TWI724713B - 風力發電裝置之葉片檢驗系統、風力發電系統、風電場之遙控整合監視系統 - Google Patents

Abstract

本發明之課題在於提供一種縮短因以雷擊為首之葉片之異常引起之風力發電裝置之運轉停止時間，並且可準確地推定葉片之損傷狀況之風力發電裝置之葉片檢驗系統、及使用其之風力發電系統、風電場之遙控整合監視系統。 本發明之特徵在於具備：異常檢測機構，其於葉片之異常測出時輸出異常測出信號；攝影機構，其拍攝上述葉片；資訊處理機構，其對上述異常測出信號進行處理；及監視機構，其基於上述資訊處理機構之輸出資料，監視上述葉片；上述資訊處理機構具有：資料收發部，其於上述異常檢測機構及上述監視機構之間收發資料；攝影資料保持部，其保持上述攝影機構之攝影資料；及攝影必要性判斷部，其判斷上述葉片之攝影必要性；上述監視機構具有顯示上述攝影資料之顯示部。

Description

風力發電裝置之葉片檢驗系統、風力發電系統、風電場之遙控整合監視系統

本發明係關於一種風力發電裝置之葉片檢驗系統及使用其之風力發電系統、風電場之遙控整合監視系統。

隨著風力發電裝置之大型化，風力發電裝置之雷電災害頻頻發生。尤其較多地報告有對通過最高點之葉片之雷電，故需要其對策。作為涉及葉片之雷電對策之技術，例如提出以下列舉之專利文獻中記載之技術。

於專利文獻1中，揭示如下技術：藉由於葉片本體之前端或者前端附近設置接閃器(葉片前端構件)，並且將與該接閃器連接之引下線(避雷導線)配線於葉片本體之內部，能夠有效地防止葉片本體之雷擊損傷。

又，於專利文獻2中，揭示如下技術，該技術具備用於偵測或預測雷之產生之雷感測器，且藉由基於雷感測器之輸出信號將風力發電裝置之運轉模式切換為轉子轉數低於額定轉數之抗雷模式，能夠降低雷產生時之葉片之損傷。

又，於專利文獻3中，揭示如下技術，該技術具備攝錄影機(攝像裝置)及用於獲取雷擊參數之電流感測器，且藉由於電流感測器之輸出超過預先設定之閾值時，將其前後期間拍攝之攝像資料發送至外部終端，能夠推定葉片之損傷狀態。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2005-113735號公報 [專利文獻2]日本專利特開2018-127986號公報 [專利文獻3]國際公開第2014/024303號 [非專利文獻]

[非專利文獻1] Anna Candela Garolera, et. al., "Lightning Damage to Wind Turbine Blades From Wind Farms in the U.S.", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 31, No. 3, pp. 1043 - 1049, June 2016.

[發明所欲解決之問題]

上述專利文獻1中記載之方法雖可期待藉由誘雷至接閃器而降低對葉片本體之雷擊概率之效果，但儘管如此，仍相繼發生偏離接閃器而雷電擊中葉片本體之非導電體部分，損傷葉片之事件。對此，風力發電事業者採取設置落雷檢測裝置，於檢測到對風力發電裝置之雷擊之情形時停止風力發電裝置之運轉，並且派遣責任人至現場以目視檢驗葉片之措施。然而，根據該方法，儘管能夠發電但必須停止風力發電裝置之運轉，因此設備利用率變差。

又，上述專利文獻2中記載之方法係於產生對葉片之雷擊之前停止風力發電裝置之運轉或降低轉子轉速。不論有無對風力發電裝置之雷擊皆損失發電機會，除此以外，無法完全避免對葉片之雷擊。

又，上述專利文獻3中記載之方法因難以事先預測對葉片之雷擊之位置，故攝錄影機必須拍攝葉片之大部分。雷電痕跡係較小者且為1 cm左右，自已拍攝葉片之大部分之圖像或動畫中發現1 cm左右之雷電痕跡，推定其是否為需要修理之損傷較為困難。

如此，於專利文獻1至專利文獻3中記載之技術中，仍無法實現與對風力發電裝置之葉片之雷擊相關之有效對策。

對此，本發明之目的在於提供一種縮短因以雷擊為首之葉片之異常引起之風力發電裝置之運轉停止時間，並且可準確地推定葉片之損傷狀況之風力發電裝置之葉片檢驗系統、及使用其之風力發電系統、風電場之遙控整合監視系統。 [解決問題之技術手段]

為了解決上述課題，本發明之特徵在於具備：異常檢測機構，其於葉片之異常測出時輸出異常測出信號；攝影機構，其拍攝上述葉片；資訊處理機構，其處理上述異常測出信號；及監視機構，其基於上述資訊處理機構之輸出資料，監視上述葉片；上述資訊處理機構具有：資料收發部，其於上述異常檢測機構及上述監視機構之間收發資料；攝影資料保持部，其保持上述攝影機構之攝影資料；及攝影必要性判斷部，其判斷上述葉片之攝影必要性；上述監視機構具有顯示上述攝影資料之顯示部。

