JP2024077810A - Anomaly diagnosis system and method for wind power generation equipment - Google Patents
Anomaly diagnosis system and method for wind power generation equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024077810A JP2024077810A JP2022189985A JP2022189985A JP2024077810A JP 2024077810 A JP2024077810 A JP 2024077810A JP 2022189985 A JP2022189985 A JP 2022189985A JP 2022189985 A JP2022189985 A JP 2022189985A JP 2024077810 A JP2024077810 A JP 2024077810A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measured
- acquisition unit
- wind
- power generation
- acquired
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 363
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title claims abstract description 227
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims abstract description 251
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 154
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 50
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 23
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 13
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 13
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 26
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 21
- 230000006870 function Effects 0.000 description 20
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 14
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 10
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 7
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 7
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 241000756122 Aristida purpurascens Species 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
【課題】風力発電設備の稼働率の低下を抑制することを可能とする風力発電装置用の異常診断システムを提供する。【解決手段】風力発電設備の計測風速と計測出力と翼ピッチ角度の計測値とを取得するように構成された計測データ取得部と、風力発電設備のパワーカーブと計測風速とから定まる計画出力を取得するように構成された計画出力取得部と、計測出力と翼ピッチ角度の計測値とに基づいて演算風速を算出するように構成された演算風速算出部と、計測出力と計画出力との比較と、計測風速と演算風速との比較と、に基づいて、風力発電設備の異常診断を行うように構成された異常診断部と、を備える。【選択図】 図3[Problem] To provide an abnormality diagnosis system for a wind power generation device that can suppress a decrease in the operating rate of the wind power generation equipment. [Solution] The system includes a measurement data acquisition unit configured to acquire the measured wind speed, measured output, and measured values of the blade pitch angle of the wind power generation equipment, a planned output acquisition unit configured to acquire the planned output determined from the power curve and measured wind speed of the wind power generation equipment, a calculated wind speed calculation unit configured to calculate a calculated wind speed based on the measured output and the measured values of the blade pitch angle, and an abnormality diagnosis unit configured to perform an abnormality diagnosis of the wind power generation equipment based on a comparison between the measured output and the planned output and a comparison between the measured wind speed and the calculated wind speed. [Selected Figure] Figure 3
Description
本開示は、風力発電設備用の異常診断システム及び異常診断方法に関する。 This disclosure relates to an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method for wind power generation equipment.
特許文献1には、風力発電設備における風速値が所定値以上となる強風時に、装置保護のために風車翼のピッチ角度を変化させて発電を停止するカットアウト制御を行うことが記載されている。また、風力発電設備の出力と翼ピッチ角度とに基づいて算出した演算風速値と風速計の計測値との差分が所定値以上となった場合に、風速計に異常が生じたと判定してカットアウト制御を行うことが記載されている。
ところで、風力発電設備では、風速計に限らず風向計や気温計や翼ピッチ機構等にも劣化や故障等が生じる場合がある。このため、風力発電設備の状態をより具体的に診断することにより、診断結果に応じて劣化や故障を抑制可能な適切な運転モードで運転することや適切な箇所を適切なタイミングで補修することが可能となり、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することが可能となる。この点、特許文献1に記載の風力発電設備用の異常診断システムは、風力発電設備の稼働率を向上させる観点で改善の余地があった。
However, in wind power generation equipment, deterioration and failures may occur not only in the anemometer but also in the wind vane, thermometer, blade pitch mechanism, etc. For this reason, by diagnosing the condition of the wind power generation equipment more specifically, it becomes possible to operate the equipment in an appropriate operating mode that can suppress deterioration and failures according to the diagnosis results, and to repair appropriate parts at the appropriate time, thereby suppressing a decrease in the availability of the wind power generation equipment. In this regard, the abnormality diagnosis system for wind power generation equipment described in
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することを可能とする風力発電装置用の異常診断システム及び異常診断方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present disclosure aims to provide an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method for a wind power generation device that can suppress a decrease in the operating rate of the wind power generation facility.
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備用の異常診断システムは、
風力発電設備の風速の計測値である計測風速と前記風力発電設備の発電機出力の計測値である計測出力と前記風力発電設備の翼ピッチ角度の計測値とを取得するように構成された計測データ取得部と、
前記風力発電設備のパワーカーブと前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速とから定まる前記風力発電設備の発電機出力の計画値である計画出力を取得するように構成された計画出力取得部と、
前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記翼ピッチ角度の計測値とに基づいて前記風力発電設備の風速の演算値である演算風速を算出するように構成された演算風速算出部と、
前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との比較と、前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との比較と、に基づいて、前記風力発電設備の異常診断を行うように構成された異常診断部と、
を備える。
In order to achieve the above object, an abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
a measurement data acquisition unit configured to acquire a measured wind speed, which is a measured value of a wind speed of a wind power generation facility, a measured output, which is a measured value of a generator output of the wind power generation facility, and a measured value of a blade pitch angle of the wind power generation facility;
a planned output acquisition unit configured to acquire a planned output, which is a planned value of a generator output of the wind power generation facility determined from a power curve of the wind power generation facility and the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit;
a calculated wind speed calculation unit configured to calculate a calculated wind speed, which is a calculated value of the wind speed of the wind power generation facility, based on the measurement output acquired by the measurement data acquisition unit and the measurement value of the blade pitch angle;
an abnormality diagnosis unit configured to perform an abnormality diagnosis of the wind power generation facility based on a comparison between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit, and a comparison between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit;
Equipped with.
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備の異常診断方法は、
前記風力発電設備の風速の計測値である計測風速と前記風力発電設備の発電機出力の計測値である計測出力と前記風力発電設備の翼ピッチ角度の計測値とを取得するデータ取得ステップと、
前記風力発電設備のパワーカーブと前記データ取得ステップで取得した前記計測風速とから定まる前記風力発電設備の発電機出力の計画値である計画出力を取得する計画出力取得ステップと、
前記データ取得ステップで取得した前記計測出力と前記翼ピッチ角度の計測値とに基づいて前記風力発電設備の風速の演算値である演算風速を算出する演算風速算出ステップと、
前記データ取得ステップで取得した前記計測出力と前記計画出力取得ステップで取得した前記計画出力との比較と、前記データ取得ステップで取得した前記計測風速と前記演算風速算出ステップで算出した前記演算風速との比較と、に基づいて、前記風力発電設備の異常診断を行う異常診断ステップと、
を備える。
In order to achieve the above object, a method for diagnosing an abnormality in a wind power generation facility according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
a data acquisition step of acquiring a measured wind speed, which is a measured value of the wind speed of the wind power generation facility, a measured output, which is a measured value of the generator output of the wind power generation facility, and a measured value of the blade pitch angle of the wind power generation facility;
a planned output acquisition step of acquiring a planned output, which is a planned value of a generator output of the wind power generation facility determined from a power curve of the wind power generation facility and the measured wind speed acquired in the data acquisition step;
a calculated wind speed calculation step of calculating a calculated wind speed, which is a calculated value of the wind speed of the wind power generation facility, based on the measurement output acquired in the data acquisition step and the measurement value of the blade pitch angle;
an abnormality diagnosis step of diagnosing an abnormality of the wind power generation facility based on a comparison between the measured output acquired in the data acquisition step and the planned output acquired in the planned output acquisition step, and a comparison between the measured wind speed acquired in the data acquisition step and the calculated wind speed calculated in the calculated wind speed calculation step;
Equipped with.
本開示の少なくとも一実施形態によれば、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することを可能とする風力発電装置用の異常診断システム及び異常診断方法が提供される。 According to at least one embodiment of the present disclosure, an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method for a wind power generation device are provided that can suppress a decrease in the operating rate of the wind power generation facility.
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of components described as the embodiments or shown in the drawings are merely illustrative examples and are not intended to limit the scope of the invention.
For example, expressions expressing relative or absolute configuration, such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial," not only express such a configuration strictly, but also express a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to rectangular shapes, cylindrical shapes, etc. in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect is obtained.
On the other hand, the expressions "comprise,""include,""have,""includes," or "have" of one element are not exclusive expressions excluding the presence of other elements.
図1は、本開示の異常診断システム40による異常診断の対象である風力発電設備1の構成の一例を説明するための図である。
