作動部８９のクラッチのオンオフを制御する。

クラッチ作動部８９は、出力軸６６に対してスプライン結合により連結される第１摩擦板８９ａ、及び、ピニオンギア１１に対してスプライン結合により連結される第２摩擦板８９ｂを有する。第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂは、中心軸Ｌ１周りの回転方向の挙動に関しては出力軸６６及びピニオンギア１１にそれぞれ拘束されるが、中心軸Ｌ１方向に関しては出力軸６６及びピニオンギア１１には拘束されずに移動可能に設けられている。ただし、第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂの中心軸Ｌ１方向の挙動は、第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂの下方に設けられるクラッチ駆動体９１及び第１連結部材１０７によって拘束され、第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂの脱落が防がれている。
第１連結部材１０７は、出力軸６６の先端部にネジ部材１０７ａを介して取り付けられ、クラッチ駆動体９１の内側に配置される。第１連結部材１０７の外周部は、中心軸Ｌ１に対し垂直な方向に関して出力軸６６よりも僅かに突出して第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂの下方に配置される。この第１連結部材１０７の外周部は、第１連結部材１０７によって支持される第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂが相互間で押圧し合わずに第１摩擦板８９ａと第２摩擦板８９ｂとの間で摩擦力が生じないような位置に、配される。

クラッチ駆動体９１は、ピニオンギア１１の内側でクラッチ作動部８９（第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂ）よりも下方において、中心軸Ｌ１方向へ移動可能に設けられている。クラッチ駆動体９１の下部の一部は切り欠かれており、このクラッチ駆動体９１の切欠部には弾性部材９２が挿入されている。図６に示す弾性部材９２は、板バネによって構成され、ピニオンギア１１の下部にネジ部材１０９ａを介して取り付けられる第２連結部材１０９及びクラッチ駆動体９１により保持されている。弾性部材９２は、自らの弾性力を利用して、クラッチ作動部８９（第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂ）にクラッチ駆動体９１が押し当てられるように、中心軸Ｌ１方向に関してクラッチ駆動体９１に押圧力を加える。なお、弾性部材９２を、板バネに代えて皿バネにて構成しても良い。

油圧作用部９３ｂは、ピニオンギア１１とクラッチ駆動体９１との間に設けられるＯリング等のシーリング部材によって液密構造を有するが、ピニオンギア１１内に形成される油圧供給路９３と連通する。ピニオンギア１１内に形成される油圧供給路９３は、第２連結部材１０９内に形成される油圧供給路９３と連通し、第２連結部材１０９内に形成される油圧供給路９３は圧力調整弁９０ａから延在する油圧供給路９３とスイベルジョイントを介して連通する。従って、クラッチ油圧源９４と油圧作用部９３ｂとは油圧供給路９３を介して連通される。

図７は図６に示す出力軸からピニオンギアへの回転動力の伝達状態を表す概略図であり、図８は図６に示す出力軸からピニオンギアへの回転動力の非伝達状態を表す概略図である。なお、図７及び図８では、作動メカニズムの理解を容易にするため、各要素の表示を簡略化しており、一部要素の図示が省略されている。
出力軸６６からピニオンギア１１に回転動力を伝達する際には、図６に示す圧力調整弁９０ａは閉じられて油圧供給路９３内の液状伝達媒体の流通を遮断し、圧力調整弁９０ａからピニオンギア１１内に至る油圧供給路９３内の圧力が低く保たれる。この場合、図７に示すように、クラッチ駆動体９１が弾性部材９２によって押し上げられ、第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂは、クラッチ駆動体９１とピニオンギア１１との間に挟まれて中心軸Ｌ１方向に関して相互に押圧される。これにより第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂは相互に摩擦係合して出力軸６６からの回転動力をピニオンギア１１に伝え、ピニオンギア１１は第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂを介して出力軸６６と一体的に回転する。

一方、出力軸６６からピニオンギア１１に回転動力を非伝達とする際には、圧力調整弁９０ａは開かれて油圧供給路９３内の液状伝達媒体の流通を許容し、高圧の液状伝達媒体がクラッチ油圧源９４からピニオンギア１１内の油圧供給路９３に送られる。そして、ピニオンギア１１内の油圧供給路９３から油圧作用部９３ｂに高圧の液状伝達媒体が流入し、弾性部材９２の弾性力に抗して、第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂから離間する方向へクラッチ駆動体９１が移動する。これにより第１摩擦板８９ａ及び第２摩擦板８９ｂの相互間の押圧力が低減し、第１摩擦板８９ａと第２摩擦板８９ｂとの間の摩擦係合は解除され、出力軸６６の回転動力がピニオンギア１１に伝達されなくなる。そのため、出力軸６６及び第１摩擦板８９ａが中心軸Ｌ１周りに回転しても、第２摩擦板８９ｂ及びピニオンギア１１は基本的に回転しない。

