JP7481233B2 - 風車翼の耐雷システム及び風力発電設備並びに風車翼の監視方法 - Google Patents

風車翼の耐雷システム及び風力発電設備並びに風車翼の監視方法 Download PDF

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Description

本開示は、風車翼の耐雷システム及び風力発電設備並びに風車翼の監視方法に関する。
風車翼を雷から保護するための装置やシステムが種々提案されている。
例えば、特許文献１には、複数のレセプタ（受雷部）が設けられた風車翼の落雷検知システムが開示されている。この落雷検知システムは、複数のレセプタに対応してそれぞれ設けられる複数の電流センサを含む。複数の電流センサは、複数のレセプタと、風車翼の内部を延びる導体（ダウンコンダクタ）との間をそれぞれ接続する分岐ライン（導体）を流れる電流をそれぞれ検出する。そして、複数の電流センサでの検出結果に基づいて、風車翼に落雷があったことを検出したり、被雷したレセプタを特定したりするようになっている。
米国特許第８２５８７７３号明細書
ところで、回転する風車翼の前縁部への雨滴や砂塵等の衝突等に起因して、風車翼にエロージョンが発生することがある。このようなエロージョンを抑制するために、風車翼の前縁部に金属製の前縁保護部が設けられる場合がある。この前縁保護部は、風車翼のエロージョンをより確実に抑制するため、風車翼の先端部に設けられるレセプタとの間に隙間がないように、すなわち、レセプタと電気的に接続されるように設けられるのが通常である。
風車翼における被雷部位を特定することは、被雷による損傷部位を早期に特定し補修するために重要である。一方、上述の金属製の前縁保護部が設けられた風車翼の場合、前縁保護部とレセプタとが電気的に接続されるため、被雷時に風車翼における被雷部位を特定することが難しく、例えば、レセプタと前縁保護部のどちらに落雷したのかを特定することが難しい。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、風車翼における被雷位置を適切に特定可能な風車翼の耐雷システム及び風力発電設備並びに風車翼の監視方法を提供することを目的とする。
本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼の耐雷システムは、
風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための少なくとも１つの接続導体と、
前記ダウンコンダクタのうち、前記少なくとも１つの接続導体との接続点よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分を流れる電流を計測するための第１電流センサと、
前記少なくとも１つの接続導体に対応してそれぞれ設けられ、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するための少なくとも１つの第２電流センサと、
前記第１電流センサによる電流計測値である第１電流計測値、及び、前記第２電流センサによる電流計測値である第２電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された特定部と、
を備える。
また、本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備は、
風車翼を含む風車ロータと、
前記風車ロータの回転によって駆動されるように構成された発電機と、
上述の耐雷システムと、
を備える。
また、本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼の監視方法は、
前記風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体と、
を含む風車翼の監視方法であって、
第１電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分を流れる電流を計測するステップと、
第２電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
前記第１電流センサによる第１電流計測値、及び、前記第２電流センサによる第２電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
を備える。
また、本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼の監視方法は、
前記風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体と、
を含む風車翼の監視方法であって、
第２電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
前記第２電流センサによる第２電流計測値の時間変化を示す電流波形を取得するステップと、
前記電流波形に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
を備える。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、風車翼における被雷位置を適切に特定可能な風車翼の耐雷システム及び風力発電設備並びに風車翼の監視方法が提供される。
一実施形態に係る耐雷システムが適用される風車翼を含む風力発電設備の概略図である。 一実施形態に係る耐雷システムが適用される風車翼の概略図である。 一実施形態に係る風車翼及び耐雷システムの模式図であり、図２のＡ－Ａに沿った断面を示す図である。 一実施形態に係る風車翼及び耐雷システムの模式図である。 一実施形態に係る耐雷システム５０の概略構成図である。 図４に示す耐雷システムの動作例を説明するための図である。 図４に示す耐雷システムの動作例を説明するための図である。 図４に示す耐雷システムの動作例を説明するための図である。 一実施形態に係る耐雷システムの動作例を説明するための図である。 一実施形態に係る耐雷システムの動作例を説明するための図である。 一実施形態に係る耐雷システムの動作例を説明するための図である。 電流波形の一例を示すチャートである。 電流波形の一例を示すチャートである。 一実施形態に係る風車翼の監視方法を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して本発明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、本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。
（風力発電設備及び風車翼の構成）
図１は、一実施形態に係る耐雷システムが適用される風車翼を含む風力発電設備の概略図である。図２は、一実施形態に係る耐雷システムが適用される風車翼の概略図である。図３及び図４は、一実施形態に係る風車翼及び耐雷システムの模式図である。なお、図３は、図２のＡ－Ａに沿った断面であり、図４は、図２に示す風車翼の翼先端部を含む部分の模式図である。
図１に示すように、風力発電設備１は、少なくとも一本（例えば３本）の風車翼２及びハブ４で構成されるロータ（風車ロータ）５を備える。風車翼２は放射状にハブ４に取り付けられており、風車翼２で風を受けることによってロータ５が回転し、ロータ５に連結された発電機（不図示）を駆動するように構成されている。なお、図１に示す実施形態において、ロータ５は、タワー６の上方に設けられたナセル８に支持されている。タワー６は、水上又は陸上に設けられた基礎構造又は浮体構造などの土台構造に立設されていてもよい。
図２に示すように、風車翼２は、風力発電設備１のハブ４に取り付けられる翼根１５と、ハブ４から最も遠くに位置する翼先端１６と、翼根１５と翼先端１６の間に延在する翼型部と、を含む。また、図２～図４に示すように、風車翼２は、翼根１５から翼先端１６にかけて、翼長方向に沿って延在する前縁１１と後縁１２とを有する。また、風車翼２の外形は、負圧面（背面）１３及び圧力面（腹面）１４によって形成される。