図1に示すように、風力発電設備1は、基礎等の上に立設される支柱2と、支柱2の上端に設置されるナセル3と、ナセル3の一端側に回転可能に設けられた風車ロータ4とを備える。風車ロータ4は、ロータヘッド5と、ロータヘッド5に放射状に取り付けられた複数枚の風車翼6とを含む。また、風力発電設備1は、風車翼6の各々のピッチ角度(以下、「翼ピッチ角度」と記載する。)を調節するための翼ピッチ機構12と、ナセル3のヨー角を調節するためのヨー旋回機構14とを備える。
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of the configuration of a wind
1, the wind
ナセル3の内部には、風車ロータ4に増速機10を介して連結された発電機11が設置されている。風車ロータ4の回転が増速機10を介して発電機11に伝達されて発電機11を駆動することにより、発電機11から電力が出力される。
Inside the
風力発電設備1は、風力発電設備1を通過する風の風速を計測する風速計7と、風力発電設備1を通過する風の風向を計測する風向計8と、気温を計測する気温計9と、翼ピッチ角度を計測するピッチ角センサ15と、発電機11の出力を計測する発電機出力計16と、ナセル3のヨー角αzを計測するヨー角センサ18とを備える。風速計7、風向計8及び気温計9はナセル3の外面(たとえばナセル3の上部等)に設けられている。風速計7は、例えば風杯式又は風車式の風速計であってもよい。風杯式風速計は、回転軸の周りに回転する風杯(カップ)の回転数をロータリーエンコーダ等で測定して風速を計測するものであり、風車式風速計は、回転軸の周りに回転するプロペラ状の羽根の回転数をロータリーエンコーダ等で測定して風速を計測するものである。風向計8は、例えば矢羽根の向きの変化を電気抵抗の変化に変換するポテンショメータ式の風向計であってもよく、例えば所定の基準方位(例えば北方向)に対して風の流れの向きがなす角度を風向として計測する。ヨー角センサ18は、例えば、上記所定の基準方位に対して風車ロータ4の回転軸線がなす角度をナセル3のヨー角として計測する。以下、発電機11の出力を「発電機出力」という。
The wind
風力発電設備1の適所(例えばナセル3の内部又は支柱2の内部等)には、風力発電設備1の各種運転制御を行うための制御装置20が設けられている。制御装置20には、風速計7で計測した風速の計測値である計測風速Vm、風向計8によって計測した風向αw、気温計9で計測した気温の計測値T、ピッチ角センサ15によって計測された翼ピッチ角度の計測値θ、及び、発電機出力計16によって計測した発電機出力の計測値である計測出力Pm、ヨー角センサ18によって計測したナセル3のヨー角αz等の各々を示す信号が入力される。
A
制御装置20は、風速計7によって計測した計測風速Vm等の諸条件に基づいて翼ピッチ角度を最適と考えられる翼ピッチ角度に調節するように、翼ピッチ機構12を制御する。制御装置20は、風速計7によって計測した計測風速Vmが予め定められたカットアウト風速を超えた場合に、翼ピッチ角度をフェザー位置に制御して風車ロータ4の回転を自動的に停止させるカットアウト制御を行う。
The
また、制御装置20は、風車ロータ4の向きを風向に正対させるように風向に追従させる制御である風向追従制御を実行可能に構成されている。風向追従制御とは、具体的には、風向計8によって計測した風向αwとヨー角センサによって計測したヨー角αzとの差分である風向偏差Δαを算出し、風向偏差Δαの絶対値が閾値Δαthを超えた場合に、風向偏差Δαの絶対値を減少させるように(好ましくは0にするように)ヨー旋回機構14を制御してナセル3のヨー角を調節する制御である。ここで、風向偏差Δαは、風車ロータ4の回転軸線に対して風向計8によって計測した風向がなす角度であり、例えば風向αwからヨー角αzを減算することによって算出される。
The
制御装置20は、通信ネットワーク21を介して異常診断システム40と通信可能に構成されている。制御装置20は、風速計7で計測した風速の計測値である計測風速Vm、風向計8によって計測した風向、気温計9で計測した気温の計測値T、ピッチ角センサ15によって計測された翼ピッチ角度の計測値θ、発電機出力計16によって計測した発電機出力の計測値である計測出力Pm及びヨー角センサ18によって計測したナセル3のヨー角αz等の風力発電設備1で計測される各種計測データを異常診断システム40に送信する。異常診断システム40は、制御装置20から送信された各種計測データを時系列データとして保存し、後述のように風力発電設備1の異常診断に利用する。
The
図2は、図1に示した異常診断システム40のハードウェア構成の一例を示す図である。図3は、図2に示した異常診断システム40の機能的な構成を説明するためのブロック図である。
Figure 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the
図2に示すように、異常診断システム40は、例えばプロセッサ72、RAM(Random Access Memory)74、ROM(Read Only Memory)76、HDD (Hard Disk Drive)78、入力I/F80、及び出力I/F82及び表示器83を含み、これらがバス84を介して互いに接続されたコンピュータを用いて構成される。なお、異常診断システム40のハードウェア構成は上記に限定されず、制御回路と記憶装置との組み合わせにより構成されてもよい。また異常診断システム40は、異常診断システム40の各機能を実現するプログラムをコンピュータが実行することにより構成される。以下で説明する異常診断システム40における各部の機能は、例えばROM76に保持されるプログラムをRAM74にロードしてプロセッサ72で実行するとともに、RAM74やROM76におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。異常診断システム40を構成するハードウェアは、1つの場所に集約されていてもよいし、複数の場所に分散して設けられていてもよい。以下では、異常診断システム40が風力発電設備1から離れた場所に設けられていて風力発電設備1の異常診断を遠隔で行う場合の例を説明するが、異常診断システム40の各機能は、例えば風力発電設備1が備える制御装置20によって実現されてもよい。
2, the
図3に示すように、異常診断システム40は、計測データ取得部42、計画出力取得部44、演算風速算出部46、異常診断部48及び記憶部50を含む。以下、異常診断システム40の各部の機能について、図4~図8等を用いて説明する。
As shown in FIG. 3, the
図4は、図2及び図3に示した異常診断システム40による異常診断のフローの一部を示す図である。図5は、図4に示した異常診断のフローの続きの一部を示す図である。図6は、図5に示した異常診断のフローの続きの一部を示す図である。図7は、図6に示した異常診断のフローの続きの一部を示す図である。図8は、図7に示した異常診断のフローの続きの一部を示す図である。
Figure 4 is a diagram showing a part of the flow of abnormality diagnosis by the
図4に示すように、S101において、計測データ取得部42は、風速計7によって計測した計測風速Vm、風向計8によって計測した風向の計測値、気温計9によって計測した気温の計測値T、ピッチ角センサ15によって計測した翼ピッチ角度θ、発電機出力計16によって計測した発電機11の計測出力Pm及びヨー角センサ18によって計測したヨー角αz等の各々の時系列データを制御装置20から通信ネットワーク21を介して取得する。
As shown in FIG. 4, in S101, the measurement
S102において、計画出力取得部44は、記憶部50から取得したパワーカーブCp(図9参照)を参照して、計測データ取得部42によって取得した計測風速Vmに対応する発電機出力の計画値である計画出力PpをパワーカーブCpから特定し、特定した計画出力Ppを取得する。なお、図9に示すように、パワーカーブCpは、風速に対する予め定められた発電機出力の計画値(計画出力)の関係を示す相関情報であり、記憶部50に予め記憶しておきS102で記憶部50から読み出される。
In S102, the planned
S103において、異常診断部48は、S101で取得した計測出力PmとS102で取得した計画出力Ppとを比較し、計測出力Pmと計画出力Ppとの差分ΔPを算出する。ここで、差分ΔPは、計測出力Pmから計画出力Ppを減算した値(=Pm-Pp)である。そして、算出した差分ΔPの絶対値が閾値ΔPthより小さい場合には、S104において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Xと判定する。状態Xは、風力発電設備1が正常な状態にあることを意味する。異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Xと判定した場合には、風力発電設備1を通常運転モードで運転させる。すなわち、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Xと判定した場合に、風力発電設備1を通常運転モードで運転するように制御装置20に指示するための通常運転モード指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信する。制御装置20は、通常運転モード指示信号を受信した場合に、風力発電設備1を通常運転モードで運転する。
In S103, the
S103で算出した差分ΔPの絶対値が閾値ΔPthより小さくない場合には、S105へ移行する。図5に示すように、S105において、演算風速算出部46は、風力発電設備1における発電機出力と翼ピッチ角度と風速との関係を示す相関情報R1(図10参照)を記憶部50から取得して参照し、S101で取得した計測出力Pmと翼ピッチ角度の計測値θと相関情報R1とに基づいて、風速の演算値である演算風速Vcを算出する。例えば図11に示すように、演算風速算出部46は、S101で取得した計測出力Pmを所定の関数F(P)に入力することで関数F(P)から出力された値と、S101で取得した翼ピッチ角度の計測値θを所定の関数F(θ)に入力することで関数F(θ)から出力された値とを加算することにより、演算風速Vcを算出してもよい。
If the absolute value of the difference ΔP calculated in S103 is not smaller than the threshold ΔPth, the process proceeds to S105. As shown in FIG. 5, in S105, the calculated wind
S106において、異常診断部48は、S101で取得した計測風速VmとS104で算出した演算風速Vcとを比較し、計測風速Vmと演算風速Vcとの差分ΔVを算出する。ここで、差分ΔVは、計測風速Vmから演算風速Vcを減じた値(=Vm-Vc)である。そして、算出した差分ΔVの絶対値が閾値ΔVthより小さい場合にはS107に移行し、差分ΔVの絶対値が閾値ΔVthより小さくない場合にはS121に移行する。
In S106, the
S107において、異常診断部48は、S101で取得した気温Tが閾値Tthl(例えば10℃)より低いか否か、及び、S103で算出した差分ΔPが0より大きいか否かを判定する。S107において、気温Tが閾値Tthlより低く、且つ、差分ΔPが0より大きいと判定された場合には、S108において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Hと判定する。状態Hは、気温Tが閾値Tthlより低く空気密度が通常より高いことに起因して計測出力Pmが計画出力Ppから乖離している状態を意味する。
In S107, the
異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Hと判定した場合に、風力発電設備1を出力抑制モードで運転させる。すなわち、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Hと判定した場合に、風力発電設備1を出力抑制モードで運転するように制御装置20に指示するための出力抑制モード指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信する。制御装置20は、出力抑制モード指示信号を受信した場合に、風力発電設備1を出力抑制モードで運転する。なお、ここでの出力抑制モードとは、発電機出力を通常運転モードよりも抑制するモードである。出力抑制モードは、例えば翼ピッチ角度を通常運転モードよりもフェザー側に制御するモードであってもよい。出力抑制モードにおいて、制御装置20は、例えば図13に示すように、風速に応じて定まる発電機11の目標出力を通常運転モードよりも小さくすることにより、発電機11の出力を通常運転モードよりも抑制してもよい。
When the
S107において、気温Tが閾値Tthlより低くないと判定された場合及びΔPが0より大きくないと判定された場合には、S109に移行する。 If it is determined in S107 that the temperature T is not lower than the threshold value Tthl and that ΔP is not greater than 0, the process proceeds to S109.
S109では、異常診断部48は、S101で取得した気温Tが閾値Tthh(例えば20℃)より高いか否か、及び、S103で算出した差分ΔPが0より小さいか否かを判定する。S109において、気温Tが閾値Tthhより高く、且つ、差分ΔPが0より小さいと判定された場合には、S110において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Iと判定する。状態Iは、気温Tが閾値Tthhより高く空気密度が通常より低いことに起因して計測出力Pmが計画出力Ppから乖離している状態を意味する。異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Iと判定した場合に、風力発電設備1を出力最適化モードで運転させる。すなわち、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Iと判定した場合に、風力発電設備1を出力最適化モードで運転するように制御装置20に指示するための出力最適化モード指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信する。制御装置20は、出力最適化モード指示信号を受信した場合に、風力発電設備1を出力最適化モードで運転する。なお、ここでの出力最適化モードとは、翼ピッチ角度の変更によって発電機出力を通常運転モードよりも大きくする運転モードである。出力最適化モードは、例えば、翼ピッチ角度を通常運転モードよりもファイン側に制御するモードであってもよい。ただし、出力最適化モードにおいて、翼ピッチ角度をファイン側に制御しても発電機出力が増加しない場合には、制御装置20は、発電機出力が最大となる翼ピッチ角度で風力発電設備1の運転を継続してもよい。出力最適化モードにおいて、制御装置20は、例えば図14に示すように、風速に応じて定まる発電機11の目標出力を通常運転モードよりも大きくすることにより、発電機11の出力を通常運転モードよりも大きくしてもよい。
In S109, the
S109において、気温Tが閾値Tthhより高くないと判定された場合及びΔPが0より小さくないと判定された場合には、S111において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Zと判定する。状態Zは、風速計7に異常はないものの、その他に風力発電設備1の適切な運転を妨げる何らかの不明な事象が生じている状態を意味する。異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Zと判定した場合には、例えば、風力発電設備1の運転を自動的に停止するように制御装置20に指示するための運転停止指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信してもよいし、風力発電設備1に検査員を派遣する要請を示す通知を発信してもよい。異常診断部48は、当該通知を異常診断システム40の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム40が備える表示器83(図2参照)に表示させてもよい。制御装置20は、運転停止指示信号を受信した場合に、風力発電設備1の運転を停止させる。制御装置20による風力発電設備1の運転を停止させる制御は、例えば翼ピッチ角度をフェザー位置に変更して発電機11の発電を停止する制御を含んでいてもよい。
If it is determined in S109 that the temperature T is not higher than the threshold value Tthh and that ΔP is not smaller than 0, then in S111, the
図6に示すように、S121において、S103で算出した差分ΔPが0より大きいか否かを判定する。S121で差分ΔPが0より大きいと判定された場合には、S122において、異常診断部48は、風速の乱れの強さItが閾値Itth以上であるか否かを判定する。風速の乱れの強さ(風速の乱流強度)は、風速の標準偏差の平均風速に対する比であり、S101で取得した計測風速に基づいて算出される。また、図12に示すように、閾値Itthは風速が大きくなるにつれて低下してもよい。
As shown in FIG. 6, in S121, it is determined whether the difference ΔP calculated in S103 is greater than 0. If it is determined in S121 that the difference ΔP is greater than 0, in S122, the
S122において、風速の乱れの強さItが閾値Itth以上であると判定された場合には、S123において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Gと判定する。状態Gは、風速の乱れの強さが大きいことに起因して計測出力Pmが計画出力Ppに対して過剰となっている状態(性能過剰)を意味する。異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Gと判定した場合には、風力発電設備1を荷重抑制モードで運転させる。すなわち、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Gと判定した場合に、風力発電設備1を荷重抑制モードで運転するように制御装置20に指示するための荷重抑制モード指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信する。制御装置20は、荷重抑制モード指示信号を受信した場合に、風力発電設備1を荷重抑制モードで運転する。なお、ここでの荷重抑制モードとは、風車翼6に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制するモードである。荷重抑制モードは、例えば翼ピッチ角度を通常運転モードよりもフェザー側に制御するモードであってもよい。具体的には、荷重抑制モードでは、制御装置20は、例えば複数の風車翼6の各々の翼ピッチ角度を独立して制御することによって風速の乱れの強さに起因する風荷重を通常運転モードよりも抑制してもよい。荷重抑制モードにおいて、制御装置20は、例えば図15に示すように、風速に応じて定まる発電機11の目標出力を通常運転モードよりも小さくするとともに、例えば図16に示すように、発電機11の出力に応じて定まる目標翼ピッチ角度を通常運転モードよりもフェザー側に閉じることにより、風車翼6に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制してもよい。
If it is determined in S122 that the wind speed disturbance strength It is equal to or greater than the threshold Itth, then in S123, the
S122において、風速の乱れの強さItが閾値Itth以上ではないと判定された場合には、S124において、異常診断部48は、S101で取得した気温Tが閾値Tth0以下であるか否かを判定する。ここで、閾値Tth0は、水の凝固点を示す温度であり、例えば0℃又は0℃近傍の温度であってもよい。なお、閾値Tth0は閾値Tthlよりも低い温度である。
If it is determined in S122 that the wind speed turbulence strength It is not equal to or greater than the threshold Itth, then in S124 the
S124において、気温Tが閾値Tth0以下であると判定された場合には、S125において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Aと判定する。状態Aは、風速計7が着氷した状態(風速計7が降雪により着雪した状態も含む。)を意味し、この状態では、風速計7の回転抵抗が増加しており、回転部分が固着して回転不能になっている可能性がある。風速計7が着氷していて正確な風速を計測できない状態で風速計7の計測値に基づいて風力発電設備1の運転を継続すると、高風速による運転停止などの保安停止制御(例えば風速がカットアウト風速を超えた場合に風力発電設備1の運転を停止するカットアウト制御)ができなくあるため、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。