＜制御装置＞
次に図１に示す制御装置２９について説明する。図５は、図１に示す制御装置２９の機能ブロック図である。図５に示すように、制御装置２９は、出力演算部３１、異常判定部３２、記憶部３３、機器制御部３４、通信Ｉ／Ｆ３６、入力Ｉ／Ｆ３７、及び出力Ｉ／Ｆ３８を備え、これらは相互に内部バス３９にてアクセス可能に接続されている。出力演算部３１、異常判定部３２、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。

機器制御部３４は、入力Ｉ／Ｆ３７及び内部バス３９を介して、センサ４としての、例えば、風向風速計、ピッチ角センサ、ヨー角センサ、及び歪センサによる計測データを取得する。機器制御部３４は、取得された計測データに基づいて、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、ヨー角制御機構を構成するヨー動力制御部１４へ出力Ｉ／Ｆ３８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１７へ出力Ｉ／Ｆ３８を介して出力する。また、機器制御部３４は、センサ４により計測された発電機２７の発電量に基づき、発電機回転速度を制御する回転速制御信号を増速機２６へ出力Ｉ／Ｆ３８を介して出力する。

出力演算部３１は、各ヨーアクチュエータ１０に対応する出力計測部１６により計測された、ヨー動力制御部１４であるインバータの電流値を、入力Ｉ／Ｆ３７及び内部バス３９を介して取得する。出力演算部３１は、取得された各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値を加算し出力の合計値として内部バス３９を介して異常判定部３２へ転送する。
異常判定部３２は、出力演算部３１より転送された出力の合計値と所定の第１の閾値とを比較しヨーアクチュエータ１０の異常の有無を判定する。また、異常判定部３２は、詳細後述する処理にて、ヨーアクチュエータ１０の異常が検出された場合、特定のヨーアクチュエータ１０を停止させるため、停止させるべきヨーアクチュエータ１０に対応する動力遮断機構部１５へ出力Ｉ／Ｆ３８を介して制御信号を出力する。この場合、動力遮断機構部１５は、上述のように、動力遮断機構部１５を構成する通電コントローラ９０ｂにより圧力調整弁９０ａを開状態とし油圧供給路９３内の液状伝達媒体の流通を許容し、高圧の液状伝達媒体がクラッチ油圧源９４からピニオンギア１１内の油圧供給路９３に送られる。そして図８に示すように、クラッチ機構が動作し、第１摩擦板８９ａと第２摩擦板８９ｂとの間の摩擦係合は解除され、出力軸６６の回転動力がピニオンギア１１に伝達されなくなる。換言すれば、動力遮断機構部１５は停止させるべきヨーアクチュエータ１０の動力を遮断する。なお、異常判定部３２は、ヨーアクチュエータ１０の異常判定の結果を運転管理センター３内に設置される電子端末５へ通信Ｉ／Ｆ３６及び通信ネットワーク６を介して送信する。
出力演算部３１及び異常判定部３２にて異常検出装置３０が構成される。

記憶部３３は、入力Ｉ／Ｆ３７及び内部バス３９を介して取得される、センサ４としての、例えば、風向風速計、ピッチ角センサ、ヨー角センサ、及び歪センサによる計測データを所定の記憶領域に格納する。また、記憶部３３は、異常検出装置３０が用いる詳細後述する所定の第１の閾値及び所定の第２の閾値を所定の記憶領域に格納している。

入力Ｉ／Ｆ３７及び内部バス３９を介して取得される、センサ４としての、例えば、風向風速計、ピッチ角センサ、ヨー角センサ、及び歪センサによる計測データは、必要に応じて、運転管理センター３内に設置される電子端末５へ通信Ｉ／Ｆ３６及び通信ネットワーク６を介して送信される。

なお、本実施例では、図５に示す制御装置２９をタワー２１内の底部（下部）に配する構成としたがこれに限られるものではない。例えば、ナセル２２内に制御盤を配し、上述の機器制御部３４が備える機能の一部であるヨー角指令演算部及びピッチ角指令演算部、及び／又は異常検出装置３０を実装する構成としても良い。

次に異常検出装置３０の動作について説明する。以下では、８基のヨーアクチュエータ１０が、ヨーベアリングギア９の外周側に周方向に所定の間隔にて離間し設置される場合を説明する。換言すれば、各アクチュエータが、ヨーベアリングギア９の中心からその周方向に４５°間隔にて設置されている。図示しないが、ヨーアクチュエータ１０ａ、ヨーアクチュエータ１０ｂ、ヨーアクチュエータ１０ｃ、ヨーアクチュエータ１０ｄ、ヨーアクチュエータ１０ｅ、ヨーアクチュエータ１０ｆ、ヨーアクチュエータ１０ｇ、及びヨーアクチュエータ１０ｈが、例えば時計回りに順次設置されているものとする。