図２～図４に示すように、風車翼２は、シェル（外皮）１０ａ（図３参照）を含み、風車翼２の外形の大部分を形成する翼本体１０を含む。翼本体１０は、繊維強化プラスチックから形成されていてもよい。
（風車翼の耐雷システムの構成）
風力発電設備１は、以下に説明する耐雷システム５０を含む。図２～図４に示すように、一実施形態に係る耐雷システム５０は、風車翼２に設けられるレセプタ（受雷部）２０と、前縁保護部２８と、ダウンコンダクタ２４と、すくなとも１つの接続導体３０と、を備える。また、図４に示すように、一実施形態に係る耐雷システム５０は、第１電流センサ３４と、第２電流センサ３６と、第１電流センサ３４及び第２電流センサによる計測結果を示す信号を受け取って処理するための処理装置４０と、を備える。
レセプタ２０は、風車翼２の先端部１７（翼先端１６を含む領域）に設けられる。本明細書において、風車翼２の先端部１７とは、翼長方向における翼根１５と翼先端１６との間の中央位置よりも翼先端１６側の領域のことをいう。
レセプタ２０は導電性材料から形成され、典型的には金属製である。図２～図４に示す例示的な実施形態では、レセプタ２０は、風車翼２のうち、翼先端１６を含む部分を形成している。他の実施形態では、レセプタ２０は、先端部１７において、翼先端１６よりも翼長方向にて翼根１５側の位置に設けられていてもよい。
前縁保護部２８は、翼本体１０の前縁１１を覆うように設けられる。また、前縁保護部２８は、翼長方向にそって延びるように設けられる。前縁保護部２８は、金属製であり、レセプタ２０と電気的に接続される。前縁保護部２８は、翼長方向においてレセプタ２０と部分的に重なるように設けられていてもよい。前縁保護部２８は、ボルト等の締結部材または接着材などの接合手段を用いて翼本体１０に取り付けられてもよい。
図４に示すように、前縁保護部２８は、翼長方向に沿って配列される複数の前縁保護部材２８ａ～２８ｄを含んでもよい。図４には、一例として、４つの前縁保護部材２８ａ～２８ｄを含む前縁保護部２８が示されているが、前縁保護部２８を構成する前縁保護部材の個数は限定されない。複数の前縁保護部材２８ａ～２８ｄは、これらのうち互いに隣り合う一対の前縁保護部材が電気的に接続されるように設けられる。
ダウンコンダクタ２４は、レセプタ２０に電気的に接続される。ダウンコンダクタ２４は、例えば導線により構成される。ダウンコンダクタ２４は、風車翼２の翼長方向に沿って延びるように設けられる。ダウンコンダクタ２４は、図２～図３に示すように翼本体１０の内部に設けられていてもよく、あるいは、翼本体１０の表面に沿って設けられていてもよい。図１及び図２に示すように、ダウンコンダクタ２４は、タワー６の内部を延びるダウンコンダクタ２６に接続される。風車翼２（レセプタ２０又は前縁保護部２８等）に落雷した際の雷電流は、ダウンコンダクタ２４及びダウンコンダクタ２６を介して、大地（グラウンド）等の風力発電設備１の外部に導かれるようになっている。
接続導体３０は、レセプタ２０よりも翼長方向における翼根１５側の位置にて前縁保護部２８とダウンコンダクタ２４とを電気的に接続するように設けられる。図３に示すように、接続導体３０は、翼本体１０（シェル１０ａ）を貫通するとともに、翼本体１０の内部を延びるように設けられていてもよい。図３に示すように、接続導体３０の一端側にダウンコンダクタ２４との接続点３１が形成され、接続導体３０の他端側に前縁保護部２８との接続点３２が形成される。
なお、図４に示す例示的な実施形態では、前縁保護部材２８ａ～２８ｄのうち、最も翼根側に位置する前縁保護部材２８ｄと、ダウンコンダクタ２４とが、接続導体３０を介して相互に接続されている。
第１電流センサ３４は、ダウンコンダクタ２４のうち、接続導体３０との接続点３１よりも翼長方向にて翼先端側の部分２４ａを流れる電流を計測するように構成される。第２電流センサ３６は、接続導体３０に対応してそれぞれ設けられ、ダウンコンダクタ２４のうち接続点３１よりも翼根１５側の部分２４ｂを流れる電流を計測するように構成される。
第１電流センサ３４及び第２電流センサ３６として、雷電流の周波数成分に対して有効な応答性を有するセンサを好適に用いることができる。第１電流センサ３４及び第２電流センサ３６として、例えば、ロゴスキーセンサ又は光ファイバ電流計等を用いることができる。
ここで、図６～図８は、図４に示す風車翼及び耐雷システムの動作例を説明するための図であり、図９～図１１は、他の実施形態に係る風車翼及び耐雷システムの動作例を説明するための図である。
図９～図１１に示すように、耐雷システム５０は、複数の接続導体３０を含んでもよい。図９～図１１に示す例では、耐雷システム５０は、複数の前縁保護部材２８ａ～２８ｇを含む前縁保護部２８と、２つの接続導体３０Ａ，３０Ｂと、該２つの接続導体３０Ａ，３０Ｂにそれぞれ対応して設けられる２つの第２電流センサ３６Ａ，３６Ｂと、を含む。
接続導体３０Ａは、複数の前縁保護部材２８ａ～２８ｇのうち最も翼先端１６側に配置される前縁保護部材２８ａよりも翼長方向にて翼根１５側に位置する前縁保護部材２８ｃとダウンコンダクタ２４とを接続するように設けられる。接続導体３０Ｂは、複数の前縁保護部材２８ａ～２８ｇのうち、接続導体３０Ａが接続される前縁保護部材２８ｃよりも翼長方向にて翼根１５側に位置する前縁保護部材２８ｇとダウンコンダクタ２４とを接続するように設けられる。
第２電流センサ３６Ａは、ダウンコンダクタ２４のうち、接続導体３０Ａとダウンコンダクタ２４との接続点３１Ａよりも翼根１５側、かつ、接続導体３０Ｂとダウンコンダクタ２４との接続点３１Ｂよりも翼先端１６側の部分を流れる電流を計測するように構成される。第２電流センサ３６Ｂは、ダウンコンダクタ２４のうち、接続導体３０Ｂとダウンコンダクタ２４との接続点３１Ｂよりも翼根１５側の部分を流れる電流を計測するように構成される。
幾つかの実施形態では、耐雷システム５０は、前縁保護部２８の温度分布を計測するように構成された温度計測部３８（図５参照）を含んでもよい。温度計測部３８は、例えば、赤外線サーモグラフィーであってもよい。温度計測部３８は、風車翼２、ハブ４、ナセル８、又はタワー６に取り付けられていてもよく、あるいは、これらから離れた位置に設けられていてもよい。
図５は、一実施形態に係る耐雷システム５０の概略構成図である。図５に示すように、一実施形態に係る耐雷システム５０の処理装置４０は、第１電流センサ３４及び第２電流センサ３６による電流計測値に基づいて風車翼２における被雷部位を特定するための特定部４２、及び／又は、温度計測部３８による温度計測結果に基づいて風車翼２における前縁保護部２８の剥離を検出するための剥離検出部４４を含む。
なお、特定部４２による特定結果及び／又は剥離検出部４４による検出結果は、表示部４８（ディスプレイ等）に表示されるようになっていてもよい。
処理装置４０は、プロセッサ（ＣＰＵ等）、記憶装置（メモリデバイス；ＲＡＭ等）、補助記憶部及びインターフェース等を備えた計算機を含む。処理装置４０は、インターフェースを介して、上述の第１電流センサ３４、第２電流センサ３６、及び／又は温度計測部３８からの信号（電流計測値又は温度計測値を示す信号）を受け取るようになっている。プロセッサは、このようにして受け取った信号を処理するように構成される。また、プロセッサは、記憶装置に展開されるプログラムを処理するように構成される。これにより、上述の特定部４２及び剥離検出部４４の機能が実現される。
処理装置４０での処理内容は、プロセッサにより実行されるプログラムとして実装される。プログラムは、補助記憶部に記憶されていてもよい。プログラム実行時には、これらのプログラムは記憶装置に展開される。プロセッサは、記憶装置からプログラムを読み出し、プログラムに含まれる命令を実行するようになっている。
