JP2024077839A - Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method for wind power generation facility - Google Patents

Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method for wind power generation facility Download PDF

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Mitsuyoshi Fukuda
秀人 土井
Hideto Doi
圭 熊本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method for a wind power generation facility, which can early detect an abnormality in a nacelle brake mechanism.
SOLUTION: An abnormality diagnosis system performs abnormality diagnosis on a wind power generation facility that includes a nacelle, a nacelle brake mechanism for braking rotation of the nacelle, and a yaw angle sensor for detecting a yaw angle of the nacelle. The abnormality diagnosis system comprises: a sliding determination unit for determining whether a nacelle sliding amount, which is the amount of rotation of the nacelle while the nacelle brake mechanism is operating, exceeds an allowable sliding amount on the basis of the yaw angle measured by the yaw angle sensor; a wind state determination unit for determining whether a wind state at the wind power generation facility satisfies a specified steady wind state condition; and a nacelle brake abnormality diagnosis unit for diagnosing an abnormality in the nacelle brake mechanism when it is determined that the steady wind state condition is satisfied and the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount.
SELECTED DRAWING: Figure 5
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、風力発電設備の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断システム、および、異常診断方法に関する。 This disclosure relates to an abnormality diagnosis system for wind power generation equipment and an abnormality diagnosis method for diagnosing abnormalities in wind power generation equipment.

特許文献1で開示される風力発電設備は、ナセルと、ナセルをヨー旋回させるためのナセル旋回機構と、ナセル旋回機構を駆動するためのヨー駆動機構と、ナセルのヨー旋回を停止するためのヨーブレーキとを備える。 The wind power generation equipment disclosed in Patent Document 1 includes a nacelle, a nacelle rotation mechanism for yaw rotating the nacelle, a yaw drive mechanism for driving the nacelle rotation mechanism, and a yaw brake for stopping the yaw rotation of the nacelle.

特開2015-161172号公報JP 2015-161172 A

ヨーブレーキといったナセルブレーキ機構における異常は早期に検出できることが好ましい。しかしながら、上記特許文献1には具体的な構成の開示がない。 It is preferable to be able to detect abnormalities in nacelle brake mechanisms, such as yaw brakes, at an early stage. However, the above-mentioned Patent Document 1 does not disclose a specific configuration.

本開示の目的は、ナセルブレーキ機構における異常を早期に検出できる風力発電設備用の異常診断システム、および、異常診断方法を提供することである。 The objective of this disclosure is to provide an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method for wind power generation equipment that can detect abnormalities in the nacelle brake mechanism at an early stage.

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、
ナセル、前記ナセルの旋回を制動するためのナセルブレーキ機構、および、前記ナセルのヨー角を検出するためのヨー角センサを含む風力発電設備の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記ナセルブレーキ機構が作動している間における前記ナセルの旋回量であるナセル滑動量が許容滑動量を超えたかを、前記ヨー角センサによって計測される前記ヨー角に基づき判定するための滑動判定部と、
前記風力発電設備における風況が規定の定常風況条件を充足するかを判定するための風況判定部と、
前記定常風況条件が充足されると判定され、かつ、前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定された場合、前記ナセルブレーキ機構に異常があると診断するためのナセルブレーキ異常診断部と、
を備える。
An abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
An abnormality diagnosis system for a wind power generation facility for performing abnormality diagnosis on the wind power generation facility including a nacelle, a nacelle brake mechanism for braking the rotation of the nacelle, and a yaw angle sensor for detecting a yaw angle of the nacelle,
a slippage determination unit for determining whether a nacelle slippage amount, which is a rotation amount of the nacelle while the nacelle brake mechanism is operating, has exceeded a tolerable slippage amount based on the yaw angle measured by the yaw angle sensor;
a wind condition determination unit for determining whether wind conditions in the wind power generation facility satisfy a prescribed steady wind condition condition;
a nacelle brake abnormality diagnosis unit for diagnosing an abnormality in the nacelle brake mechanism when it is determined that the steady wind condition is satisfied and that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount; and
Equipped with.

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方法は、
ナセル、前記ナセルの旋回を制動するためのナセルブレーキ機構、および、前記ナセルのヨー角を検出するためのヨー角センサを含む風力発電設備の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断方法であって、
前記ナセルブレーキ機構が作動している間における前記ナセルの旋回量であるナセル滑動量が許容滑動量を超えたかを、前記ヨー角センサによって計測される前記ヨー角に基づき判定するための滑動判定ステップと、
前記風力発電設備における風況が規定の定常風況条件を充足するかを判定するための風況判定ステップと、
前記定常風況条件が充足されると判定され、かつ、前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定された場合、前記ナセルブレーキ機構に異常があると診断するためのナセルブレーキ異常診断ステップと、
を備える。
A method for diagnosing an abnormality in a wind power generation facility according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
An abnormality diagnosis method for a wind power generation facility for performing abnormality diagnosis on a wind power generation facility including a nacelle, a nacelle brake mechanism for braking the rotation of the nacelle, and a yaw angle sensor for detecting a yaw angle of the nacelle, comprising:
a slippage determination step for determining whether a nacelle slippage amount, which is a rotation amount of the nacelle while the nacelle brake mechanism is operating, has exceeded a tolerable slippage amount, based on the yaw angle measured by the yaw angle sensor;
a wind condition determination step for determining whether the wind conditions in the wind power generation facility satisfy a prescribed steady wind condition condition;
a nacelle brake abnormality diagnosis step for diagnosing an abnormality in the nacelle brake mechanism when it is determined that the steady wind condition is satisfied and that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount;
Equipped with.

本開示によれば、ナセルブレーキ機構における異常を早期に検出できる風力発電設備用の異常診断システム、および、異常診断方法を提供できる。 This disclosure provides an abnormality diagnosis system and an abnormality diagnosis method for wind power generation equipment that can detect abnormalities in the nacelle brake mechanism at an early stage.

一実施形態に係る異常診断システムと風力発電設備を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an abnormality diagnosis system and a wind power generation facility according to an embodiment. 一実施形態に係る風向追従制御が実行される風力発電設備の概略的な平面図である。1 is a schematic plan view of a wind power generation facility in which wind direction tracking control according to an embodiment is performed; 一実施形態に係る風向偏差の絶対値の時系列データを示す概略的なグラフである。1 is a schematic graph showing time series data of the absolute value of wind direction deviation according to one embodiment. 一実施形態に係る異常診断システムのハードウェア構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a hardware configuration of an abnormality diagnosis system according to an embodiment. 一実施形態に係る異常診断システムの基本的な機能構成を示す概略的なブロック図である。1 is a schematic block diagram showing a basic functional configuration of an abnormality diagnosis system according to an embodiment. 一実施形態に係る定常風況条件の詳細を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing details of steady wind conditions according to an embodiment. 一実施形態に係る追加的な機能構成を備える異常診断システムの概略的なブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram of an abnormality diagnosis system having an additional functional configuration according to an embodiment. 出力偏差の時系列データを示す概略的なグラフである。11 is a schematic graph showing time series data of output deviation. 一実施形態に係るヨー角の時系列データを示す概略的なグラフである。1 is a schematic graph illustrating time series data of a yaw angle according to an embodiment. 一実施形態に係る異常診断処理を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an abnormality diagnosis process according to an embodiment. 図10に続く、異常診断処理を示すフローチャートである。11 is a flowchart illustrating the abnormality diagnosis process, continuing from FIG. 10 .

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.

<1.異常診断システム40及び風力発電設備1の概要>
図1は、本開示の一実施形態に係る異常診断システム40と風力発電設備1を示す概略図である。本稿の異常診断は、風力発電設備1に異常があるか否かを判定することを含む。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。
<1. Overview of the abnormality diagnosis system 40 and the wind power generation facility 1>
Fig. 1 is a schematic diagram showing an abnormality diagnosis system 40 according to an embodiment of the present disclosure and a wind power generation facility 1. The abnormality diagnosis in this paper includes determining whether or not there is an abnormality in the wind power generation facility 1. As shown in Fig. 1, the wind power generation facility 1 includes a support 2 erected on a foundation or the like, a nacelle 3 installed at the upper end of the support 2, and a wind turbine rotor 4 rotatably provided on one end side of the nacelle 3. The wind turbine rotor 4 includes a rotor head 5 and a plurality of wind turbine blades 6 radially attached to the rotor head 5.

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 nacelle 3, a generator 11 is installed that is connected to the wind turbine rotor 4 via a gearbox 10. The rotation of the wind turbine rotor 4 is transmitted to the generator 11 via the gearbox 10 to drive the generator 11, which outputs electric power.

また、風力発電設備1は、風車翼6の各々のピッチ角を調節するためのピッチ機構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、ナセル3の旋回を制動するためのナセルブレーキ機構30とを備える。本例のヨー旋回機構14は、ナセル3に連結されたヨーモータ16と、ヨーモータ16の出力軸に固定されるピニオンギヤとを含み、ピニオンギヤは、支柱2に固定されるリングギヤと噛み合っている。ヨーモータ16が駆動することによって、ピニオンギヤはリングギヤの歯に沿って転がり、ナセル3はヨー方向に旋回する。ナセルブレーキ機構30は、油圧アクチュエータ32と、油圧アクチュエータ32に取り付けられるブレーキパッド34と、ナセル3に連結されるディスクブレーキ(図示外)とを含む。ナセルブレーキ機構30の作動に伴って油圧アクチュエータ32が作動すると、ブレーキパッド34がディスクブレーキに押し当てられ、ナセル3に制動力が作用する。 The wind power generation facility 1 also includes a pitch mechanism 12 for adjusting the pitch angle of each of the wind turbine blades 6, a yaw rotation mechanism 14 for adjusting the yaw angle of the nacelle 3, and a nacelle brake mechanism 30 for braking the rotation of the nacelle 3. The yaw rotation mechanism 14 in this example includes a yaw motor 16 connected to the nacelle 3 and a pinion gear fixed to the output shaft of the yaw motor 16, and the pinion gear meshes with a ring gear fixed to the support 2. When the yaw motor 16 is driven, the pinion gear rolls along the teeth of the ring gear, and the nacelle 3 rotates in the yaw direction. The nacelle brake mechanism 30 includes a hydraulic actuator 32, a brake pad 34 attached to the hydraulic actuator 32, and a disk brake (not shown) connected to the nacelle 3. When the hydraulic actuator 32 is activated in response to the activation of the nacelle brake mechanism 30, the brake pad 34 is pressed against the disk brake, and a braking force acts on the nacelle 3.

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、ピッチ角を計測するピッチ角センサ15と、ナセル3のヨー角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、例えば回転軸の周りに回転する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。ヨー角センサ18は、ヨーモータ16の駆動に応じた電気信号を出力するエンコーダであってもよい。ヨー角センサ18は、ナセル3に連結される本体部と、本体部によって回転可能に支持される支持軸と、前記支持軸に設けられるセンサギヤとを含む。センサギヤは上述のリングギヤと噛み合っており、ヨーモータ16の駆動によってナセル3が旋回するとき、センサギヤはリングギヤの歯に沿って転がる。ヨー角センサ18は支持軸の回転量を検出することで、ヨー角を検出する。 The wind power generation facility 1 includes an anemometer 7 that measures the speed of the wind passing through the wind power generation facility 1, a wind vane 8 that measures the direction of the wind passing through the wind power generation facility 1, a thermometer 9 that measures the temperature, a pitch angle sensor 15 that measures the pitch angle, and a yaw angle sensor 18 that measures the yaw angle of the nacelle 3. The anemometer 7, the anemometer 8, and the thermometer 9 are provided on the outer surface of the nacelle 3 (for example, the upper part of the nacelle 3, etc.). The anemometer 7 may be, for example, a cup-type or a windmill-type anemometer. The cup-type anemometer measures the wind speed by measuring the rotation speed of a cup rotating around a rotating shaft with a rotary encoder or the like, and the windmill-type anemometer measures the wind speed by measuring the rotation speed of a propeller-shaped blade rotating around a rotating shaft with a rotary encoder or the like. The wind vane 8 may be, for example, a potentiometer-type wind vane that converts the change in the direction of the arrow blade rotating around the rotation axis into a change in electrical resistance, and measures the angle of the wind flow direction with respect to a predetermined reference direction (for example, northward) as the wind direction. The yaw angle sensor 18 measures, for example, the angle of the rotation axis of the wind turbine rotor 4 with respect to the above-mentioned predetermined reference direction as the yaw angle of the nacelle 3. The yaw angle sensor 18 may be an encoder that outputs an electrical signal according to the drive of the yaw motor 16. The yaw angle sensor 18 includes a main body that is connected to the nacelle 3, a support shaft that is rotatably supported by the main body, and a sensor gear provided on the support shaft. The sensor gear is engaged with the above-mentioned ring gear, and when the nacelle 3 rotates by the drive of the yaw motor 16, the sensor gear rolls along the teeth of the ring gear. The yaw angle sensor 18 detects the amount of rotation of the support shaft to detect the yaw angle.

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によって計測された風速、風向計8によって計測された風向、気温計9によって計測された気温、ピッチ角センサ15によって計測されたピッチ角、及び、ヨー角センサ18によって計測されたナセル3のヨー角等の各々を示す信号が入力される。制御装置20は、少なくとも1つのコントローラである。 A control device 20 is provided in an appropriate location of the wind power generation facility 1 (e.g., inside the nacelle 3 or inside the support 2, etc.) to perform various operational controls of the wind power generation facility 1. Signals indicating the wind speed measured by the anemometer 7, the wind direction measured by the wind vane 8, the temperature measured by the temperature gauge 9, the pitch angle measured by the pitch angle sensor 15, and the yaw angle of the nacelle 3 measured by the yaw angle sensor 18 are input to the control device 20. The control device 20 is at least one controller.