［異常検出装置の動作］
図９は、図５に示す異常検出装置３０のフローチャートである。
ステップＳ１１では、異常検出装置３０がヨー旋回異常を検知すると、ステップＳ１２へ進む。ここで、「ヨー旋回異常」とは、例えば、ヨー角制御指令に対するヨー角の追従エラー、或いは、ヨーアクチュエータを構成する駆動モータ１３を駆動するヨー動力制御部１４としてのインバータの異常等である。

ステップＳ１２では、異常検出装置３０を構成する異常判定部３２は、異常検出装置３０を構成する出力演算部３１により求められた出力の合計値（ヨーアクチュエータ１０ａ〜１０ｈに対応するインバータの電流値の合計値）と、記憶部３３に格納される所定の第１の閾値とを比較する。比較の結果、出力の合計値が所定の第１の閾値以下の場合には、ステップＳ１８へ進み、異常判定部３２はヨーアクチュエータ以外の異常が発生していると判定する。そしてステップＳ１９において風車、すなわち、風力発電装置２を停止し処理を終了する。一方、比較の結果、出力の合計値が所定の第１の閾値を超過している場合は、ステップＳ１３へ進む。
ここで、所定の第１の閾値として、例えば、工場内における試験運転時における各ヨーアクチュエータ１０ａ〜１０ｈの出力（インバータの電流値）の合計値、或いは、風力発電装置２を据え付ける際における試運転時の各ヨーアクチュエータ１０ａ〜１０ｈの出力の合計値が設定される。なお、これに限らず、図示しないデータベースに格納される実績データ、すなわち、ヨーアクチュエータの交換等のメンテナンスの記録に基づき、メンテナンス時よりも前の所定の期間の各ヨーアクチュエータの出力の合計値の平均を所定の第１の閾値として変更しても良く、更には、予め上述のように設定された第１の閾値を、実績データに基づき補正する構成としても良い。

ステップＳ１３では、異常判定部３２はヨーアクチュエータ１０ａ〜１０ｈの少なくともいずれかに異常が発生していると判定する。
ステップＳ１４では、異常判定部３２は、ヨーアクチュエータ異常個所検出シーケンスを実行する。なお、ヨーアクチュエータ異常個所検出シーケンスの詳細については後述する。

ステップＳ１５では、異常判定部３２は、ステップＳ１４にてヨーアクチュエータ異常個所を検出できたか否かを判定する。判定の結果、ヨーアクチュエータ異常個所を検出できなかった場合は、上述のステップＳ１８へ進む。一方、判定の結果、ヨーアクチュエータ異常個所を検出できた場合にはステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６では、異常判定部３２は、異常ヨーアクチュエータの動力を遮断する。具体的には、上述のように、異常判定部３２は、異常ヨーアクチュエータに対応する動力遮断機構部１５へ出力Ｉ／Ｆ３８を介して制御信号を出力する。動力遮断機構部１５は、動力遮断機構部１５を構成する通電コントローラ９０ｂにより圧力調整弁９０ａを開状態とし油圧供給路９３内の液状伝達媒体の流通を許容し、高圧の液状伝達媒体がクラッチ油圧源９４からピニオンギア１１内の油圧供給路９３に送られる。そして図８に示すように、クラッチ機構が動作し、第１摩擦板８９ａと第２摩擦板８９ｂとの間の摩擦係合は解除され、出力軸６６の回転動力がピニオンギア１１に伝達されなくなる。これにより、動力遮断機構部１５は異常ヨーアクチュエータの動力を遮断する。なお、異常判定部３２は、検出された異常ヨーアクチュエータの情報を運転管理センター３内に設置される電子端末５へ通信Ｉ／Ｆ３６及び通信ネットワーク６を介して送信する。電子端末５の表示画面（図示せず）に異常ヨーアクチュエータの情報が表示されることから、作業員（オペレータ）は、当該異常ヨーアクチュエータのメンテナンスの要否、或は、メンテナンスのための部品の調達手配などを迅速に行うことができる。

ステップＳ１７では、異常判定部３２は、動力遮断した以外のヨーアクチュエータで運転継続し処理を終了する。換言すれば、異常判定部３２は、異常ヨーアクチュエータを除くヨーアクチュエータにて縮退運転する。