If it is determined in S124 that the temperature T is equal to or lower than the threshold value Tth0, in S125, the
このため、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Aと判定した場合には、風速計7が着氷した状態であることを知らせるための通知を発信してもよい。異常診断部48は、当該通知を異常診断システム40の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム40が備える表示器83(図2参照)に表示させてもよい。また、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Aと判定した場合に、風力発電設備1を演算風速運転モードで運転させてもよい。すなわち、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Aと判定した場合に、風力発電設備1を演算風速運転モードで運転するように制御装置20に指示するための演算風速運転モード指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信してもよい。制御装置20は、演算風速運転モード指示信号を受信した場合に、風力発電設備1を演算風速運転モードで運転する。また、この場合、制御装置20は、演算風速Vcがカットアウト風速を超えた場合に風力発電設備1の運転を停止させる。
Therefore, when the
なお、ここでの演算風速運転モードとは、翼ピッチ角度の制御に用いる風速として、風速計7によって計測した計測風速Vmに代わりに上述の演算風速Vcを用いるモードである。すなわち、制御装置20は、演算風速運転モードでは、翼ピッチ角度を演算風速Vcに基づいて最適と考えられる翼ピッチ角度に調節するように、翼ピッチ機構12を制御する。また、制御装置20は、演算風速運転モードにおいて演算風速Vcが予め定められたカットアウト風速を超えた場合に、翼ピッチ角度をフェザー位置に制御して発電機11の発電を停止させるカットアウト制御を実行する。
The calculated wind speed operation mode here is a mode in which the calculated wind speed Vc described above is used as the wind speed used to control the blade pitch angle instead of the measured wind speed Vm measured by the
S124において、気温Tが閾値Tth0以下ではないと判定された場合には、S126において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Bと判定する。状態Bは、風速計7又は気温計9に故障の兆候が表れた状態を意味する。状態Bの場合、正確な風速を計測できない状態で風力発電設備1の運転を継続すると、高風速による運転停止などの保安停止制御(例えば風速がカットアウト風速を超えた場合に風力発電設備1の運転を停止するカットアウト制御)ができなくあるため、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。
If it is determined in S124 that the temperature T is not equal to or lower than the threshold value Tth0, then in S126 the
このため、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Bと判定した場合には、風速計7又は気温計9に故障の兆候が表れた状態であることを知らせるための通知であって、風速計7及び気温計9のメンテナンスを推奨する通知を発信する。ここでのメンテナンスを推奨する通知とは、例えば所定期間以内(例えば1か月以内等)に風向計8及び気温計9の部品交換又は修繕を行う計画交換又は計画修繕を推奨する通知であってもよい。異常診断部48は、当該通知を異常診断システム40の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム40が備える表示器83(図2参照)に表示させてもよい。また、上述の差分ΔVが軽微であれば、状態Aの場合と同様に、風力発電設備1を演算風速運転モードで運転させてもよい。また、この場合、制御装置20は、演算風速Vcがカットアウト風速を超えた場合に風力発電設備1の運転を停止させる。
Therefore, when the
図7に示すように、S131において、異常診断部48は、上述した風向追従制御に異常があるか否かを判定する。具体的には、例えば風向追従制御を所定時間t1(例えば10分等の一定時間)以上行っても風向偏差Δαの絶対値が閾値αthを下回らない場合、すなわち、風向追従制御を行っても風向偏差Δαの絶対値が閾値αthを超えている状態が予め定められた所定時間t1以上継続している場合に、異常診断部48は、風向追従制御に異常があると判定する。また、異常診断部48は、例えば風向追従制御を行うことにより風向偏差Δαの絶対値が所定時間以内に閾値αthを下回った場合に、異常診断部48は、風向追従制御に異常がないと判定する。
As shown in FIG. 7, in S131, the
S131で風向追従制御に異常があると判定した場合には、S132において、異常診断部48は、風向追従制御を行っても風向偏差Δαの絶対値が所定時間t2(例えば10分等の一定時間)以上変化しないかどうかを判定する。S131で風向追従制御に異常があると判定した場合には、S141に移行する。S132において、風向偏差Δαの絶対値が所定時間t2以上変化しないと判定した場合には、S133において、異常診断部48は、気温計9によって計測した気温Tが上記閾値Tth0以下であるか否かを判定する。
If it is determined in S131 that there is an abnormality in the wind direction tracking control, then in S132 the
S133において、気温計9によって計測した気温Tが閾値Tth0以下であると判定した場合には、S134において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Cと判定する。状態Cは、風向計8が着氷した状態(風向計8が降雪により着雪した状態も含む。)を意味し、この状態では、風向計8の回転抵抗が増加しており、回転部分が固着して回転不能になっている可能性がある。風車ロータ4の回転軸線に対して風向計8の矢羽根の向きに偏差がある状態で風向計8の回転部分が固着すると、風向追従制御によってナセル3のヨー旋回動作を行ってもその偏差が減少せず、風向追従制御が延々と継続することとなる。なお、ナセル3のヨー角には、所定の基準方向を中心として時計回り及び反時計回りの各々に限界角度があるため、風向追従制御では、ナセル3のヨー角が限界角度に到達するとナセルの旋回方向を逆方向に変更することで風向追従を継続する。
If it is determined in S133 that the temperature T measured by the thermometer 9 is equal to or lower than the threshold value Tth0, then in S134, the
状態Cの場合、正確な風向を計測できない状態で風力発電設備1の運転を継続すると、風車ロータ4を風向に正対させた運転(風向偏差Δαを0又は0近傍にする運転)ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Cと判定した場合には、風向計8が着氷した状態であることを知らせるための通知を発信してもよい。異常診断部48は、当該通知を異常診断システム40の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム40が備える表示器83(図2参照)に表示させてもよい。また、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Cと判定した場合には、風力発電設備1の運転を自動的に停止させてもよい。すなわち、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Cと判定した場合には、風力発電設備1の運転を停止するように制御装置20に指示するための運転停止指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信してもよい。制御装置20は、運転停止指示信号を受信した場合に、風力発電設備1の運転を停止させる。制御装置20による風力発電設備1の運転を停止させる制御は、例えば翼ピッチ角度をフェザー位置に変更して発電機11の発電を停止する制御を含んでいてもよい。
In the case of state C, if the operation of the wind
S132において、風向追従制御を行うことによって風向偏差Δαが所定時間以内に変化したと判定した場合には、S135において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Yと判定する。状態Yは、風向計8が劣化している状態であり、風力発電設備1の運転の継続は可能であるものの風向計8を交換した方が望ましい状態を意味する。このため、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Yと判定した場合には、風向計8を所定期間以内(例えば1か月以内等)に交換する計画交換を推奨する通知を発信する。異常診断部48は、当該通知を異常診断システム40の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム40が備える表示器83に表示させてもよい。
If it is determined in S132 that the wind direction deviation Δα has changed within a predetermined time by performing wind direction tracking control, then in S135 the
S133において、気温計9によって計測した気温Tが閾値Tth0以下ではないと判定した場合には、S136において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Dと判定する。状態Dは、風向計8に故障の兆候が表れた状態であり、風力発電設備1の運転を継続すると、風向偏差Δαを示す信号が安定しないことによりナセル3のヨー旋回動作が継続し、ナセル3のヨー旋回を制御するための機器の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータ4を風向に正対させた運転(風向偏差Δαを0又は0近傍にした運転)ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。
If it is determined in S133 that the temperature T measured by the thermometer 9 is not equal to or lower than the threshold value Tth0, then in S136 the
このため、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Dと判定した場合には、風向計8に故障の兆候が表れた状態であることを知らせるための通知であって、風向計8のメンテナンスを推奨する通知を発信する。ここでのメンテナンスを推奨する通知とは、例えば所定期間以内(例えば1か月以内等)に風向計8の部品交換又は修繕を行う計画交換又は計画修繕を推奨する通知であってもよい。異常診断部48は、当該通知を異常診断システム40の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム40が備える表示器83に表示させてもよい。なお、風向計8の故障により風力発電設備1の運転の継続が困難な場合には、例えば、風力発電設備1の運転を自動的に停止させてもよい。すなわち、風力発電設備1の運転を停止するように制御装置20に指示するための運転停止指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信してもよい。制御装置20は、運転停止指示信号を受信した場合に、風力発電設備1の運転を停止させる。制御装置20による風力発電設備1の運転を停止させる制御は、例えば翼ピッチ角度をフェザー位置に変更して発電機11の発電を停止する制御を含んでいてもよい。
For this reason, when the
図8に示すように、S141において、ピッチ制御に異常があるか否かを判定する。例えば、異常診断部48は、時々刻々と変化する風速と発電機11の出力との組み合わせからなるデータを風速の区間毎に分類し、風速の区間毎に分類された発電機出力の時系列データにおける発電機出力のピークピーク値(peak-to-peak value)が、風速の区間毎に規定された閾値より大きい場合に、ピッチ制御に異常があると判定する。また、異常診断部48は、風速の区間毎に分類された発電機出力の時系列データにおける発電機出力のピークピーク値が、風速の区間毎に規定された閾値より大きくない場合には、ピッチ制御に異常がないと判定する。
As shown in FIG. 8, in S141, it is determined whether or not there is an abnormality in the pitch control. For example, the
S141においてピッチ制御に異常があると判定した場合には、S142において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Eと判定する。状態Eは、翼ピッチ機構12が摩耗して劣化しており、翼ピッチ角度を風速に応じた最適翼ピッチ角度に制御することができないために出力性能が低下している状態を意味する。翼ピッチ機構12の劣化が放置された場合、機器の損傷度合いが進行し、損傷が重度なものとなる懸念がある。
If it is determined in S141 that there is an abnormality in the pitch control, in S142 the
このため、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Eと判定した場合には、翼ピッチ機構12が摩耗して劣化している状態であることを知らせるための通知であって、翼ピッチ機構12の摩耗した部分のメンテナンスを推奨する通知を発信する。ここでのメンテナンスを推奨する通知とは、例えば所定期間以内(例えば1か月以内等)に翼ピッチ機構12の摩耗した部分の交換又は修繕を行う計画交換又は計画修繕を推奨する通知であってもよい。異常診断部48は、当該通知を異常診断システム40の外部に発信してもよいし、例えば異常診断システム40が備える表示器83(図2参照)に表示させてもよい。なお、翼ピッチ機構12の劣化が許容できないレベルまで進行した場合には、風力発電設備1の運転を停止させてもよい(風力発電設備1の運転を停止するように制御装置20に指示するための運転停止指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信してもよい)。また、翼ピッチ機構12の劣化が軽度である場合には、翼ピッチ機構12の劣化の進行を抑制するために、風力発電設備1を上述の荷重抑制モードで運転させてもよい。すなわち、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Eと判定した場合に、風力発電設備1を上述の荷重抑制モードで運転するように制御装置20に指示するための荷重抑制モード指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信してもよい。制御装置20は、荷重抑制モード指示信号を受信した場合に、風力発電設備1を荷重抑制モードで運転する。
For this reason, when the
S141においてピッチ制御に異常がないと判定した場合には、S143において、異常診断部48は、風速の乱れの強さItが閾値Itth以上であるか否かを判定する。S143の判定方法はS122の判定方法と同一であるため説明を省略する。
If it is determined in S141 that there is no abnormality in the pitch control, in S143 the
S143において風速の乱れの強さItが閾値Itth以上であると判定された場合には、S144において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を以下に記載の状態Fと判定する。状態Fは、風速の乱れの強さが大きいことに起因して計測出力Pmが計画出力Ppに対して過少となっている状態(性能低下)を意味する。異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Fと判定した場合には、風力発電設備1を出力最適化荷重抑制モードで運転させてもよい。すなわち、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Fと判定した場合に、風力発電設備1を出力最適化荷重抑制モードで運転するように制御装置20に指示するための出力最適化荷重抑制モード指示信号を通信ネットワーク21を介して制御装置20に送信してもよい。制御装置20は、出力最適化荷重抑制モード指示信号を受信した場合に、風力発電設備1を出力最適化荷重抑制モードで運転する。なお、ここでの出力最適化荷重抑制モードとは、例えば翼ピッチ角度を通常運転モードよりもファイン側に制御して発電機出力を増加させつつ、複数の風車翼6の各々の翼ピッチ角度を独立して制御すること等によって風車翼6に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制するモードであってもよい。出力最適化荷重抑制モードにおいて、制御装置20は、例えば図17に示すように、風速に応じて定まる発電機11の目標出力を通常運転モードよりも大きくするとともに、例えば図18に示すように、発電機11の出力に応じて定まる目標翼ピッチ角度を通常運転モードよりもファイン側に開くことにより、発電機11の出力を増加させつつ風車翼6に作用する風荷重を抑制してもよい。
If it is determined in S143 that the wind speed disturbance strength It is equal to or greater than the threshold Itth, then in S144, the
S122において、風速の乱れの強さItが閾値Itth以上ではないと判定された場合には、S145において、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Jと判定する。状態Jは、風速計に故障の兆候が表れた状態を意味する。状態Jの場合、正確な風速を計測できない状態で風力発電設備1の運転を継続すると、高風速による運転停止などの保安停止制御(例えば風速がカットアウト風速を超えた場合に風力発電設備1の運転を停止するカットアウト制御)ができなくあるため、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。
If it is determined in S122 that the strength of the wind speed disturbance It is not equal to or greater than the threshold Itth, then in S145 the
このため、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Jと判定した場合には、風速計7に故障の兆候が表れた状態であることを知らせるための通知であって、風速計7のメンテナンスを推奨する通知を発信する。ここでのメンテナンスを推奨する通知とは、例えば所定期間以内(例えば1か月以内等)に風速計7の部品交換又は修繕を行う計画交換又は計画修繕を推奨する通知であってもよい。また、異常診断部48は、風力発電設備1の状態を状態Jと判定した場合に、風力発電設備1を演算風速に基づいて上述の出力最適化モード又は通常運転モードで運転させてもよい。
For this reason, when the
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
幾つかの実施形態では、記憶部50に記憶された上述の閾値(Itth,Pth,Tth0,Tthh,Tthl)に対して教師あり学習による機械学習を行うことで各閾値の精度を高めてもよい。すなわち、閾値と比較する各値と運転モード(通常運転モード、出力抑制モード、出力最適化モード又は演算風速運転モード)の変更の要否との関係を異常診断システム40による異常診断後に人間が入力して閾値の補正を繰り返し行ってもよい。
The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications to the above-described embodiments and appropriate combinations of these modifications.