又，本發明之特徵在於具備：轉子，其具有複數個葉片，受風而旋轉；機艙，其收容使用上述轉子之旋轉能量進行發電之發電機；異常檢測機構，其於上述葉片之異常測出時輸出異常測出信號；攝影機構，其拍攝上述葉片；資訊處理機構，其對上述異常測出信號進行處理；及監視機構，其基於上述資訊處理機構之輸出資料，監視上述葉片；上述資訊處理機構具有：資料收發部，其於上述異常檢測機構及上述監視機構之間收發資料；攝影資料保持部，其保持上述攝影機構之攝影資料；及攝影必要性判斷部，其判斷上述葉片之攝影必要性；上述監視機構具有顯示上述攝影資料之顯示部。

又，本發明之特徵在於：其係具備複數個葉片且檢驗系統及整合監視機構之遙控整合監視系統，且上述葉片檢驗系統具備：異常檢測機構，其於葉片之異常測出時輸出異常測出信號；攝影機構，其拍攝上述葉片；及資訊處理機構，其對上述異常測出信號進行處理；上述資訊處理機構具有：資料收發部，其於上述異常檢測機構及上述整合監視機構之間收發資料；攝影資料保持部，其保持上述攝影機構之攝影資料；及攝影必要性判斷部，其判斷上述葉片之攝影必要性；上述整合監視機構分別顯示上述攝影資料及拍攝上述攝影資料之位置資訊。 [發明之效果]

根據本發明，可提供一種縮短因以雷擊為首之葉片之異常引起之風力發電裝置之運轉停止時間，並且可準確地推定葉片之損傷狀況之風力發電裝置之葉片檢驗系統、及使用其之風力發電系統、風電場之遙控整合監視系統。

上述以外之課題、構成及效果藉由以下實施形態之說明而明確。

以下，使用圖式對本發明之實施例進行說明。再者，於各圖式中，對相同之構成標註相同之符號，對重複部分省略其詳細之說明。 [實施例1]

≪基本構成≫ 參照圖1至圖3，對本發明之實施例1之葉片檢驗系統及葉片檢驗方法進行說明。圖1係本實施例之葉片檢驗系統及風力發電系統之整體概略構成圖。如圖1所示，風力發電系統50具備設置於地面上或海上之基座5、設置於基座5之上之塔架4、安裝於塔架4之頂部之機艙3、及包括安裝於機艙3之內部之主軸(未圖示)之輪轂2與安裝於輪轂2之複數個葉片1之可旋轉之轉子。

於主軸以經由增速機(未圖示)連結發電機(未圖示)，且轉子之旋轉力(旋轉)經由增速機傳達至發電機之方式構成。轉子藉由葉片1受風而旋轉，利用轉子之旋轉力使發電機旋轉，產生電力。葉片1係具備纖維強化塑膠(FRP)製之外殼(以下，亦存在稱為外面之情況)、及配置於該外殼之內側之主樑(未圖示)而構成。

又，雖未圖示，但於機艙3上設置有計測風向或風速之風向風速感測器，且於發電機(未圖示)內，亦設置有用於檢測轉速之轉速感測器、或計測發電機輸出之有效電力之電力感測器等。

風力發電系統50於每一葉片1，具備調整葉片1相對風之角度(螺距角)之螺距角調整裝置(未圖示)。以藉由螺距角調整裝置變更葉片1之螺距角而調整葉片1所受之風力(風量)，變更轉子相對於風之旋轉能量之方式構成。藉此，能夠於寬闊之風速區域控制轉速及發電電力。

又，機艙3之方向稱為偏航角，風力發電系統50具備控制該機艙3之方向、即轉子之旋轉面之朝向之偏航角調整裝置(未圖示)。

風力發電系統50除上述構成以外，且具備葉片檢驗系統51。葉片檢驗系統51係至少包括落雷檢測機構12、攝影機構13而構成。

落雷檢測機構12係設置於塔架4之根基附近。藉此，容易接近及設置於落雷檢測機構12。攝影機構13設置於基座5之上。藉由此種方式，容易接近及設置於攝影機構13。攝影機構13亦可設置於基座5之上所設置之支持件10。藉由使用支持件10，除了攝影機構13之設置變得更容易之外，亦可於更靠近葉片1之位置設置攝影機構13，因此，能夠拍攝更清晰之圖像或動畫。攝影機構13收納於金屬之殼體(收納箱)即可。藉由此種方式，能夠保護攝影機構13免受伴隨雷電之電磁脈衝之影響。

圖2係概略性表示葉片檢驗系統51之功能之方塊圖。葉片檢驗系統51除了包括落雷檢測機構12、攝影機構13以外，且包括資訊處理機構14、監視機構15而構成。資訊處理機構14係至少包括資料匯流排20、資料收發部21、參照資料保持部22、攝影資料保持部23、攝影必要性判斷部24而構成。

資訊處理機構14例如包括電腦或微電腦，且具有CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)/記憶體/介面等。於該記憶體中，記憶有軟體程式。資料收發部21係包括類比輸入輸出埠、數位輸入輸出埠之任一者或全部而構成。

落雷檢測機構12於檢測到雷電後輸出異常測出信號。資料收發部21接收到異常測出信號後，攝影必要性判斷部24判斷為需要拍攝，攝影機構13實施(開始)葉片之拍攝。於參照資料保持部22，保持有通常時之葉片之參照資料。此處所謂「通常時」係指輸出異常測出信號前之任意時點。