図１０は、図９に示すヨーアクチュエータ異常個所検出シーケンスの詳細フローを示すフローチャートである。
ステップＳ１４１では、異常判定部３２は、ｎ個（全数）のヨーアクチュエータから、ｍ個のヨーアクチュエータを選定する。ここで、一例としてｎ＝８、すなわち、８基のヨーアクチュエータ１０ａ〜１０ｈからｍ個のヨーアクチュエータを選定する。この場合、１≦ｍ≦３とすることが望ましい。なお、全数ｎは８個に限らず適宜設定すれば良く、その場合のｍの取り得る範囲は、例えば、（１／８×ｎ）≦ｍ≦（３／８×ｎ）とすれば良い。以下では、ｍ＝３とした場合を一例に説明する。

ステップＳ１４２では、異常判定部３２は、ｍ個のヨーアクチュエータを停止し、（ｎ―ｍ）個のヨーアクチュエータにてヨー運転する。すなわち、３個のヨーアクチュエータであるヨーアクチュエータ１０ａ〜１０ｃの動力を遮断することで停止させ、残りの５個のヨーアクチュエータ１０ｄ〜１０ｈに対応するヨー動力制御部１４であるインバータへ異常判定部３２より制御信号を出力することでヨー運転する。

ステップＳ１４３では、出力演算部３１は、ヨーアクチュエータ１０ｄ〜１０ｈに対応する出力計測部１６により計測された、ヨー動力制御部１４であるインバータの電流値を、入力Ｉ／Ｆ３７及び内部バス３９を介して取得する。そして、出力演算部３１は、取得されたヨーアクチュエータ１０ｄ〜１０ｈに対応するインバータの電流値を加算し出力の合計値として内部バス３９を介して異常判定部３２へ転送する。

ステップＳ１４４では、異常判定部３２は、出力演算部３１により求められた出力の合計値（ヨーアクチュエータ１０ｄ〜１０ｈに対応するインバータの電流値の合計値）と、記憶部３３に格納される所定の第２の閾値とを比較する。比較の結果、出力の合計値が所定の第２の閾値を超過している場合には処理を終了する。すなわち、上述の図９のステップＳ１５へ進む。
一方、比較の結果、出力の合計値が所定の第２の閾値以下の場合は、ステップＳ１４５へ進む。ここで、所定の第２の閾値として、例えば、（５／８）×（所定の第１の閾値）が設定される。

ステップＳ１４５では、異常判定部３２は、異なるｍ個のヨーアクチュエータを選定し、ステップＳ１４２へ戻る。具体的には、異なる３個のヨーアクチュエータとしてヨーアクチュエータ１０ｄ〜１０ｆを選定する。ステップＳ１４２では、異常判定部３２は、ヨーアクチュエータ１０ｄ〜１０ｆの動力を遮断することで停止させ、残りの５個のヨーアクチュエータ１０ａ〜１０ｃ及びヨーアクチュエータ１０ｇ〜１０ｈに対応するヨー動力制御部１４であるインバータへ異常判定部３２より制御信号を出力することでヨー運転する。このようにステップＳ１４２〜Ｓ１４５までの処理を繰り返し実行することで、ヨーアクチュエータ異常個所検出シーケンスが実行される。
なお、本実施例では全数ｎ＝８において、ｍ＝３に設定した場合を示していることから、ステップＳ１４５にて、２個のアクチュエータとしてヨーアクチュエータ１０ｇ〜１０ｈが選定される場合が生じ得る。この場合、残りの６個のヨーアクチュエータであるヨーアクチュエータ１０ａ〜１０ｆにてヨー運転され、ステップＳ１４４にて出力の合計値と比較される所定の第２の閾値は、例えば、（６／８）×（所定の第１の閾値）に設定される。

本実施例のように、ｍ＝３とすることで、異常状態にあるヨーアクチュエータが含まれる組（群）が早期に判定され、異常状態にあるヨーアクチュエータを特定する場合には、異常と判定された組（群）を構成するｍ個のヨーアクチュエータを順次１つずつ停止し、同様の判定を行うことで異常状態にあるヨーアクチュエータを特定することができる。所定の間隔にて離間し配されるヨーアクチュエータのうち、上述のように連続して隣接する３個のヨーアクチュエータに代えて、ヨーベアリングギア９の周方向において、対称となる位置に設置されるアクチュエータを選択し、停止させる構成としても良い。
なお、ｍ＝１の場合には、最大でも８回、上述のステップＳ１４２〜ステップＳ１４５までの処理を繰り返すことで、異常状態にあるヨーアクチュエータを特定することができる。

また、厳密には、ヨーベアリングギア９の外周側に周方向に所定の間隔にて離間し設置される複数のヨーアクチュエータに付加される荷重は、風況（風向及び風速）により、ヨーアクチュエータ毎に異なる。しかしながら、図９及び図１０に示すように、ヨー運転中のヨーアクチュエータの出力の合計値（ヨーアクチュエータ対応するインバータの電流値の合計値）を用いることで、風況による影響を吸収しつつヨーアクチュエータの異常を判定できる。換言すれば、ヨーアクチュエータの出力の合計値で異常判定する構成とすることで、各ヨーアクチュエータに異なる荷重が付加される場合であっても、その影響を考慮することなく判定することが可能となる。

