ブレード雷撃監視装置および雷撃監視システム
【課題】風力発電設備に対し、受雷発生箇所（ブレード）を瞬時に検知して特定することで、保守点検作業効率化や耐雷対策の用に供する落雷情報を収集し易く、低価格で構築可能なブレード落雷検知装置を提供する。さらに、このようなブレード落雷検知装置からの各種情報を管理する雷撃電流監視システムを提供する。
【解決手段】複数のブレード接地線それぞれを貫通するように装着されるセンサ（Ａ）１０、センサ（Ｂ）１１、センサ（Ｃ）１２から出力される誘起電流を取り込み、演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを生成して無線送信する検出装置１６と、検出装置１６から無線送信された無線信号から落雷データを生成して出力する監視装置と、を備えるブレード雷撃監視装置とした。さらに、このようなブレード落雷検知装置からの各種情報を管理する雷撃電流監視システムとした。
【解決手段】複数のブレード接地線それぞれを貫通するように装着されるセンサ（Ａ）１０、センサ（Ｂ）１１、センサ（Ｃ）１２から出力される誘起電流を取り込み、演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを生成して無線送信する検出装置１６と、検出装置１６から無線送信された無線信号から落雷データを生成して出力する監視装置と、を備えるブレード雷撃監視装置とした。さらに、このようなブレード落雷検知装置からの各種情報を管理する雷撃電流監視システムとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電設備に適用されるものであり、風力発電設備の特にブレード雷撃を監視するブレード雷撃監視装置、および、このブレード雷撃監視装置を含む雷撃監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電設備は、クリーンエネルギーを得られることから近年では普及の途にあり、各地に設置され、又、設置計画も行われている。このような風力発電設備は、風況が良い箇所（強い風が長時間吹く状況にある箇所）に設置されるのが一般的である。
【０００３】
ところが、我が国ではこのような風況の良い箇所は、周辺に高い造営物・木等がなく平坦で風通しが良い箇所、具体的には海岸淵に接した広大で開けた地上高い丘のような箇所である。このような箇所に敷設される多くの風力発電設備は、地勢の制約・気象条件に起因し、雷撃を受ける危険に曝されやすい。
【０００４】
さらに風力発電設備は、その性質上、強風にも耐え得るように金属材料を用いた堅牢な構造が採用される。さらに、近年の風車の大型化に伴い、その高さも非常に高くなっている。このため、雷雲が発生すると風力発電設備は、巨大な避雷針として機能して直撃雷に見舞われる頻度が高い。そこで、雷撃に対する監視が重要である。
【０００５】
このような雷撃監視について、風力発電設備の概略構造とともに図を参照しつつ説明する。図１４は風力発電設備の構造図、図１５は風力発電設備における従来技術の雷撃監視の説明図、図１６は風力発電設備の設置例の説明図である。風力発電設備５００は、図１４で示すように、塔体５１０、頂部収容箱５２０、回転翼５３０、風向風速計５４０、避雷針５５０、基礎５６０を備える。
【０００６】
塔体５１０は、高さが例えば数十ｍに達する。このような大型の塔体５１０を一体に形成することは、製造技術や輸送の観点から難しく、実際は複数（図１４に示す従来技術では３本）の鋼管５１１，５１２，５１３を搬入し、これら鋼管５１１，５１２，５１３の開口周縁のフランジ部に設けられている挿通孔にボルトおよびナットを用いて連結部５１４，５１５を形成することで構成している。このような構造は、多くの塔体で採用されている。
【０００７】
頂部収容箱５２０は、塔体５１０の回動支持部（ＹＡＷ回動機構部）５１６に取り付けられて風向きに応じて回動するように支持され、その内部には図示しない増速器・発電機等が収容されている。
回転翼５３０は、ブレード（Ａ）５３１、ブレード（Ｂ）５３２、ブレード（Ｃ）５３３（図１参照）、ロータヘッド５３４、ロータ軸５３５を備え、これら３枚のブレードを保持するロータヘッド５３４はロータ軸５３５により一軸として形成され、ロータ軸５３５は図示しない軸受けにより回動自在に支持されている。回転翼５３０は、風力に応じて回動し、その回動がロータ軸５３５に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機に伝達されて、発電される。
【０００８】
風向風速計５４０は、頂部収容箱５２０の上に設備されている。風向風速計５４０は風向・風速に関する信号を出力し、この信号は風に対する制御（例えば塔体５１０に対する頂部収容箱５２０の方位を決定する回動制御）に用いられる。この風に対する制御も、風力発電設備５００における様々な制御のうちの一つである。
【０００９】
避雷針５５０は、風向風速計５４０の保護のため、この風向風速計５４０の付近に設備されている。現状では、避雷針５５０は頂部収容箱５２０に電気的に直接接続され、頂部収容箱５２０および塔体５１０を介し、塔体５１０に電気的に接続された導線が、大地に埋設された接地極（図示せず）に接続されて接地を行っている。
基礎５６０は、通常鉄筋コンクリート構造の杭基礎・直接基礎などであり、堅牢な構造を有している。塔体５１０はこの基礎５６０上に設けられる。
【００１０】
このような風力発電設備５００の例えばブレード（Ａ）５３１に落雷があった場合、雷電流はブレード（Ａ）５３１→ロータヘッド５３４→ロータ軸５３５→頂部収容箱５２０→塔体５１０→アースという経路を通過することが多い。そこで、図１５で示すように、塔体５１０と基礎５６０との境目付近となる塔体５１０の根元に円環状電流センサであるロゴウスキーコイル５７０を配置する。塔体５１０からアースへ雷電流が流れてロゴウスキーコイル５７０を通過したときはこのロゴウスキーコイル５７０に誘起電流が発生する。そしてこの誘起電流を計測装置５８０が入力して各種の計測処理を行うことで雷撃を監視している。このような風力発電設備５００は、例えば図１６で示すような風況の良い箇所（周辺に高い造営物・木等がなく平坦で風通しが良い箇所、具体的には海岸淵に接した広大で開けた地上高い丘のような箇所）に多数設置されて稼働される。