由攝影機構13拍攝之攝影資料保持於攝影資料保持部23。分別保持於參照資料保持部22、攝影資料保持部23中之參照資料、攝影資料自資料收發部21發送至監視機構15。

圖3係概略性表示本實施例之監視機構15之功能之圖。監視機構15至少具備葉片狀況顯示部16。葉片狀況顯示部16至少顯示攝影資料32。監視機構15設置於地理上遠離風力發電系統50之位置。監視機構15具有有線及/或無線之通信功能，且經由該通信功能實施構成葉片檢驗系統51之其他功能及資料之收發。

因監視機構15以此方式構成，責任人可通過監視機構15視覺上確認被雷擊後之葉片1之狀態。例如，於攝影資料32上出現雷電痕跡6之情形時，責任人可判斷為存在異常。又，責任人無需為了進行檢驗而前往設置有風力發電系統50之場所。藉此，能夠縮短風力發電裝置之運轉停止時間，實現設備利用率之提昇。

葉片狀況顯示部16更佳為與攝影資料32同時地顯示參照資料31。藉由此種方式，責任人可視覺上比較被雷擊前之葉片1之狀態與被雷擊後之葉片1之狀態。例如，於參照資料31、攝影資料32兩者中無明顯差異之情形時，責任人可判斷為無異常，於攝影資料32上有嶄新之雷電痕跡6，而參照資料31上不存在該雷電痕跡6之情形時，責任人可判斷為存在異常。藉此，責任人能夠更準確地判定異常之有無。

如以上說明所示，根據本實施例，可提供一種縮短因雷擊導致之葉片之異常引起之風力發電裝置之運轉停止時間，並且可準確地推定葉片之損傷狀況之風力發電裝置之葉片檢驗系統、及使用其之風力發電系統。

再者，上述中作為葉片之異常以雷電為例進行了說明，但亦可應對除雷電以外之葉片之異常。例如，上述落雷檢測機構可置換為振動檢測機構、應變檢測機構、噪音檢測機構、溫度檢測機構等，藉此，即便於產生葉片之過度振動、過度應變、噪音之增加、溫度之上升之類葉片之異常時，亦可抑制風力發電裝置之運轉停止時間之擴大，並且準確地推定葉片之損傷狀況。 [實施例2]

≪落雷檢測機構、攝影機構之設置位置、規格≫ 參照圖4至圖11，對本發明之實施例2之葉片檢驗系統及葉片檢驗方法進行說明。圖4係本實施例之葉片檢驗系統及風力發電系統之整體概略構成圖。對與實施例1(圖1)相同之構成元件標註相同之符號，以下省略其說明。

於本實施例中，攝影機構13係使用支持件10設置於塔架4。更具體而言，將支持件10以自塔架4突出之方式設置於塔架4之外面，於支持件10之上設置攝影機構13。藉由此種方式，較於基座5之上設置攝影機構13，可於更靠近葉片1之前端部之位置設置攝影機構13。又，攝影機構13放置於支持件10之上進行固定即可，因此容易設置。該方法尤其適合以捕集較高之高度之良好風速之風為目的，將塔架4之長度方向之長度設計為較長之高塔架型之風力發電系統。

落雷檢測機構12可包括能夠檢測寬頻帶之電流之羅哥斯基線圈(Rogowski coil)或電流變壓器(CT)。雷電流包含高頻成分，藉由以羅哥斯基線圈或CT構成落雷檢測機構12，能夠高精度地檢測雷電流。藉此，能夠高精度地獲取雷電流之瞬時值資料。

再者，落雷檢測機構12亦可包括磁場線圈。磁場線圈之頻帶劣於羅哥斯基線圈，但與羅哥斯基線圈相比，可價廉地構成落雷檢測機構12。

攝影機構13較佳為至少包括葉片1之前端部，且將前端部至根基設為可拍攝範圍。更佳為攝影機構13具有變焦功能，且適合變焦地拍攝自葉片1之前端部以至葉片1之長度方向上之10 m之範圍。

於非專利文獻1中，揭示以設置有508座風力發電裝置之風電場為對象，進行約5年之落雷觀測之結果。落雷觀測之結果揭示304次雷擊災害事件中之301次為於距離葉片之前端10 m之範圍產生。因而，可視為藉由至少拍攝自葉片1之前端部以至長度方向10 m之範圍，可拍攝對葉片1之大致所有雷擊。攝影機構13若驅使變焦功能拍攝葉片1，則能夠獲取疑為損傷之部分之更清晰之圖像或動畫。

≪變化例1≫ 圖5表示圖4之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例1。對與圖4相同之構成元件標註相同之符號，且以下省略其說明。

圖5之攝影機構13利用帶狀之支持件11設置於塔架4。藉由此種方式，較於基座5之上設置攝影機構13，可於更靠近葉片1之前端部之位置設置攝影機構13。又，藉由將支持件11設為帶狀而無需對塔架4之螺栓緊固，從而不損及塔架4之強度便可設置攝影機構13。該方法亦尤其適合以捕集較高之高度的良好風速之風為目的將塔架4之長度方向之長度設計為較長之高塔架型之風力發電系統。

≪變化例2≫ 圖6表示圖4之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例2。對與圖4相同之構成元件標註相同之符號，以下省略其說明。

