JP2020526699A - 風力タービンブレードへの落雷の位置を検出するための雷検出および測定システムならびに方法 - Google Patents
風力タービンブレードへの落雷の位置を検出するための雷検出および測定システムならびに方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
2 風力タービンブレード
3 ブレード雷接地導体
4 雷レセプタ
5 側面雷レセプタ
6 ブレード先端雷レセプタ
7 表面保護雷レセプタ
8 個々の中央雷検出器
9 個々の側面雷検出器
10 主ブレード接地導体雷検出器
11 個々のセンサ要素
12 個々のマイクロプロセッサ
13 個々の記憶装置
14 個々の無線通信モジュール
15 個々の電力供給部
16 バッテリー
17 電力回収装置
18 中央無線通信モジュール
19 クラウドサーバ
20 主ブレードセンサ要素
21 主ブレードマイクロプロセッサ
22 主ブレード記憶装置
23 主ブレード無線通信モジュール
24 風力タービンの外部電力供給部
25 電気絶縁された雷保護中央埋込部
26 電気絶縁された雷保護先端埋込部
27 電気絶縁された雷保護側面埋込部
28 側面レセプタ雷導体枝部
29 雷保護埋込部
30 ブレード雷接地導体の端部
31 風力タービンブレードの根本端部
32 風力タービンブレードの先端
Claims (22)
- 風力タービンブレード(2)の長手方向に延在するように構成されたブレード雷接地導体(3)と、前記ブレード雷接地導体(3)に電気接続され、前記ブレード雷接地導体(3)の長さに沿って分配された複数の雷レセプタ(4、5、6、7)と、前記ブレード雷接地導体(3)の前記長さに沿って分配された複数の個々の雷検出器(8、9)であって、雷レセプタ(4、5、6、7)のうちの一つ以上に雷が落ちたときに、前記雷レセプタ(4、5、6、7)と前記ブレード雷接地導体(3)との間の接続部(28)の、または前記ブレード雷接地導体(3)の対応する個々の導電部分を通って流れる雷電流の大きさを示す雷パラメータを測定するようにそれぞれが構成された、複数の個々の雷検出器(8、9)と、前記雷レセプタ(4、5、6、7)のうちの一つ以上に雷が落ちたときに、前記ブレード雷接地導体(3)を通って前記風力タービンブレード(2)を出るすべての雷電流の少なくとも大きさを測定するように構成された主ブレード接地導体雷検出器(10)とを含む、風力タービンブレード(2)への落雷を検出するように構成された雷検出システム(1)であって、それぞれの個々の雷検出器(8、9)が、個々のセンサ要素(11)と、個々のマイクロプロセッサ(12)と、個々の記憶装置(13)と、個々の無線通信モジュール(14)と、バッテリー(16)、ならびに運動、振動、および光など、一つ以上の供給源から電力を回収するように構成された電力回収装置(17)を含む個々の電力供給部(15)とを含み、前記雷検出システム(1)が、前記個々の無線通信モジュール(14)のうちの一つ以上と直接無線通信するように構成された中央無線通信モジュール(18)を含み、それぞれの個々の無線通信モジュール(14)が、他の個々の無線通信モジュール(14)のうちの少なくとも一つ、および/または前記中央無線通信モジュール(18)と直接無線通信するように構成されることを特徴とする雷検出システム(1)。
- それぞれの個々の無線通信モジュール(14)が、前記他の個々の無線通信モジュール(14)および前記中央無線通信モジュール(18)のいずれかと直接無線通信するように構成された、請求項1に記載の雷検出システム(1)。
- それぞれの個々の無線通信モジュール(14)の個々の電力供給部(15)の電力レベルが低い場合、前記雷検出システム(1)は、前記それぞれの個々の無線通信モジュール(14)と前記中央無線通信モジュール(18)との間で間接的に無線通信するように構成され、前記無線通信は前記他の個々の無線通信モジュール(14)のうちの一つを介して行われる、請求項1または2に記載の雷検出システム(1)。