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、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、ピッチ角センサ15で計測したピッチ角、及びヨー角センサ18で計測したヨー角等の風力発電設備1で計測した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 control device 20 is configured to be able to communicate with the abnormality diagnosis system 40 via the communication network 21. The control device 20 transmits various measurement data measured by the wind power generation facility 1, such as the wind speed measured by the anemometer 7, the wind direction measured by the wind vane 8, the temperature measured by the thermometer 9, the pitch angle measured by the pitch angle sensor 15, and the yaw angle measured by the yaw angle sensor 18, to the abnormality diagnosis system 40. The abnormality diagnosis system 40 stores the various measurement data transmitted from the control device 20 as time-series data and uses it to diagnose abnormalities in the wind power generation facility 1, as described below.

図2は、本開示の一実施形態に係る風向追従制御が実行される風力発電設備1の概略的な平面図である。風向追従制御は、ナセル3が風向に正対するようナセル3の向きを風向に追従させる制御であり、制御装置20によって実行される。図3は、本開示の一実施形態に係る風向偏差の絶対値の時系列データを示す概略的なグラフである。風向偏差は、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、例えば風向からヨー角を減算することによって算出される。図2における角度θは風向偏差を示す。 Figure 2 is a schematic plan view of a wind power generation facility 1 in which wind direction tracking control according to an embodiment of the present disclosure is performed. Wind direction tracking control is a control for changing the orientation of the nacelle 3 to follow the wind direction so that the nacelle 3 faces the wind direction directly, and is executed by a control device 20. Figure 3 is a schematic graph showing time series data of the absolute value of wind direction deviation according to an embodiment of the present disclosure. The wind direction deviation is the angle that the wind direction measured by the anemometer 8 makes with respect to the rotation axis of the wind turbine rotor 4, and is calculated, for example, by subtracting the yaw angle from the wind direction. The angle θ in Figure 2 indicates the wind direction deviation.

制御装置20は、風向計8によって計測された風向とヨー角センサ18によって計測されたヨー角とに基づいて、風向偏差の絶対値を算出する。次いで、風向偏差の絶対値が風向追従閾値を超える事象が起きたかが判定される。図3における時間t1から時間t2までの期間では、風向偏差の絶対値が風向追従閾値を超えている。風向偏差の絶対値が風向閾値を超える事象が許容逸脱時間以上に亘って継続することが見込まれるのであれば、制御装置20は風向偏差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)、ヨーモータ16を制御する。なお、許容逸脱時間は、風向偏差の絶対値が風向追従閾値を超えた時点(図3ではt1)から起算される。また、許容逸脱時間が長いほど、制御装置20がヨーモータ16を制御する機会が減り、風力発電設備1の消費電力につながる。その反面、許容逸脱時間が長いほど、風向の変化に対するナセル3の旋回の追従性は低下する。 The control device 20 calculates the absolute value of the wind direction deviation based on the wind direction measured by the anemometer 8 and the yaw angle measured by the yaw angle sensor 18. Next, it is determined whether an event has occurred in which the absolute value of the wind direction deviation exceeds the wind direction tracking threshold. In the period from time t1 to time t2 in FIG. 3, the absolute value of the wind direction deviation exceeds the wind direction tracking threshold. If it is expected that the event in which the absolute value of the wind direction deviation exceeds the wind direction threshold will continue for more than the allowable deviation time, the control device 20 controls the yaw motor 16 to reduce the absolute value of the wind direction deviation (preferably to make it 0). The allowable deviation time is calculated from the point in time (t1 in FIG. 3) when the absolute value of the wind direction deviation exceeds the wind direction tracking threshold. In addition, the longer the allowable deviation time, the fewer the opportunities for the control device 20 to control the yaw motor 16, which leads to power consumption of the wind power generation facility 1. On the other hand, the longer the allowable deviation time, the lower the tracking ability of the rotation of the nacelle 3 to changes in wind direction.

制御装置20は、ナセルブレーキ機構30の油圧アクチュエータ32にブレーキ作動指令およびブレーキ解除指令を入力するように構成される。ブレーキ作動指令が入力されると油圧アクチュエータ32は作動し、ナセル3に制動力が作用する。その後、ブレーキ解除指令が油圧アクチュエータ32に入力されるまで、油圧アクチュエータ32に入力されたブレーキ作動指令は有効であり、ナセル3に制動力が作用し続ける。ブレーキ解除指令が油圧アクチュエータ32に入力されると、ブレーキ作動指令は無効化され、油圧アクチュエータ32は作動を止める。これにより、ブレーキパッド34がディスクブレーキから離れて、ナセル3に作用していた制動力は消失する。 The control device 20 is configured to input a brake activation command and a brake release command to the hydraulic actuator 32 of the nacelle brake mechanism 30. When a brake activation command is input, the hydraulic actuator 32 operates and a braking force acts on the nacelle 3. Thereafter, until a brake release command is input to the hydraulic actuator 32, the brake activation command input to the hydraulic actuator 32 remains valid and a braking force continues to act on the nacelle 3. When a brake release command is input to the hydraulic actuator 32, the brake activation command is invalidated and the hydraulic actuator 32 stops operating. As a result, the brake pads 34 are separated from the disc brake, and the braking force acting on the nacelle 3 disappears.

図4は、本開示の一実施形態に係る異常診断システム40のハードウェア構成を示す概略図である。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、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実現されてもよい。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、プロセッサ72がROM76に記憶されるプログラムをRAM74にロードして実行することで実現される。プロセッサ72は、プログラムの実行に伴い生成される各種データをRAM74に一時的に記憶してもよい。
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を構成する少なくとも1つの機能は、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。
4 is a schematic diagram showing a hardware configuration of an abnormality diagnosis system 40 according to an embodiment of the present disclosure. The abnormality diagnosis system 40 includes, for example, a processor 72, a random access memory (RAM) 74, a read only memory (ROM) 76, a hard disk drive (HDD) 78, an input I/F 80, an output I/F 82, and a display 83, and is configured using a computer in which these are connected to each other via a bus 84. The hardware configuration of the abnormality diagnosis system 40 is not limited to the above, and may be realized by a combination of a control circuit and a storage device. The abnormality diagnosis system 40 is also configured by a computer executing a program that realizes each function of the abnormality diagnosis system 40. The functions of each part in the abnormality diagnosis system 40 described below are realized by the processor 72 loading a program stored in the ROM 76 into the RAM 74 and executing it. The processor 72 may temporarily store various data generated in association with the execution of the program in the RAM 74.
The hardware constituting the abnormality diagnosis system 40 may be concentrated in one location, or may be distributed across multiple locations. In the following, an example will be described in which the abnormality diagnosis system 40 is provided at a location away from the wind power generation facility 1 and abnormality diagnosis of the wind power generation facility 1 is performed remotely, but at least one of the functions constituting the abnormality diagnosis system 40 may be realized by, for example, the control device 20 provided in the wind power generation facility 1.

<2.異常診断システム40の基本的な機能構成>
図5は、本開示の一実施形態に係る異常診断システム40の基本的な機能構成を示す概略的なブロック図である。図5のブロック図によって示される異常診断システム40の機能構成は、図4で例示される異常診断システム40のハードウェア構成によって実現される(図7で示されるブロック図も同様である)。
2. Basic Functional Configuration of Abnormality Diagnosis System 40
Fig. 5 is a schematic block diagram showing a basic functional configuration of an abnormality diagnosis system 40 according to an embodiment of the present disclosure. The functional configuration of the abnormality diagnosis system 40 shown in the block diagram of Fig. 5 is realized by the hardware configuration of the abnormality diagnosis system 40 exemplified in Fig. 4 (the same applies to the block diagram shown in Fig. 7).

図5に示すように、異常診断システム40は、ナセル時系列データ取得部41を備える。ナセル時系列データ取得部41は、ナセル3のヨー角の時系列データと、ナセルブレーキ機構30の作動状態の時系列データ(以下、「ブレーキ状態時系列データ」ともいう)とを含むナセル時系列データを取得するように構成される。ヨー角の時系列データは、ヨー角センサ18によって計測されるヨー角を継続的に取得することで生成される。また、ブレーキ状態時系列データは、制御装置20から油圧アクチュエータ32に入力される指令(即ち、ブレーキ作動指令またはブレーキ解除指令)と時間とを対応付けることで生成される。本例では、ナセル時系列データとブレーキ状態時系列データはいずれも、ナセル時系列データ取得部41によって生成される。他の例では、これらの時系列データが制御装置20によって生成されてから、異常診断システム40に送られてもよい。 As shown in FIG. 5, the abnormality diagnosis system 40 includes a nacelle time series data acquisition unit 41. The nacelle time series data acquisition unit 41 is configured to acquire nacelle time series data including time series data of the yaw angle of the nacelle 3 and time series data of the operating state of the nacelle brake mechanism 30 (hereinafter also referred to as "brake state time series data"). The yaw angle time series data is generated by continuously acquiring the yaw angle measured by the yaw angle sensor 18. The brake state time series data is generated by associating the command (i.e., brake activation command or brake release command) input from the control device 20 to the hydraulic actuator 32 with time. In this example, both the nacelle time series data and the brake state time series data are generated by the nacelle time series data acquisition unit 41. In another example, these time series data may be generated by the control device 20 and then sent to the abnormality diagnosis system 40.

異常診断システム40は滑動判定部42をさらに備える。滑動判定部42は、ナセルブレーキ機構30が作動している間におけるナセル3の旋回量であるナセル滑動量が許容滑動量を超えたかを、ナセル時系列データに基づき判定するように構成される。ナセル滑動量は、ナセルブレーキ機構30に入力されたブレーキ作動指令が有効になっている間のヨー角の時系列データを参照することで取得可能である。具体的には、ブレーキ作動指令が有効になっている時間帯がブレーキ状態時系列データに基づき特定され、該時間帯におけるヨー角の変化量がヨー角の時系列データに基づき特定される。これにより、ナセル滑動量は取得される。ナセル滑動量が許容滑動量を超えたかどうかの判定基準は、所定時間内におけるナセル滑動量が許容滑動量を超えたか否かであってもよいし、ナセル滑動量の累積値が許容滑動量を瞬時的に超えたか否かであってもよいし、ナセル滑動量の累積値が許容滑動量を超える事象が所定期間に亘って複数回発生するかであってもよい。判定基準の詳細の一例は後述する。 The abnormality diagnosis system 40 further includes a sliding determination unit 42. The sliding determination unit 42 is configured to determine whether the nacelle sliding amount, which is the amount of rotation of the nacelle 3 while the nacelle brake mechanism 30 is operating, has exceeded the allowable sliding amount based on the nacelle time series data. The nacelle sliding amount can be acquired by referring to the time series data of the yaw angle while the brake operation command input to the nacelle brake mechanism 30 is valid. Specifically, the time period during which the brake operation command is valid is identified based on the brake state time series data, and the amount of change in the yaw angle during that time period is identified based on the time series data of the yaw angle. In this way, the nacelle sliding amount is acquired. The criterion for determining whether the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount may be whether the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount within a specified time, whether the cumulative value of the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount instantaneously, or whether an event in which the cumulative value of the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount occurs multiple times over a specified period of time. An example of the detailed determination criterion will be described later.

異常診断システム40は、風力発電設備1における風況が規定の定常風況条件を充足するかを判定するための風況判定部43を備える。定常風況は、風力発電設備1の定格運転において想定される風力発電設備1での風況である。定常風況を規定する定常風況条件が充足される場合、風速は中程度から高風速までの範囲であり、風速乱れまたは風向乱れは中程度以下である。
風況判定部43は、風速計7または風向計8の少なくとも1つの計測結果を取得することで、定常風況条件が充足されるかを判定する。風速計7または風向計8の少なくとも1つの計測結果は、風況判定部43による判定において参照されるパラメータである。
The abnormality diagnosis system 40 includes a wind condition determination unit 43 for determining whether the wind conditions in the wind power generation facility 1 satisfy prescribed steady-state wind condition conditions. The steady-state wind conditions are wind conditions in the wind power generation facility 1 that are assumed in rated operation of the wind power generation facility 1. When the steady-state wind condition conditions that specify the steady-state wind conditions are satisfied, the wind speed is in the range from medium to high, and the wind speed turbulence or wind direction turbulence is medium or less.
The wind condition determination unit 43 determines whether the steady wind condition condition is satisfied by acquiring at least one measurement result of the anemometer 7 or the wind vane 8. The at least one measurement result of the anemometer 7 or the wind vane 8 is a parameter referenced in the determination by the wind condition determination unit 43.