圖6之攝影機構13設置於機艙3之上或側面(外面)。又，以拍攝方向與偏航方向一致之方式設置攝影機構13。藉由此種方式，提昇葉片1收斂於攝影機構13之視角之概率。攝影機構13亦可設置於機艙3之底面。藉由此種方式，能夠減少雷擊產生於攝影機構13之可能性，從而能夠提昇葉片檢驗系統51之長期可靠性。再者，亦可於機艙3之外面設置支持構件，且介隔該支持構件設置攝影機構13。

≪變化例3≫ 圖7表示圖4之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例3。對與圖4相同之構成元件標註相同之符號，以下省略其說明。

圖7之攝影機構13通常收納於機艙3之內部，且於攝影必要性判斷部24判斷為需要拍攝之情形時，攝影機構13利用如可捲取之鋼索或金屬線之驅動裝置(未圖示)下降。藉由此種方式，於無雷電之情形時、即於通常之運轉狀態下，攝影機構13收納於機艙3之內部，不直接與外部大氣接觸，因此能夠降低攝影機構13之故障概率。該方法尤其適合顧慮鹽害之海上之風力發電系統。再者，攝影機構13於收納於輪轂2之內部、塔架4之內部、設於機艙3或塔架4之外面之殼體之內部之情形時，亦可期待相同之效果。

≪變化例4≫ 圖8表示圖4之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例4。對與圖4相同之構成元件標註相同之符號，以下省略其說明。

圖8之攝影機構13設置於亦稱為UAV(Unmanned Aerial Vehicle，無人飛行載具)、無人機(drone)之無人航空器(無人駕駛飛機)7。於攝影必要性判斷部24判斷為需要拍攝之情形時，無人航空器7自位於規定位置之殼體(未圖示)起飛。於無人航空器7在葉片1之周圍飛行期間，攝影機構13拍攝葉片1之各部分。藉由此種方式，攝影機構13變得容易接近葉片1之各部分，無需具有較大倍率之望遠鏡頭或高解析度之半導體攝像元件。即，可適用低廉之拍攝裝置作為攝影機構13。

又，於無雷電之情形時、即通常之運轉狀態下，無人航空器7及攝影機構13收納於位於規定位置之殼體，不直接與外部大氣接觸，因此能夠降低無人航空器7及攝影機構13之故障概率。該方法尤其適合顧慮鹽害之海上之風力發電系統。進而，因使用1台無人航空器7，可實現複數個風力發電系統50之監視，故尤其適合構成風電場之風力發電系統。

≪變化例5≫ 圖9表示圖4之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例5。對與圖4相同之構成元件標註相同之符號，以下省略其說明。

圖9之攝影機構13設置於可動臂8之前端部。於攝影必要性判斷部24判斷為需要拍攝之情形時，可動臂8以攝影機構13接近葉片1之方式作動。藉由此種方式，容易接近葉片1之各部分，無需具有較大倍率之望遠鏡頭或高解析度之半導體攝像元件。

又，藉由使用可動臂8，即便於無人航空器7無法飛行之強風下，亦能夠進行葉片1之拍攝。如此一來，該方法尤其適合設置於設想強風之地域之風力發電系統。

≪變化例6≫ 圖10表示圖4之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例6。對與圖4相同之構成元件標註相同之符號，以下省略其說明。

於塔架4設置有具有窗9A之門9。作業人員可將門9開閉而進入塔架4之中。葉片1若受到風壓，則於塔架4之各部分產生負載，因此塔架4必須具有相應之強度。對此，窗9A為了避免塔架4之強度下降，設置於門9而非塔架4之側面。

而且，攝影機構13設置於塔架4之中之可透過窗9A拍攝外部情況之位置。藉由此種方式，攝影機構13減少直接與外部大氣接觸之機會，因此能夠降低攝影機構13之故障概率。又，作業人員容易接近攝影機構13，從而容易進行攝影機構13之維護。

≪變化例7≫ 圖11表示圖4之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例7。對與圖4相同之構成元件標註相同之符號，以下省略其說明。

圖11之葉片1具有以引導雷電為目的位於前端部之金屬之接閃器65、及以適當處理雷電流為目的而與接閃器65電性連接之引下線66。落雷檢測機構12為了計測流經引下線66之電流，而設置於引下線66之周圍。藉由此種方式，能夠判別雷電擊中哪一個葉片。例如於落雷檢測裝置12A檢測到雷電之情形時，可判斷葉片1A已被雷擊。藉由此種方式，攝影機構13僅拍攝葉片1A即可，從而能夠進一步縮短風力發電裝置之運轉停止時間。

再者，上述中設想了落雷檢測機構12檢測電流，但亦可檢測伴隨雷電之其他物理變化。所謂其他物理變化，例如可列舉亮度(光)或音波、超聲波、振動、溫度、臭氧氣體濃度等之變化，但並不限定於該等。又，落雷檢測機構12亦可包括檢測不同物理量之複數個裝置。藉由此種方式，除了提昇雷電之檢測精度以外，可推定雷電之強度或雷電之位置。 [實施例3]

≪追加之功能≫ 參照圖12及圖13，對本發明之實施例3之葉片檢驗系統及葉片檢驗方法進行說明。圖12係概略性表示本實施例之葉片檢驗系統51之功能之方塊圖。對與圖2相同之構成元件標註相同之符號，以下省略其說明。