本実施例では、図９に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１１にてヨー旋回異常を検知するとステップＳ１２へ進む構成としたが、「ヨー旋回異常検知」のステップは必ずしも必須ではなく、これに代えて、所定の周期で、ステップＳ１２〜ステップＳ１９までの処理を実行する構成としても良い。

また、本実施例に係る風力発電装置及び風力発電システムは、複数基の風力発電装置を備えるウィンドファームにも同様に適用できる。

以上の通り本実施例によれば、ヨーアクチュエータの異常を早期に判定し得る風力発電装置及び風力発電システムを提供することが可能となる。
また、本実施例によれば、風況（風向及び風速）により各ヨーアクチュエータに異なる荷重が付加される場合であっても、その影響を考慮することなく判定することが可能となる。

図１１は、本発明の他の実施例に係る実施例２の風力発電システムの全体概略構成図である。実施例１では一基の風力発電装置２に設置される複数のヨーアクチュエータの出力の合計値を所定の第１の閾値と比較し異常を判定する構成としたのに対し、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とし、ウィンドファーム内に隣接する２基の風力発電装置の各々に設置される複数のヨーアクチュエータの出力を相対的に比較することで異常を判定する点が実施例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１１に示すように、本実施例に係る風力発電システム１ａは、複数基の風力発電装置（２ａ，２ｂ，・・・２ｎ）、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，２ｂ，・・・２ｎ）内に設置される制御装置２９ａ、及び電子端末５と制御装置２９ａ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。各各風力発電装置（２ａ，２ｂ，・・・２ｎ）に設置されるセンサ４、タワー２１とナセル２２の連結部分に設けられる図示しないヨーベアリングギア９及び複数のヨーアクチュエータ１０は、上述の実施例１と同様であるため説明を省略する。また、ヨー動力制御部１４及び動力遮断機構部１５の構成についても実施例１と同様であるため説明を省略する。
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。

図１２は、図１１に示す制御装置２９ａの機能ブロック図である。ここで、図１２に示す制御装置２９ａは風力発電装置２ａに設置される制御装置である場合を想定する。図１２に示すように、制御装置２９ａは、出力演算部３１、異常判定部３２、記憶部３３、機器制御部３４、正規化処理部３５、通信Ｉ／Ｆ３６、入力Ｉ／Ｆ３７、及び出力Ｉ／Ｆ３８を備え、これらは相互に内部バス３９にてアクセス可能に接続されている。出力演算部３１、異常判定部３２、機器制御部３４、及び正規化処理部３５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。

機器制御部３４は、入力Ｉ／Ｆ３７及び内部バス３９を介して、センサ４としての、例えば、風向風速計、ピッチ角センサ、ヨー角センサ、及び歪センサによる計測データを取得する。機器制御部３４は、取得された計測データに基づいて、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、ヨー角制御機構を構成するヨー動力制御部１４へ出力Ｉ／Ｆ３８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１７へ出力Ｉ／Ｆ３８を介して出力する。また、機器制御部３４は、センサ４により計測された発電機２７の発電量に基づき、発電機回転速度を制御する回転速制御信号を増速機２６へ出力Ｉ／Ｆ３８を介して出力する。

正規化処理部３５は、風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）に設置される各ヨーアクチュエータ１０に対応する出力計測部１６により計測された、ヨー動力制御部１４であるインバータの電流値を、入力Ｉ／Ｆ３７及び内部バス３９を介して取得する。更に、正規化処理部３５は、風力発電装置２ａに隣接する例えば風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）に設置される各ヨーアクチュエータ１０に対応する出力計測部１６により計測された、ヨー動力制御部１４であるインバータの電流値を、通信ネットワーク６、入力Ｉ／Ｆ３７及び内部バス３９を介して取得する。
上述のように、相互に隣接する風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）及び風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）では、風況が変化し、風下側に位置する風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）では風車後流の影響も受ける。従って、風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）に設置される各ヨーアクチュエータ１０に付加される荷重と、風下側に位置する風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）に設置される各ヨーアクチュエータ１０に付加される荷重とは異なる。付加される荷重が大きいほど、ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流の振幅は高くなる傾向を示す。そこで、正規化処理部３５は、取得された風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値及び隣接する風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）に設置される各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値に対し、例えば、電流値の振幅のピークレベルに基づく正規化処理を実行する。正規化処理部３５は、正規化処理後の風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）のインバータの電流値及び正規化処理後の隣接する風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）のインバータの電流値を出力演算部３１及び異常判定部３２へ内部バス３９を介して転送する。