処理装置４０は、風力発電設備１のナセル８又はタワー６の内部に設けられていてもよい。あるいは、処理装置４０の機能の一部又は全部が、風力発電設備１の外部（遠隔地等）に設けられていてもよい。
第１電流センサ３４、第２電流センサ３６、及び／又は温度計測部３８からの検出信号は、ケーブル、光ファイバ、又は無線により、処理装置４０に伝送されるようになっていてもよい。
以下、上述した風力発電設備１の風車翼２の監視方法について説明する。幾つかの実施形態に係る監視方法では、風車翼２に落雷があったとき、風車翼おける被雷位置を特定する。また、幾つかの実施形態では、風車翼２に設けられた前縁保護部２８の剥離を検出する。以下の説明では、上述した耐雷システム５０を用いて風車翼２を監視する実施形態について説明するが、幾つかの実施形態では、以下に説明する手順の一部又は全部を他の装置により又は手動で行ってもよい。
（被雷位置特定のフロー）
幾つかの実施形態では、風車翼２に落雷があったとき、第１電流センサ３４を用いて、ダウンコンダクタ２４のうち接続点３１よりも翼先端１６側の部分（翼先端側部分）２４ａを流れる電流を計測して第１電流計測値を取得するとともに、第２電流センサ３６を用いて、ダウンコンダクタ２４のうち接続点３１よりも翼根１５側の部分（翼根端側部分）２４ｂを流れる電流を計測して第２電流計測値を取得する。
そして、特定部４２により、第１電流計測値及び第２電流計測値に基づいて、風車翼２における被雷部位を特定する。
ここで、図６～図８を用いて、一実施形態における被雷部位を特定する手順についてより具体的に説明する。本実施形態では、特定部４２は、第１電流センサ３４による第１電流計測値、及び、第２電流センサ３６による第２電流計測値の大小関係に基づいて、風車翼２における被雷部位を特定する。
風車翼２の先端側領域に落雷したときの雷電流は、ダウンコンダクタ２４と接続導体３０との接続点３１まで、ダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１、及び、接続導体３０を含む経路Ｒ２に分かれて流れる。また、基本的には雷電流は接地点までの最短経路を流れるため、風車翼２における被雷部位に応じて、上述の各経路を流れる電流の大きさが異なる。すなわち、設置点までの距離が短い経路を流れる電流値が比較的大きくなる。このため、風車翼２における落雷部位に応じて、上述のダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１における電流を計測する第１電流センサ３４と、上述の複数の経路（経路Ｒ１及び経路Ｒ２）の雷電流流れ方向における下流側（すなわち、ダウンコンダクタ２４の翼根側部分２４ｂ）における電流を計測する第２電流センサ３６とで、計測される雷電流の電流値や電流波形が異なる。
例えば、図６に示すように、風車翼２の先端部１７に設けられるレセプタ２０に着雷した場合、着雷位置Ｓから接続点３１までの経路長は、ダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１のほうが、接続導体３０を含む経路Ｒ２に比べて短い。したがって、雷電流の大部分は、経路Ｒ２を経由せずに経路Ｒ１を経由して上述の接続点３１まで流れるから、第１電流センサ３４による第１計測電流値と第２電流センサ３６による第２計測電流値に大きな差はない。一方、例えば図７又は図８に示すように、前縁保護部２８に着雷した場合、着雷位置Ｓから接続点３１までの経路長は、接続導体３０を含む経路Ｒ２のほうが、ダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１に比べて短い。したがって、雷電流の大部分は経路Ｒ１を経由せずに経路Ｒ２を経由して上述の接続点３１まで流れるから、第１電流センサ３４による第１計測電流値は小さく、第２電流センサ３６による第２計測電流値は大きくなる。
したがって、第１電流センサ３４による第１計測電流値と第２電流センサ３６による第２計測電流値に大きな差はない場合には、レセプタ２０に着雷したと特定することができる。また、第１電流センサ３４による第１計測電流値は小さく、第２電流センサ３６による第２計測電流値は大きいときには、前縁保護部２８に着雷したと特定することができる。
さらに、図９～図１１を用いて、他の一実施形態における被雷部位を特定する手順について説明する。本実施形態では、特定部４２は、第１電流センサ３４による第１電流計測値、及び、２つの第２電流センサ３６Ａ，３６Ｂの各々の第２電流計測値の大小関係に基づいて、風車翼２における被雷部位を特定する。
例えば、図９に示すように、風車翼２の先端部１７に設けられるレセプタ２０に着雷した場合、着雷位置Ｓから接続点３１Ａまでの経路長は、ダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１のほうが、接続導体３０Ａを含む経路Ｒ２ａに比べて短い。また、着雷位置Ｓから接続点３１Ｂまでの経路長は、ダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１のほうが、接続導体３０Ａを含む経路Ｒ２ａ及び接続導体３０Ｂを含む経路Ｒ２ｂに比べて短い。したがって、雷電流の大部分は、経路Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを経由せずに経路Ｒ１を経由して上述の接続点３１Ａ及び接続点３１Ｂまで流れるから、第１電流センサ３４による第１計測電流値と第２電流センサ３６Ａ，３６Ｂによる第２計測電流値に大きな差はない。
一方、例えば図１０に示すように、前縁保護部２８のうち最も翼先端１６側の最先端領域Ａ１内の前縁保護部２８（図９～図１１では前縁保護部材２８ａ～２８ｃ）に着雷した場合、着雷位置Ｓから接続点３１Ａまでの経路長は、接続導体３０Ａを含む経路Ｒ２ａのほうが、ダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１に比べて短い。また、着雷位置Ｓから接続点３１Ｂまでの経路長は、接続導体３０Ａを含む経路Ｒ２ａ、及び、接続導体３０Ｂを含む経路Ｒ２ｂのほうが、ダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１に比べて短い。したがって、雷電流の大部分は、経路Ｒ１を経由せずに、経路Ｒ２ａ又は経路Ｒ２ｂを経由して上述の接続点３１Ａ及び接続点３１Ｂまで流れるから、第１電流センサ３４による第１計測電流値よりも第２電流センサ３６Ａ，３６Ｂによる第２計測電流値が大きくなる。
また、例えば図１１に示すように、最先端領域Ａ１よりも翼根１５側に位置する第２先端領域Ａ２の前縁保護部２８（図９～図１１では前縁保護部材２８ｄ～２８ｇ）に着雷した場合、着雷位置Ｓから接続点３１Ｂまでの経路長は、ダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１が最も長く、接続導体３０Ａを含む経路Ｒ２ａが次いで長く、接続導体３０Ｂを含む経路Ｒ２ｂが最も短い。したがって、雷電流の大部分は、経路Ｒ１及びＲ２ａを経由せずに、経路Ｒ２ｂを経由して接続点３１Ｂまで流れるから、第１電流センサ３４による第１計測電流値及び第２電流センサ３６Ａによる第２電流計測値よりも、第２電流センサ３６Ｂによる第２計測電流値が大きくなる。
したがって、第１電流センサ３４による第１計測電流値と第２電流センサ３６Ａ，３６Ｂによる第２計測電流値に大きな差はない場合には、レセプタ２０に着雷したと特定することができる。また、第１電流センサ３４による第１計測電流値よりも第２電流センサ３６Ａ，３６Ｂによる第２計測電流値が大きい場合には、最先端領域Ａ１における前縁保護部２８に着雷したと特定することができる。また、第１電流センサ３４による第１計測電流値及び第２電流センサ３６Ａによる第２電流計測値よりも、第２電流センサ３６Ｂによる第２計測電流値が大きい場合には、第２先端領域Ａ２における前縁保護部２８に着雷したと特定することができる。