異常診断システム40は、ナセルブレーキ異常診断部45をさらに備える。ナセルブレーキ異常診断部45は、定常風況条件が充足されると判定され、かつ、ナセル滑動量が許容滑動量を超えると判定された場合、ナセルブレーキ機構30に異常があると診断するように構成される。異常があると診断したナセルブレーキ異常診断部45は、ナセルブレーキ機構30の点検を促す情報を表示器83にて表示するためのブレーキ点検表示指令を生成してもよい。ブレーキ点検表示指令が入力された表示器83が、点検を促す情報を表示することで、異常診断システム40のユーザは、ナセルブレーキ機構30の点検を早期に行うことができる。なお、点検を促す情報は、テキストメッセージでもよいし、英数字などによって表現されるエラーコードであってもよいし、図形などによって表現されるマークであってもよい。 The abnormality diagnosis system 40 further includes a nacelle brake abnormality diagnosis unit 45. The nacelle brake abnormality diagnosis unit 45 is configured to diagnose an abnormality in the nacelle brake mechanism 30 when it is determined that the steady wind condition is satisfied and that the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount. The nacelle brake abnormality diagnosis unit 45 that has diagnosed an abnormality may generate a brake inspection display command for displaying information prompting inspection of the nacelle brake mechanism 30 on the display 83. When the display 83 to which the brake inspection display command has been input displays information prompting inspection, the user of the abnormality diagnosis system 40 can inspect the nacelle brake mechanism 30 early. The information prompting inspection may be a text message, an error code expressed by alphanumeric characters, or a mark expressed by a figure.

発明者らの知見によれば、風力発電設備1の定格運転において想定される風況である定常風況条件が充足される場合に、ナセルブレーキ機構30が作動しているにも関わらずナセル滑動量が許容滑動量を超えるのは、ナセルブレーキ機構30に何かしらの異常が発生している可能性が高い。具体的には、ブレーキパッド34の摩耗または劣化、もしくは、ブレーキパッド34における過剰な油の付着などに起因してナセルブレーキ機構30の制動力が低下している可能性がある。このような異常がたとえ軽度なレベルで発生しても、ナセル滑動量が許容滑動量を超えることを発明者らは見出した。この点、上記構成によれば、定常風況条件が充足されると判定され、かつ、ナセル滑動量が許容滑動量を超えたと判定された場合に、ナセルブレーキ異常診断部45はナセルブレーキ機構30に異常があると診断する。よって、ナセルブレーキ機構30における異常を早期に検出できる異常診断システム40が実現される。 According to the knowledge of the inventors, when the steady wind condition, which is the wind condition assumed in the rated operation of the wind power generation facility 1, is satisfied, if the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount even though the nacelle brake mechanism 30 is operating, it is highly likely that some abnormality has occurred in the nacelle brake mechanism 30. Specifically, the braking force of the nacelle brake mechanism 30 may be reduced due to wear or deterioration of the brake pads 34, or due to excessive oil adhesion to the brake pads 34. The inventors have found that even if such an abnormality occurs at a minor level, the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount. In this regard, according to the above configuration, when it is determined that the steady wind condition is satisfied and that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount, the nacelle brake abnormality diagnosis unit 45 diagnoses that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism 30. Thus, an abnormality diagnosis system 40 that can detect an abnormality in the nacelle brake mechanism 30 at an early stage is realized.

<2.定常風況条件の判定基準と詳細>
図6は、本開示の一実施形態に係る定常風況条件の詳細を示す概略図である。定常風況条件は、第1定常風況条件、第2定常風況条件、第3定常風況条件、および、第4定常風況条件を含む。本例では、これら4つの条件の全てが充足される場合に、定常風況条件が充足されると判定され、これら4つの条件の少なくとも1つが充足されない場合に、定常風況条件が充足されないと判定される。
<2. Criteria and details of steady wind conditions>
6 is a schematic diagram showing details of steady-state wind condition according to an embodiment of the present disclosure. The steady-state wind condition includes a first steady-state wind condition, a second steady-state wind condition, a third steady-state wind condition, and a fourth steady-state wind condition. In this example, if all of these four conditions are satisfied, the steady-state wind condition is determined to be satisfied, and if at least one of these four conditions is not satisfied, the steady-state wind condition is determined not to be satisfied.

第1定常風況条件は、風力発電設備1における風速が、定常風況条件を規定する風速の下限値である第1規定風速以上となる場合に充足される。第1規定風速以上となる風が風力発電設備1の風車翼6に作用すると、ある程度の旋回力がナセル3に作用する。このときにナセル滑動量が許容滑動量を超えるのは、ナセルブレーキ機構30に異常が発生し、ナセルブレーキ機構30の制動力がナセル3の旋回を制動するのに十分でない可能性が高い。この点、本構成によれば、ナセルブレーキ機構30に異常があると判定されるためには、風速が第1規定風速以上となり、第1定常風況条件が充足される必要がある。これにより、ナセルブレーキ機構30における異常をより正確に検出できる。一例であるが、第1規定風速は平均風速20m/s以下であってもよいし、平均風速15m/s以下であってもよい。また、第1規定風速は瞬間風速であってもよい。 The first steady wind condition is satisfied when the wind speed in the wind power generation facility 1 is equal to or greater than the first specified wind speed, which is the lower limit of the wind speed that specifies the steady wind condition. When wind with a first specified wind speed or greater acts on the wind turbine blades 6 of the wind power generation facility 1, a certain degree of rotational force acts on the nacelle 3. If the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount at this time, it is highly likely that an abnormality occurs in the nacelle brake mechanism 30 and the braking force of the nacelle brake mechanism 30 is not sufficient to brake the rotation of the nacelle 3. In this regard, according to the present configuration, in order to determine that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism 30, the wind speed must be equal to or greater than the first specified wind speed, and the first steady wind condition must be satisfied. This allows for more accurate detection of an abnormality in the nacelle brake mechanism 30. As an example, the first specified wind speed may be an average wind speed of 20 m/s or less, or an average wind speed of 15 m/s or less. The first specified wind speed may also be an instantaneous wind speed.

第2定常風況条件は、風力発電設備1における風速の乱れ強度が、定常風況条件を規定する乱れ強度の上限値である規定強度未満となる場合に充足される。乱れ強度は、規定期間内における平均風速に対する風速標準偏差の比であり、風速計7の計測結果に基づき算出される。本例では、第1定常風況条件が充足されないと判定された場合に、第2定常風況条件が充足されるか判定される。風速の乱れ強度が規定強度以上となる風が風車翼6に作用すると、ナセル3に作用する旋回力の大きさが急変動する。このため、ナセルブレーキ機構30が正常に作動しているにも関わらず、ナセル滑動量が許容滑動量を超える場合がある。この点、本構成によれば、ナセルブレーキ機構30に異常があると判定されるためには、風速の乱れ強度が規定強度未満となり、第2規定風況条件が充足される必要がある。これにより、ナセルブレーキ機構30における異常をより正確に検出できる。 The second steady wind condition is satisfied when the wind speed turbulence intensity in the wind power generation facility 1 is less than a specified intensity, which is the upper limit of the turbulence intensity that specifies the steady wind condition. The turbulence intensity is the ratio of the wind speed standard deviation to the average wind speed within a specified period, and is calculated based on the measurement results of the anemometer 7. In this example, if it is determined that the first steady wind condition is not satisfied, it is determined whether the second steady wind condition is satisfied. When a wind with a wind speed turbulence intensity equal to or greater than the specified intensity acts on the wind turbine blades 6, the magnitude of the turning force acting on the nacelle 3 fluctuates suddenly. For this reason, even if the nacelle brake mechanism 30 is operating normally, the nacelle sliding amount may exceed the allowable sliding amount. In this regard, according to the present configuration, in order to determine that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism 30, the wind speed turbulence intensity must be less than the specified intensity and the second specified wind condition must be satisfied. This allows for more accurate detection of an abnormality in the nacelle brake mechanism 30.

第3定常風況条件は、風力発電設備1における風速が、定常風況条件を規定する風速の上限値である第2規定風速未満となる場合に充足される。第2規定風速は、上述の第1規定風速よりも大きな風速である。本例では、第2定常風況条件が充足されないと判定された場合に、第3定常風況条件が充足されるか判定される。風速が第2規定風速以上となる風が風車翼6に作用すると、ナセル3に作用する旋回力の大きさが過剰となる。このため、ナセルブレーキ機構30が正常に作動しているにも関わらず、ナセル滑動量が許容滑動量を超える場合がある。この点、本構成によれば、ナセルブレーキ機構30に異常があると判定されるためには、風速が第2規定風速未満となり、第3規定風況条件が充足される必要がある。これにより、ナセルブレーキ機構30における異常をより正確に検出できる。なお一例であるが、第2規定風速は第1規定風速の1.5倍~3倍に相当する値である。第2規定風速は平均風速であってもよいし、瞬間風速であってもよい。 The third steady wind condition is satisfied when the wind speed in the wind power generation facility 1 is less than the second specified wind speed, which is the upper limit of the wind speed that specifies the steady wind condition. The second specified wind speed is a wind speed greater than the first specified wind speed described above. In this example, if it is determined that the second steady wind condition is not satisfied, it is determined whether the third steady wind condition is satisfied. When a wind whose wind speed is equal to or greater than the second specified wind speed acts on the wind turbine blades 6, the magnitude of the turning force acting on the nacelle 3 becomes excessive. For this reason, even if the nacelle brake mechanism 30 is operating normally, the nacelle sliding amount may exceed the allowable sliding amount. In this respect, according to the present configuration, in order to determine that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism 30, the wind speed must be less than the second specified wind speed and the third specified wind condition must be satisfied. This allows for more accurate detection of an abnormality in the nacelle brake mechanism 30. As an example, the second specified wind speed is a value equivalent to 1.5 to 3 times the first specified wind speed. The second specified wind speed may be the average wind speed or the instantaneous wind speed.

第4定常風況条件は、風力発電設備1における風向偏差が、定常風況条件を規定する上限値である風向閾値未満である場合に充足される。第4定常風況条件が充足されるかの判定処理は、種々のパターンが採用され得る。例えば、風速が所定風速以上となる間における風向偏差が、風向閾値未満であるかを判定してもよい。また、風向偏差と風向閾値とを単純に比較することに本判定処理は限定されない。例えば、風速が所定風速以上である間に風向偏差が風向閾値を超える回数が、許容回数未満であるなら、風向偏差が風向閾値を超える事象を無視して、風向偏差は風向閾値未満であるとみなしてもよい。つまり、風速が所定風速以上である間に風向偏差が風向閾値を超える回数が、許容回数未満であるなら、第4定常風況条件は充足されると判定してもよい。なお、所定風速は、例えば第1規定風速以上の風速である。所定風速は、第2規定風速と同じ値であってもよいし、第2規定風速を下回る値であってもよい。所定風速は、平均風速であってもよいし、瞬間風速であってもよい。 The fourth steady wind condition is satisfied when the wind direction deviation in the wind power generation facility 1 is less than the wind direction threshold, which is the upper limit value that defines the steady wind condition. Various patterns may be adopted for the process of determining whether the fourth steady wind condition is satisfied. For example, it may be determined whether the wind direction deviation while the wind speed is equal to or greater than a predetermined wind speed is less than the wind direction threshold. In addition, this determination process is not limited to simply comparing the wind direction deviation with the wind direction threshold. For example, if the number of times that the wind direction deviation exceeds the wind direction threshold while the wind speed is equal to or greater than a predetermined wind speed is less than the allowable number of times, the event of the wind direction deviation exceeding the wind direction threshold may be ignored and the wind direction deviation may be considered to be less than the wind direction threshold. In other words, if the number of times that the wind direction deviation exceeds the wind direction threshold while the wind speed is equal to or greater than a predetermined wind speed is less than the allowable number of times, it may be determined that the fourth steady wind condition is satisfied. The predetermined wind speed is, for example, a wind speed equal to or greater than the first specified wind speed. The predetermined wind speed may be the same value as the second specified wind speed, or may be a value lower than the second specified wind speed. The specified wind speed may be the average wind speed or the instantaneous wind speed.

本例では、第3定常風況条件が充足されないと判定された場合に、第4定常風況条件が充足されるか判定される。風向偏差が風向閾値以上となる風が風車翼6に作用すると、ナセル3に作用する旋回力の向きが急激に変化する。このため、ナセルブレーキ機構30が正常に作動しているにも関わらず、ナセル滑動量が許容滑動量を超える場合がある。この点、本構成によれば、ナセルブレーキ機構30に異常があると判定されるためには、風向偏差が風向閾値未満となり、第4規定風況条件が充足される必要がある。これにより、ナセルブレーキ機構30における異常をより正確に検出できる。 In this example, if it is determined that the third steady wind condition is not satisfied, it is determined whether the fourth steady wind condition is satisfied. When wind with a wind direction deviation equal to or greater than the wind direction threshold acts on the wind turbine blades 6, the direction of the turning force acting on the nacelle 3 changes suddenly. For this reason, even if the nacelle brake mechanism 30 is operating normally, the nacelle sliding amount may exceed the allowable sliding amount. In this regard, according to the present configuration, in order to determine that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism 30, the wind direction deviation needs to be less than the wind direction threshold and the fourth specified wind condition needs to be satisfied. This makes it possible to more accurately detect an abnormality in the nacelle brake mechanism 30.

なお、本開示に係る定常風況条件は、第1定常風況条件、第2定常風況条件、第3定常風況条件、または、第4定常風況条件の少なくとも1つを含んでいればよい。例えば、定常風況条件は、第1定常風況条件と第3定常風況条件を含み、第2定常風況条件と第4定常風況条件を含まなくてもよい。あるいは、定常風況条件は、第4定常風況条件を含み、第1定常風況条件、第2定常風況条件、および、第3定常風況条件を含まなくてもよい。また、第1定常風況条件、第2定常風況条件、第3定常風況条件、または、第4定常風況条件の少なくとも1つが充足されれば、定常風況条件が充足されると風況判定部43は判定してもよい。 The steady wind condition according to the present disclosure may include at least one of the first steady wind condition, the second steady wind condition, the third steady wind condition, or the fourth steady wind condition. For example, the steady wind condition may include the first steady wind condition and the third steady wind condition, but not the second steady wind condition and the fourth steady wind condition. Alternatively, the steady wind condition may include the fourth steady wind condition, but not the first steady wind condition, the second steady wind condition, or the third steady wind condition. Furthermore, if at least one of the first steady wind condition, the second steady wind condition, the third steady wind condition, or the fourth steady wind condition is satisfied, the wind condition determination unit 43 may determine that the steady wind condition is satisfied.