本實施例之葉片檢驗系統51係除了包括圖2之構成元件以外，亦包括圖像解析部28、損傷程度推定部29、參照資料更新部22A、運轉停止部30、投光機構25而構成。

使用圖12，對本實施例之葉片檢驗系統51之動作進行說明。於實施例1中，關於已使用圖2進行說明之功能，省略其說明。

圖像解析部28係將分別保持於參照資料保持部22、攝影資料保持部23之參照資料、攝影資料進行比較，實施將損傷可能性較高之部分進行醒目顯示之處理。又，圖像解析部28製作損傷程度推定部29推定損傷程度所需之解析資訊。

損傷程度推定部29基於儲存之損傷資訊及圖像解析部28之解析資訊，推定葉片之損傷程度。進而，損傷程度推定部29基於儲存之損傷等級資訊及推定之損傷程度，於緊急修理(損傷等級3)、下次檢驗時修理(損傷等級2)、經過觀察(損傷等級1)、無需修理(損傷等級0)之類條件下，自複數個損傷等級選擇判別葉片之修理必要性。

分別保持於參照資料保持部22、攝影資料保持部23之參照資料及攝影資料、分別由圖像解析部28、損傷程度推定部29處理之圖像解析資訊及損傷程度資訊之一部分或全部經由資料收發部21發送至監視機構15。

即，資訊處理機構14具有解析攝影資料32與參照資料31之差異，而製作差異資訊之圖像解析部28，進而於監視機構15之葉片狀況顯示部16顯示差異資訊。又，具有解析差異資訊且製作損傷程度資訊之損傷程度推定部29，進而於葉片狀況顯示部16顯示損傷程度資訊。

運轉停止部30於損傷程度推定部29判別為應緊急修理(損傷等級3)之情形時，停止風力發電系統50之運轉。於控制風力發電系統50之運轉之風力發電控制系統52具有能夠停止風力發電系統50之運轉之功能之情形時，運轉停止部30可向風力發電控制系統52發送運轉停止信號。藉由此種方式，能夠防止未注意到葉片存在損傷而繼續運轉，損傷擴大之情形。

參照資料更新部22A於前一次更新參照資料後經過規定之期間時，將參照資料更新信號發送至攝影必要性判斷部24。攝影必要性判斷部24接收到參照資料更新信號後，判斷為需要拍攝，攝影機構13實施葉片之拍攝。

即，資訊處理機構14具有參照資料更新部22A，監視機構15具有輸出參照資料更新信號之操作部17，於風力發電裝置經過規定之運轉期間時，或資料收發部21自操作部17接收到參照資料更新信號時，攝影必要性判斷部24判斷為需要拍攝，攝影機構13開始葉片1之拍攝，參照資料保持部22保持攝影機構13之攝影資料作為參照資料。

由攝影機構13拍攝之資料由參照資料保持部22保持。參照資料保持部22可保持複數個參照資料，於參照資料保持部22保持複數個參照資料之情形時，圖像解析部28可將保持於攝影資料保持部23之攝影資料與複數個參照資料進行比較，因此可進行更高度(高精度)之圖像解析。

參照資料更新部22A可將攝影資料保持部23所保持之攝影資料移動至參照資料保持部22。藉由此種方式，前一次雷電時之攝影資料自動保持於參照資料保持部22。藉此，無需僅為了更新參照資料而進行拍攝。

雷電亦存在產生於傍晚至夜間之情形。於雷電產生於此種時間帶之情形時，難以於天亮前檢驗葉片。對此，葉片檢驗系統51具有投光機構25。投光機構25於攝影必要性判斷部24判斷為需要拍攝，且此時之時刻為傍晚至翌日清晨之時間帶之情形時，藉由照明裝置向葉片1投光。

又，投光機構25於圖像解析部28解析攝影資料，判斷為視認性較差之情形時，對葉片1投光即可。藉此，即便於夜間或白天之視認性較差時亦可檢驗葉片1，因此能夠進一步縮短風力發電裝置之運轉停止時間。

圖13係概略性表示本實施例之監視機構15之功能之圖。對與圖3相同之構成元件標註相同之符號，以下省略其說明。

攝影資料32包括表示圖像解析部28判斷為損傷之可能性較高之部分之醒目顯示部分33。藉此，可降低觀察葉片狀況顯示部16之責任人漏看葉片1之異常之可能性。

又，葉片狀況顯示部16顯示損傷程度推定部29所輸出之損傷程度34。藉此，於僅根據參照資料31、攝影資料32、醒目顯示部分33難以判別之情形時，可輔助責任人判別葉片1之異常有無。

進而，葉片狀況顯示部16顯示損傷程度推定部29所輸出之損傷等級35。藉此，責任人可瞬時判斷葉片1之異常有無及修理必要性。

監視機構15除葉片狀況顯示部16以外，亦具有具備參照資料更新按鈕36、運轉操作按鈕37之操作部17。於責任人按下參照資料更新按鈕36之情形時，參照資料更新信號經由資料收發部21發送至攝影必要性判斷部24。藉此，責任人可於更新葉片後或維護葉片後等任意時機，更新參照資料31。