出力演算部３１は、正規化処理部３５より転送された正規化処理後の風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値を加算し、風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータ１０の出力の合計値として内部バス３９を介して異常判定部３２へ転送する。また、出力演算部３１は、正規化処理部３５より転送された正規化処理後の隣接する風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値を加算し、風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータ１０の出力の合計値として内部バス３９を介して異常判定部３２へ転送する。
異常判定部３２は、正規化処理部３５より転送された正規化処理後の風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値のプロファイル（正規化処理後の風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータの出力のプロファイル）と、正規化処理部３５より転送された正規化処理後の隣接する風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値のプロファイル（正規化処理後の隣接する風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータ出力のプロファイル）と、を比較し、比較結果がほぼ一致する場合は、風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）及び隣接する風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）共に各ヨーアクチュエータ１０は正常と判定する。一方、比較結果に変動を有する場合は、異常ヨーアクチュエータを有する風力発電装置を特定する。

または、異常判定部３２は、出力演算部３１より転送された風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータ１０の出力の合計値と、出力演算部３１より転送された風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）の各ヨーアクチュエータ１０の出力の合計値と、を比較し、比較結果がほぼ一致する場合は、風力発電装置２ａ（第１の風力発電装置）及び隣接する風力発電装置２ｂ（第２の風力発電装置）共に各ヨーアクチュエータ１０は正常と判定する。一方、比較結果に変動を有する場合は、異常ヨーアクチュエータを有する風力発電装置を特定する。
なお、異常検出装置３０ａは、正規化処理部３５、出力演算部３１、及び異常判定部３２から構成される。

図１３は、図１２に示す異常検出装置３０ａのフローチャートである。以下では、風力発電装置２ａに設置される制御装置２９ａを構成する異常検出装置３０ａの動作を一例として説明する。
ステップＳ２１では、異常検出装置３０ａは、ウィンドファーム内における相互に隣接する２基の風力発電装置（第１の風力発電装置及び第２の風力発電装置）を設定する。ここで、選定される第１の風力発電装置が風力発電装置２ａであり、第２の風力発電装置が風力発電装置２ｂである場合を想定する。

ステップＳ２２では、異常検出装置３０ａを構成する正規化処理部３５は、選定された第１の風力発電装置（風力発電装置２ａ）及び第２の風力発電装置（風力発電装置２ｂ）の各ヨーアクチュエータ１０に対応する出力計測部１６により計測されたインバータの電流値を取得する。

ステップＳ２３では、正規化処理部３５は、取得された第１の風力発電装置（風力発電装置２ａ）の各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値及び第２の風力発電装置（風力発電装置２ｂ）の各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値に対し、例えば、電流値の振幅のピークレベルに基づく正規化処理を実行する。正規化処理部３５は、正規化処理後の第１の風力発電装置（風力発電装置２ａ）のインバータの電流値及び正規化処理後の第２の風力発電装置（風力発電装置２ｂ）のインバータの電流値を異常判定部３２へ内部バス３９を介して転送する。

ステップＳ２４では、異常判定部３２は、正規化後の各ヨーアクチュエータの出力のプロファイルを、第１の風力発電装置（風力発電装置２ａ）及び第２の風力発電装置（風力発電装置２ｂ）間で比較する。比較の結果、変動有りの場合にはステップＳ２５へ進み、異常ヨーアクチュエータを有する風力発電装置を特定し処理を終了する。
一方、比較の結果、ほぼ一致する場合にはステップＳ２６へ進む。

ステップＳ２６では、相互に隣接する２基の風量発電装置を選定し、ステップＳ２２へ戻り、ステップＳ２２〜ステップＳ２６までの処理を、ウィンドファーム内の全ての風力発電装置２ｎに対し実行する。

なお、ステップＳ２４に代えて、出力演算部３１が、正規化処理部３５より転送された正規化処理後の第１の風力発電装置（風力発電装置２ａ）の各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値を加算し、第１の風力発電装置（風力発電装置２ａ）の各ヨーアクチュエータ１０の出力の合計値として内部バス３９を介して異常判定部３２へ転送する。また、出力演算部３１が、正規化処理部３５より転送された正規化処理後の隣接する第２の風力発電装置（風力発電装置２ｂ）の各ヨーアクチュエータ１０に対応するインバータの電流値を加算し、第２の風力発電装置（風力発電装置２ｂ）の各ヨーアクチュエータ１０の出力の合計値として内部バス３９を介して異常判定部３２へ転送する。そして、異常判定部３２が、転送された第１の風力発電装置（風力発電装置２ａ）の各ヨーアクチュエータ１０の出力の合計値と第２の風力発電装置（風力発電装置２ｂ）の各ヨーアクチュエータ１０の出力の合計値とを比較する構成としても良い。