<3.異常診断システム40の追加的な機能構成>
図7、図8を参照し、異常診断システム40が追加的に備えてもよい機能構成を例示する。
3. Additional Functional Configuration of Abnormality Diagnosis System 40
7 and 8, examples of functional configurations that the abnormality diagnosis system 40 may additionally include will be illustrated.

<3-1.ヨー角センサ18または風速計7における異常の検出>
図7は、本開示の一実施形態に係る追加的な機能構成を備える異常診断システム40の概略的なブロック図である。図7で例示される異常診断システム40は、ヨー角センサ18と風速計7における異常を検出できるように構成されている。この検出にあたって、異常診断システム40が追加的に備えてもよい出力判定部47の判定結果が利用される。出力判定部47は、風力発電設備1における出力と目標出力との出力偏差が出力閾値未満となるか判定するように構成される。出力偏差は、風力発電設備1に設けられてもよい電力計(図示外)によって計測される発電機11の発電電力から、目標電力を差し引くことによって得られてもよい。ヨー角センサ18または風速計7に異常があるかの判定処理は、ナセル滑動量が許容滑動量を超えたと判定され、かつ、第1定常風況条件が充足されないと判定された場合に実行される。この場合にヨー角センサ18及び風速計7における異常が検出可能となる原理は、以下の通りである。
<3-1. Detection of abnormality in the yaw angle sensor 18 or the anemometer 7>
FIG. 7 is a schematic block diagram of an abnormality diagnosis system 40 having an additional functional configuration according to an embodiment of the present disclosure. The abnormality diagnosis system 40 illustrated in FIG. 7 is configured to detect an abnormality in the yaw angle sensor 18 and the anemometer 7. In this detection, a judgment result of an output judgment unit 47 that may be additionally provided in the abnormality diagnosis system 40 is used. The output judgment unit 47 is configured to judge whether an output deviation between the output of the wind power generation facility 1 and a target output is less than an output threshold value. The output deviation may be obtained by subtracting the target power from the power generated by the generator 11 measured by a power meter (not shown) that may be provided in the wind power generation facility 1. The judgment process of whether there is an abnormality in the yaw angle sensor 18 or the anemometer 7 is executed when it is determined that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount and that the first steady wind condition is not satisfied. The principle by which an abnormality in the yaw angle sensor 18 and the anemometer 7 can be detected in this case is as follows.

ナセル滑動量が許容滑動量を超えたとする判定結果と、第1定常風況条件を含む定常風況条件が充足されないとする判定結果(つまり、風速が第1規定風速未満と判定される判定結果)は、互いに矛盾する。なぜなら、風速が第1規定風速未満となる風が風車翼6に作用してもナセル3に作用する旋回力の大きさが比較的小さいので、ナセルブレーキ機構30が作動している間にナセル3が過剰に旋回する事象は起きにくいからである。従って、上記の相反する2つの判定結果が生じた場合には、これらの判定結果に寄与するセンサに異常があることが疑われる。つまり、許容滑動量の算出に利用されるヨー角センサ18、または、第1定常風況条件が充足されるか判定する際に利用される風速計7のいずれかに異常があることが疑われる。 The judgment result that the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount and the judgment result that the steady wind condition including the first steady wind condition is not satisfied (i.e., the judgment result that the wind speed is determined to be less than the first specified wind speed) are mutually contradictory. This is because, even if a wind with a wind speed less than the first specified wind speed acts on the wind turbine blades 6, the magnitude of the turning force acting on the nacelle 3 is relatively small, so that the nacelle 3 is unlikely to rotate excessively while the nacelle brake mechanism 30 is operating. Therefore, when the above two contradictory judgment results occur, it is suspected that there is an abnormality in the sensor that contributes to these judgment results. In other words, it is suspected that there is an abnormality in either the yaw angle sensor 18 used to calculate the allowable sliding amount or the anemometer 7 used to judge whether the first steady wind condition is satisfied.

本発明者らは、これらの異常を識別するために出力偏差が出力偏差閾値を超えるかを判定すればよいと考えた。図8は、出力偏差の時系列データを示す概略的なグラフである。同グラフでは、ナセル滑動量が許容滑動量を超えたと判定され、かつ、第1定常風況条件が充足されないと判定された状況下での出力偏差を示す。風力発電設備1の発電量は風速と相関を有するので、出力偏差が出力閾値未満であるなら(例えば、時間Tw1から時間Tw2までの期間)、風力発電設備1は風速に応じた適正な運転をしているとみなすことができる。結果、風速計7における異常は発生しておらず、ヨー角センサ18に異常があるとみなせる。反対に、出力偏差が出力閾値以上であるなら(例えば、時間Tw2から時間Tw3までの期間)、風車翼6の回転数が速すぎて、風力発電設備1が過出力状態にあるとみなせる。過出力状態が起こるのは、風力発電設備1の運転制御の拠り所として制御装置20が参照する風速計7の計測結果に異常があるからである。従って、ヨー角センサ18における異常は発生しておらず、風速計7に異常があるとみなせる。 The inventors of the present invention considered that it would be sufficient to determine whether the output deviation exceeds the output deviation threshold value in order to identify these abnormalities. FIG. 8 is a schematic graph showing time series data of the output deviation. The graph shows the output deviation under a situation in which it is determined that the nacelle slippage exceeds the allowable slippage amount and that the first steady wind condition is not satisfied. Since the power generation amount of the wind power generation facility 1 has a correlation with the wind speed, if the output deviation is less than the output threshold value (for example, the period from time T w1 to time T w2 ), it can be considered that the wind power generation facility 1 is operating appropriately according to the wind speed. As a result, no abnormality has occurred in the anemometer 7, and it can be considered that there is an abnormality in the yaw angle sensor 18. On the other hand, if the output deviation is equal to or greater than the output threshold value (for example, the period from time T w2 to time T w3 ), it can be considered that the rotation speed of the wind turbine blades 6 is too fast and the wind power generation facility 1 is in an over-output state. The over-output state occurs because there is an abnormality in the measurement results of the anemometer 7 that the control device 20 refers to as the basis for controlling the operation of the wind power generation facility 1. Therefore, there is no abnormality in the yaw angle sensor 18, and it can be considered that there is an abnormality in the anemometer 7.

上記のような技術的な思想を具現化するために、図7で例示する異常診断システム40は、ヨー角センサ異常診断部51と風速計異常診断部53とを追加的に備える。ヨー角センサ異常診断部51は、ナセル滑動量が許容滑動量を超えたと判定され、第1定常風況条件を含む定常風況条件が充足されないと判定され、かつ、出力偏差が出力閾値未満であると判定された場合、ヨー角センサ18に異常があると診断するように構成される。風速計異常診断部53は、ナセル滑動量が許容滑動量を超えたと判定され、第1定常風況条件を含む定常風況条件が充足されないと判定され、かつ、出力偏差が出力閾値以上であると判定された場合、風速計7に異常があると診断する。 To realize the above technical idea, the abnormality diagnosis system 40 illustrated in FIG. 7 additionally includes a yaw angle sensor abnormality diagnosis unit 51 and an anemometer abnormality diagnosis unit 53. The yaw angle sensor abnormality diagnosis unit 51 is configured to diagnose an abnormality in the yaw angle sensor 18 when it is determined that the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount, that the steady wind condition conditions including the first steady wind condition are not satisfied, and that the output deviation is less than the output threshold. The anemometer abnormality diagnosis unit 53 diagnoses an abnormality in the anemometer 7 when it is determined that the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount, that the steady wind condition conditions including the first steady wind condition are not satisfied, and that the output deviation is equal to or greater than the output threshold.

上記構成によれば、ナセルブレーキ機構30の異常のみならず、ヨー角センサ18の異常と風速計7の異常を併せて検出可能な異常診断システム40が実現される。なお、ヨー角センサ異常診断部51は、ヨー角センサ18に異常があると診断するとき、そのことを示す情報を表示器83に表示するためのヨー角センサ異常表示指令を生成してもよい。これにより、異常診断システム40のユーザは、ヨー角センサ18の異常を認識できる。同様に、風速計異常診断部53は、風速計7に異常があると診断するとき、そのことを示す情報を表示器83に表示するための風速計異常表示指令を生成してもよい。これにより、異常診断システム40のユーザは、風速計7の異常を認識できる。なお、表示器83に表示される情報は、テキストメッセージでもよいし、英数字などによって表現されるエラーコードであってもよいし、図形などによって表現されるマークであってもよい。
また、他の実施形態に係る異常診断システム40は、ヨー角センサ異常診断部51または風速計異常診断部53のいずれか一方のみしか備えなくてもよい。この場合であっても、ヨー角センサ18または風速計7のいずれか一方の異常は検出可能である。
According to the above configuration, the abnormality diagnosis system 40 is realized that can detect not only an abnormality in the nacelle brake mechanism 30, but also an abnormality in the yaw angle sensor 18 and an abnormality in the anemometer 7. When the yaw angle sensor abnormality diagnosis unit 51 diagnoses that the yaw angle sensor 18 has an abnormality, the yaw angle sensor abnormality diagnosis unit 51 may generate a yaw angle sensor abnormality display command for displaying information indicating the abnormality on the display 83. This allows the user of the abnormality diagnosis system 40 to recognize the abnormality in the yaw angle sensor 18. Similarly, when the anemometer abnormality diagnosis unit 53 diagnoses that the anemometer 7 has an abnormality, the anemometer abnormality diagnosis unit 53 may generate an anemometer abnormality display command for displaying information indicating the abnormality on the display 83. This allows the user of the abnormality diagnosis system 40 to recognize the abnormality in the anemometer 7. The information displayed on the display 83 may be a text message, an error code expressed by alphanumeric characters, or a mark expressed by a figure.
Furthermore, the abnormality diagnosis system 40 according to another embodiment may include only either one of the yaw angle sensor abnormality diagnosis unit 51 or the anemometer abnormality diagnosis unit 53. Even in this case, an abnormality in either the yaw angle sensor 18 or the anemometer 7 can be detected.

また、図7で例示される風速計異常診断部53は、風速計7の異常を診断するときに、ナセルブレーキ機構30の点検を促す情報を表示器83に表示するためのブレーキ点検表示指令を生成してもよい。風速計7に異常があるのであれば、第1定常風況条件を含む風況条件が充足されていないという風況判定部43の判定結果が誤っている可能性が高い。つまり、風速が第1規定風速以上となる状況下でナセル滑動量が許容滑動量を超えている可能性が高く、ナセルブレーキ機構30に異常が発生している可能性が高い。上記構成によれば、異常診断システム40のユーザは、表示器83の確認を通じて、ナセルブレーキ機構30の点検を行うことができ、ナセルブレーキ機構30に異常があるのを検出し損ねることが回避される。なお、表示器83に表示される、ナセルブレーキ機構30の点検を促す情報は、テキストメッセージでもよいし、英数字などによって表現されるエラーコードであってもよいし、図形などによって表現されるマークであってもよい。 In addition, the anemometer abnormality diagnosis unit 53 illustrated in FIG. 7 may generate a brake inspection display command for displaying information on the display 83 to prompt the inspection of the nacelle brake mechanism 30 when diagnosing an abnormality in the anemometer 7. If there is an abnormality in the anemometer 7, it is highly likely that the judgment result of the wind condition judgment unit 43 that the wind condition conditions including the first steady wind condition are not satisfied is incorrect. In other words, it is highly likely that the nacelle slippage exceeds the allowable slippage under a situation in which the wind speed is equal to or greater than the first specified wind speed, and there is a high possibility that an abnormality has occurred in the nacelle brake mechanism 30. According to the above configuration, the user of the abnormality diagnosis system 40 can inspect the nacelle brake mechanism 30 by checking the display 83, and it is possible to avoid failing to detect an abnormality in the nacelle brake mechanism 30. The information to prompt the inspection of the nacelle brake mechanism 30 displayed on the display 83 may be a text message, an error code expressed by alphanumeric characters, or a mark expressed by a figure.