このように、上述の実施形態によれば、第１電流センサ３４による第１電流計測値、及び、第２電流センサ３６（３６Ａ，３６Ｂ）による第２電流計測値の大小関係に基づいて、風車翼２における被雷部位を適切に特定することができる。
また、上述の実施形態では、電流の大きさのみを用いるため、簡易な回路様式で風車翼２における被雷部位を特定することができる。
一実施形態では、特定部４２により、第２電流センサ３６で計測される第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、風車翼２における被雷部位を特定する。ここで、図１２及び図１３は、それぞれ、第２電流センサ３６で計測される第２電流計測値の時間変化を示す電流波形の一例を示すチャートである。なお、図１２は、図７に示すように、前縁保護部２８を構成する前縁保護部材２８ａ～２８ｄのうち、翼先端１６側に位置する前縁保護部材２８ａに着雷したときに取得される電流波形１０２を示す。また、図１３は、図８に示すように、前縁保護部２８を構成する前縁保護部材２８ａ～２８ｄのうち、前縁保護部材２８ａよりも翼根１５側に位置する前縁保護部材２８ｄに着雷したときに取得される電流波形１０４を示す。
風車翼２における被雷部位に応じて、第２電流センサ３６による第２電流計測値から得られる電流波形は異なる。すなわち、雷電流のうち、ダウンコンダクタの翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１を介して接続点３１の下流側に流入する部分（雷電流）と、接続導体３０を含む経路Ｒ２を介して接続点３１の下流側に流入する部分（雷電流）とでは、被雷部位から接続点３１までの経路長の違いに応じて、電流値の大きさや、ダウンコンダクタ２４の翼根側部分２４ｂ（接続点３１よりも雷電流の流れ方向における下流側の部分）に流入するタイミング等が異なる。
例えば、図７に示す例では、前縁保護部２８における着雷位置Ｓが比較的翼先端１６側であるため、ダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む着雷位置Ｓから接続点３１までの経路Ｒ１の長さと、接続導体３０を含む着雷位置Ｓから接続点３１までの経路Ｒ２の長さの差が比較的小さい。よって、図１２に示すように、電流波形１０２において、経路Ｒ１を流れた雷電流を示す電流値のピークＰ１が表れる時刻ｔＰ１と、経路Ｒ２を流れた雷電流を示す電流値のピークＰ２が表れる時刻ｔＰ２との差であるピーク時間差Δｔ１が比較的小さい。
一方、図８に示す例では、前縁保護部２８における着雷位置Ｓが比較的翼根１５側であるため、ダウンコンダクタ２４の翼先端側部分２４ａを含む着雷位置Ｓから接続点３１までの経路Ｒ１の長さと、接続導体３０を含む着雷位置Ｓから接続点３１までの経路Ｒ２の長さの差が比較的大きい。よって、図１３に示すように、電流波形１０４において、経路Ｒ１を流れた雷電流を示す電流値のピークＰ１が表れる時刻ｔＰ１と、経路Ｒ２を流れた雷電流を示す電流値のピークＰ２が表れる時刻ｔＰ２との差であるピーク時間差Δｔ２が比較的大きい。
このように、風車翼２における被雷部位に応じて、第２電流センサ３６により取得される第２電流計測値の時間変化を示す電流波形は異なったものとなる。よって、該電流波形に基づいて、風車翼２における被雷部位を適切に特定することができる。
一実施形態では、特定部４２により、第２電流センサ３６で計測される第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に加え、第１電流センサ３４で計測される第１電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、風車翼２における被雷部位を特定するようにしてもよい。第２電流センサ３６の計測結果から得られる電流波形と同様に、第１電流センサ３４により取得される第１電流計測値の時間変化を示す電流波形も、風車翼２における被雷部位に応じて異なったものとなる。よって、上述の実施形態では、第１電流センサ３４での計測結果から得られる電流波形、及び、第２電流センサでの計測結果から得られる電流波形に基づいて、風車翼２における被雷部位を適切に特定することができる。
幾つかの実施形態では、特定部により、第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、前縁保護部２８を構成する複数の前縁保護部材のうち被雷した前縁保護部材を特定する。
複数の前縁保護部材（例えば図７、図８に示す前縁保護部材２８ａ～２８ｄ）は翼長方向に沿って配列されているので、各前縁保護部材を始点としたとき、ダウンコンダクタ２４のうち翼先端側部分２４ａを含む経路Ｒ１を経由した接続点３１までの経路長と、接続導体３０を含む経路Ｒ２を経由した接続点３１までの経路長とが、それぞれ異なる。このため、各前縁保護部材に着雷したときに第２電流計測値から得られる電流波形は、それぞれ異なる。よって、上述の実施形態によれば、第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、複数の前縁保護部材（例えば前縁保護部材２８ａ～２８ｄ）のうち被雷した前縁保護部材を適切に特定することができる。
幾つかの実施形態では、特定部４２は、電流波形に含まれる複数のピークの時間差に基づいて、風車翼２における被雷部位を特定する。
上述したように、風車翼２における被雷部位からの経路長の違いに応じて、経路Ｒ１を経由する雷電流と、経路Ｒ２を経由する雷電流とで、接続点３１及びその下流側（ダウンコンダクタ２４の翼根側部分２４ｂ）に流入するタイミングが異なる。このため、第２電流計測値の時間変化を示す電流波形において、それぞれの経路を経由した雷電流を示すピークの時間差は、各雷電流の経路長の差に応じたものとなる。
例えば、図７に示すように、翼先端１６側の前縁保護部材２８ａに着雷したときにピーク時間差がΔｔ１（図１２参照）となることが既知であることを前提とすると、風車翼２に落雷があったときに第２電流計測値から取得される電流波形に現れるピーク時間差が上述のΔｔ１とほぼ同じであれば、被雷部位が前縁保護部材２８ａであると特定することができる。また、図８に示すように、翼根１５側の前縁保護部材２８ｄに着雷したときにピーク時間差がΔｔ２（図１３参照）となることが既知であることを前提とすると、風車翼２に落雷があったときに第２電流計測値から取得される電流波形に現れるピーク時間差が上述のΔｔ２とほぼ同じであれば、被雷部位が前縁保護部材２８ｄであると特定することができる。
このように、上述の実施形態によれば、電流波形に含まれる複数のピークの時間差に基づいて、風車翼２における被雷部位を適切に特定することができる。
幾つかの実施形態では、特定部４２は、第２電流センサ３６を用いて予め取得され、風車翼２における被雷位置に関連付けられた基準電流波形と、風車翼２の被雷時に第２電流センサ３６で計測された第２電流計測値から得られる電流波形との波形照合に基づいて、風車翼２における被雷部位を特定する。
本発明者らの鋭意検討の結果、特定の風車翼２について、同一の着雷位置に複数回着雷した場合、第２電流センサ３６での計測結果に基づいて、互いに類似の電流波形が得られることがわかった。この点、上述の構成によれば、第２電流センサ３６を用いて予め取得され、風車翼２における被雷位置に関連付けられた基準電流波形と、実際の被雷時に得られる電流波形とを波形照合するようにしたので、風車翼における被雷部位を適切に特定することができる。
上述の波形照合に基づく被雷部位の特定手順について、図１４に示すフローチャートを参照して説明する。図１４は、一実施形態に係る風車翼２の監視方法を示すフローチャートである。