また、上述のステップＳ２５にて特定された異常ヨーアクチュエータを有する風力発電装置に対し、上述の実施例１において図１０に示したヨーアクチュエータ異常個所検出シーケンスの詳細フローを実行する構成としても良い。

なお、本実施例では、相互に隣接する２基の風力発電装置のうち、一方の風力発電装置に設置される制御装置２９ａを構成する異常検出装置３０ａが図１３に示すフローを実行する構成としたがこれに限られない。例えば、運転管理センター３内に設置される電子端末５に異常検出装置３０ａを実装し、図１３に示すフローを実行する構成としても良い。

以上の通り本実施例によれば、実施例１の効果に加え、複数の風力発電装置が設置されるウィンドファームにおいても、異常が発生したヨーアクチュエータを有する風力発電装置を早期に特定することが可能となる。
また、本実施例によれば、ウィンドファーム内に隣接する２基の風力発電装置の各々に設置される複数のヨーアクチュエータの出力を相対的に比較することで異常を判定する構成であることから、比較的簡易な処理にて異常判定を実現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。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１，１ａ…風力発電システム
２，２ａ，２ｂ，２ｎ…風力発電装置
３…運転管理センター
４…センサ
５…電子端末
６…通信ネットワーク
９…ヨーベアリングギア
１０…ヨーアクチュエータ
１１…ピニオンギア
１２…減速機
１３…駆動モータ
１４…ヨー動力制御部
１５…動力遮断機構部
１６…出力計測部
１７…ピッチ角制御機構
２１…タワー
２２…ナセル
２３…ハブ
２４…ブレード
２５…主軸
２６…増速機
２７…発電機
２８…電力変換器
２９，２９ａ…制御装置
３０，３０ａ…異常検出装置
３１…出力演算部
３２…異常判定部
３３…記憶部
３４…機器制御部
３５…正規化処理部
３６…通信Ｉ／Ｆ
３７…入力Ｉ／Ｆ
３８…出力Ｉ／Ｆ
３９…内部バス
４０…ケース
４１ａ…メインケース部
４１ｂ…サブケース部
４２…内歯
４３…入力ギア
４４…動力軸
４５…外歯歯車
４６…外歯
５０…クランク軸
５１…シャフト本体
５３…スパーギア
６０…キャリア
６０ａ…第１半体
６０ｂ…第２半体
６１…第１保持部
６２…第２保持部
６３…支柱
６４…結合筒部
６４ａ…第１筒半部
６４ｂ…第２筒半部
６５…キャリア側スプライン部
６６…出力軸
７１…第１端部用貫通孔
７２…第２端部用貫通孔
７３…第１クランク軸用軸受
７４…第２クランク軸用軸受
８９…クラッチ作動部
８９ａ…第１摩擦板
８９ｂ…第２摩擦板
９０…クラッチ制御部
９０ａ…圧力調整弁
９０ｂ…通電コントローラ
９１…クラッチ駆動体
９２…弾性部材
９３…油圧供給路
９３ｂ…油圧作用部
９４…クラッチ油圧源
９５…アキュムレータ
９８…リリーフ弁
９９…ドレン弁
１０７…第１連結部材
１０７ａ…ネジ部材
１０９…第２連結部材
１０９ａ…ネジ部材
１１１…入力側部分
１９９…ドレン弁
２５２…油圧モータ

Claims (15)