<3-2.風向追従制御を変更するための構成>
図7で例示される異常診断システム40は、時間低減指令を生成するための時間低減指令生成部57を追加的に備えてもよい。時間低減指令は、制御装置20によって実行される上述の風向追従制御において利用される逸脱許容時間(図3参照)を低減させるため指令である。ナセル滑動量が許容滑動量を超えたと判定され、かつ、第2定常風況条件と第4定常風況条件がいずれも充足されないと判定された場合に、時間低減指令生成部57は時間低減指令を生成する。時間低減指令が制御装置20に入力されることで、逸脱許容時間は、およそ半分以下(より具体的には3分の1以下)に変更される。これにより、ナセル3は風速および風向の変化に対して追従性の高い旋回をすることができる。第2定常風況条件と第4定常風況条件がいずれも充足されない場合、風車翼6に当たる風の風速乱れと風向乱れがいずれも強い。この場合、風力発電設備1における機械的負荷が大きく変動する。このような負荷変動を低減させるために、ナセル3の追従性を向上させることは有効である。なお、時間低減指令が制御装置20に入力される前後において、風向追従制御で利用される風向追従閾値は、本例では維持される。
<3-2. Configuration for changing wind direction tracking control>
The abnormality diagnosis system 40 illustrated in FIG. 7 may additionally include a time reduction command generating unit 57 for generating a time reduction command. The time reduction command is a command for reducing the deviation allowable time (see FIG. 3) used in the above-mentioned wind direction tracking control executed by the control device 20. When it is determined that the nacelle slippage has exceeded the allowable slippage and that neither the second steady wind condition nor the fourth steady wind condition is satisfied, the time reduction command generating unit 57 generates a time reduction command. By inputting the time reduction command to the control device 20, the deviation allowable time is changed to approximately half or less (more specifically, one-third or less). This allows the nacelle 3 to rotate with high tracking ability to changes in wind speed and wind direction. When neither the second steady wind condition nor the fourth steady wind condition is satisfied, both the wind speed disturbance and the wind direction disturbance of the wind hitting the wind turbine blades 6 are strong. In this case, the mechanical load in the wind power generation facility 1 fluctuates greatly. In order to reduce such load fluctuations, it is effective to improve the tracking ability of the nacelle 3. In addition, before and after the time reduction command is input to the control device 20, the wind direction tracking threshold value used in the wind direction tracking control is maintained in this example.

<4.滑動判定部42によって実行される判定処理>
図9は、一実施形態に係るヨー角の時系列データを示す時系列データである。滑動判定部42は、ヨー角の時系列データにおける任意の時間帯を第1監視期間として設定し、第1監視期間におけるナセル滑動量の累積値を取得する。図8におけるT11とT12はいずれも第1監視期間の一例である。符号S1,S2で示すハッチング領域の面積はいずれも、第1監視期間におけるナセル滑動量の累積値の一例である。
4. Determination process executed by the slippage determination unit 42
Fig. 9 shows time series data of the yaw angle according to one embodiment. The slippage determination unit 42 sets an arbitrary time period in the time series data of the yaw angle as a first monitoring period, and obtains the accumulated value of the nacelle slippage amount in the first monitoring period. Both T11 and T12 in Fig. 8 are examples of the first monitoring period. The areas of the hatched regions indicated by the symbols S1 and S2 are both examples of the accumulated value of the nacelle slippage amount in the first monitoring period.

滑動判定部42は、第1監視期間におけるナセル滑動量の累積値が許容滑動量を超える現象が、第1監視期間よりも長い第2監視期間内に所定回数以上発生するかを判定するように構成される。判定結果がYESであれば、ナセル滑動量が許容滑動量を超えたと判定され、判定結果がNOであれば、ナセル滑動量が許容滑動量を超えていないと判定される。以下、所定回数が2回である場合を例に判定処理の詳細を説明する。 The slippage determination unit 42 is configured to determine whether a phenomenon in which the cumulative value of the nacelle slippage in the first monitoring period exceeds the allowable slippage occurs a predetermined number of times or more within a second monitoring period that is longer than the first monitoring period. If the determination result is YES, it is determined that the nacelle slippage has exceeded the allowable slippage, and if the determination result is NO, it is determined that the nacelle slippage has not exceeded the allowable slippage. Details of the determination process will be explained below using the example in which the predetermined number of times is 2.

例えば、T11で示す第1監視期間におけるナセル滑動量の累積値が許容滑動量を超えるのであれば、第1監視期間の起算時刻である時間Tsから起算した第2監視期間を設定する。そして、T11によって示す第1監視期間よりも後の時間帯で任意の第1監視期間が設定され、第1監視期間のナセル滑動量の累積値が取得される。第2監視期間が経過する前に、別の第1監視期間(例えばT12で示す第1監視期間)においてナセル滑動量の累積値が許容滑動量を超えたとする。この場合、滑動判定部42は、ナセル滑動量が許容滑動量を超えたと判定する。 For example, if the accumulated value of the nacelle sliding amount in the first monitoring period indicated by T11 exceeds the allowable sliding amount, a second monitoring period is set, calculated from time Ts, which is the starting time of the first monitoring period. Then, an arbitrary first monitoring period is set in a time zone after the first monitoring period indicated by T11 , and the accumulated value of the nacelle sliding amount in the first monitoring period is obtained. It is assumed that the accumulated value of the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount in another first monitoring period (for example, the first monitoring period indicated by T12 ) before the second monitoring period has elapsed. In this case, the sliding determination unit 42 determines that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount.

ナセルブレーキ機構30における異常が軽度であっても、当該異常は、第1監視期間内におけるナセル滑動量の累積値として表出する。上記構成によれば、ナセルブレーキ機構30の異常をより早期に検出できる。 Even if the abnormality in the nacelle brake mechanism 30 is minor, the abnormality is expressed as the cumulative value of the nacelle sliding amount within the first monitoring period. With the above configuration, abnormalities in the nacelle brake mechanism 30 can be detected at an earlier stage.

なお、風況判定部43(図5参照)によって参照されるパラメータの少なくとも1つは、第1監視期間(図8の例では、T11とT12で示す期間)において計測されることが好ましい。つまり、第1定常風況条件、第2定常風況条件、または、第3定常風況条件が充足されるかを風況判定部43が判定するために利用される風速は、第1監視期間において計測される風速であることが好ましい。第4定常風況条件が充足されるかを判定されるために利用される風向およびヨー角についても同様である。本構成によれば、ナセル滑動量が許容滑動量を超えた場合、当該タイミングにおける風況を正確に把握することが可能になる。 At least one of the parameters referenced by the wind condition determining unit 43 (see FIG. 5) is preferably measured during the first monitoring period (periods indicated by T11 and T12 in the example of FIG. 8). In other words, the wind speed used by the wind condition determining unit 43 to determine whether the first steady wind condition, the second steady wind condition, or the third steady wind condition is satisfied is preferably a wind speed measured during the first monitoring period. The same applies to the wind direction and yaw angle used to determine whether the fourth steady wind condition is satisfied. With this configuration, when the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount, it becomes possible to accurately grasp the wind conditions at that timing.

<5.風力発電設備1の異常診断処理>
図10、図11を参照し、風力発電設備1の異常診断処理を説明する。異常診断処理は、プロセッサ72によって実行される処理であり、風力発電設備1の異常診断方法の一例である。以下では、「ステップ」を「S」と略記する場合がある。
<5. Abnormality diagnosis process for wind power generation facility 1>
10 and 11 , the abnormality diagnosis process of the wind power generation facility 1 will be described. The abnormality diagnosis process is a process executed by the processor 72, and is an example of a method for diagnosing an abnormality of the wind power generation facility 1. In the following, "step" may be abbreviated as "S".

はじめに、プロセッサ72は、ナセル時系列データを取得する(S11)。S11を実行するプロセッサ72はナセル時系列データ取得部41の一例である。次いで、プロセッサ72は、S11で取得されたナセル時系列データに基づいて、ナセル滑動量が許容滑動量を超えたか否かを判定する(S13)。より具体的な一例として、第1監視期間におけるナセル滑動量の累積値が許容滑動量を超える事象が、第2監視期間内に所定回数以上発生したかを判定する。S13を実行するプロセッサ72は滑動判定部42の一例である。ナセル滑動量が許容滑動量を超えていないと判定されれば(S13:NO)、プロセッサ72はナセルブレーキ機構30が正常であると診断し、異常診断処理を終了する。 First, the processor 72 acquires nacelle time series data (S11). The processor 72 that executes S11 is an example of the nacelle time series data acquisition unit 41. Next, the processor 72 determines whether the nacelle slippage has exceeded the allowable slippage based on the nacelle time series data acquired in S11 (S13). As a more specific example, it determines whether an event in which the cumulative value of the nacelle slippage in the first monitoring period exceeds the allowable slippage has occurred a predetermined number of times or more in the second monitoring period. The processor 72 that executes S13 is an example of the slippage determination unit 42. If it is determined that the nacelle slippage has not exceeded the allowable slippage (S13: NO), the processor 72 diagnoses that the nacelle brake mechanism 30 is normal and ends the abnormality diagnosis process.

ナセル滑動量が許容滑動量を超えたと判定されれば(S13:YES)、プロセッサ72は定常風況条件が充足されるか判定する(S15)。具体的には、第1定常風況条件、第2定常風況条件、第3定常風況条件、および、第4定常風況条件が全て充足されるかをプロセッサ72は判定する。いずれか1つの条件でも充足されなければ、定常風況条件は充足されない。プロセッサ72は、第1定常風況条件が充足されると判定した場合には、第2定常風況条件が充足されるか判定する。次いで、第2定常風況条件が充足されると判定された場合には、第3定常風況条件が充足されるか判定される。次いで、第3定常風況条件が充足されると判定された場合には、第4定常風況条件が充足されるか判定される。但し、本判定処理では、いずれか1つの条件が充足されない場合であっても、他の全ての条件の充足の有無をプロセッサ72は判定する。S15を実行するプロセッサ72は、風況判定部43の一例である。 If it is determined that the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount (S13: YES), the processor 72 determines whether the steady wind condition is satisfied (S15). Specifically, the processor 72 determines whether the first steady wind condition, the second steady wind condition, the third steady wind condition, and the fourth steady wind condition are all satisfied. If any one of the conditions is not satisfied, the steady wind condition is not satisfied. If the processor 72 determines that the first steady wind condition is satisfied, it determines whether the second steady wind condition is satisfied. Next, if it is determined that the second steady wind condition is satisfied, it determines whether the third steady wind condition is satisfied. Next, if it is determined that the third steady wind condition is satisfied, it determines whether the fourth steady wind condition is satisfied. However, in this determination process, even if any one of the conditions is not satisfied, the processor 72 determines whether all the other conditions are satisfied. The processor 72 that executes S15 is an example of the wind condition determination unit 43.

定常風況条件が充足されると判定された場合(S15:YES)、プロセッサ72は、ナセルブレーキ機構30に異常があると診断し(S17)、異常診断処理を終了する。S17を実行するプロセッサ72は、ナセルブレーキ異常診断部45の一例である。 If it is determined that the steady wind condition is satisfied (S15: YES), the processor 72 diagnoses that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism 30 (S17) and ends the abnormality diagnosis process. The processor 72 that executes S17 is an example of the nacelle brake abnormality diagnosis unit 45.

定常風況条件が充足されないと判定された場合(S15:NO)、プロセッサ72は、S15において第1定常風況条件が非充足であったかを判定する(S19)。換言すると、プロセッサ72は、ナセル滑動量が許容滑動量を超えたタイミングにおける風速が低いかを判定する(S19)。 If it is determined that the steady wind condition is not satisfied (S15: NO), the processor 72 determines whether the first steady wind condition was not satisfied in S15 (S19). In other words, the processor 72 determines whether the wind speed is low at the time when the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount (S19).

第1定常風況条件が非充足だったと判定された場合(S19:YES)、プロセッサ72は、出力偏差が出力閾値未満であるかを判定する(S21)。S21を実行するプロセッサ72は、出力判定部47の一例である。出力偏差が出力閾値未満であると判定された場合(S21:YES)、プロセッサ72はヨー角センサ18に異常があると診断し(S23)、異常診断処理を終了する。S23を実行するプロセッサ72は、ヨー角センサ異常診断部51の一例である。なお、S23においては、プロセッサ72は、上述したブレーキ点検表示指令を生成してもよい。生成されたブレーキ点検表示指令は、表示器83に入力される。 If it is determined that the first steady wind condition is not satisfied (S19: YES), the processor 72 determines whether the output deviation is less than the output threshold (S21). The processor 72 that executes S21 is an example of the output determination unit 47. If it is determined that the output deviation is less than the output threshold (S21: YES), the processor 72 diagnoses that there is an abnormality in the yaw angle sensor 18 (S23) and ends the abnormality diagnosis process. The processor 72 that executes S23 is an example of the yaw angle sensor abnormality diagnosis unit 51. In addition, in S23, the processor 72 may generate the brake inspection display command described above. The generated brake inspection display command is input to the display 83.

出力偏差が出力閾値以上であると判定された場合(S21:NO)、プロセッサ72は風速計7に異常があると診断し(S25)、異常診断処理を終了する。S25を実行するプロセッサ72は、風速計異常診断部53の一例である。 If it is determined that the output deviation is equal to or greater than the output threshold (S21: NO), the processor 72 diagnoses that there is an abnormality in the anemometer 7 (S25) and ends the abnormality diagnosis process. The processor 72 that executes S25 is an example of the anemometer abnormality diagnosis unit 53.

上述のS19において、第1定常風況条件が充足された(即ち、風速が低くない)と判定された場合(S19:NO)、プロセッサ72は、図11に示すS31に移行する。プロセッサ72は、S15において、第2定常風況条件と第4定常風況条件がいずれも非充足だったかを判定する(S31)。S15において、風速乱れが規定強度以上であり、かつ、風向偏差が風向閾値以上であると判定されていれば(S31:YES)、プロセッサ72は処理をS33に移行する。 If it is determined in S19 above that the first steady wind condition is satisfied (i.e., the wind speed is not low) (S19: NO), the processor 72 proceeds to S31 shown in FIG. 11. The processor 72 determines whether the second steady wind condition and the fourth steady wind condition are both not satisfied in S15 (S31). If it is determined in S15 that the wind speed turbulence is equal to or greater than a specified intensity and that the wind direction deviation is equal to or greater than the wind direction threshold (S31: YES), the processor 72 proceeds to S33.