又，責任人藉由按下運轉操作按鈕37，可一面位於遠離風力發電系統50之位置，一面使風力發電系統50之運轉停止及/或重新開始。藉此，於運轉停止部30未判斷為應停止風力發電系統50之運轉，但責任人判斷為應停止運轉時，責任人可利用監視機構15停止風力發電系統50之運轉。

又，運轉停止部30判斷為應停止風力發電系統50之運轉，且風力發電系統50之運轉自動停止後，責任人判斷為無異常，且判斷為應使運轉重新開始時，責任人可利用監視機構15使風力發電系統50之運轉重新開始。

如以上說明所示，根據本實施例，可提供一種可根據葉片之損傷狀況自動或手動地使風力發電系統之運轉停止或重新開始之葉片檢驗系統及風力發電系統。 [實施例4]

≪落雷檢測裝置之詳細內容≫ 參照圖14及圖15，對本發明之實施例4之葉片檢驗系統及葉片檢驗方法進行說明。圖14係表示本實施例之自雷電之檢測至判斷為需要拍攝為止之葉片檢驗方法之流程圖。

於葉片檢驗系統51啟動後，開始進行圖14所示之流程圖。於步驟S21中，落雷檢測機構12偵測落雷之發生。於步驟S22中，落雷檢測機構12獲取雷電流之瞬時值資料。於步驟S23中，落雷檢測機構12輸出雷電流之瞬時值資料。

於步驟S24中，攝影必要性判斷部24根據雷電流之瞬時值資料，計算可視為雷之能量指標之峰值電流、電荷量、比能量之任一者或全部。攝影必要性判斷部24於步驟S25中，將步驟S24中計算所得之各種參數與規定之閾值進行比較，若判斷為各種參數大於規定之閾值(是)，則進行步驟S26之處理，若判斷為各種參數為規定之閾值以下(否)，則返回至步驟S21之處理。於步驟S26中，攝影必要性判斷部24判斷為需要拍攝，結束圖14之處理。

根據本實施例，於峰值電流、電荷量、比能量較小時、即雷之能量較小，預測葉片上未產生損傷之情形時，可避免葉片之拍攝。藉此，能夠進一步縮短伴隨雷擊之風力發電裝置之運轉停止時間。

≪變化例≫ 圖15表示圖14之流程圖(葉片檢驗方法)之變化例。葉片檢驗系統51一啟動，則開始進行圖15所示之流程圖。於步驟S31中，落雷檢測機構12偵測落雷之發生。於步驟S32中，落雷檢測機構12獲取雷電流之瞬時值資料。於步驟S33中，落雷檢測機構12根據雷電流之瞬時值資料，計算可視為雷之能量指標之峰值電流、電荷量、比能量之任一者或全部。

落雷檢測機構12於步驟S34中，將步驟S33中計算所得之各種參數與規定之閾值進行比較，若判斷為各種參數大於規定之閾值(是)，則進行步驟S35之處理，若判斷為各種參數為規定之閾值以下(否)，則返回至步驟S31之處理。於步驟S35中，落雷檢測機構12輸出異常發生信號。於步驟S36中，攝影必要性判斷部24根據異常發生信號之接收判斷為需要拍攝，結束圖15之處理。

於圖14所示之流程圖中，示出了落雷檢測機構12可獲取雷電流之瞬時值資料，但無法計算參數且與閾值進行比較之例。與之相對，於圖15所示之流程圖中，示出了落雷檢測機構12獲取雷電流之瞬時值資料，且可實施參數之計算及與閾值之比較之例。

如上所述，藉由根據落雷檢測機構12之功能來變更攝影必要性判斷部24之功能，便可使用既有之落雷檢測裝置作為本發明之落雷檢測機構12。 [實施例5]

≪遙控整合監視系統≫ 參照圖16及圖17，對本發明之實施例5之風電場之遙控整合監視系統進行說明。圖16係本實施例之遙控整合監視系統之整體概略構成圖。遙控整合監視系統53包括複數個葉片檢驗系統51、及整合監視機構54。葉片檢驗系統51至少將攝影資料32發送至整合監視機構54，更佳為進而發送參照資料31、損傷程度34、損傷等級35。

圖17係整合監視機構54之概略構成圖。對與圖13相同之構成元件標註相同之符號，以下省略其說明。

整合監視機構54係包括葉片狀況顯示部16、風力發電所列表顯示部18、操作部17而構成。葉片狀況顯示部16至少顯示攝影資料32，且更佳為包括參照資料31、損傷程度34、損傷等級35而構成。操作部17係包括參照資料更新按鈕36、運轉操作按鈕37而構成。

風力發電所列表顯示部18顯示可確定複數個風力發電所55之位置之資訊。此處所謂「可確定位置之資訊」係指例如緯度或經度、地名、風力發電所名稱等。

風力發電所列表顯示部18具有顯示產生異常之風力發電所55作為異常發生風力發電所19之功能。於風力發電所55包括複數個風力發電系統50之情形時，風力發電所列表顯示部18顯示異常發生風力發電所19，並且亦可如「1號機」、「2號機」般，顯示於哪一個風力發電系統50產生異常。