In some embodiments, the accuracy of each threshold value may be improved by performing supervised machine learning on the above-mentioned threshold values (Itth, Pth, Tth0, Tthh, Tthl) stored in the
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows:
[1]本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備用の異常診断システム(例えば上述の異常診断システム40)は、
前記風力発電設備の風速の計測値である計測風速(例えば上述の計測風速Vm)と前記風力発電設備の発電機出力の計測値である計測出力(例えば上述の計測出力Pm)と前記風力発電設備の翼ピッチ角度の計測値(例えば上述の翼ピッチ角度θの計測値)とを取得するように構成された計測データ取得部(例えば上述の計測データ取得部42)と、
前記風力発電設備のパワーカーブ(例えば上述のパワーカーブCp)と前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速とから定まる前記風力発電設備の発電機出力の計画値である計画出力(例えば上述の計画出力Pp)を取得するように構成された計画出力取得部(例えば上述の計画出力取得部44)と、
前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記翼ピッチ角度の計測値とに基づいて前記風力発電設備の風速の演算値である演算風速(例えば上述の演算風速Vc)を算出するように構成された演算風速算出部(例えば上述の演算風速算出部46)と、
前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との比較と、前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との比較と、に基づいて、前記風力発電設備の異常診断を行うように構成された異常診断部(例えば上述の異常診断部48)と、
を備える。
[1] An abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to at least one embodiment of the present disclosure (e.g., the
a measurement data acquisition unit (e.g., the above-mentioned measurement data acquisition unit 42) configured to acquire a measured wind speed (e.g., the above-mentioned measured wind speed Vm) which is a measurement value of the wind speed of the wind power generation facility, a measured output (e.g., the above-mentioned measured output Pm) which is a measurement value of the generator output of the wind power generation facility, and a measured value of the blade pitch angle of the wind power generation facility (e.g., the above-mentioned measured value of the blade pitch angle θ);
a planned output acquisition unit (e.g., the above-mentioned planned output acquisition unit 44) configured to acquire a planned output (e.g., the above-mentioned planned output Pp), which is a planned value of a generator output of the wind power generation facility determined from a power curve (e.g., the above-mentioned power curve Cp) of the wind power generation facility and the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit;
a calculated wind speed calculation unit (e.g., the above-mentioned calculated wind speed calculation unit 46) configured to calculate a calculated wind speed (e.g., the above-mentioned calculated wind speed Vc) that is a calculated value of the wind speed of the wind power generation facility based on the measurement output acquired by the measurement data acquisition unit and the measurement value of the blade pitch angle;
an abnormality diagnosis unit (e.g., the above-mentioned abnormality diagnosis unit 48) configured to perform an abnormality diagnosis of the wind power generation facility based on a comparison between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit, and a comparison between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit;
Equipped with.
上記[1]に記載の風力発電設備用の異常診断システムでは、計測風速と演算風速との比較だけでなく、計測出力と計画出力との比較に基づいて風力発電設備の異常診断を行うことにより、計測出力と計画出力との比較のみに基づいて風力発電設備の異常診断を行う特許文献1と比較して、風力発電設備の異常をより具体的に診断することが可能となる。例えば、計測出力と計画出力との差が十分に小さい場合には、風速に応じた適切な発電機出力が得られていると考えられるため、計測風速と演算風速との差がある程度大きくても、風力発電設備の運転を安全に継続する上で妨げとなるような異常は生じていないと考えられ、風力発電設備の運転を継続させることが可能である。このため、異常診断部の診断結果に基づいて風力発電設備の稼働率の低下を抑制することが可能となる。
In the abnormality diagnosis system for wind power generation equipment described in [1] above, abnormality diagnosis of the wind power generation equipment is performed not only based on a comparison between the measured wind speed and the calculated wind speed, but also based on a comparison between the measured output and the planned output, making it possible to diagnose abnormalities of the wind power generation equipment more specifically than in
[2]幾つかの実施形態では、上記[1]に記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断部は、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が閾値より小さい場合に、前記風力発電設備に異常がないと判定するように構成される。
[2] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility described in [1] above,
The abnormality diagnosis unit is configured to determine that there is no abnormality in the wind power generation equipment when the absolute value of the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than a threshold value.
上記[2]に記載の風力発電設備用の異常診断システムによれば、計測出力と計画出力との差の絶対値が閾値より小さい場合には、風速に応じた適切な発電機出力が得られていると考えられるため、計測風速と演算風速との差がある程度大きくても、風力発電設備に異常がないと判定して風力発電設備の運転を継続させることが可能である。このため、異常診断部の診断結果に基づいて風力発電設備の稼働率の低下を抑制することが可能となる。 According to the abnormality diagnosis system for wind power generation equipment described in [2] above, if the absolute value of the difference between the measured output and the planned output is smaller than the threshold value, it is considered that an appropriate generator output according to the wind speed is obtained, so even if the difference between the measured wind speed and the calculated wind speed is relatively large, it is possible to determine that there is no abnormality in the wind power generation equipment and continue operating the wind power generation equipment. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the operating rate of the wind power generation equipment based on the diagnosis results of the abnormality diagnosis unit.
[3]幾つかの実施形態では、上記[1]又は[2]に記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記計測データ取得部は、気温の計測値(例えば上述の気温T)を取得するように構成され、
前記異常診断部は、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値Pth)より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させるように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(b)及び(c)の全てを満たす場合に、前記発電機出力を前記通常運転モードよりも抑制する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が前記第1閾値より小さくない。
(b)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さい。
(c)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が第3閾値(例えば上述の閾値Tthl)より低く、且つ、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より大きい。
[3] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to the above [1] or [2],
The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of an air temperature (e.g., the above-mentioned air temperature T),
the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation facility in a normal operation mode when an absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP described above) is smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value Pth described above);
The abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode in which the generator output is suppressed more than in the normal operation mode when all of the following conditions (a), (b), and (c) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (for example, the absolute value of the difference ΔP described above) is not smaller than the first threshold value.
(b) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(c) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is lower than a third threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value Tthl), and the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the above-mentioned difference ΔP) is greater than 0.
上記風力発電設備において、条件(a)を満たす場合、計測出力が計画出力を基準とした通常の範囲から逸脱した状態(計測出力と計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない状態)にあることを意味する。また、条件(b)及び(c)を満たす場合、風力発電設備の運転を継続する上で支障が生じるような故障等は発生していないものの、温度が第3閾値より低く空気密度が通常より高いことに起因して計測出力が計画出力から乖離している状態が発生していると考えられる。このため、上記[3]に記載のように、条件(a)、(b)及び(c)の全てを満たす場合に、風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を抑制する運転モードで風力発電設備を運転させることにより、疲労荷重に起因する損傷等の発生を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。 In the above wind power generation equipment, when condition (a) is satisfied, it means that the measured output is in a state deviating from the normal range based on the planned output (the absolute value of the difference between the measured output and the planned output is not smaller than the first threshold). In addition, when conditions (b) and (c) are satisfied, although no failure or the like that would cause an impediment to the continued operation of the wind power generation equipment has occurred, it is considered that a state has occurred in which the measured output deviates from the planned output due to the temperature being lower than the third threshold and the air density being higher than normal. For this reason, as described in [3] above, when all of conditions (a), (b), and (c) are satisfied, the wind power generation equipment is operated in an operation mode that suppresses the wind load acting on the wind turbine blades of the wind power generation equipment, thereby suppressing the occurrence of damage caused by fatigue loads and suppressing a decrease in the operating rate of the wind power generation equipment. In addition, the occurrence of serious accidents caused by damage to the wind power generation equipment can be suppressed, and public safety can be ensured.
[4]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[3]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記計測データ取得部は、気温の計測値(例えば上述の気温T)を取得するように構成され、
前記異常診断部は、前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力と前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させ、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(b)及び(d)の全てを満たす場合に、前記発電機出力を前記翼ピッチ角度の変更によって前記通常運転モードよりも大きくする運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が前記第1閾値より小さくない。
(b)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の差分ΔVth)より小さい。
(d)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が第4閾値(例えば上述の閾値ΔTthh)より高く、且つ、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
[4] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [3] above,
The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature (e.g., the above-mentioned air temperature T),
the abnormality diagnosis unit operates the wind power generation facility in a normal operation mode when an absolute value of a difference between the planned output acquired by the planned output acquisition unit and the measured output acquired by the measured data acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP described above) is smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth described above);
The abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode in which the generator output is increased by changing the blade pitch angle compared to the normal operation mode when all of the following conditions (a), (b), and (d) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (for example, the absolute value of the difference ΔP described above) is not smaller than the first threshold value.
(b) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned difference ΔVth).
(d) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is higher than a fourth threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔTthh), and the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the above-mentioned difference ΔP) is smaller than 0.
上記風力発電設備において、条件(a)を満たす場合、計測出力が計画出力を基準とした通常の範囲から逸脱した状態(計測出力と計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない状態)にあることを意味する。また、条件(b)及び(d)を満たす場合、風力発電設備の運転を継続する上で支障が生じるような故障等は発生していないものの、温度が第4閾値以上であり空気密度が通常より低いことに起因して計測出力が計画出力から乖離している状態が発生していると考えられる。このため、上記[4]に記載のように、条件(a)、(b)及び(d)の全てを満たす場合に、発電機出力を翼ピッチ角度の変更によって通常運転モードよりも大きくする運転モードで風力発電設備を運転させることにより、気温が高く空気密度が低いことに起因する発電機出力の低下を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。 In the above wind power generation equipment, when condition (a) is satisfied, it means that the measured output is out of the normal range based on the planned output (the absolute value of the difference between the measured output and the planned output is not smaller than the first threshold). When conditions (b) and (d) are satisfied, it is considered that although no failure or the like that would cause an impediment to the continued operation of the wind power generation equipment has occurred, the measured output deviates from the planned output due to the temperature being equal to or higher than the fourth threshold and the air density being lower than normal. For this reason, as described in [4] above, when all of conditions (a), (b), and (d) are satisfied, the wind power generation equipment is operated in an operation mode in which the generator output is made larger than in the normal operation mode by changing the blade pitch angle, thereby suppressing the decrease in generator output caused by high temperature and low air density while suppressing the decrease in the availability of the wind power generation equipment.
[5]幾つかの実施形態では、上記[3]に記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記計測データ取得部は、気温の計測値(例えば上述の気温T)を取得するように構成され、
前記異常診断部は、前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力と前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力との差分の絶対値(例えば上述のΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述のΔPth)より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させ、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(b)及び(d)の全てを満たす場合に、前記発電機出力を前記翼ピッチ角度の変更によって前記通常運転モードよりも大きくする運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述のΔPの絶対値)が前記第1閾値より小さくない。
(b)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さい。
(d)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が前記第3閾値よりも高い第4閾値(例えば上述の閾値Tthh)より高く、且つ、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
[5] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility described in [3] above,
The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of an air temperature (e.g., the above-mentioned air temperature T),
the abnormality diagnosis unit operates the wind power generation facility in a normal operation mode when an absolute value of a difference between the planned output acquired by the planned output acquisition unit and the measured output acquired by the measured data acquisition unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned ΔP) is smaller than a first threshold value (e.g., the above-mentioned ΔPth);
The abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode in which the generator output is increased by changing the blade pitch angle compared to the normal operation mode when all of the following conditions (a), (b), and (d) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (for example, the absolute value of the above-mentioned ΔP) is not smaller than the first threshold value.
(b) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(d) the measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is higher than a fourth threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value Tthh) that is higher than the third threshold value, and the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the above-mentioned difference ΔP) is smaller than 0.