プロセッサ72は、第2定常風況条件と第4定常風況条件を満たさない風力発電設備1がサイト条件を充足するかを判定する(S33)。サイト条件は、風力発電設備1に設置されるサイトが、風速乱れと風向乱れがいずれも強い風況が日常的に発生するサイトに該当する場合に、充足される。サイト条件を充足するサイトは、強い風速乱れと強い風向乱れはいずれも容認されるべきである。 The processor 72 determines whether the wind power generation facility 1 that does not satisfy the second steady wind condition and the fourth steady wind condition satisfies the site condition (S33). The site condition is satisfied when the site on which the wind power generation facility 1 is installed corresponds to a site where wind conditions with strong wind speed disturbances and strong wind direction disturbances occur on a daily basis. A site that satisfies the site condition should be able to tolerate both strong wind speed disturbances and strong wind direction disturbances.

本例では、異常診断システム40に保存されるデータベースにおいて、風力発電設備1を識別するための発電設備IDと、風力発電設備1が設置されるサイトを識別するためのサイトIDとが対応付けて記憶されている。データベースでは、サイトIDが判れば、サイトがサイト条件を充足するか判るようになっている。プロセッサ72は、該データベースを参照して、第2定常風況条件と第4定常風況条件が充足されない風力発電設備1がサイト条件を充足するか判定する(S33)。サイト条件が充足される場合(S33:YES)、風速乱れと風向乱れがいずれも強い風況は容認され、プロセッサ72は時間低減指令を生成する(S35)。S35を実行するプロセッサ72は、時間低減指令生成部57の一例である。サイト条件が充足されない場合(S35:NO)、プロセッサ72は、風力発電設備1を停止するための停止指令を生成する。停止指令が制御装置20に入力されることで、風力発電設備1の運転は停止する。停止指令は風力発電設備1の風車翼6をフェザー位置に変位させるための指令であってもよい。なお、S31において、第2定常風況条件または第4定常風況条件の少なくとも一方の条件が充足されていた場合(S31:NO)、プロセッサ72は異常診断処理を終了する。 In this example, in the database stored in the abnormality diagnosis system 40, a power generation equipment ID for identifying the wind power generation equipment 1 and a site ID for identifying the site where the wind power generation equipment 1 is installed are stored in association with each other. In the database, if the site ID is known, it is possible to determine whether the site satisfies the site conditions. The processor 72 refers to the database and determines whether the wind power generation equipment 1, which does not satisfy the second steady wind condition and the fourth steady wind condition, satisfies the site conditions (S33). If the site conditions are satisfied (S33: YES), the wind conditions in which both the wind speed disturbance and the wind direction disturbance are strong are accepted, and the processor 72 generates a time reduction command (S35). The processor 72 that executes S35 is an example of the time reduction command generation unit 57. If the site conditions are not satisfied (S35: NO), the processor 72 generates a stop command to stop the wind power generation equipment 1. The stop command is input to the control device 20, and the operation of the wind power generation equipment 1 is stopped. The stop command may be a command to displace the wind turbine blades 6 of the wind power generation facility 1 to the feather position. Note that in S31, if at least one of the second steady wind condition or the fourth steady wind condition is satisfied (S31: NO), the processor 72 ends the abnormality diagnosis process.

<6.まとめ>
上述した幾つかの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。
<6. Summary>
The contents described in the above-mentioned 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(40)は、
ナセル(3)、前記ナセルの旋回を制動するためのナセルブレーキ機構(30)、および、前記ナセルのヨー角を検出するためのヨー角センサを含む風力発電設備(1)の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記ナセルブレーキ機構が作動している間における前記ナセルの旋回量であるナセル滑動量が許容滑動量を超えたかを、前記ヨー角センサによって計測される前記ヨー角に基づき判定するための滑動判定部(42)と、
前記風力発電設備における風況が規定の定常風況条件を充足するかを判定するための風況判定部(43)と、
前記定常風況条件が充足されると判定され、かつ、前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定された場合、前記ナセルブレーキ機構に異常があると診断するためのナセルブレーキ異常診断部(45)と、
を備える。
1) An abnormality diagnosis system (40) for a wind power generation facility according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
An abnormality diagnosis system for a wind power generation facility for performing abnormality diagnosis on a wind power generation facility (1) including a nacelle (3), a nacelle brake mechanism (30) for braking the rotation of the nacelle, and a yaw angle sensor for detecting the yaw angle of the nacelle,
a slippage determination unit (42) for determining whether a nacelle slippage amount, which is a rotation amount of the nacelle while the nacelle brake mechanism is operating, has exceeded a tolerable slippage amount based on the yaw angle measured by the yaw angle sensor;
a wind condition determination unit (43) for determining whether the wind conditions in the wind power generation facility satisfy a prescribed steady wind condition condition;
a nacelle brake abnormality diagnosis unit (45) for diagnosing an abnormality in the nacelle brake mechanism when it is determined that the steady wind condition is satisfied and that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount;
Equipped with.

発明者らの知見によれば、風力発電設備の定格運転において想定される風況である定常風況の条件が充足される場合に、ナセルブレーキ機構が作動しているにも関わらずナセル滑動量が許容滑動量を超えるのは、ナセルブレーキ機構に何かしらの異常が発生している可能性が高い。具体的には、ブレーキパッドの摩耗または劣化、もしくは、ブレーキパッドにおける過剰な油の付着といった異常が発生している可能性がある。このような異常がたとえ軽度なレベルで発生してもナセル滑動量が許容滑動量を超えることを発明者らは見出した。この点、上記1)の構成によれば、定常風況条件が充足されると判定され、かつ、ナセル滑動量が許容滑動量を超えたと判定された場合に、ナセルブレーキ異常診断部はナセルブレーキ機構に異常があると診断する。よって、ナセルブレーキ機構における異常を早期に検出できる風力発電設備用の異常診断システムが実現される。 According to the inventors' findings, when the steady wind conditions, which are wind conditions assumed in the rated operation of the wind power generation facility, are satisfied, if the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount even though the nacelle brake mechanism is operating, there is a high possibility that some abnormality has occurred in the nacelle brake mechanism. Specifically, there is a possibility that an abnormality such as wear or deterioration of the brake pads, or excessive oil adhesion to the brake pads has occurred. The inventors have found that even if such an abnormality occurs at a minor level, the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount. In this regard, according to the configuration of 1) above, when it is determined that the steady wind conditions are satisfied and that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount, the nacelle brake abnormality diagnosis unit diagnoses that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism. Thus, an abnormality diagnosis system for wind power generation facility that can detect an abnormality in the nacelle brake mechanism at an early stage is realized.

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であって、
前記定常風況条件は、前記風力発電設備における風速が、前記定常風況条件を規定する前記風速の下限値である第1規定風速以上となる第1定常風況条件を含む。
2) In some embodiments, the abnormality diagnosis system for the wind power generation facility described in 1) above,
The steady wind conditions include a first steady wind condition under which the wind speed at the wind power generation facility is equal to or greater than a first specified wind speed, which is a lower limit of the wind speed that defines the steady wind conditions.

第1規定風速以上となる風が風力発電設備の風車翼に作用すると、ある程度の旋回力がナセルに作用している。このときにナセル滑動量が許容滑動量を超えるのは、ナセルブレーキ機構に異常が発生している可能性が高い。この点、上記2)の構成によれば、ナセルブレーキ機構に異常があると判定されるためには、第1定常風況条件が充足される必要がある。これにより、ナセルブレーキ機構における異常をより正確に検出できる。 When wind exceeding the first specified wind speed acts on the wind turbine blades of a wind power generation facility, a certain degree of rotational force acts on the nacelle. If the amount of nacelle sliding exceeds the allowable amount at this time, there is a high possibility that an abnormality has occurred in the nacelle brake mechanism. In this regard, according to the configuration of 2) above, in order to determine that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism, the first steady wind condition needs to be satisfied. This makes it possible to more accurately detect an abnormality in the nacelle brake mechanism.

3)幾つかの実施形態では、上記1)または2)に記載の風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記定常風況条件は、前記風力発電設備における風速の乱れ強度が、前記定常風況条件を規定する前記乱れ強度の上限値である規定強度未満となる第2定常風況条件を含む。
3) In some embodiments, the abnormality diagnosis system for the wind power generation facility described in 1) or 2) above,
The steady wind conditions include a second steady wind condition in which the turbulence intensity of the wind speed at the wind power generation facility is less than a specified intensity that is an upper limit value of the turbulence intensity that defines the steady wind conditions.

風速の乱れ強度が規定強度以上となる風が風車翼に作用すると、ナセルに作用する旋回力の大きさが急変動する。このため、ナセルブレーキ機構が正常に作動しているにも関わらず、ナセル滑動量が許容滑動量を超える場合がある。この点、上記3)の構成によれば、ナセルブレーキ機構に異常があると判定されるためには、第2規定風況条件が充足される必要がある。これにより、ナセルブレーキ機構における異常をより正確に検出できる。 When wind with a turbulence intensity of wind speed equal to or greater than a specified intensity acts on the wind turbine blades, the magnitude of the turning force acting on the nacelle changes suddenly. As a result, even if the nacelle brake mechanism is operating normally, the amount of nacelle sliding may exceed the allowable amount of sliding. In this regard, according to the configuration of 3) above, in order to determine that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism, the second specified wind condition needs to be satisfied. This makes it possible to more accurately detect an abnormality in the nacelle brake mechanism.

4)幾つかの実施形態では、上記1)から3)のいずれかに記載の風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記定常風況条件は、前記風力発電設備における風速が、前記定常風況条件を規定する前記風速の上限値である第2規定風速未満となる第3定常風況条件を含む。
4) In some embodiments, the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of 1) to 3) above,
The steady wind conditions include a third steady wind condition under which the wind speed at the wind power generation facility is less than a second specified wind speed, which is an upper limit value of the wind speed that defines the steady wind conditions.

風速が第2規定風速以上となる風が風車翼に作用すると、ナセルに作用する旋回力の大きさが過剰となる。このため、ナセルブレーキ機構が正常に作動しているにも関わらず、ナセル滑動量が許容滑動量を超える場合がある。この点、上記4)の構成によれば、ナセルブレーキ機構に異常があると判定されるためには、第3規定風況条件が充足される必要がある。これにより、ナセルブレーキ機構における異常をより正確に検出できる。 When wind with a speed equal to or greater than the second specified wind speed acts on the wind turbine blades, the magnitude of the rotational force acting on the nacelle becomes excessive. As a result, even if the nacelle brake mechanism is operating normally, the amount of nacelle sliding may exceed the allowable amount of sliding. In this regard, according to the configuration of 4) above, in order to determine that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism, the third specified wind condition needs to be satisfied. This makes it possible to more accurately detect an abnormality in the nacelle brake mechanism.

5)幾つかの実施形態では、上記1)から4)のいずれかに記載の風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記定常風況条件は、前記風力発電設備の風車ロータの回転軸線に対して前記風力発電設備の風向計によって計測される風向のなす角度である風向偏差が、前記定常風況条件を規定する前記風向偏差の上限値である風向閾値未満となる第4定常風況条件を含む。
5) In some embodiments, the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of 1) to 4) above,
The steady wind condition includes a fourth steady wind condition in which a wind direction deviation, which is the angle of the wind direction measured by an anemometer of the wind power generation equipment relative to the rotation axis of the wind turbine rotor of the wind power generation equipment, is less than a wind direction threshold, which is the upper limit value of the wind direction deviation that defines the steady wind condition.

風向偏差が風向閾値以上となる風が風車翼に作用すると、ナセルに作用する旋回力の向きが急激に変化する。このため、ナセルブレーキ機構が正常に作動しているにも関わらず、ナセル滑動量が許容滑動量を超える場合がある。この点、上記5)の構成によれば、ナセルブレーキ機構に異常があると判定されるためには、第4規定風況条件が充足される必要がある。これにより、ナセルブレーキ機構における異常をより正確に検出できる。 When wind with a wind direction deviation equal to or greater than the wind direction threshold acts on the wind turbine blades, the direction of the turning force acting on the nacelle changes suddenly. As a result, even if the nacelle brake mechanism is operating normally, the amount of nacelle sliding may exceed the allowable amount of sliding. In this regard, according to the configuration of 5) above, in order to determine that there is an abnormality in the nacelle brake mechanism, the fourth prescribed wind condition needs to be satisfied. This makes it possible to more accurately detect an abnormality in the nacelle brake mechanism.