即，本實施例之遙控整合監視系統53具備複數個葉片檢驗系統51及整合監視機構54，各葉片檢驗系統51具備於葉片1之異常測出時輸出異常測出信號之異常檢測機構(落雷檢測機構12)、拍攝葉片1之攝影機構13、及處理異常測出信號之資訊處理機構14，資訊處理機構14具有於異常檢測機構(落雷檢測機構12)及整合監視機構54之間收發資料之資料收發部21、保持攝影機構13之攝影資料之攝影資料保持部23、及判斷葉片1之攝影必要性之攝影必要性判斷部24，整合監視機構54分別顯示攝影資料及拍攝攝影資料之位置資訊。

如以上說明所示，根據本實施例，可提供一種縮短伴隨雷擊之風力發電裝置之運轉停止時間，並且可準確地推定雷擊造成之葉片之損傷狀況之風力發電裝置之葉片檢驗系統及風電場之遙控整合監視系統。

再者，本發明不限於上述實施形態而包含多種變化例。例如上述實施形態係為了容易理解地說明本發明而詳細說明者，未必限定於具備所說明之所有構成者。可將某一實施形態之構成之一部分置換為其他實施形態之構成，亦可對某一實施形態之構成追加其他實施形態之構成。又，對於各實施形態之構成之一部分，亦可進行其他構成之追加、刪除、置換。

又，上述各構成、處理部等例如可利用積體電路等硬體實現該等之一部分或全部。上述各構成、功能等亦可藉由處理器解釋並執行實現各個功能之程式而由軟體實現。實現各功能之程式、表格、檔案等之資訊可存放於記憶體、硬碟、SSD(Solid State Drive，固態驅動器)等記錄裝置、或快閃記憶卡、DVD(Digital Versatile Disc，數位多功能光碟)等記錄媒體中。

又，於各實施形態中，控制線或資訊線係表示說明方面認為必需者，並非限定於表示製品方面必須為所有控制線或資訊線。實際上，可認為幾乎所有構成互相連接。

再者，本發明亦具有以下備註1至備註8中記載之特徵。

[備註1] 監視機構15設置於遠離攝影機構13之位置。

[備註2] 異常檢測機構係檢測雷電之落雷檢測機構12。

[備註3] 攝影機構13係放大拍攝葉片1之前端部。

[備註4] 攝影機構13係放大拍攝葉片1之前端部以至長度方向之10 m之範圍。

[備註5] 攝影機構13收納於金屬之殼體。

[備註6] 攝影機構13通常時配置於規定之待機位置， 上述規定之待機位置係機艙3之內部、塔架4之內部、設置於上述機艙3或上述塔架4之收納箱。

[備註7] 資訊處理機構14具有運轉停止部30， 監視機構15之操作部17更具備輸出運轉停止指令信號之機構， 上述運轉停止部30經由資料收發部21自上述監視機構15之上述操作部17接收到上述運轉停止指令信號後，輸出運轉停止信號， 上述資料收發部21將上述運轉停止信號發送至風力發電運轉控制系統52。

[備註8] 運轉停止部30基於損傷程度資訊34判斷為應停止運轉時，輸出運轉停止信號，資料收發部21將上述運轉停止信號發送至風力發電運轉控制系統52。

1:葉片 1A:葉片 2:輪轂 3:機艙 4:塔架 5:基座 6:雷電痕 7:無人航空器(無人駕駛飛機) 8:可動臂 9:門 9A:窗 10:支持件 11:(帶狀之)支持件 12:落雷檢測機構 12A:落雷檢測機構 13:攝影機構 14:資訊處理機構 15:監視機構 16:葉片狀況顯示部 17:操作部 18:風力發電所列表顯示部 19:異常發生風力發電所 20:資料匯流排 21:資料收發部 22:參照資料保持部 22A:參照資料更新部 23:攝影資料保持部 24:攝影必要性判斷部 25:投光機構 28:圖像解析部 29:損傷程度推定部 30:運轉停止部 31:參照資料 32:攝影資料 33:醒目顯示部分 34:損傷程度(資訊) 35:損傷等級 36:參照資料更新按鈕 37:運轉操作按鈕 50:風力發電系統 51:葉片檢驗系統 52:風力發電控制系統 53:遙控整合監視系統 54:整合監視機構 55:風力發電所 65:接閃器 66:引下線

圖1係本發明之實施例1之葉片檢驗系統及風力發電系統之整體概略構成圖。 圖2係表示本發明之實施例1之葉片檢驗系統之功能的方塊圖。 圖3係表示本發明之實施例1之葉片檢驗系統之監視機構之功能的圖。 圖4係本發明之實施例2之葉片檢驗系統及風力發電系統之整體概略構成圖。 圖5係表示圖4所示之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例1之圖。 圖6係表示圖4所示之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例2之圖。 圖7係表示圖4所示之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例3之圖。 圖8係表示圖4所示之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例4之圖。 圖9係表示圖4所示之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例5之圖。 圖10係表示圖4所示之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例6之圖。 圖11係表示圖4所示之葉片檢驗系統及風力發電系統之變化例7之圖。 圖12係表示本發明之實施例3之葉片檢驗系統之功能的方塊圖。 圖13係表示本發明之實施例3之葉片檢驗系統之監視機構之功能的圖。 圖14係表示本發明之實施例4之葉片檢驗方法之流程圖。 圖15係表示圖14所示之葉片檢驗方法之變化例之圖。 圖16係本發明之實施例5之葉片檢驗系統及遙控整合監視系統之整體概略構成圖。 圖17係表示本發明之實施例5之遙控整合監視系統之整合監視機構之功能的圖。