上記風力発電設備において、条件(a)を満たす場合、計測出力が計画出力を基準とした通常の範囲から逸脱した状態(計測出力と計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない状態)にあることを意味する。また、条件(b)及び(d)を満たす場合、風力発電設備の運転を継続する上で支障が生じるような故障等は発生していないものの、温度が第4閾値以上であり空気密度が通常より低いことに起因して計測出力が計画出力から乖離している状態が発生していると考えられる。このため、上記[4]に記載のように、条件(a)、(b)及び(d)の全てを満たす場合に、発電機出力を翼ピッチ角度の変更によって通常運転モードよりも大きくする運転モードで風力発電設備を運転させることにより、気温が高く空気密度が低いことに起因する発電機出力の低下を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。 In the above wind power generation equipment, when condition (a) is satisfied, it means that the measured output is out of the normal range based on the planned output (the absolute value of the difference between the measured output and the planned output is not smaller than the first threshold). When conditions (b) and (d) are satisfied, it is considered that although no failure or the like that would cause an impediment to the continued operation of the wind power generation equipment has occurred, the measured output deviates from the planned output due to the temperature being equal to or higher than the fourth threshold and the air density being lower than normal. For this reason, as described in [4] above, when all of conditions (a), (b), and (d) are satisfied, the wind power generation equipment is operated in an operation mode in which the generator output is made larger than in the normal operation mode by changing the blade pitch angle, thereby suppressing the decrease in generator output caused by high temperature and low air density while suppressing the decrease in the availability of the wind power generation equipment.
[6]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[5]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断部は、以下の条件(a)及び(b)の両方を満たし且つ条件(c)及び(d)の何れも満たさない場合に、前記風力発電設備の運転を停止させる及び/又は前記風力発電設備に検査員を派遣する要請を示す通知を発信するように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さくない。
(b)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔV)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さい。
(c)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が第3閾値(例えば上述の閾値Tthl)より低く、且つ、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より大きい。
(d)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が第4閾値(例えば上述の閾値Tthh)以上であり、且つ、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
[6] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [5] above,
The abnormality diagnosis unit is configured to stop operation of the wind power generation facility and/or send a notification indicating a request to dispatch an inspector to the wind power generation facility when both of the following conditions (a) and (b) are met and neither of the conditions (c) and (d) are met:
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP mentioned above) is not smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth mentioned above).
(b) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the above-mentioned difference ΔV) is smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(c) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is lower than a third threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value Tthl), and the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the above-mentioned difference ΔP) is greater than 0.
(d) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is equal to or greater than a fourth threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value Tthh), and the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the above-mentioned difference ΔP) is less than 0.
上記風力発電設備において、条件(a)及び(b)を満たす場合、計測風速と演算風速との差が比較的小さいにも関わらず計測出力が計画出力を基準とした通常の範囲から逸脱している状態を意味する。また、この場合において、条件(c)及び(d)の何れも満たさない場合には、条件(a)及び(b)を満たしている状態が、気温が通常の範囲(第3閾値以上第4閾値未満の範囲)から逸脱していることに起因して発生している訳ではないと考えられる。このため、条件(a)及び(b)の両方を満たし、且つ、条件(c)及び(d)の何れも満たさない場合には、風力発電設備の適切な運転を妨げる何らかの不明な事象が生じている状態と考えられるため、上記[6]に記載のように、風力発電設備の運転を停止させる、及び/又は、風力発電設備に検査員を派遣する要請を示す通知を発信することにより、風力発電設備の損傷を抑制し、及び/又は、風力発電設備の詳細な検査を行うことができる。 In the above wind power generation facility, when conditions (a) and (b) are satisfied, it means that the measured output deviates from the normal range based on the planned output, even though the difference between the measured wind speed and the calculated wind speed is relatively small. In addition, in this case, when neither conditions (c) nor (d) are satisfied, it is considered that the state in which conditions (a) and (b) are satisfied is not caused by the temperature deviating from the normal range (the range between the third threshold and the fourth threshold). Therefore, when both conditions (a) and (b) are satisfied and neither conditions (c) and (d) are satisfied, it is considered that some unknown event that prevents the proper operation of the wind power generation facility is occurring, and therefore, as described in [6] above, the operation of the wind power generation facility is stopped and/or a notification requesting the dispatch of an inspector to the wind power generation facility is sent, thereby suppressing damage to the wind power generation facility and/or conducting a detailed inspection of the wind power generation facility.
[7]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[6]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記計測データ取得部は、気温の計測値(例えば上述の気温T)を取得するように構成され、
前記異常診断部は、前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力と前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させるように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(f)及び(g)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を前記通常運転モードよりも抑制する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が前記第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(f)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より大きい。
(g)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に基づいて算出される風速の乱れの強さ(例えば上述の乱れの強さIt)が第5閾値(例えば上述の閾値Itth)以上である。
[7] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [6] above,
The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of an air temperature (e.g., the above-mentioned air temperature T),
the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation facility in a normal operation mode when an absolute value of a difference between the planned output acquired by the planned output acquisition unit and the measured output acquired by the measured data acquisition unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔP) is smaller than a first threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔPth);
The abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode that suppresses the wind load acting on the wind turbine blades of the wind power generation equipment more than in the normal operation mode when all of the following conditions (a), (e), (f), and (g) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (for example, the absolute value of the difference ΔP described above) is not smaller than the first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(f) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is greater than zero.
(g) The strength of turbulence in the wind speed calculated based on the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit (e.g., the above-mentioned turbulence strength It) is equal to or greater than a fifth threshold (e.g., the above-mentioned threshold Itth).
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(f)及び(g)の全てを満たす場合には、風速の乱れの強さが大きいことに起因して計測出力が計画出力に対して過剰となっている状態(性能過剰)であると考えられる。このため、上記[7]に記載のように、条件(a)、(e)、(f)及び(g)の全てを満たす場合に、風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制する運転モードで風力発電設備を運転させることにより、疲労荷重に起因する損傷等の発生を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。 In the above wind power generation facility, if all of conditions (a), (e), (f), and (g) are met, it is considered that the measured output is in excess of the planned output due to the strength of the wind speed turbulence (over-performance). For this reason, as described in [7] above, by operating the wind power generation facility in an operation mode that suppresses the wind load acting on the wind turbine blades of the wind power generation facility more than in the normal operation mode when all of conditions (a), (e), (f), and (g) are met, it is possible to suppress the occurrence of damage caused by fatigue loads while suppressing a decrease in the operating rate of the wind power generation facility. In addition, it is possible to suppress the occurrence of serious accidents caused by damage to the wind power generation facility, thereby ensuring public safety.
[8]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[7]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記計測データ取得部は、気温の計測値(例えば上述の気温T)を取得するように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(f)、(h)及び(i)の全てを満たす場合に、前記演算風速に基づいて前記翼ピッチ角度を調節する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(f)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より大きい。
(h)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に基づいて算出される風速の乱れの強さ(例えば上述の乱れの強さIt)が第5閾値(例えば上述の閾値Itth)以上でない。
(i)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度(例えば上述の閾値Tth0)以下である。
[8] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [7] above,
The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature (e.g., the above-mentioned air temperature T),
The abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operating mode in which the blade pitch angle is adjusted based on the calculated wind speed when all of the following conditions (a), (e), (f), (h), and (i) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP mentioned above) is not smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth mentioned above).
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(f) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is greater than zero.
(h) The strength of the turbulence in the wind speed calculated based on the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit (e.g., the above-mentioned turbulence strength It) is not greater than a fifth threshold (e.g., the above-mentioned threshold Itth).
(i) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is equal to or lower than a temperature indicating the freezing point of water (for example, the above-mentioned threshold value Tth0).
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(f)、(h)及び(i)の全てを満たす場合には、風速計が着氷した状態(風速計が降雪により着氷した状態も含む。)を意味する。風速計が着氷していて正確な風速を計測できない状態で風速計の計測値に基づいて風力発電設備の運転を継続すると、高風速による運転停止などの保安停止制御(例えば風速がカットアウト風速を超えた場合に風力発電設備の運転を停止するカットアウト制御)ができなくあるため、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記[8]に記載のように、条件(a)、(e)、(f)、(h)及び(i)の全てを満たす場合には、演算風速に基づいて翼ピッチ角度を調節する運転モードで風力発電設備を運転させることにより、風力発電設備の損傷を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。 In the above wind power generation equipment, if all of the conditions (a), (e), (f), (h), and (i) are satisfied, it means that the anemometer is in an icy state (including a state in which the anemometer is icy due to snowfall). If the operation of the wind power generation equipment is continued based on the measurement value of the anemometer in a state in which the anemometer is icy and cannot measure the wind speed accurately, safety stop control such as stopping operation due to high wind speed (for example, cut-out control that stops the operation of the wind power generation equipment when the wind speed exceeds the cut-out wind speed) cannot be performed, so there is a concern that the machine may break down or the safety function may be deteriorated. For this reason, as described in [8] above, if all of the conditions (a), (e), (f), (h), and (i) are satisfied, the wind power generation equipment may be operated in an operation mode that adjusts the blade pitch angle based on the calculated wind speed, thereby suppressing damage to the wind power generation equipment and suppressing a decrease in the availability rate of the wind power generation equipment. In addition, the occurrence of serious accidents due to damage to the wind power generation equipment, etc., may be suppressed, and public safety may be ensured.
[9]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[8]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記計測データ取得部は、気温の計測値を取得するように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(f)、(h)及び(j)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風速計及び気温計のメンテナンスを推奨するための通知を発信するように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(f)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より大きい。
(h)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に基づいて算出される風速の乱れの強さ(例えば上述の乱れの強さIt)が第5閾値(例えば上述の閾値Itth)以上でない。
(j)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下でない。
[9] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [8] above,
The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
The abnormality diagnosis unit is configured to send a notification recommending maintenance of the anemometer and thermometer of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (f), (h), and (j) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP mentioned above) is not smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth mentioned above).
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(f) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is greater than zero.
(h) The strength of the turbulence in the wind speed calculated based on the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit (e.g., the turbulence strength It mentioned above) is not greater than a fifth threshold (e.g., the threshold Itth mentioned above).
(j) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is not equal to or lower than a temperature indicating the freezing point of water.
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(f)、(h)及び(j)の全てを満たす場合、風速計又は気温計に故障の兆候が表れた状態を意味する。この場合、正確な風速を計測できない状態で風力発電設備1の運転を継続すると、高風速による運転停止などの保安停止制御(例えば風速がカットアウト風速を超えた場合に風力発電設備の運転を停止するカットアウト制御)ができなくあるため、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記[9]に記載のように、条件(a)、(e)、(f)、(h)及び(j)の全てを満たす場合には、風力発電設備の風速計及び気温計のメンテナンスを推奨するための通知を発信することにより、風力発電設備の損傷を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。また、突発工事の回避による作業員の業務負荷を削減することができる。
In the above wind power generation equipment, if all of the conditions (a), (e), (f), (h), and (j) are met, it means that the anemometer or thermometer shows signs of failure. In this case, if the operation of the wind
[10]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[9]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記計測データ取得部は、気温の計測値を取得するように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(k)、(i)、(l)及び(m)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の運転を停止させるように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
(i)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度(例えば上述のTth0)以下である。
(l)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)と定義すると、前記風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)の絶対値が第6閾値(例えば上述の閾値αth)を超えている状態が所定時間以上継続している。
(m)前記風向偏差が所定時間以上変化しない。
[10] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [9] above,
The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
The abnormality diagnosis unit is configured to stop operation of the wind power generation facility when all of the following conditions (a), (e), (k), (i), (l), and (m) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP mentioned above) is not smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth mentioned above).
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(k) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(i) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is equal to or lower than a temperature indicating the freezing point of water (for example, the above-mentioned Tth0).
(l) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα), the absolute value of the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα) exceeds a sixth threshold value (for example, the above-mentioned threshold value αth) for a predetermined period of time or more.
(m) The wind direction deviation does not change for a predetermined period of time or more.
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(k)、(i)、(l)及び(m)の全てを満たす場合、風向計が着氷した状態態を意味する。この場合、正確な風向を計測できない状態で風力発電設備の運転を継続すると、風車ロータを風向に正対させた運転(風向偏差を0又は0近傍にする運転)ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記[10]に記載のように、条件(a)、(e)、(k)、(i)、(l)及び(m)の全てを満たす場合には、風力発電設備の運転を停止させることにより、風力発電設備の損傷を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。 In the above wind power generation equipment, if all of the conditions (a), (e), (k), (i), (l), and (m) are met, it means that the anemometer is in a state of ice. In this case, if the wind power generation equipment continues to operate while the wind direction cannot be measured accurately, it will not be possible to operate the wind turbine rotor facing the wind direction (operation with the wind direction deviation at 0 or close to 0), and there is a concern that the machine may break down or safety functions may be deteriorated. For this reason, as described in [10] above, if all of the conditions (a), (e), (k), (i), (l), and (m) are met, damage to the wind power generation equipment can be suppressed by stopping the operation of the wind power generation equipment. In addition, the occurrence of serious accidents caused by damage to the wind power generation equipment, etc. can be suppressed, and public safety can be ensured.