6)幾つかの実施形態では、上記1)から5)のいずれかに記載の風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記定常風況条件は、前記風力発電設備における風速が、前記定常風況条件を規定する前記風速の下限値である第1規定風速以上となる第1定常風況条件を含み、
前記風力発電設備用の前記異常診断システムは、
前記風力発電設備における出力と目標出力との出力偏差が出力閾値未満となるか判定するための出力判定部(47)と、
前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定され、前記定常風況条件が充足されないと判定され、かつ、前記出力偏差が前記出力閾値未満であると判定された場合、前記ヨー角センサに異常があると診断するように構成されるヨー角センサ異常診断部(51)と、
をさらに備える。
6) In some embodiments, the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of 1) to 5) above,
the steady wind condition includes a first steady wind condition in which a wind speed at the wind power generation facility is equal to or greater than a first specified wind speed, which is a lower limit of the wind speed that defines the steady wind condition;
The abnormality diagnosis system for the wind power generation facility includes:
an output determination unit (47) for determining whether an output deviation between an output of the wind power generation facility and a target output is less than an output threshold;
a yaw angle sensor abnormality diagnosis unit (51) configured to diagnose an abnormality in the yaw angle sensor when it is determined that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount, it is determined that the steady wind condition is not satisfied, and it is determined that the output deviation is less than the output threshold value; and
It further comprises:

風速が第1規定風速未満となる風が風車翼に作用しても、ナセルに作用する旋回力の大きさが比較的小さい。このとき、ナセルブレーキ機構が作動している間にナセルが過剰に旋回する事象は起きにくい。にも関わらずナセル滑動量が許容滑動量を超えるのは、ヨー角センサにおける異常、または、風速を計測するための風速計における異常が発生している可能性が高い。そして、出力偏差が出力閾値未満であるなら、風力発電設備は風速に応じた適正な運転をしているとみなすことができ、風速計における異常は発生していないとみなせる。結果、ヨー角センサに異常があるとみなせる。この点、上記6)の構成によれば、上記の技術的思想がヨー角センサ異常診断部によって実現される。これにより、ナセルブレーキ機構の異常のみならず、ヨー角センサの異常も検出可能な風力発電設備用の異常診断システムが実現される。 Even if wind with a wind speed below the first specified wind speed acts on the wind turbine blades, the magnitude of the rotational force acting on the nacelle is relatively small. In this case, the nacelle is unlikely to rotate excessively while the nacelle brake mechanism is operating. If the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount despite this, there is a high possibility that an abnormality has occurred in the yaw angle sensor or an anemometer for measuring wind speed. If the output deviation is less than the output threshold, the wind power generation equipment can be considered to be operating appropriately according to the wind speed, and it can be considered that no abnormality has occurred in the anemometer. As a result, it can be considered that there is an abnormality in the yaw angle sensor. In this regard, according to the configuration of 6) above, the above technical idea is realized by the yaw angle sensor abnormality diagnosis unit. This realizes an abnormality diagnosis system for wind power generation equipment that can detect not only abnormalities in the nacelle brake mechanism but also abnormalities in the yaw angle sensor.

7)幾つかの実施形態では、上記1)から6)のいずれかに記載の風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記定常風況条件は、前記風力発電設備の風速計によって計測される風速が、前記定常風況条件を規定する前記風速の下限値である第1規定風速以上となる第1定常風況条件を含み、
前記風力発電設備用の前記異常診断システムは、
前記風力発電設備における出力と目標出力との出力偏差が出力閾値未満となるか判定するための出力判定部(47)と、
前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定され、前記定常風況条件が充足されないと判定され、かつ、前記出力偏差が前記出力閾値以上であると判定された場合、前記風速計に異常があると診断するための風速計異常診断部(53)と、
をさらに備える。
7) In some embodiments, the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of 1) to 6) above,
the steady wind condition includes a first steady wind condition in which a wind speed measured by an anemometer of the wind power generation facility is equal to or greater than a first specified wind speed, which is a lower limit of the wind speed that defines the steady wind condition;
The abnormality diagnosis system for the wind power generation facility includes:
an output determination unit (47) for determining whether an output deviation between an output of the wind power generation facility and a target output is less than an output threshold;
an anemometer abnormality diagnosis unit (53) for diagnosing an abnormality in the anemometer when it is determined that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount, it is determined that the steady wind condition is not satisfied, and it is determined that the output deviation is equal to or greater than the output threshold value; and
It further comprises:

風速が第1規定風速未満であり、かつ、ナセル滑動量が許容滑動量を超える場合、既述の理由によって、ヨー角センサにおける異常、または、風速計における異常が発生している可能性が高い。そして、出力偏差が出力閾値以上であるなら、実際の風速が風速計によって計測された値よりも大きいことが理由であるとみなせる。結果、風速計に異常があるとみなせる。この点、上記7)の構成によれば、上記の技術的思想が風速計異常診断部によって実現される。これにより、ナセルブレーキ機構の異常のみならず、風速計の異常も検出可能な風力発電設備用の異常診断システムが実現される。 When the wind speed is less than the first specified wind speed and the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount, there is a high possibility that an abnormality has occurred in the yaw angle sensor or an anemometer due to the reasons already described. If the output deviation is equal to or greater than the output threshold, it can be assumed that the reason is that the actual wind speed is greater than the value measured by the anemometer. As a result, it can be assumed that there is an abnormality in the anemometer. In this regard, according to the configuration of 7) above, the above technical idea is realized by the anemometer abnormality diagnosis unit. This realizes an abnormality diagnosis system for wind power generation equipment that can detect not only abnormalities in the nacelle brake mechanism but also abnormalities in the anemometer.

8)幾つかの実施形態では、上記7)に記載の風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記風速計異常診断部は、前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定され、前記定常風況条件が充足されないと判定され、かつ、前記出力偏差が前記出力閾値以上であると判定された場合、前記ナセルブレーキ機構の点検を促す情報を表示器に表示するためのブレーキ点検表示指令を生成するように構成される。
8) In some embodiments, the abnormality diagnosis system for the wind power generation facility described in 7) above,
The anemometer abnormality diagnosis unit is configured to generate a brake inspection display command for displaying information on a display device prompting inspection of the nacelle brake mechanism when it is determined that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount, it is determined that the steady wind condition is not satisfied, and it is determined that the output deviation is equal to or greater than the output threshold value.

風速計に異常があるのであれば、風況条件が充足されていないという風況判定部の判定結果が誤っている可能性が高い。つまり、風速が第1規定風速以上となる状況下でナセル滑動量が許容滑動量を超えている可能性が高く、ナセルブレーキ機構に異常が発生している可能性が高い。この点、上記8)の構成によれば、風力発電設備用の異常診断システムのユーザは、表示器の確認を通じて、ナセルブレーキ機構の点検を行うことができ、ナセルブレーキ機構に異常があるのを検出し損ねることが回避される。 If there is an abnormality in the anemometer, there is a high possibility that the wind condition determination unit's determination result that the wind condition conditions are not satisfied is incorrect. In other words, there is a high possibility that the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount when the wind speed is equal to or greater than the first specified wind speed, and there is a high possibility that an abnormality has occurred in the nacelle brake mechanism. In this regard, according to the configuration of 8) above, a user of the abnormality diagnosis system for wind power generation equipment can inspect the nacelle brake mechanism by checking the display, and it is possible to avoid failing to detect an abnormality in the nacelle brake mechanism.

9)幾つかの実施形態では、上記1)から8)のいずれかに記載の風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記風力発電設備は、前記風力発電設備の風車ロータの回転軸線に対して前記風力発電設備の風向計によって計測される風向のなす角度である風向偏差の絶対値が風向追従閾値以上となる事象が逸脱許容時間以上継続しないよう、前記ナセルを旋回させるためのヨーモータを制御するように構成される制御装置(20)を備え、
前記定常風況条件は、
前記風力発電設備における風速の乱れ強度が、前記定常風況条件を規定する前記乱れ強度の上限値である規定強度未満となる第2定常風況条件と、
前記風向偏差が、前記定常風況条件を規定する前記風向偏差の上限値である風向閾値未満となる第4定常風況条件と、
を含み、
前記風況判定部は、前記第2定常風況条件と前記第4定常風況条件がいずれも充足される場合に前記定常風況条件が充足されると判定するように構成され、
前記風力発電設備用の前記異常診断システムは、
前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定され、かつ、前記第2定常風況条件と前記第4定常風況条件がいずれも充足されないと判定された場合、前記ヨーモータの制御において利用される前記逸脱許容時間を低減させるための時間低減指令を生成するための時間低減指令生成部(57)をさらに備える。
9) In some embodiments, the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of 1) to 8) above,
The wind power generation facility includes a control device (20) configured to control a yaw motor for rotating the nacelle so that an event in which an absolute value of a wind direction deviation, which is an angle of a wind direction measured by an anemometer of the wind power generation facility with respect to a rotation axis of a wind turbine rotor of the wind power generation facility, is equal to or greater than a wind direction tracking threshold value does not continue for more than an allowable deviation time,
The steady wind condition is:
A second steady wind condition in which a turbulence intensity of a wind speed in the wind power generation facility is less than a specified intensity that is an upper limit value of the turbulence intensity that defines the steady wind condition; and
A fourth steady wind condition in which the wind direction deviation is less than a wind direction threshold that is an upper limit value of the wind direction deviation that defines the steady wind condition;
Including,
the wind condition determination unit is configured to determine that the steady wind condition is satisfied when both the second steady wind condition and the fourth steady wind condition are satisfied;
The abnormality diagnosis system for the wind power generation facility includes:
The aircraft further includes a time reduction command generating unit (57) for generating a time reduction command for reducing the deviation allowable time used in controlling the yaw motor when it is determined that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount and when it is determined that neither the second steady wind condition nor the fourth steady wind condition is satisfied.

上述の通り、第2定常風況条件と第4定常風況条件がいずれも充足されない場合、風速の乱れと風向の乱れがいずれも強い。このような状況下でナセル滑動量が許容滑動量を超える場合、ナセルブレーキ機構に異常はないものの、ナセルブレーキによる制動が効かないほどに強い旋回力がナセルに作用している可能性が高い。この点、上記9)の構成によれば、この場合、風力発電設備の通常運転時のヨー角モータの制御で利用される逸脱許容時間が低減するので、風況の変化に対してより追従性の高いナセルの旋回制御を行うことができる。これにより、ナセルブレーキ機構における機械的な疲労が蓄積するのを回避することができる。 As described above, when neither the second nor the fourth steady wind condition is satisfied, there is strong disturbance in both wind speed and direction. If the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount under such circumstances, there is a high possibility that a strong turning force is acting on the nacelle such that braking by the nacelle brake is ineffective, even though there is no abnormality in the nacelle brake mechanism. In this regard, according to the configuration of 9) above, in this case, the deviation allowable time used in controlling the yaw motor during normal operation of the wind power generation facility is reduced, so that the nacelle can be controlled to rotate with greater resilience to changes in wind conditions. This makes it possible to avoid the accumulation of mechanical fatigue in the nacelle brake mechanism.

10)幾つかの実施形態では、上記1)から9)のいずれかに記載の風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記滑動判定部は、第1監視期間内における前記ナセル滑動量の累積値が前記許容滑動量を超える事象が、前記第1監視期間よりも長い第2監視期間内に所定回数以上発生するかを判定するように構成される。
10) In some embodiments, the abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to any one of 1) to 9) above,
The slippage determination unit is configured to determine whether an event in which a cumulative value of the nacelle slippage amount within a first monitoring period exceeds the allowable slippage amount occurs a predetermined number of times or more within a second monitoring period that is longer than the first monitoring period.

上記10)の構成によれば、ナセルブレーキ機構における異常が軽度であっても、当該異常は、第1監視期間内におけるナセル滑動量の累積値として表出する。従って、ナセルブレーキ機構の異常をより早期に検出できる。 According to the configuration of 10) above, even if the abnormality in the nacelle brake mechanism is minor, the abnormality is expressed as the cumulative value of the nacelle sliding amount within the first monitoring period. Therefore, the abnormality in the nacelle brake mechanism can be detected at an earlier stage.

11)幾つかの実施形態では、上記10)に記載の風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記定常風況条件が充足されるかを判定するために前記風況判定部によって参照されるパラメータの少なくとも1つは、前記第1監視期間内において計測される。
11) In some embodiments, the abnormality diagnosis system for the wind power generation facility described in 10) above,
At least one of the parameters referred to by the wind condition determining unit to determine whether the steady wind condition is satisfied is measured within the first monitoring period.

上記11)の構成によれば、ナセル滑動量が許容滑動量を超えた場合、当該タイミングにおける風況を正確に把握することが可能になる。 The configuration of 11) above makes it possible to accurately grasp the wind conditions at the time when the nacelle sliding amount exceeds the allowable sliding amount.

12)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方法は、
ナセル、前記ナセルの旋回を制動するためのナセルブレーキ機構、および、前記ナセルのヨー角を検出するためのヨー角センサを含む風力発電設備の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断方法であって、
前記ナセルブレーキ機構が作動している間における前記ナセルの旋回量であるナセル滑動量が許容滑動量を超えたかを、前記ヨー角センサによって計測される前記ヨー角に基づき判定するための滑動判定ステップ(S13)と、
前記風力発電設備における風況が規定の定常風況条件を充足するかを判定するための風況判定ステップ(S15)と、
前記定常風況条件が充足されると判定され、かつ、前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定された場合、前記ナセルブレーキ機構に異常があると診断するためのナセルブレーキ異常診断ステップ(S17)と、
を備える。
12) A method for diagnosing an abnormality in a wind power generation facility according to at least one embodiment of the present disclosure, comprising:
An abnormality diagnosis method for a wind power generation facility for performing abnormality diagnosis on a wind power generation facility including a nacelle, a nacelle brake mechanism for braking the rotation of the nacelle, and a yaw angle sensor for detecting a yaw angle of the nacelle, comprising:
a slippage determination step (S13) for determining whether a nacelle slippage amount, which is a rotation amount of the nacelle while the nacelle brake mechanism is operating, has exceeded a tolerable slippage amount based on the yaw angle measured by the yaw angle sensor;
A wind condition determination step (S15) for determining whether the wind conditions in the wind power generation facility satisfy a prescribed steady wind condition condition;
a nacelle brake abnormality diagnosis step (S17) for diagnosing an abnormality in the nacelle brake mechanism when it is determined that the steady wind condition is satisfied and that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount;
Equipped with.