12:落雷檢測機構

13:攝影機構

14:資訊處理機構

15:監視機構

20:資料匯流排

21:資料收發部

22:參照資料保持部

23:攝影資料保持部

24:攝影必要性判斷部

51:葉片檢驗系統

Claims (15)

1. 一種風力發電裝置之葉片檢驗系統，其特徵在於具備： 異常檢測機構，其於葉片之異常測出時輸出異常測出信號； 攝影機構，其拍攝上述葉片； 資訊處理機構，其處理上述異常測出信號；及 監視機構，其基於上述資訊處理機構之輸出資料，監視上述葉片； 上述資訊處理機構具有：資料收發部，其於上述異常檢測機構及上述監視機構之間收發資料； 攝影資料保持部，其保持上述攝影機構之攝影資料；及 攝影必要性判斷部，其判斷上述葉片之攝影必要性； 上述監視機構具有顯示上述攝影資料之顯示部。
2. 如請求項1之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 於上述資料收發部接收到異常測出信號，且上述攝影必要性判斷部判斷為需要拍攝之情形時，上述攝影機構開始進行上述葉片之拍攝。
3. 如請求項2之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 上述資訊處理機構具有保持表示上述葉片之通常時之狀況之參照資料的參照資料保持部， 上述顯示部進而顯示上述參照資料。
4. 如請求項3之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 上述資訊處理機構具有參照資料更新部， 上述監視機構具有輸出參照資料更新信號之操作部， 於上述風力發電裝置經過規定之運轉期間時，或上述資料收發部自上述操作部接收到上述參照資料更新信號時，上述攝影必要性判斷部判斷為需要拍攝， 上述攝影機構開始進行上述葉片之拍攝， 上述參照資料保持部保持上述攝影機構之攝影資料作為參照資料。
5. 如請求項1之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 上述異常檢測機構設置於上述風力發電裝置之塔架之根基附近或設上述葉片之內部所設置之引下線之周圍。
6. 如請求項1之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 上述異常檢測機構係磁場線圈、羅哥斯基線圈、電流變壓器之任一者。
7. 如請求項1之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 於上述異常檢測機構輸出雷電流之瞬時值資料，且上述資料收發部接收到上述雷電流之瞬時值資料之情形時， 上述攝影必要性判斷部根據上述雷電流之瞬時值資料，計算峰值電流、電荷量、比能量中之至少1者，並且於上述峰值電流、上述電荷量、上述比能量中之至少1者超過規定之閾值之情形時，判斷為需要拍攝，上述攝影機構開始進行上述葉片之拍攝。
8. 如請求項1之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 上述攝影機構由設置於上述風力發電裝置之基座或塔架之外面之支持構件、設置於上述風力發電裝置之機艙之外面之支持構件之任一者支持。
9. 如請求項1之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 上述攝影機構通常時配置於規定之待機位置， 於上述攝影必要性判斷部判斷為需要拍攝時，上述攝影機構利用規定之移動機構自上述規定之待機位置接近上述葉片之前端部附近。
10. 如請求項9之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 上述規定之移動機構係無人駕駛飛機、設置於上述風力發電裝置之可動式臂、可捲取之鋼索或金屬線之任一者。
11. 如請求項1之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其具備向上述葉片投光之投光機構， 於上述攝影必要性判斷部判斷為需要拍攝時，上述投光機構向上述葉片投光。
12. 如請求項3之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 上述資訊處理機構具有解析上述攝影資料與上述參照資料之差異，而製作差異資訊之圖像解析部， 上述顯示部進而顯示上述差異資訊。
13. 如請求項12之風力發電裝置之葉片檢驗系統，其中 上述資訊處理機構具有解析上述差異資訊，而製作損傷程度資訊之損傷程度推定部， 上述顯示部進而顯示上述損傷程度資訊。
14. 一種風力發電系統，其特徵在於具備： 轉子，其具有複數個葉片，且受風而旋轉； 機艙，其收容使用上述轉子之旋轉能量而發電之發電機； 異常檢測機構，其於上述葉片之異常測出時輸出異常測出信號； 攝影機構，其拍攝上述葉片； 資訊處理機構，其處理上述異常測出信號；及 監視機構，其基於上述資訊處理機構之輸出資料，監視上述葉片； 上述資訊處理機構具有：資料收發部，其於上述異常檢測機構及上述監視機構之間收發資料； 攝影資料保持部，其保持上述攝影機構之攝影資料；及 攝影必要性判斷部，其判斷上述葉片之攝影必要性； 上述監視機構具有顯示上述攝影資料之顯示部。
15. 一種風電場之遙控整合監視系統，其特徵在於：其係具備複數個葉片檢驗系統及整合監視機構者， 上述葉片檢驗系統具備： 異常檢測機構，其於葉片之異常測出時輸出異常測出信號； 攝影機構，其拍攝上述葉片；及 資訊處理機構，其處理上述異常測出信號； 上述資訊處理機構具有：資料收發部，其於上述異常檢測機構及上述整合監視機構之間收發資料； 攝影資料保持部，其保持上述攝影機構之攝影資料；及 攝影必要性判斷部，其判斷上述葉片之攝影必要性； 上述整合監視機構分別顯示上述攝影資料及拍攝上述攝影資料之位置資訊。

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