[11]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[10]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記計測データ取得部は、気温の計測値を取得するように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(k)、(i)、(l)及び(m)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風向計が着氷した状態であることを知らせるための通知を発信するように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
(i)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度(例えば上述の温度ΔTth0)以下である。
(l)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)と定義すると、前記風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)の絶対値が第6閾値(例えば上述の閾値αth)を超えている状態が所定時間以上継続している。
(m)前記風向偏差が所定時間以上変化しない。
[11] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [10] above,
The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
The abnormality diagnosis unit is configured to send a notification to inform the user that the wind vane of the wind power generation equipment is in an iced state when all of the following conditions (a), (e), (k), (i), (l), and (m) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP mentioned above) is not smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth mentioned above).
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(k) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(i) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is equal to or lower than a temperature indicating the freezing point of water (for example, the above-mentioned temperature ΔTth0).
(l) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα), the absolute value of the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα) exceeds a sixth threshold value (for example, the above-mentioned threshold value αth) for a predetermined period of time or more.
(m) The wind direction deviation does not change for a predetermined period of time or more.
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(k)、(i)、(l)及び(m)の全てを満たす場合、風向計が着氷した状態態を意味する。この場合、上記[11]に記載のように、風力発電設備の風向計が着氷した状態であることを知らせるための通知を発信することにより、風向計が着氷した状態であることを把握して適切な対応をとることができる。 In the above wind power generation facility, if all of conditions (a), (e), (k), (i), (l), and (m) are satisfied, it means that the anemometer is in an icy state. In this case, as described in [11] above, by sending a notification to inform the wind power generation facility that the anemometer is in an icy state, it is possible to know that the anemometer is in an icy state and take appropriate measures.
[12]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[11]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記計測データ取得部は、気温の計測値を取得するように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(k)、(l)、(m)及び(n)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風向計のメンテナンスを推奨するための通知を発信するように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
(l)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)と定義すると、前記風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)の絶対値が第6閾値(例えば上述の閾値αth)を超えている状態が所定時間以上継続している。
(m)前記風向偏差が所定時間以上変化しない。
(n)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下でない。
[12] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [11] above,
The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
The abnormality diagnosis unit is configured to send a notification recommending maintenance of the wind vane of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (k), (l), (m), and (n) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP mentioned above) is not smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth mentioned above).
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(k) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(l) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα), the absolute value of the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα) exceeds a sixth threshold value (for example, the above-mentioned threshold value αth) for a predetermined period of time or more.
(m) The wind direction deviation does not change for a predetermined period of time or more.
(n) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is not equal to or lower than the temperature indicating the freezing point of water.
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(k)、(l)、(m)及び(n)の全てを満たす場合には、風向計の故障の兆候が表れた状態であり、風力発電設備の運転を継続すると、風向偏差を示す信号が安定しないことによりナセルのヨー旋回動作が継続し、ナセルのヨー旋回を制御するための機器の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータを風向に正対させた運転ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記[12]に記載のように条件(a)、(e)、(k)、(l)、(m)及び(n)の全てを満たす場合には、風力発電設備の風向計のメンテナンスを推奨するための通知を発信することにより、風向計を交換して風力発電設備の損傷等を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。 In the above wind power generation equipment, if all of the conditions (a), (e), (k), (l), (m) and (n) are met, the wind vane is showing signs of failure, and if operation of the wind power generation equipment is continued, the signal indicating the wind direction deviation will not be stable, causing the nacelle to continue yaw rotation, and there is a concern that the equipment for controlling the nacelle's yaw rotation will fail. In addition, the wind turbine rotor will not be able to be operated facing the wind direction, and there is a concern that the machine will break down and safety functions will be reduced. For this reason, if all of the conditions (a), (e), (k), (l), (m) and (n) are met as described in [12] above, a notification recommending maintenance of the wind vane of the wind power generation equipment can be sent, and the wind vane can be replaced to prevent damage to the wind power generation equipment. In addition, the occurrence of serious accidents caused by damage to the wind power generation equipment can be prevented, and public safety can be ensured.
[13]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[12]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記計測データ取得部は、気温の計測値を取得するように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(k)、(l)、(m)及び(n)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の運転を停止させるように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
(l)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)と定義すると、前記風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)の絶対値が第6閾値(例えば上述の閾値αth)を超えている状態が所定時間以上継続している。
(m)前記風向偏差が所定時間以上変化しない。
(n)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度(例えば上述の閾値Tth0)以下でない。
[13] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [12] above,
The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
The abnormality diagnosis unit is configured to stop operation of the wind power generation facility when all of the following conditions (a), (e), (k), (l), (m), and (n) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP mentioned above) is not smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth mentioned above).
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(k) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(l) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα), the absolute value of the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα) exceeds a sixth threshold value (for example, the above-mentioned threshold value αth) for a predetermined period of time or more.
(m) The wind direction deviation does not change for a predetermined period of time or more.
(n) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is not equal to or lower than a temperature indicating the freezing point of water (for example, the above-mentioned threshold value Tth0).
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(k)、(l)、(m)及び(n)の全てを満たす場合には、風向計の故障の兆候が表れている状態であり、風力発電設備の運転を継続すると、風向偏差信号が安定しないことによりナセルのヨー旋回動作が継続し、ナセルのヨー旋回を制御するための機器の故障が発生する懸念がある。また、風車ロータを風向に正対させた運転ができなくなり、機械の故障や保安機能の低下が懸念される。このため、上記[13]に記載のように、条件(a)、(e)、(k)、(l)、(m)及び(n)の全てを満たす場合には、風力発電設備の運転を停止させることにより、風力発電設備の損傷を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。 In the above wind power generation equipment, if all of the conditions (a), (e), (k), (l), (m) and (n) are met, the wind vane is showing signs of failure, and if operation of the wind power generation equipment is continued, the wind direction deviation signal will not be stable, causing the nacelle to continue yaw rotation, which may lead to a malfunction of the equipment for controlling the nacelle yaw rotation. In addition, the wind turbine rotor will not be able to be operated facing the wind direction, which may lead to mechanical failure and a deterioration in safety functions. For this reason, as described in [13] above, if all of the conditions (a), (e), (k), (l), (m) and (n) are met, the operation of the wind power generation equipment can be stopped to prevent damage to the wind power generation equipment. In addition, the occurrence of serious accidents caused by damage to the wind power generation equipment, etc. can be prevented, and public safety can be ensured.
[14]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[13]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(k)、(l)及び(o)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風向計のメンテナンスを推奨するための通知を発信するように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
(l)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)と定義すると、前記風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)の絶対値が第6閾値(例えば上述の閾値αth)を超えている状態が所定時間以上継続している。
(o)前記風向偏差が所定時間以内に変化する。
[14] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [13] above,
The abnormality diagnosis unit is configured to send a notification recommending maintenance of the wind vane of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (k), (l) and (o) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP mentioned above) is not smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth mentioned above).
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(k) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(l) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα), the absolute value of the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα) exceeds a sixth threshold value (for example, the above-mentioned threshold value αth) for a predetermined period of time or more.
(o) The wind direction deviation changes within a predetermined time period.
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(k)、(l)及び(o)の全てを満たす場合には、風向計が劣化している状態であり、風力発電設備の運転の継続は可能であるものの風向計を交換した方が望ましい状態を意味する。このため、上記[14]に記載のように、条件(a)、(e)、(k)、(l)及び(o)の全てを満たす場合には、風向計のメンテナンスを推奨するための通知を発信することにより、風向計が劣化していることを把握して適切な対応をとることができる。 In the above wind power generation facility, if all of the conditions (a), (e), (k), (l), and (o) are met, the anemometer is in a deteriorated state, and although the operation of the wind power generation facility can continue, it is desirable to replace the anemometer. Therefore, as described in [14] above, if all of the conditions (a), (e), (k), (l), and (o) are met, a notification recommending maintenance of the anemometer is sent, so that it is possible to know that the anemometer is deteriorated and take appropriate measures.
[15]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[14]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(k)、(p)及び(q)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の翼ピッチ機構(例えば上述の翼ピッチ機構12)の摩耗した部分の交換を推奨するための通知を発信するように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
(p)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値(例えば上述の閾値αth)を超えている状態が所定時間以上継続しない。
(q)風速の区間毎に分類された発電機出力の時系列データにおける発電機出力のピークピーク値が、風速の区間毎に規定された閾値より大きい。
[15] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [14] above,
The abnormality diagnosis unit is configured to issue a notification recommending replacement of a worn portion of a blade pitch mechanism of the wind power generation facility (e.g., the above-mentioned blade pitch mechanism 12) when all of the following conditions (a), (e), (k), (p), and (q) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP mentioned above) is not smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth mentioned above).
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(k) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(p) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα), the state in which the absolute value of the wind direction deviation exceeds a sixth threshold value (for example, the above-mentioned threshold value αth) does not continue for a predetermined period of time or more.
(q) The peak-to-peak value of the generator output in the time-series data of the generator output classified by wind speed range is greater than the threshold value defined for each wind speed range.
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(k)、(p)及び(q)の全てを満たす場合には、翼ピッチ機構が摩耗して劣化しており、ピッチ角を風速に応じた最適ピッチ角に制御することができないために出力性能が低下している状態を意味する。翼ピッチ機構の劣化が放置された場合、機器の損傷度合いが進行し、損傷が重度なものとなる懸念がある。このため、上記[15]に記載のように、条件(a)、(e)、(k)、(p)及び(q)の全てを満たす場合には、翼ピッチ機構の摩耗した部分の交換を推奨するための通知を発信することにより、翼ピッチ機構を交換して風力発電設備の損傷等を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。 In the above wind power generation equipment, if all of the conditions (a), (e), (k), (p), and (q) are met, it means that the blade pitch mechanism is worn and deteriorated, and the output performance is reduced because the pitch angle cannot be controlled to the optimal pitch angle according to the wind speed. If the deterioration of the blade pitch mechanism is left unattended, there is a concern that the degree of damage to the equipment will progress and the damage will become severe. For this reason, as described in [15] above, if all of the conditions (a), (e), (k), (p), and (q) are met, a notification is sent to recommend replacing the worn parts of the blade pitch mechanism, so that the blade pitch mechanism can be replaced and damage to the wind power generation equipment can be suppressed. In addition, the occurrence of serious accidents caused by damage to the wind power generation equipment can be suppressed, and public safety can be ensured.
[16]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[15]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断部は、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させ、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(g)、(k)、(p)、(r)の全てを満たす場合に、前記発電機出力を前記通常運転モードよりも増加させるとともに前記風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を前記通常運転モードよりも抑制する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が前記第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(g)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に基づいて算出される風速の乱れの強さ(例えば上述の乱れの強さIt)が第5閾値(例えば上述の閾値Itth)以上である。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
(p)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値(例えば上述の閾値αth)を超えている状態が所定時間以上継続しない。
(r)風速の区間毎に分類された発電機出力の時系列データにおける発電機出力のピークピーク値が、風速の区間毎に規定された閾値より大きくない。
[16] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [15] above,
the abnormality diagnosis unit operates the wind power generation facility in a normal operation mode when an absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP described above) is smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth described above);
The abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode in which the generator output is increased more than in the normal operation mode and the wind load acting on the wind turbine blades of the wind power generation equipment is suppressed more than in the normal operation mode when all of the following conditions (a), (e), (g), (k), (p), and (r) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (for example, the absolute value of the difference ΔP described above) is not smaller than the first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(g) The strength of turbulence in the wind speed calculated based on the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit (e.g., the above-mentioned turbulence strength It) is equal to or greater than a fifth threshold (e.g., the above-mentioned threshold Itth).
(k) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(p) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα), the state in which the absolute value of the wind direction deviation exceeds a sixth threshold value (for example, the above-mentioned threshold value αth) does not continue for a predetermined period of time or more.
(r) The peak-to-peak value of the generator output in the time-series data of the generator output classified by wind speed range is not greater than the threshold value defined for each wind speed range.
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(g)、(k)、(p)、(r)の全てを満たす場合には、風速の乱れの強さが大きいことに起因して計測出力が計画出力に対して過少となっている状態(性能低下)を意味する。このため、上記[16]に記載のように、条件(a)、(e)、(g)、(k)、(p)、(r)の全てを満たす場合には、風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を通常運転モードよりも抑制する運転モードで風力発電設備を運転させることにより、疲労荷重に起因する損傷等の発生を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。 In the above wind power generation equipment, if all of the conditions (a), (e), (g), (k), (p), and (r) are satisfied, it means that the measured output is less than the planned output due to the strength of the wind speed turbulence (performance degradation). Therefore, as described in [16] above, if all of the conditions (a), (e), (g), (k), (p), and (r) are satisfied, the wind power generation equipment is operated in an operation mode that suppresses the wind load acting on the wind turbine blades of the wind power generation equipment more than in the normal operation mode, thereby suppressing the occurrence of damage caused by fatigue loads and suppressing a decrease in the operating rate of the wind power generation equipment. In addition, the occurrence of serious accidents caused by damage to the wind power generation equipment can be suppressed, and public safety can be ensured.