まず、風力発電設備１の運用前に、実験設備等で、風車翼２における複数の被雷位置（例えば、レセプタ２０及び前縁保護部材２８ａ～２８ｄ）に雷撃を与え、第２電流センサ３６を用いて電流値を計測する。その計測結果に基づいて、複数の被雷位置の各々に対応する電流波形を取得し、基準電流波形として記憶部４６（図５参照）に記憶する（Ｓ２）。ここで、各被雷位置に対して、複数回の雷撃を与え、各回の雷撃ごとに基準電流波形を取得してもよい（すなわち、１つの被雷位置に対して複数の基準電流波形を取得してもよい）。また、電流計測結果に基づき得られる電流波形を正規化したもの（すなわち、電流波形におけるピーク値が規定値となるように調整したもの）を、基準電流波形として用いてもよい。なお、記憶部４６は、処理装置４０の補助記憶装置や主記憶装置であってもよく、あるいは、処理装置４０とは遠隔の環境に設けられたものであってもよい。
次に、ステップＳ２で用いた風車翼２が設置された風力発電設備１の運用時に、風車翼２への落雷時に、第２電流センサ３６を用いて雷電流の電流計測を行い（Ｓ４）、この計測結果である第２電流計測値に基づき電流波形を取得する（Ｓ６）。なお、ステップＳ４及びＳ６では、さらに、第１電流センサ３４を用いて第１電流計測値を計測するとともに、第１電流計測値に基づき電流波形を取得してもよい。
次に、ステップＳ２で得られた複数の被雷位置に対応する複数の基準電流波形と、ステップＳ６で得られた電流波形との波形照合を行い、波形照合の結果に基づき、風車翼２における被雷部位を特定する（Ｓ８）。ステップＳ８では、ステップＳ２にて上述の正規化により得られた基準電流波形、及び、ステップＳ６で得られた電流波形を正規化したものを波形照合の対象としてもよい。
ステップＳ８における波形照合は、ステップＳ２で得られた基準電流波形の各々と、ステップＳ６で得られた電流波形との相関値を求めることによって行ってもよい。また、相関値の大きさが閾値以上であるときに、該当する基準電流波形に対応する被雷位置（例えば、レセプタ２０及び前縁保護部材２８ａ～２８ｄの何れか）に、着雷があったものと推定（特定）するようにしてもよい。
そして、ステップＳ８で特定された被雷部位を表示部４８等に出力する（Ｓ１０）。
このようにして、風車翼２における被雷部位を特定することができる。また、特定された被雷部位を表示部４８等に出力することで、風車翼２における被雷位置をオペレータ等が迅速に知ることができ、補修等の対応を迅速にすることができる。
幾つかの実施形態では、特定部４２は、第２電流センサ３６による第２電流計測値から得られる電流波形を入力とし、風車翼２における被雷位置を出力とする予測モデルを用いて、風車翼２における被雷部位を特定するようにしてもよい。
上述の実施形態では、第２電流センサ３６による第２電流計測値から得られる電流波形を入力とし、風車翼２における被雷位置を出力とする予測モデルを用いて、風車翼２における被雷部位を適切に特定することができる。なお、該予測モデルは、実験設備等で、風車翼２における複数の被雷位置に雷撃を与えることで機械学習を行った学習済みモデルであってもよい。また、実運用環境における観測結果に基づいて該予測モデルを再学習させることにより、風車翼２における被雷部位の特定精度を向上することができる。
（前縁保護部の剥離検出のフロー）
幾つかの実施形態に係る、前縁保護部の剥離検出のフローについて説明する。
一実施形態では、温度計測部３８により、前縁保護部２８の温度分布を計測する。ここで、前縁保護部２８が複数の前縁保護部材で構成される場合、各前縁保護部材の温度を計測するようにしてもよい。
次に、剥離検出部４４（図５参照）は、温度計測部３８により計測される温度分布に基づいて、前縁保護部２８の剥離を検出する。
金属製の前縁保護部２８は、日照等により、風車翼２の翼本体に比べて高温になりやすい傾向がある。そして、翼本体１０に接着された前縁保護部２８が部分的に剥離すると、剥離箇所においては、前縁保護部から母材（翼本体）への伝熱が少なくなるため、当該剥離箇所の周辺領域に比べて高温となりやすい。
したがって、剥離検出部４４は、温度計測部３８により取得される温度分布において、前縁保護部２８のうち、周辺領域よりも高温となっている部分があったとき、当該部分において剥離が生じていると推定（特定）することができる。あるいは、剥離検出部４４は、温度計測部３８により取得される温度分布において、前縁保護部２８を構成する複数の前縁保護部材（例えば前縁保護部材２８ａ～２８ｄ）のうち、他の前縁保護部材よりも高温となっている前縁保護部材があったとき、該前縁保護部材が剥離していると推定（特定することができる）。
このように、上述の実施形態では、温度計測部３８によって前縁保護部２８の温度分布を計測するようにしたので、計測した温度分布に基づいて、前縁保護部２８の剥離を検出することができる。
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼（２）の耐雷システム（５０）は、
風車翼の先端部（１７）に設けられるレセプタ（２０）と、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁（１１）を覆うように設けられた金属製の前縁保護部（２８）と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタ（２４）と、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根（１５）側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための少なくとも１つの接続導体（３０）と、
前記ダウンコンダクタのうち、前記少なくとも１つの接続導体との接続点（３１）よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分（２４ａ）を流れる電流を計測するための第１電流センサ（３４）と、
前記少なくとも１つの接続導体に対応してそれぞれ設けられ、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分（２４ｂ）を流れる電流を計測するための少なくとも１つの第２電流センサと、
前記第１電流センサによる電流計測値である第１電流計測値、及び、前記第２電流センサによる電流計測値である第２電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された特定部（４２）と、
を備える。
上記（１）の構成では、レセプタよりも翼根側の位置にて前縁保護部とダウンコンダクタとを電気的に接続する接続導体が設けられる。よって、風車翼の先端側領域に落雷したときの雷電流は、ダウンコンダクタと接続導体との接続点まで、ダウンコンダクタの翼先端側部分を含む経路（Ｒ１）、及び、接続導体を含む経路（Ｒ２）に分かれて流れる。また、基本的には雷電流は接地点までの最短経路を流れるため、風車翼における被雷部位に応じて、上述の各経路を流れる電流の大きさが異なる。このため、風車翼における落雷部位に応じて、上述のダウンコンダクタの翼先端部分を含む経路（Ｒ１）における電流を計測する第１電流センサと、上述の複数の経路（経路Ｒ１及び経路Ｒ２）の雷電流流れ方向における下流側（上述の接続点よりも下流側）における電流を計測する第２電流センサとで、計測される雷電流の電流値や電流波形が異なる。よって、上記（１）の構成によれば、第１電流センサにより取得される第１電流計測値、及び、第２電流センサによる第２電流計測値に基づいて、風車翼における被雷部位を特定することが可能となる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記特定部は、前記第１電流計測値、及び、前記第２電流計測値の大小関係に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成される。