- 例えばホール効果センサなどの前記個々のセンサ要素(11)が前記雷電流を測定することができる、請求項1から3のいずれか一項に記載の雷検出システム(1)。
- 前記主ブレード接地導体雷検出器(10)が、関係する風力タービンの外部電力供給部(24)から電力を供給されるように構成された、請求項1から4のいずれか一項に記載の雷検出システム(1)。
- 前記主ブレード接地導体雷検出器(10)が、主ブレードセンサ要素(20)と、主ブレードマイクロプロセッサ(21)と、主ブレード記憶装置(22)と、主ブレード無線通信モジュール(23)とを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の雷検出システム(1)。
- 前記主ブレード無線通信モジュール(23)が、それぞれの個々の無線通信モジュール(14)、および、場合によっては前記中央無線通信モジュール(18)と無線通信するように構成された、請求項6に記載の雷検出システム(1)。
- 例えば、ロゴスキーコイルなどの主ブレードセンサ要素(20)が、前記雷電流を測定することができる、請求項5または6に記載の雷検出システム(1)。
- 前記風力タービンブレード(2)に埋め込まれるように構成された、電気絶縁された雷保護埋込部(25、26、27)に、それぞれの個々の雷検出器(8、9)が一体化され、前記雷検出システムの個々の導電部分(3、28)および/あるいは一つ以上の雷レセプタ(4、5)が、前記電気絶縁された雷保護埋込部(25、26、27)に一体化された、請求項1から8のいずれか一項に記載の雷検出システム(1)。
- 前記雷レセプタが、ブレード先端雷レセプタ(6)および/または複数の表面保護雷レセプタ(5、7)を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の雷検出システム(1)。
- 前記雷レセプタが、側面レセプタ雷導体枝部(28)によって前記ブレード雷接地導体(3)に電気接続された少なくとも一つの側面雷レセプタ(5)を含み、個々の側面雷検出器(9)が、前記少なくとも一つの側面雷レセプタ(5)に雷が落ちたときに、前記側面レセプタ雷導体枝部(28)を通って流れる雷電流の大きさを示す雷パラメータを測定するように構成された、請求項1から10のいずれか一項に記載の雷検出システム(1)。
- 前記雷検出器が、前記ブレード雷接地導体(3)に関係し、前記雷レセプタ(4、5、6、7)のうちの一つ以上に雷が落ちたときに、前記ブレード雷接地導体(3)の個々の部分を通って流れる雷電流の大きさを示す雷パラメータを測定するように構成された、少なくとも一つの個々の中央雷検出器(8)を含み、前記ブレード雷接地導体(3)の前記個々の部分が、前記雷レセプタのうちの少なくとも二つの間の電気接続部を形成する、請求項1から11のいずれか一項に記載の雷検出システム(1)。
- 前記主ブレード接地導体雷検出器(10)が、次のパラメータ、すなわち、ピーク電流、極性、電荷、上昇時間、および比エネルギーのうちの一つ以上、場合によってはすべての項目の雷電流パラメータを測定するように構成された、請求項1から12のいずれか一項に記載の雷検出システム(1)。
- 複数の風力タービンブレード(2)を有する風力タービンであって、それぞれの風力タービンブレードに、請求項1から13のいずれか一項に記載の雷検出システム(1)が設けられた、風力タービン。
- 雷電流を複数の雷レセプタ(4、5、6、7)のうちの一つ以上から風力タービンブレード(2)の長手方向に延在するブレード雷接地導体(3)を通るように導くステップであって、前記複数の雷レセプタ(4、5、6、7)が、前記ブレード雷接地導体(3)に電気接続され、前記ブレード雷接地導体(3)の長さに沿って分配された、ステップと、前記複数の雷レセプタ(4、5、6、7)のうちの一つ以上に雷が落ちたときに、前記ブレード雷接地導体(3)の前記長さに沿って分配された複数の個々の雷検出器(8、9)のそれぞれによって、雷レセプタ(4、5、6、7)と前記ブレード雷接地導体(3)との間の接続部(28)の、または前記ブレード雷接地導体(3)の対応する個々の導電部分を通って流れる雷電流の大きさを