[17]幾つかの実施形態では、上記[1]乃至[16]の何れかに記載の風力発電設備用の異常診断システムにおいて、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(h)、(k)、(p)及び(r)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風速計のメンテナンスを推奨するための通知を発信するように構成される。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔPの絶対値)が第1閾値(例えば上述の閾値ΔPth)より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値(例えば上述の差分ΔVの絶対値)が第2閾値(例えば上述の閾値ΔVth)より小さくない。
(h)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に基づいて算出される風速の乱れの強さ(例えば上述の乱れの強さIt)が第5閾値(例えば上述の閾値Itth)以上でない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分(例えば上述の差分ΔP)が0より小さい。
(p)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差(例えば上述の風向偏差Δα)と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値(例えば上述の閾値αth)を超えている状態が所定時間以上継続しない。
(r)風速の区間毎に分類された発電機出力の時系列データにおける発電機出力のピークピーク値が、風速の区間毎に規定された閾値より大きくない。
[17] In some embodiments, in the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of [1] to [16] above,
The abnormality diagnosis unit is configured to send a notification recommending maintenance of the anemometer of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (h), (k), (p), and (r) are satisfied.
(a) The absolute value of the difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit (e.g., the absolute value of the difference ΔP mentioned above) is not smaller than a first threshold value (e.g., the threshold value ΔPth mentioned above).
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit (e.g., the absolute value of the above-mentioned difference ΔV) is not smaller than a second threshold value (e.g., the above-mentioned threshold value ΔVth).
(h) The strength of the turbulence in the wind speed calculated based on the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit (e.g., the turbulence strength It mentioned above) is not greater than a fifth threshold (e.g., the threshold Itth mentioned above).
(k) A difference (for example, the above-mentioned difference ΔP) between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(p) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation (for example, the above-mentioned wind direction deviation Δα), the state in which the absolute value of the wind direction deviation exceeds a sixth threshold value (for example, the above-mentioned threshold value αth) does not continue for a predetermined period of time or more.
(r) The peak-to-peak value of the generator output in the time-series data of the generator output classified by wind speed range is not greater than the threshold value defined for each wind speed range.
上記風力発電設備において、条件(a)、(e)、(h)、(k)、(p)及び(r)の全てを満たす場合には、風速の乱れの強さが大きいことに起因して計測出力が計画出力に対して過剰となっている状態(性能過剰)を意味する。このため、上記[17]に記載のように、条件(a)、(e)、(h)、(k)、(p)及び(r)の全てを満たす場合には、風力発電設備の風速計及び気温計のメンテナンスを推奨するための通知を発信することにより、風力発電設備の損傷を抑制しつつ、風力発電設備の稼働率の低下を抑制することができる。また、風力発電設備の損傷等に起因する重大事故の発生を抑制し、公衆の安全を確保することができる。また、突発工事の回避による作業員の業務負荷を削減することができる。 In the above wind power generation facility, if all of the conditions (a), (e), (h), (k), (p), and (r) are met, it means that the measured output is in excess of the planned output due to the strength of the wind speed disturbance (overperformance). Therefore, as described in [17] above, if all of the conditions (a), (e), (h), (k), (p), and (r) are met, a notification is sent to recommend maintenance of the anemometer and thermometer of the wind power generation facility, thereby suppressing damage to the wind power generation facility and suppressing a decrease in the operating rate of the wind power generation facility. In addition, it is possible to suppress the occurrence of serious accidents caused by damage to the wind power generation facility, etc., and ensure the safety of the public. In addition, it is possible to reduce the workload of workers by avoiding unexpected construction work.
[18]本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備の異常診断方法は、
風力発電設備の風速の計測値である計測風速(例えば上述の計測風速Vm)と前記風力発電設備の発電機出力の計測値である計測出力(例えば上述の計測出力Pm)と前記風力発電設備の翼ピッチ角度の計測値(例えば上述の翼ピッチ角度θの計測値)とを取得するデータ取得ステップと、
前記風力発電設備のパワーカーブと前記データ取得ステップで取得した前記計測風速とから定まる前記風力発電設備の発電機出力の計画値である計画出力(例えば上述の計画出力Pp)を取得する計画出力取得ステップと、
前記データ取得ステップで取得した前記計測出力と前記翼ピッチ角度の計測値とに基づいて前記風力発電設備の風速の演算値である演算風速(例えば上述の演算風速Vc)を算出する演算風速算出ステップと、
前記データ取得ステップで取得した前記計測出力と前記計画出力取得ステップで取得した前記計画出力との比較と、前記データ取得ステップで取得した前記計測風速と前記演算風速算出ステップで算出した前記演算風速との比較と、に基づいて、前記風力発電設備の異常診断を行う異常診断ステップと、
を備える。
[18] A method for diagnosing an abnormality in a wind power generation facility according to at least one embodiment of the present disclosure,
a data acquisition step of acquiring a measured wind speed (e.g., the measured wind speed Vm described above) which is a measured value of the wind speed of the wind power generation facility, a measured output (e.g., the measured output Pm described above) which is a measured value of the generator output of the wind power generation facility, and a measured value of the blade pitch angle of the wind power generation facility (e.g., the measured value of the blade pitch angle θ described above);
a planned output acquisition step of acquiring a planned output (e.g., the above-mentioned planned output Pp) which is a planned value of a generator output of the wind power generation facility determined from a power curve of the wind power generation facility and the measured wind speed acquired in the data acquisition step;
a calculated wind speed calculation step of calculating a calculated wind speed (e.g., the above-mentioned calculated wind speed Vc) which is a calculated value of the wind speed of the wind power generation facility based on the measurement output and the measurement value of the blade pitch angle acquired in the data acquisition step;
an abnormality diagnosis step of diagnosing an abnormality of the wind power generation facility based on a comparison between the measured output acquired in the data acquisition step and the planned output acquired in the planned output acquisition step, and a comparison between the measured wind speed acquired in the data acquisition step and the calculated wind speed calculated in the calculated wind speed calculation step;
Equipped with.
上記[18]に記載の風力発電設備の異常診断方法では、計測風速と演算風速との比較だけでなく、計測出力と計画出力との比較に基づいて風力発電設備の異常診断を行うことにより、計測出力と計画出力との比較のみに基づいて風力発電設備の異常診断を行う特許文献1と比較して、風力発電設備の異常をより具体的に診断することが可能となる。例えば、計測出力と計画出力との差が十分に小さい場合には、風速に応じた適切な発電機出力が得られていると考えられるため、計測風速と演算風速との差がある程度大きくても、風力発電設備の運転を安全に継続する上で妨げとなるような異常は生じていないと考えられ、風力発電設備の運転を継続させることが可能である。このため、異常診断部の診断結果に基づいて風力発電設備の稼働率の低下を抑制することが可能となる。
In the method for diagnosing abnormalities in wind power generation equipment described in [18] above, by diagnosing abnormalities in the wind power generation equipment based not only on a comparison between the measured wind speed and the calculated wind speed but also on a comparison between the measured output and the planned output, it is possible to diagnose abnormalities in the wind power generation equipment more specifically than in
1 風力発電設備
2 支柱
3 ナセル
4 風車ロータ
5 ロータヘッド
6 風車翼
7 風速計
8 風向計
9 気温計
10 増速機
11 発電機
12 翼ピッチ機構
14 旋回機構
15 ピッチ角センサ
16 発電機出力計
18 ヨー角センサ
20 制御装置
21 通信ネットワーク
40 異常診断システム
42 計測データ取得部
44 計画出力取得部
46 演算風速算出部
48 異常診断部
50 記憶部
72 プロセッサ
74 RAM
76 ROM
78 HDD
80 入力I/F
82 出力I/F
83 表示器
84 バス
REFERENCE SIGNS
76 ROM
78 HDD
80 Input I/F
82 Output I/F
83
Claims (18)
前記風力発電設備のパワーカーブを参照して、前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に対応する前記風力発電設備の発電機出力の計画値である計画出力を取得するように構成された計画出力取得部と、
前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記翼ピッチ角度の計測値とに基づいて前記風力発電設備の風速の演算値である演算風速を算出するように構成された演算風速算出部と、
前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との比較と、前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との比較と、に基づいて、前記風力発電設備の異常診断を行うように構成された異常診断部と、
を備える、風力発電設備用の異常診断システム。 a measurement data acquisition unit configured to acquire a measured wind speed, which is a measured value of a wind speed of a wind power generation facility, a measured output, which is a measured value of a generator output of the wind power generation facility, and a measured value of a blade pitch angle of the wind power generation facility;
a planned output acquisition unit configured to acquire a planned output, which is a planned value of a generator output of the wind power generation facility corresponding to the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit, by referring to a power curve of the wind power generation facility;
a calculated wind speed calculation unit configured to calculate a calculated wind speed, which is a calculated value of the wind speed of the wind power generation facility, based on the measurement output acquired by the measurement data acquisition unit and the measurement value of the blade pitch angle;
an abnormality diagnosis unit configured to perform an abnormality diagnosis of the wind power generation facility based on a comparison between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit, and a comparison between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit;
An abnormality diagnosis system for wind power generation equipment.
前記異常診断部は、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させるように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(b)及び(c)の全てを満たす場合に、前記発電機出力を前記通常運転モードよりも抑制する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成された、請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が前記第1閾値より小さくない。
(b)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さい。
(c)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が第3閾値より低く、且つ、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より大きい。 The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation facility in a normal operation mode when an absolute value of a difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than a first threshold value;
2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode in which the generator output is suppressed more than in the normal operation mode when all of the following conditions (a), (b), and (c) are satisfied:
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than the first threshold value.
(b) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is smaller than a second threshold value.
(c) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is lower than a third threshold value, and the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is greater than zero.
前記異常診断部は、前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力と前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力との差分の絶対値が第1閾値より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させ、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(b)及び(d)の全てを満たす場合に、前記発電機出力を前記翼ピッチ角度の変更によって前記通常運転モードよりも大きくする運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成された、請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が前記第1閾値より小さくない。
(b)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さい。
(d)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が第4閾値より高く、且つ、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。 The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
the abnormality diagnosis unit operates the wind power generation facility in a normal operation mode when an absolute value of a difference between the planned output acquired by the planned output acquisition unit and the measured output acquired by the measured data acquisition unit is smaller than a first threshold value;
2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode in which the generator output is made larger than that in the normal operation mode by changing the blade pitch angle when all of the following conditions (a), (b), and (d) are satisfied:
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than the first threshold value.
(b) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is smaller than a second threshold value.
(d) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is higher than a fourth threshold value, and the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is less than 0.
前記異常診断部は、前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力と前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力との差分の絶対値が第1閾値より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させるように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(b)及び(d)の全てを満たす場合に、前記発電機出力を前記翼ピッチ角度の変更によって前記通常運転モードよりも大きくする運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成された、請求項3に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が前記第1閾値より小さくない。
(b)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さい。
(d)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が前記第3閾値よりも高い第4閾値より高く、且つ、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。 The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation facility in a normal operation mode when an absolute value of a difference between the planned output acquired by the planned output acquisition unit and the measured output acquired by the measured data acquisition unit is smaller than a first threshold value;
4. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 3, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode in which the generator output is made larger than that in the normal operation mode by changing the blade pitch angle when all of the following conditions (a), (b), and (d) are satisfied:
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than the first threshold value.
(b) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is smaller than a second threshold value.
(d) the measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is higher than a fourth threshold value which is higher than the third threshold value, and the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is less than 0.
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない。
(b)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さい。
(c)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が第3閾値より低く、且つ、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より大きい。
(d)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が第4閾値以上であり、且つ、前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。 The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to any one of claims 1 to 5, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to stop operation of the wind power generation equipment and/or issue a notification indicating a request to dispatch an inspector to the wind power generation equipment when both of the following conditions (a) and (b) are met and neither of the following conditions (c) and (d) are met.
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than a first threshold value.
(b) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is smaller than a second threshold value.
(c) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is lower than a third threshold value, and the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is greater than zero.
(d) the measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is greater than or equal to a fourth threshold value, and the difference between the measured output acquired by the measurement data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is less than zero.
前記異常診断部は、前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力と前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力との差分の絶対値が第1閾値より小さい場合に、前記風力発電設備を通常運転モードで運転させるように構成され、
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(f)及び(g)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を前記通常運転モードよりも抑制する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成された、請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が前記第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(f)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より大きい。
(g)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に基づいて算出される風速の乱れの強さが第5閾値以上である。 The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation facility in a normal operation mode when an absolute value of a difference between the planned output acquired by the planned output acquisition unit and the measured output acquired by the measured data acquisition unit is smaller than a first threshold value;
2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode that suppresses wind load acting on wind turbine blades of the wind power generation equipment more than in the normal operation mode when all of the following conditions (a), (e), (f), and (g) are satisfied.