1. 風を受けて回転するロータを支持するナセルと、
   前記ナセルを回動可能に支持するタワーと、
   前記タワーに対し前記ナセルを回動させる複数のヨーアクチュエータと、
   前記ヨーアクチュエータの異常を検出する異常検出装置を備え、
   前記異常検出装置は、各ヨーアクチュエータの出力の合計値と所定の第１の閾値とを比較し、前記出力の合計値が前記所定の第１の閾値を超えるとヨーアクチュエータの異常と判定することを特徴とする風力発電装置。
2. 請求項１に記載の風力発電装置において、
   前記異常検出装置は、
   前記出力の合計値が前記所定の第１の閾値を超えた場合、前記複数のヨーアクチュエータのうち一部のヨーアクチュエータを停止させ、動作中のヨーアクチュエータの出力の合計値に基づいて異常があるヨーアクチュエータを判定する異常判定部を備えることを特徴とする風力発電装置。
3. 請求項２に記載の風力発電装置において、
   前記異常判定部は、前記複数のヨーアクチュエータのうち一部のヨーアクチュエータを停止させ、動作中のヨーアクチュエータの出力の合計値が所定の第２の閾値を超える場合、動作中のヨーアクチュエータを異常と判定することを特徴とする風力発電装置。
4. 請求項３に記載の風力発電装置において、
   前記異常判定部は、前記複数のヨーアクチュエータのうち一部のヨーアクチュエータ毎に順次停止させ、動作中のヨーアクチュエータの出力の合計値と前記所定の第２の閾値とを比較し、異常があるヨーアクチュエータを特定することを特徴とする風力発電装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の風力発電装置において、
   前記所定の第２の閾値は前記所定の第１の閾値よりも小さいことを特徴とする風力発電装置。
6. 請求項５に記載の風力発電装置において、
   前記所定の第２の閾値は、前記複数のヨーアクチュエータの全数に占める停止させる一部のヨーアクチュエータ数の比率を前記所定の第１の閾値に乗ずることで設定されることを特徴とする風力発電装置。
7. 請求項６に記載の風力発電装置において、
   前記所定の第１の閾値は、少なくとも、工場内における試験運転時における各ヨーアクチュエータの合計値と、風力発電装置を据え付ける際における試運転時の各ヨーアクチュエータの出力の合計値と、ヨーアクチュエータの交換を含むメンテナンスの記録に基づきメンテナンス時よりも前の所定の期間における各ヨーアクチュエータの出力の合計値の平均のうち何れかであることを特徴とする風力発電装置。
8. 風を受けて回転するロータを支持するナセルと前記ナセルを回動可能に支持するタワーと前記タワーに対し前記ナセルを回動させる複数のヨーアクチュエータを有する風力発電装置を複数備えると共に、前記ヨーアクチュエータの異常を検出する異常検出装置を備え、
   前記異常検出装置は、各ヨーアクチュエータの出力の合計値と所定の第１の閾値とを比較し、前記出力の合計値が前記所定の第１の閾値を超えるとヨーアクチュエータの異常と判定することを特徴とする風力発電システム。
9. 請求項８に記載の風力発電システムにおいて、
   前記異常検出装置は、
   前記出力の合計値が前記所定の第１の閾値を超えた場合、前記複数のヨーアクチュエータのうち一部のヨーアクチュエータを停止させ、動作中のヨーアクチュエータの出力の合計値に基づいて異常があるヨーアクチュエータを判定する異常判定部を備えることを特徴とする風力発電システム。
10. 請求項９に記載の風力発電システムにおいて、
    前記異常判定部は、前記複数のヨーアクチュエータのうち一部のヨーアクチュエータを停止させ、動作中のヨーアクチュエータの出力の合計値が所定の第２の閾値を超える場合、動作中のヨーアクチュエータを異常と判定することを特徴とする風力発電システム。
11. 請求項１０に記載の風力発電システムにおいて、
    前記異常判定部は、前記複数のヨーアクチュエータのうち一部のヨーアクチュエータ毎に順次停止させ、動作中のヨーアクチュエータの出力の合計値と前記所定の第２の閾値とを比較し、異常があるヨーアクチュエータを特定することを特徴とする風力発電システム。
12. 請求項１０又は請求項１１に記載の風力発電システムにおいて、
    前記所定の第２の閾値は前記所定の第１の閾値よりも小さいことを特徴とする風力発電システム。
13. 請求項１２に記載の風力発電システムにおいて、
    前記所定の第２の閾値は、前記複数のヨーアクチュエータの全数に占める停止させる一部のヨーアクチュエータ数の比率を前記所定の第１の閾値に乗ずることで設定されることを特徴とする風力発電システム。
14. 風を受けて回転するロータを支持するナセルと前記ナセルを回動可能に支持するタワーと前記タワーに対し前記ナセルを回動させる複数のヨーアクチュエータを有する風力発電装置を複数備えると共に、前記ヨーアクチュエータの異常を検出する異常検出装置を備え、
    前記異常検出装置は、少なくとも隣接する２つの風力発電装置に備えられた各ヨーアクチュエータの出力の合計値又は２つの風力発電装置に備えられた各ヨーアクチュエータの出力のプロファイルを比較し、前記隣接する２つの風力発電装置における前記各ヨーアクチュエータの出力の合計値又は前記各ヨーアクチュエータの出力のプロファイルに変動が生じた場合、一方の風力発電装置に備えられるヨーアクチュエータの異常と判定することを特徴とする風力発電システム。
15. 請求項１４に記載の風力発電システムにおいて、
    前記ヨーアクチュエータ毎にインバータを有するヨー動力制御部を備え、
    前記各ヨーアクチュエータの出力は前記インバータの電流値であって、
    前記異常検出装置は、
    前記２つの風力発電装置に備えられた各ヨーアクチュエータの出力に対し、前記インバータの電流値の振幅のピークレベルに基づく正規化処理を実行する正規化処理を備えることを特徴する風力発電システム。

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