示す雷パラメータを測定するステップと、前記雷レセプタ(4、5、6、7)のうちの前記一つ以上に前記雷が落ちたときに、主ブレード接地導体雷検出器(10)によって、前記ブレード雷接地導体(3)を通って前記風力タービンブレード(2)を出るすべての雷電流の少なくとも大きさを測定するステップとを含む、前記風力タービンブレード(2)への落雷を検出するための方法であって、それぞれの個々の雷検出器(8、9)が、個々のセンサ要素(11)によって前記雷パラメータを測定し、個々のマイクロプロセッサ(12)によって、前記測定された雷パラメータを処理し、個々の記憶装置(13)にデータを記憶し、個々の無線通信モジュール(14)を制御し、バッテリー(16)および電力回収装置(17)を含む個々の電力供給部(15)が、前記個々の雷検出器(8、9)に電力を供給し、前記電力回収装置(17)が、運動、振動、および光など、一つ以上の供給源から電力を回収し、システム(1)に含まれる中央無線通信モジュール(18)が、前記個々の無線通信モジュール(14)のうちの一つ以上と直接無線通信し、それぞれの個々の無線通信モジュール(14)が、他の個々の無線通信モジュール(14)のうちの少なくとも一つ、および/または前記中央無線通信モジュール(18)と直接無線通信することを特徴とする、前記風力タービンブレード(2)への落雷を検出するための方法。
- それぞれの個々の無線通信モジュール(14)が、必要に応じて、前記他の個々の無線通信モジュール(14)および前記中央無線通信モジュール(18)のいずれかと直接無線通信する、請求項15に記載の風力タービンブレード(2)への落雷を検出するための方法。
- それぞれの個々の無線通信モジュール(14)の個々の電力供給部(15)の電力レベルが低い場合、前記それぞれの個々の無線通信モジュール(14)が、前記他の個々の無線通信モジュール(14)のうちの一つを介して前記中央無線通信モジュール(18)と間接的に無線通信する、請求項15または16に記載の風力タービンブレード(2)への落雷を検出するための方法。
- 前記主ブレード接地導体雷検出器(10)が、関係する風力タービンの外部電力供給部(24)から電力を供給される、請求項15から17のいずれか一項に記載の風力タービンブレード(2)への落雷を検出するための方法。
- 前記主ブレード接地導体雷検出器(10)が、主ブレードセンサ要素(20)によって前記風力タービンブレード(2)を出るすべての雷電流の前記少なくとも大きさを測定し、主ブレードマイクロプロセッサ(21)によって、前記測定されたすべての雷電流の少なくとも大きさを処理し、主ブレード記憶装置(22)にデータを記憶し、主ブレード無線通信モジュール(23)を制御する、請求項15から18のいずれか一項に記載の風力タービンブレード(2)への落雷を検出するための方法。
- 前記主ブレード無線通信モジュール(23)が、必要に応じて、前記個々の無線通信モジュール(14)、および、場合によっては前記中央無線通信モジュール(18)のいずれかと無線通信する、請求項19に記載の風力タービンブレード(2)への落雷を検出するための方法。
- 前記主ブレード接地導体雷検出器(10)が、次のパラメータ、すなわち、ピーク電流、極性、電荷、上昇時間、および比エネルギーのうちの一つ以上、場合によってはすべての項目の雷電流パラメータを測定する、請求項15から20のいずれか一項に記載の風力タービンブレード(2)への落雷を検出するための方法。
- クラウドサーバ(19)などのコンピュータが、前記中央無線通信モジュール(18)からデータを受け取り、前記個々の雷検出器(8、9)および前記主ブレード接地導体雷検出器(10)によって実施された前記測定を比較し、これに基づいて、前記風力タービンブレード(2)への1つまたは複数の落雷の位置を示し、前記1つまたは複数の落雷から生じた1つまたは複数の雷電流の大きさを示す、請求項15から21のいずれか一項に記載の風力タービンブレード(2)への落雷を検出するための方法。
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