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than the first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(f) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is greater than zero.
(g) The strength of the turbulence in the wind speed calculated based on the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit is equal to or greater than a fifth threshold value.
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(f)、(h)及び(i)の全てを満たす場合に、前記演算風速に基づいて前記翼ピッチ角度を調節する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成された、請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(f)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より大きい。
(h)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に基づいて算出される風速の乱れの強さが第5閾値以上でない。
(i)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下である。 The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode in which the blade pitch angle is adjusted based on the calculated wind speed when all of the following conditions (a), (e), (f), (h), and (i) are satisfied.
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than a first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(f) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is greater than zero.
(h) The strength of the turbulence in the wind speed calculated based on the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit is not equal to or greater than a fifth threshold value.
(i) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is equal to or lower than the temperature indicating the freezing point of water.
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(f)、(h)及び(j)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風速計及び気温計のメンテナンスを推奨するための通知を発信するように構成された、請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(f)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より大きい。
(h)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に基づいて算出される風速の乱れの強さが第5閾値以上でない。
(j)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下でない。 The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to issue a notification recommending maintenance of an anemometer and a thermometer of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (f), (h), and (j) are satisfied:
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than a first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(f) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is greater than zero.
(h) The strength of the turbulence in the wind speed calculated based on the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit is not equal to or greater than a fifth threshold value.
(j) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is not equal to or lower than a temperature indicating the freezing point of water.
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(k)、(i)、(l)及び(m)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の運転を停止させるように構成された、請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。
(i)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下である。
(l)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値を超えている状態が所定時間以上継続している。
(m)前記風向偏差が所定時間以上変化しない。 The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to stop operation of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (k), (i), (l) and (m) are satisfied.
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than a first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(k) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(i) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is equal to or lower than the temperature indicating the freezing point of water.
(l) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation, the absolute value of the wind direction deviation exceeds the sixth threshold value for a predetermined period of time or more.
(m) The wind direction deviation does not change for a predetermined period of time or more.
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(k)、(i)、(l)及び(m)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風向計が着氷した状態であることを知らせるための通知を発信するように構成された、請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。
(i)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下である。
(l)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値を超えている状態が所定時間以上継続している。
(m)前記風向偏差が所定時間以上変化しない。 The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to issue a notification to notify that an anemometer of the wind power generation equipment is in an icy state when all of the following conditions (a), (e), (k), (i), (l), and (m) are satisfied.
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than a first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(k) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(i) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is equal to or lower than the temperature indicating the freezing point of water.
(l) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation, the absolute value of the wind direction deviation exceeds the sixth threshold value for a predetermined period of time or more.
(m) The wind direction deviation does not change for a predetermined period of time or more.
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(k)、(l)、(m)及び(n)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の風向計のメンテナンスを推奨するための通知を発信するように構成された、請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。
(l)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値を超えている状態が所定時間以上継続している。
(m)前記風向偏差が所定時間以上変化しない。
(n)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下でない。 The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to issue a notification recommending maintenance of a wind vane of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (k), (l), (m), and (n) are satisfied.
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than a first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(k) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(l) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation, the absolute value of the wind direction deviation exceeds the sixth threshold value for a predetermined period of time or more.
(m) The wind direction deviation does not change for a predetermined period of time or more.
(n) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is not equal to or lower than the temperature indicating the freezing point of water.
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(k)、(l)、(m)及び(n)の全てを満たす場合に、前記風力発電設備の運転を停止させるように構成された、請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。
(l)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値を超えている状態が所定時間以上継続している。
(m)前記風向偏差が所定時間以上変化しない。
(n)前記計測データ取得部によって取得した前記気温の計測値が水の凝固点を示す温度以下でない。 The measurement data acquisition unit is configured to acquire a measurement value of air temperature,
2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to stop operation of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (k), (l), (m), and (n) are satisfied.
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than a first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(k) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(l) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation, the absolute value of the wind direction deviation exceeds the sixth threshold value for a predetermined period of time or more.
(m) The wind direction deviation does not change for a predetermined period of time or more.
(n) The measured value of the air temperature acquired by the measurement data acquisition unit is not equal to or lower than the temperature indicating the freezing point of water.
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。
(l)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値を超えている状態が所定時間以上継続している。
(o)前記風向偏差が所定時間以内に変化する。 2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to issue a notification recommending maintenance of a wind vane of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (k), (l) and (o) are satisfied.
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than a first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(k) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(l) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as the wind direction deviation, the absolute value of the wind direction deviation exceeds the sixth threshold value for a predetermined period of time or more.
(o) The wind direction deviation changes within a predetermined time period.
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。
(p)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値を超えている状態が所定時間以上継続しない。
(q)風速の区間毎に分類された発電機出力の時系列データにおける発電機出力のピークピーク値が、風速の区間毎に規定された閾値より大きい。 2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to issue a notification recommending replacement of a worn portion of a blade pitch mechanism of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (k), (p), and (q) are satisfied.
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than a first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(k) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(p) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as wind direction deviation, the state in which the absolute value of the wind direction deviation exceeds a sixth threshold value does not continue for a predetermined period of time or more.
(q) The peak-to-peak value of the generator output in the time-series data of the generator output classified by wind speed range is greater than the threshold value defined for each wind speed range.
前記異常診断部は、以下の条件(a)、(e)、(g)、(k)、(p)、(r)の全てを満たす場合に、前記発電機出力を前記通常運転モードよりも増加させるとともに前記風力発電設備の風車翼に作用する風荷重を前記通常運転モードよりも抑制する運転モードで前記風力発電設備を運転させるように構成された、請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が前記第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(g)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に基づいて算出される風速の乱れの強さが第5閾値以上である。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。
(p)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値を超えている状態が所定時間以上継続しない。
(r)風速の区間毎に分類された発電機出力の時系列データにおける発電機出力のピークピーク値が、風速の区間毎に規定された閾値より大きくない。 the abnormality diagnosis unit operates the wind power generation facility in a normal operation mode when an absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than a first threshold value;
2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to operate the wind power generation equipment in an operation mode in which the generator output is increased more than in the normal operation mode and the wind load acting on the wind turbine blades of the wind power generation equipment is suppressed more than in the normal operation mode when all of the following conditions (a), (e), (g), (k), (p), and (r) are satisfied.
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than the first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(g) The strength of the turbulence in the wind speed calculated based on the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit is equal to or greater than a fifth threshold value.
(k) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(p) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as wind direction deviation, the state in which the absolute value of the wind direction deviation exceeds a sixth threshold value does not continue for a predetermined period of time or more.
(r) The peak-to-peak value of the generator output in the time-series data of the generator output classified by wind speed range is not greater than the threshold value defined for each wind speed range.
(a)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分の絶対値が第1閾値より小さくない。
(e)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速と前記演算風速算出部によって算出した前記演算風速との差分の絶対値が第2閾値より小さくない。
(h)前記計測データ取得部によって取得した前記計測風速に基づいて算出される風速の乱れの強さが第5閾値以上でない。
(k)前記計測データ取得部によって取得した前記計測出力と前記計画出力取得部によって取得した前記計画出力との差分が0より小さい。
(p)前記風力発電設備における風車ロータの回転軸線に対して風向計によって計測した風向がなす角度を風向偏差と定義すると、前記風向偏差の絶対値が第6閾値を超えている状態が所定時間以上継続しない。
(r)風速の区間毎に分類された発電機出力の時系列データにおける発電機出力のピークピーク値が、風速の区間毎に規定された閾値より大きくない。 2. The abnormality diagnosis system for wind power generation equipment according to claim 1, wherein the abnormality diagnosis unit is configured to issue a notification recommending maintenance of an anemometer of the wind power generation equipment when all of the following conditions (a), (e), (h), (k), (p), and (r) are satisfied:
(a) An absolute value of a difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is not smaller than a first threshold value.
(e) The absolute value of the difference between the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit and the calculated wind speed calculated by the calculated wind speed calculation unit is not smaller than a second threshold value.
(h) The strength of the turbulence in the wind speed calculated based on the measured wind speed acquired by the measurement data acquisition unit is not equal to or greater than a fifth threshold value.
(k) A difference between the measured output acquired by the measured data acquisition unit and the planned output acquired by the planned output acquisition unit is smaller than zero.
(p) If the angle of the wind direction measured by a wind vane relative to the rotation axis of the wind turbine rotor in the wind power generation facility is defined as wind direction deviation, the state in which the absolute value of the wind direction deviation exceeds a sixth threshold value does not continue for a predetermined period of time or more.
(r) The peak-to-peak value of the generator output in the time-series data of the generator output classified by wind speed range is not greater than the threshold value defined for each wind speed range.
前記風力発電設備のパワーカーブと前記データ取得ステップで取得した前記計測風速とから定まる前記風力発電設備の発電機出力の計画値である計画出力を取得する計画出力取得ステップと、
前記データ取得ステップで取得した前記計測出力と前記翼ピッチ角度の計測値とに基づいて前記風力発電設備の風速の演算値である演算風速を算出する演算風速算出ステップと、
前記データ取得ステップで取得した前記計測出力と前記計画出力取得ステップで取得した前記計画出力との比較と、前記データ取得ステップで取得した前記計測風速と前記演算風速算出ステップで算出した前記演算風速との比較と、に基づいて、前記風力発電設備の異常診断を行う異常診断ステップと、
を備える、風力発電設備の異常診断方法。 a data acquisition step of acquiring a measured wind speed, which is a measured value of a wind speed of a wind power generation facility, a measured output, which is a measured value of a generator output of the wind power generation facility, and a measured value of a blade pitch angle of the wind power generation facility;
a planned output acquisition step of acquiring a planned output, which is a planned value of a generator output of the wind power generation facility determined from a power curve of the wind power generation facility and the measured wind speed acquired in the data acquisition step;
a calculated wind speed calculation step of calculating a calculated wind speed, which is a calculated value of the wind speed of the wind power generation facility, based on the measurement output acquired in the data acquisition step and the measurement value of the blade pitch angle;
an abnormality diagnosis step of diagnosing an abnormality of the wind power generation facility based on a comparison between the measured output acquired in the data acquisition step and the planned output acquired in the planned output acquisition step, and a comparison between the measured wind speed acquired in the data acquisition step and the calculated wind speed calculated in the calculated wind speed calculation step;
The method for diagnosing an abnormality in a wind power generation facility includes:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022189985A JP2024077810A (en) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | Anomaly diagnosis system and method for wind power generation equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022189985A JP2024077810A (en) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | Anomaly diagnosis system and method for wind power generation equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024077810A true JP2024077810A (en) | 2024-06-10 |
Family
ID=91377202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022189985A Pending JP2024077810A (en) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | Anomaly diagnosis system and method for wind power generation equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024077810A (en) |
-
2022
- 2022-11-29 JP JP2022189985A patent/JP2024077810A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2658689C (en) | Wind turbine generator system | |
EP2026160B1 (en) | Event monitoring via combination of signals | |
US9784241B2 (en) | System and method for controlling a wind turbine | |
EP2609326B1 (en) | Method of operating a wind turbine and wind turbine | |
US9279735B2 (en) | Machine and method for monitoring the state of a safety bearing of a machine | |
JP6407592B2 (en) | Wind turbine generator abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method | |
US10883475B2 (en) | Method for monitoring and assessing power performance changes of a wind turbine | |
US20150240783A1 (en) | Yaw control system and yaw control method for wind turbine generator | |
US8112252B2 (en) | Control system and methods of verifying operation of at least one wind turbine sensor | |
US11428212B2 (en) | Wind turbine drivetrain wear detection using azimuth variation clustering | |
ES2936255T3 (en) | System and procedure for predicting shutdowns of wind turbines due to excessive vibrations | |
TWI739037B (en) | Wind power generation system and its maintenance method | |
EP2532885B1 (en) | Wind turbine comprising an electric generator | |
EP2754888A2 (en) | Method and apparatus for operating a wind turbine | |
TWI700431B (en) | Wind power system | |
CN111577557B (en) | Blade icing detection method and device for wind generating set and storage medium | |
JP6863933B2 (en) | Diagnostic method for wind power generation equipment and automatic diagnostic equipment for wind power generation equipment | |
US11473560B2 (en) | Method for detecting irregular turbine operation using direct and indirect wind speed measurements | |
JP2024077810A (en) | Anomaly diagnosis system and method for wind power generation equipment | |
CN107035617A (en) | System and method for multi-vendor wind turbine of upgrading | |
CN111810357A (en) | System and method for mitigating damage to rotor blades of a wind turbine | |
JP2024077819A (en) | Anomaly diagnosis system and method for wind power generation equipment | |
JP2017089590A (en) | Wind power generator and wind farm | |
EP3722597B1 (en) | System and method for preventing catastrophic damage in drivetrain of a wind turbine | |
JP2024077839A (en) | Anomaly diagnosis system and method for wind power generation equipment |