上記（１）で述べたように、風車翼における被雷部位に応じて、第１電流センサと第２電流センサとで、計測される雷電流の電流値が異なる。例えば、レセプタに着雷した場合、雷電流の大部分は、接続導体を含む経路（Ｒ２）を経由せずにダウンコンダクタの翼先端側部分を含む経路（Ｒ１）を経由して上述の接続点まで流れるから、第１電流センサでの計測電流値と第２電流センサでの計測電流値に大きな差はない。一方、前縁保護部に着雷した場合、雷電流の大部分はダウンコンダクタの翼先端側部分を含む経路（Ｒ１）を経由せずに接続導体を含む経路（Ｒ２）を経由して上述の接続点まで流れるから、第１電流センサでの計測電流値は小さく、第２電流センサでの計測電流値は大きくなる。よって、上記（２）の構成によれば、第１電流センサによる第１電流計測値、及び、第２電流センサによる第２電流計測値の大小関係に基づいて、風車翼における被雷部位を適切に特定することができる。
また、上記（２）の構成では、電流の大きさのみを用いるため、簡易な回路様式で風車翼における被雷部位を特定することができる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記特定部は、前記第２電流計測値の時間変化を示す電流波形（例えば、上述の電流波形１０２又は１０４等）に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成される。
風車翼における被雷部位に応じて、第２電流センサによる第２電流計測値から得られる電流波形は異なる。例えば、上述したように、雷電流は基本的には接地点までの最短経路を流れるため、風車翼における被雷部位に応じて、雷電流のうち、ダウンコンダクタの翼先端側部分を含む経路（Ｒ１）を介して接続点の下流側に流入する部分（雷電流）と、接続導体を含む経路（Ｒ２）を介して接続点の下流側に流入する部分（雷電流）とで電流の大きさが異なる。また、各経路を経由する雷電流の被雷部位からの経路長の違いに応じて、上述の経路（Ｒ１）を経由する雷電流と、上述の経路（Ｒ２）を経由する雷電流とで、接続点及びその下流側に流入するタイミングが異なる。よって、上記（３）の構成によれば、第２電流センサにより取得される第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、風車翼における被雷部位を適切に特定することができる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記前縁保護部は、前記翼長方向に沿って配列される複数の前縁保護部材（例えば上述の前縁保護部材２８ａ～２８ｇ）を含み、
前記特定部は、前記第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、前記複数の前縁保護部材のうち被雷した前縁保護部材を特定するように構成される。
上記（４）の構成では、複数の前縁保護部材が翼長方向に沿って配列されているので、各前縁保護部材を始点としたとき、ダウンコンダクタの翼先端側部分を含む経路（Ｒ１）を経由した接続点までの経路長と、接続導体を含む経路（Ｒ２）を経由した接続点までの経路長とが、それぞれ異なる。このため、各前縁保護部材に着雷したときに第２電流計測値から得られる電流波形は、それぞれ異なる。よって、上記（４）の構成によれば、第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、複数の前縁保護部材のうち被雷した前縁保護部材を適切に特定することができる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）の構成において、
前記特定部は、前記電流波形に含まれる複数のピークの時間差（例えば上述のΔｔ１又はΔｔ２）に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成される。
上述したように、風車翼における被雷部位からの経路長の違いに応じて、ダウンコンダクタの翼先端側部分を含む経路（Ｒ１）を経由する雷電流と、接続導体を含む経路（Ｒ２）を経由する雷電流とで、接続点及びその下流側に流入するタイミングが異なる。このため、第２電流計測値の時間変化を示す電流波形において、それぞれの経路を経由した雷電流を示すピークの時間差は、各雷電流の経路長の差に応じたものとなる。よって、上記（５）の構成によれば、電流波形に含まれる複数のピークの時間差に基づいて、風車翼における被雷部位を適切に特定することができる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）の構成において、
前記特定部は、前記少なくとも１つの第２電流センサを用いて予め取得され、前記風車翼における被雷位置に関連付けられた基準電流波形と、前記電流波形との波形照合に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成される。
本発明者らの鋭意検討の結果、特定の風車翼について、同一の着雷位置に複数回着雷した場合、第２電流センサでの計測結果に基づいて、互いに類似の電流波形が得られることがわかった。この点、上記（６）の構成によれば、第２電流センサを用いて予め取得され、風車翼における被雷位置に関連付けられた基準電流波形と、実際の被雷時に得られる電流波形とを波形照合するようにしたので、風車翼における被雷部位を適切に特定することができる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）の構成において、
前記特定部は、前記電流波形を入力とし、前記風車翼における被雷位置を出力とする予測モデルを用いて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成される。
本発明者らの鋭意検討の結果、特定の風車翼について、同一の着雷位置に複数回着雷した場合、第２電流センサでの計測結果に基づいて、互いに類似の電流波形が得られることがわかった。この点、上記（７）の構成によれば、電流波形を入力とし、風車翼における被雷位置を出力とする予測モデルを用いるので、風車翼における被雷部位を適切に特定することができる。
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記風車翼の耐雷システムは、
前記前縁保護部の温度分布を計測するように構成された温度計測部（温度計測部３８）と、
前記温度計測部により計測される温度分布に基づいて、前記前縁保護部の剥離を検出するように構成された剥離検出部（４４）と、
を備える。
金属製の前縁保護部は、日照等により、風車翼の翼本体に比べて高温になりやすい傾向がある。そして、翼本体に接着された前縁保護部が部分的に剥離すると、剥離箇所においては、前縁保護部から母材（翼本体）への伝熱が少なくなるため、当該剥離箇所の周辺領域に比べて高温となりやすい。この点、上記（８）の構成では、温度計測部によって前縁保護部の温度分布を計測するようにしたので、計測した温度分布に基づいて、前縁保護部の剥離を検出することができる。
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備（１）は、
風車翼を含む風車ロータ（５）と、
前記風車ロータの回転によって駆動されるように構成された発電機と、
上記（１）乃至（８）の何れか一項に記載の耐雷システム（５０）と、
を備える。
上記（９）の構成では、レセプタよりも翼根側の位置にて前縁保護部とダウンコンダクタとを電気的に接続する接続導体が設けられる。よって、風車翼の先端側領域（ダウンコンダクタと接続導体との接続点よりも翼先端側の領域）に落雷したときの雷電流は、ダウンコンダクタと接続導体との接続点まで、ダウンコンダクタの翼先端側部分を含む経路、及び、接続導体を含む経路に分かれて流れる。また、基本的には雷電流は接地点までの最短経路を流れるため、風車翼における被雷部位に応じて、上述の各経路を流れる電流の大きさが異なる。このため、風車翼における落雷部位に応じて、上述のダウンコンダクタの翼先端部分を含む経路における電流を計測する第１電流センサと、上述の複数の経路の雷電流流れ方向における下流側（上述の接続点よりも下流側）における電流を計測する第２電流センサとで、計測される雷電流の電流値や電流波形が異なる。よって、上記（９）の構成によれば、第１電流センサにより取得される第１電流計測値、及び、第２電流センサによる第２電流計測値に基づいて、風車翼における被雷部位を特定することが可能となる。