上記12)の構成によれば、上記1)と同様の理由によって、ナセルブレーキ機構における異常を早期に検出できる風力発電設備用の異常診断方法が実現される。 The configuration of 12) above provides an abnormality diagnosis method for wind power generation equipment that can detect abnormalities in the nacelle brake mechanism at an early stage for the same reason as 1) above.

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 :ピッチ機構
14 :ヨー旋回機構
15 :ピッチ角センサ
16 :ヨーモータ
18 :ヨー角センサ
20 :制御装置
21 :通信ネットワーク
30 :ナセルブレーキ機構
32 :油圧アクチュエータ
34 :ブレーキパッド
40 :異常診断システム
41 :ナセル時系列データ取得部
42 :滑動判定部
43 :風況判定部
45 :ナセルブレーキ異常診断部
47 :出力判定部
51 :ヨー角センサ異常診断部
53 :風速計異常診断部
57 :時間低減指令生成部
72 :プロセッサ
74 :RAM
76 :ROM
80 :入力I/F
82 :出力I/F
83 :表示器
84 :バス
θ :角度

1: Wind power generation equipment 2: Support 3: Nacelle 4: Wind turbine rotor 5: Rotor head 6: Wind turbine blade 7: Anemometer 8: Wind vane 9: Temperature gauge 10: Gearbox 11: Generator 12: Pitch mechanism 14: Yaw rotation mechanism 15: Pitch angle sensor 16: Yaw motor 18: Yaw angle sensor 20: Control device 21: Communication network 30: Nacelle brake mechanism 32: Hydraulic actuator 34: Brake pad 40: Abnormality diagnosis system 41: Nacelle time series data acquisition unit 42: Slippage determination unit 43: Wind condition determination unit 45: Nacelle brake abnormality diagnosis unit 47: Output determination unit 51: Yaw angle sensor abnormality diagnosis unit 53: Anemometer abnormality diagnosis unit 57: Time reduction command generation unit 72: Processor 74: RAM
76: ROM
80: Input I/F
82: Output I/F
83: Display 84: Bus θ: Angle

Claims (12)

ナセル、前記ナセルの旋回を制動するためのナセルブレーキ機構、および、前記ナセルのヨー角を検出するためのヨー角センサを含む風力発電設備の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断システムであって、
前記ナセルブレーキ機構が作動している間における前記ナセルの旋回量であるナセル滑動量が許容滑動量を超えたかを、前記ヨー角センサによって計測される前記ヨー角に基づき判定するための滑動判定部と、
前記風力発電設備における風況が規定の定常風況条件を充足するかを判定するための風況判定部と、
前記定常風況条件が充足されると判定され、かつ、前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定された場合、前記ナセルブレーキ機構に異常があると診断するためのナセルブレーキ異常診断部と、
を備える風力発電設備用の異常診断システム。
An abnormality diagnosis system for a wind power generation facility for performing abnormality diagnosis on the wind power generation facility including a nacelle, a nacelle brake mechanism for braking the rotation of the nacelle, and a yaw angle sensor for detecting a yaw angle of the nacelle,
a slippage determination unit for determining whether a nacelle slippage amount, which is a rotation amount of the nacelle while the nacelle brake mechanism is operating, has exceeded a tolerable slippage amount based on the yaw angle measured by the yaw angle sensor;
a wind condition determination unit for determining whether wind conditions in the wind power generation facility satisfy a prescribed steady wind condition condition;
a nacelle brake abnormality diagnosis unit for diagnosing an abnormality in the nacelle brake mechanism when it is determined that the steady wind condition is satisfied and that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount; and
An abnormality diagnosis system for wind power generation equipment.
前記定常風況条件は、前記風力発電設備における風速が、前記定常風況条件を規定する前記風速の下限値である第1規定風速以上となる第1定常風況条件を含む、
請求項1に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
The steady wind condition includes a first steady wind condition in which a wind speed at the wind power generation facility is equal to or greater than a first specified wind speed, which is a lower limit of the wind speed that defines the steady wind condition.
The abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to claim 1.
前記定常風況条件は、前記風力発電設備における風速の乱れ強度が、前記定常風況条件を規定する前記乱れ強度の上限値である規定強度未満となる第2定常風況条件を含む、
請求項1または2に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
The steady wind condition includes a second steady wind condition in which a turbulence intensity of a wind speed at the wind power generation facility is less than a specified intensity that is an upper limit value of the turbulence intensity that defines the steady wind condition.
The abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to claim 1 or 2.
前記定常風況条件は、前記風力発電設備における風速が、前記定常風況条件を規定する前記風速の上限値である第2規定風速未満となる第3定常風況条件を含む、
請求項1または2に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
The steady wind condition includes a third steady wind condition in which a wind speed at the wind power generation facility is less than a second specified wind speed, which is an upper limit of the wind speed that defines the steady wind condition.
The abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to claim 1 or 2.
前記定常風況条件は、前記風力発電設備の風車ロータの回転軸線に対して前記風力発電設備の風向計によって計測される風向のなす角度である風向偏差が、前記定常風況条件を規定する前記風向偏差の上限値である風向閾値未満となる第4定常風況条件を含む、
請求項1または2に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
The steady wind condition includes a fourth steady wind condition in which a wind direction deviation, which is an angle of a wind direction measured by an anemometer of the wind power generation facility with respect to a rotation axis of a wind turbine rotor of the wind power generation facility, is less than a wind direction threshold value, which is an upper limit value of the wind direction deviation that defines the steady wind condition.
The abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to claim 1 or 2.
前記定常風況条件は、前記風力発電設備における風速が、前記定常風況条件を規定する前記風速の下限値である第1規定風速以上となる第1定常風況条件を含み、
前記風力発電設備用の前記異常診断システムは、
前記風力発電設備における出力と目標出力との出力偏差が出力閾値未満となるか判定するための出力判定部と、
前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定され、前記定常風況条件が充足されないと判定され、かつ、前記出力偏差が前記出力閾値未満であると判定された場合、前記ヨー角センサに異常があると診断するように構成されるヨー角センサ異常診断部と、
をさらに備える、
請求項1または2に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
the steady wind condition includes a first steady wind condition in which a wind speed at the wind power generation facility is equal to or greater than a first specified wind speed, which is a lower limit of the wind speed that defines the steady wind condition;
The abnormality diagnosis system for the wind power generation facility includes:
an output determination unit for determining whether an output deviation between an output of the wind power generation facility and a target output is less than an output threshold;
a yaw angle sensor abnormality diagnosis unit configured to diagnose an abnormality in the yaw angle sensor when it is determined that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount, it is determined that the steady wind condition is not satisfied, and it is determined that the output deviation is less than the output threshold value; and
Further comprising:
The abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to claim 1 or 2.
前記定常風況条件は、前記風力発電設備の風速計によって計測される風速が、前記定常風況条件を規定する前記風速の下限値である第1規定風速以上となる第1定常風況条件を含み、
前記風力発電設備用の前記異常診断システムは、
前記風力発電設備における出力と目標出力との出力偏差が出力閾値未満となるか判定するための出力判定部と、
前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定され、前記定常風況条件が充足されないと判定され、かつ、前記出力偏差が前記出力閾値以上であると判定された場合、前記風速計に異常があると診断するための風速計異常診断部と、
をさらに備える、
請求項1または2に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
the steady wind condition includes a first steady wind condition in which a wind speed measured by an anemometer of the wind power generation facility is equal to or greater than a first specified wind speed, which is a lower limit of the wind speed that defines the steady wind condition;
The abnormality diagnosis system for the wind power generation facility includes:
an output determination unit for determining whether an output deviation between an output of the wind power generation facility and a target output is less than an output threshold;
an anemometer abnormality diagnosis unit for diagnosing an abnormality in the anemometer when it is determined that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount, it is determined that the steady wind condition is not satisfied, and it is determined that the output deviation is equal to or greater than the output threshold value; and
Further comprising:
The abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to claim 1 or 2.
前記風速計異常診断部は、前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定され、前記定常風況条件が充足されないと判定され、かつ、前記出力偏差が前記出力閾値以上であると判定された場合、前記ナセルブレーキ機構の点検を促す情報を表示器に表示するためのブレーキ点検表示指令を生成するように構成される、
請求項7に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
the anemometer abnormality diagnosis unit is configured to generate a brake inspection display command for displaying, on a display device, information prompting an inspection of the nacelle brake mechanism when it is determined that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount, it is determined that the steady wind condition is not satisfied, and it is determined that the output deviation is equal to or greater than the output threshold value.
The abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to claim 7.
前記風力発電設備は、前記風力発電設備の風車ロータの回転軸線に対して前記風力発電設備の風向計によって計測される風向のなす角度である風向偏差の絶対値が風向追従閾値以上となる事象が逸脱許容時間以上継続しないよう、前記ナセルを旋回させるためのヨーモータを制御するように構成される制御装置を備え、
前記定常風況条件は、
前記風力発電設備における風速の乱れ強度が、前記定常風況条件を規定する前記乱れ強度の上限値である規定強度未満となる第2定常風況条件と、
前記風向偏差が、前記定常風況条件を規定する前記風向偏差の上限値である風向閾値未満となる第4定常風況条件と、
を含み、
前記風況判定部は、前記第2定常風況条件と前記第4定常風況条件がいずれも充足される場合に前記定常風況条件が充足されると判定するように構成され、
前記風力発電設備用の前記異常診断システムは、
前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定され、かつ、前記第2定常風況条件と前記第4定常風況条件がいずれも充足されないと判定された場合、前記ヨーモータの制御において利用される前記逸脱許容時間を低減させるための時間低減指令を生成するための時間低減指令生成部をさらに備える、
請求項1または2に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
the wind power generation facility includes a control device configured to control a yaw motor for rotating the nacelle so that an event in which an absolute value of a wind direction deviation, which is an angle of a wind direction measured by an anemometer of the wind power generation facility with respect to a rotation axis of a wind turbine rotor of the wind power generation facility, is equal to or greater than a wind direction tracking threshold, does not continue for more than an allowable deviation time;
The steady wind condition is:
A second steady wind condition in which a turbulence intensity of a wind speed in the wind power generation facility is less than a specified intensity that is an upper limit value of the turbulence intensity that defines the steady wind condition; and
A fourth steady wind condition in which the wind direction deviation is less than a wind direction threshold that is an upper limit value of the wind direction deviation that defines the steady wind condition;
Including,
the wind condition determination unit is configured to determine that the steady wind condition is satisfied when both the second steady wind condition and the fourth steady wind condition are satisfied;
The abnormality diagnosis system for the wind power generation facility includes:
a time reduction command generating unit configured to generate a time reduction command for reducing the deviation allowable time used in controlling the yaw motor when it is determined that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount and when it is determined that neither the second steady wind condition nor the fourth steady wind condition is satisfied,
The abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to claim 1 or 2.
前記滑動判定部は、第1監視期間内における前記ナセル滑動量の累積値が前記許容滑動量を超える事象が、前記第1監視期間よりも長い第2監視期間内に所定回数以上発生するかを判定するように構成される、
請求項1または2に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
the slippage determination unit is configured to determine whether an event in which a cumulative value of the nacelle slippage amount during a first monitoring period exceeds the allowable slippage amount occurs a predetermined number of times or more during a second monitoring period that is longer than the first monitoring period.
The abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to claim 1 or 2.
前記定常風況条件が充足されるかを判定するために前記風況判定部によって参照されるパラメータの少なくとも1つは、前記第1監視期間内において計測される、
請求項10に記載の風力発電設備用の異常診断システム。
At least one of the parameters referred to by the wind condition determining unit to determine whether the steady wind condition is satisfied is measured within the first monitoring period.
The abnormality diagnosis system for a wind power generation facility according to claim 10.
ナセル、前記ナセルの旋回を制動するためのナセルブレーキ機構、および、前記ナセルのヨー角を検出するためのヨー角センサを含む風力発電設備の異常診断を行うための風力発電設備用の異常診断方法であって、
前記ナセルブレーキ機構が作動している間における前記ナセルの旋回量であるナセル滑動量が許容滑動量を超えたかを、前記ヨー角センサによって計測される前記ヨー角に基づき判定するための滑動判定ステップと、
前記風力発電設備における風況が規定の定常風況条件を充足するかを判定するための風況判定ステップと、
前記定常風況条件が充足されると判定され、かつ、前記ナセル滑動量が前記許容滑動量を超えたと判定された場合、前記ナセルブレーキ機構に異常があると診断するためのナセルブレーキ異常診断ステップと、
を備える、
風力発電設備用の異常診断方法。

An abnormality diagnosis method for a wind power generation facility for performing abnormality diagnosis on a wind power generation facility including a nacelle, a nacelle brake mechanism for braking the rotation of the nacelle, and a yaw angle sensor for detecting a yaw angle of the nacelle, comprising:
a slippage determination step for determining whether a nacelle slippage amount, which is a rotation amount of the nacelle while the nacelle brake mechanism is operating, has exceeded a tolerable slippage amount, based on the yaw angle measured by the yaw angle sensor;
a wind condition determination step for determining whether the wind conditions in the wind power generation facility satisfy a prescribed steady wind condition condition;
a nacelle brake abnormality diagnosis step for diagnosing an abnormality in the nacelle brake mechanism when it is determined that the steady wind condition is satisfied and that the nacelle sliding amount has exceeded the allowable sliding amount;
Equipped with
An abnormality diagnosis method for wind power generation equipment.

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