（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼の監視方法は、
前記風車翼（２）の先端部（１７）に設けられるレセプタ（２０）と、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部（２８）と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタ（２４）と、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体（３０）と、
を含む風車翼の監視方法であって、
第１電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点（３１）よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分を流れる電流を計測するステップと、
第２電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
前記第１電流センサによる第１電流計測値、及び、前記第２電流センサによる第２電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
を備える。
上記（１０）の方法では、レセプタよりも翼根側の位置にて前縁保護部とダウンコンダクタとを電気的に接続する接続導体が設けられる。よって、風車翼の先端側領域（ダウンコンダクタと接続導体との接続点よりも翼先端側の領域）に落雷したときの雷電流は、ダウンコンダクタと接続導体との接続点まで、ダウンコンダクタの翼先端側部分を含む経路、及び、接続導体を含む経路に分かれて流れる。また、基本的には雷電流は接地点までの最短経路を流れるため、風車翼における被雷部位に応じて、上述の各経路を流れる電流の大きさが異なる。このため、風車翼における落雷部位に応じて、上述のダウンコンダクタの翼先端部分を含む経路における電流を計測する第１電流センサと、上述の複数の経路の雷電流流れ方向における下流側（上述の接続点よりも下流側）における電流を計測する第２電流センサとで、計測される雷電流の電流値や電流波形が異なる。よって、上記（１０）の方法によれば、第１電流センサにより取得される第１電流計測値、及び、第２電流センサによる第２電流計測値に基づいて、風車翼における被雷部位を特定することが可能となる。
（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼の監視方法は、
前記風車翼（２）の先端部（１７）に設けられるレセプタ（２０）と、
前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部（２８）と、
前記レセプタに接続されるダウンコンダクタ（２４）と、
前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体（３０）と、
を含む風車翼の監視方法であって、
第２電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点（３１）よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
前記第２電流センサによる第２電流計測値の時間変化を示す電流波形を取得するステップと、
前記電流波形に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
を備える。
風車翼における被雷部位に応じて、第２電流センサによる第２電流計測値から得られる電流波形は異なる。例えば、上述したように、雷電流は基本的には接地点までの最短経路を流れるため、風車翼における被雷部位に応じて、雷電流のうち、ダウンコンダクタの翼先端側部分（２４ａ）を含む経路（Ｒ１）を介して接続点の下流側に流入する部分（雷電流）と、接続導体３０を含む経路（Ｒ２）を介して接続点の下流側に流入する部分（雷電流）とで電流の大きさが異なる。また、各経路を経由する雷電流の被雷部位からの経路長の違いに応じて、上述の経路（Ｒ１）を経由する雷電流と、上述の経路（Ｒ２）を経由する雷電流とで、接続点及びその下流側に流入するタイミングが異なる。よって、上記（１１）の構成によれば、第２電流センサにより取得される第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、風車翼における被雷部位を適切に特定することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
本明細書において、「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。
また、本明細書において、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。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「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。
１ 風力発電設備
２ 風車翼
４ ハブ
５ ロータ
６ タワー
８ ナセル
１０ 翼本体
１０ａ シェル
１１ 前縁
１２ 後縁
１５ 翼根
１６ 翼先端
１７ 先端部
２０ レセプタ
２４ ダウンコンダクタ
２４ａ 翼先端側部分
２４ｂ 翼根側部分
２６ ダウンコンダクタ
２８ 前縁保護部
２８ａ～２８ｇ 前縁保護部材
３０，３０Ａ，３０Ｂ 接続導体
３１，３１Ａ，１３Ｂ 接続点
３２ 接続点
３４ 第１電流センサ
３６，３６Ａ，３６Ｂ 第２電流センサ
３８ 温度計測部
４０ 処理装置
４２ 特定部
４４ 剥離検出部
４６ 記憶部
４８ 表示部
５０ 耐雷システム
１０２，１０４ 電流波形
Ａ１ 最先端領域
Ａ２ 第２先端領域
Ｓ 着雷位置

Claims (17)

  1. 風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
    前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
    前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
    前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための少なくとも１つの接続導体と、
    前記ダウンコンダクタのうち、前記少なくとも１つの接続導体との接続点よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分である翼先端側部分を流れる電流を計測するための第１電流センサと、
    前記少なくとも１つの接続導体に対応してそれぞれ設けられ、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するための少なくとも１つの第２電流センサと、
    前記第１電流センサによる電流計測値である第１電流計測値、及び、前記第２電流センサによる電流計測値である第２電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された特定部と、
    を備え、
    前記特定部は、前記第１電流計測値、及び、前記第２電流計測値の大小関係に基づいて、前記風車翼における被雷部位が前記レセプタと前記前縁保護部の何れであるかを特定するように構成された
    風車翼の耐雷システム。
  2. 前記特定部は、前記第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された
    請求項１に記載の風車翼の耐雷システム。
  3. 前記前縁保護部は、前記翼長方向に沿って配列される複数の前縁保護部材を含み、
    前記特定部は、前記第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に基づいて、前記複数の前縁保護部材のうち被雷した前縁保護部材を特定するように構成された
    請求項２に記載の風車翼の耐雷システム。
  4. 風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
    前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
    前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
    前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための少なくとも１つの接続導体と、
    前記ダウンコンダクタのうち、前記少なくとも１つの接続導体との接続点よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分である翼先端側部分を流れる電流を計測するための第１電流センサと、
    前記少なくとも１つの接続導体に対応してそれぞれ設けられ、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するための少なくとも１つの第２電流センサと、
    前記第１電流センサによる電流計測値である第１電流計測値、及び、前記第２電流センサによる電流計測値である第２電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された特定部と、
    を備え、
    前記特定部は、前記第２電流計測値の時間変化を示す電流波形に含まれる複数のピークの時間差に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された
    風車翼の耐雷システム。
  5. 前記特定部は、前記少なくとも１つの第２電流センサを用いて予め取得され、前記風車翼における被雷位置に関連付けられた基準電流波形と、前記電流波形との波形照合に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された
    請求項２又は３に記載の風車翼の耐雷システム。
  6. 前記特定部は、前記電流波形を入力とし、前記風車翼における被雷位置を出力とする予測モデルを用いて、前記風車翼における被雷部位を特定するように構成された
    請求項２又は３に記載の風車翼の耐雷システム。
  7. 前記前縁保護部の温度分布を計測するように構成された温度計測部と、
    前記温度計測部により計測される温度分布に基づいて、前記前縁保護部の剥離を検出するように構成された剥離検出部と、
    を備える請求項１乃至６の何れか一項に記載の風車翼の耐雷システム。
  8. 前記レセプタから前記接続点までの電流経路であり、前記ダウンコンダクタの前記翼先端側部分を含む第１経路と、
    前記レセプタから前記接続点までの電流経路であり、前記接続導体を含む第２経路と、
    を備える
    請求項１乃至７の何れか一項に記載の風車翼の耐雷システム。
  9. 前記先端部に落雷した場合の雷電流が、前記レセプタから前記接続点まで、前記ダウンコンダクタの前記翼先端側部分を含む第１経路と、前記接続導体を含む第２経路とに分かれて流れるように構成された
    請求項１乃至７の何れか一項に記載の風車翼の耐雷システム。
  10. 前記第１経路の長さは、前記第２経路の長さに比べて短い
    請求項８又は９に記載の風車翼の耐雷システム。
  11. 前記前縁保護部は、前記翼長方向に沿って配列される複数の前縁保護部材を含み、
    前記複数の前縁保護部材のうち互いに隣り合う一対の前縁保護部材が電気的に接続されている
    請求項１乃至１０の何れか一項に記載の風車翼の耐雷システム。
  12. 前記少なくとも１つの接続導体は、前記複数の前縁保護部材のうち、前記翼長方向にて最も前記翼根側に位置する前縁保護部材と前記ダウンコンダクタとを接続する接続導体を含む
    請求項１１に記載の風車翼の耐雷システム。
  13. 前記少なくとも１つの接続導体は、
    前記複数の前縁保護部材のうち、最も前記翼先端側に配置される前縁保護部材よりも前記翼長方向にて前記翼根側に位置する前縁保護部材と前記ダウンコンダクタとを接続する第１接続導体と、
    前記複数の前縁保護部材のうち、前記第１接続導体が接続される前記前縁保護部材よりも前記翼長方向にて前記翼根側に位置する前縁保護部材と前記ダウンコンダクタとを接続する第２接続導体と、
    を含む
    請求項１１又は１２に記載の風車翼の耐雷システム。
  14. 前記少なくとも１つの接続導体は、前記風車翼を構成するシェルを含む翼本体を貫通するとともに、前記翼本体の内部を延びる
    請求項１乃至１３の何れか一項に記載の風車翼の耐雷システム。
  15. 風車翼を含む風車ロータと、
    前記風車ロータの回転によって駆動されるように構成された発電機と、
    請求項１乃至１４の何れか一項に記載の耐雷システムと、
    を備える風力発電設備。
  16. 風車翼の監視方法であって、
    前記風車翼は、
    前記風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
    前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
    前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
    前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体と、
    を含み、
    第１電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点よりも前記翼長方向にて翼先端側の部分を流れる電流を計測するステップと、
    第２電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
    前記第１電流センサによる第１電流計測値、及び、前記第２電流センサによる第２電流計測値に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
    を備え、
    前記特定するステップでは、前記第１電流計測値、及び、前記第２電流計測値の大小関係に基づいて、前記風車翼における被雷部位が前記レセプタと前記前縁保護部の何れであるかを特定する
    風車翼の監視方法。
  17. 風車翼の監視方法であって、
    前記風車翼は、
    前記風車翼の先端部に設けられるレセプタと、
    前記レセプタに電気的に接続され、前記風車翼の前縁を覆うように設けられた金属製の前縁保護部と、
    前記レセプタに接続されるダウンコンダクタと、
    前記レセプタよりも前記風車翼の翼長方向における翼根側の位置にて前記前縁保護部と前記ダウンコンダクタとを電気的に接続するための接続導体と、
    を含み、
    第２電流センサを用いて、前記ダウンコンダクタのうち、前記接続導体との接続点よりも前記翼根側の部分を流れる電流を計測するステップと、
    前記第２電流センサによる第２電流計測値の時間変化を示す電流波形を取得するステップと、
    前記電流波形に含まれる複数のピークの時間差に基づいて、前記風車翼における被雷部位を特定するステップと、
    を備える風車翼の監視方法。
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