従来技術の風力発電設備５００および雷撃監視はこのようなものである。
【００１１】
本出願人は、このような風力発電設備の雷撃監視について長年にわたり開発を行っており、耐雷設計や耐量設計の指針とするべく雷撃電流の波高値及び波形その他雷性状を正確に計測できる雷撃電流観測装置に係る発明を特許出願した。そして、この特許出願は、特許文献１（特開２００５−０６２０８０号公報）に示すように、すでに出願公開されている。
【００１２】
この特許文献１に記載された発明に係る雷撃電流観測装置では、鉄塔等の塔体に供する大口径のロゴウスキーコイルを用いて、容易に設置可能とし、ロゴウスキーコイルから取り込んだ雷撃電流を演算処理し、観測端末盤から携帯電話回線を介して遠隔地にあるセンター装置へ正確な雷撃電流データを送信するというものである。
【００１３】
また、他の特許文献２には、特に、ブレードの羽が最も高い箇所に位置し、雷撃を受けやすいこともあり、風力発電設備のブレードに対する耐雷保護効果を高めると共に、劣化する耐雷保護効果を回復させるためのメンテナンスを簡便容易に行えるようにする風力発電設備の耐雷保護に係る発明が記載されている。
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−６２０８０号公報（［００２３］〜［００３５］，図１、図４〜図７等）
【特許文献２】特開２００５−３０２３９９号公報（［００１２］，図１〜図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特に、雷雲の雲底が３００ｍ〜５００ｍと非常に低い、いわゆる冬季雷や、４０ｍ秒〜５０ｍ秒の間隔で襲来する、いわゆる多重雷の多発地域においては、多くの風力発電設備は、３枚構成ブレードを備えているので、ブレード全体で風車１回転につき３回頂点に位置して直撃雷チャンスが訪れることになり、耐雷無防備なブレード先端部が雷撃を受け易い。それと、ブレードは避雷、耐雷保護手段を手当し難い事情もあり、十分に落雷被害を回避出来ない事態、例えば、受雷後にブレードの目視確認の際に、直付け避雷針ブレードの先端付近前面と後面との刃の板合わせ目箇所にアーク熱膨張で生じた微かな割れ目を見逃し、その後徐々に回転風圧によりブレード先端から亀裂に拡大し、突風や風向きの集中が引き金になって、保守点検前にブレード破壊に至るような不測の事態も懸念される。
【００１６】
むしろ、直撃雷で瞬時に破壊されたブレード以外のブレードに対し、目視点検で見逃し易い落雷痕有無を判定出来る計測記録データをとりこみ、受雷発生箇所のブレードを瞬時に検知して特定することで、クラックや受雷様相の早期確認や保守点検の用に供して、落雷被害を最小限に留める方が得策であり、必要に応じて、雷撃電流の波高値及び波形その他雷性状の計測記録データ等多くの落雷データを集積すれば、耐雷対策も確立出来る。
【００１７】
先に説明した特許文献１に記載された発明に係る雷撃電流観測装置では、個々のブレードについて落雷を計測するというものではなかった。
また、特許文献２に記載された耐雷保護装置は、チタン合金やカーボンファイバー等高価格材料を加工して特殊形状に成形された避雷突出針、放電球体、導電性放電環その他の部品を多用すると共に、それらを電気的接続処理や避雷導線を通じた接地処理を施してブレード、ハブ、ナセルへの対向配置や着脱自在な装着構成を備える必要があるため、風車自体の価格が嵩み、更に、同一場所（サイト全体）に風車が多数建設される場合、全ての風車に対して耐雷保護手当てを施すことは、莫大な建設コストと保守点検費用を要し、費用が嵩む割に雷撃に対するブレードの十分な保護効果を得られるとも限らず、その解決方法に苦慮しているのが現状である。
【００１８】
この種の雷撃電流観測装置乃至は計測装置では、装置をより一層普及させるために更なる小形化、低価格化が求められており、風力発電設備に対する受雷様相の早期の確認や保守点検のため、落雷情報のうち、雷撃事実あるいは雷撃を受けたブレードを特定するだけの計測記録データ種類を絞り込むことで機能や構成を簡素化させ、これによってコストを低減させたいという要請も強くなっている。
また、通常の雷撃電流監視に加えブレード特定もできるようにして、より詳細な計測ができるようにしたいという要請も強くなっている。
【００１９】
そこで本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、風力発電設備のような可動体や回転体を備えた工作物に対し、受雷発生箇所（ブレード）を瞬時に検知して特定することで、保守点検作業効率化や耐雷対策の用に供する落雷情報を収集し易く、低価格で構築可能なブレード落雷検知装置を提供することにある。
さらに、このようなブレード落雷検知装置からの各種情報を管理する雷撃電流監視システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の請求項１に係るブレード落雷検知装置は、
風車を構成する複数のブレードと、複数のブレードを保持するロータヘッドと、ロータヘッドを軸支するロータ軸と、ロータ軸を回動自在に支持し、ロータ軸に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機を収容する頂部収容箱と、頂部収容箱を先端で支持する塔体と、発電を制御する制御システムと、を備える風力発電設備におけるブレード雷撃について監視するブレード雷撃監視装置であって、
ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路別に貫通するように装着される円環状電流センサと、
円環状電流センサに接続され、ある円環状電流センサから出力される誘起電流を取り込み、演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを生成して無線送信する検出装置と、
検出装置から無線送信された無線信号から落雷データを生成して出力する監視装置と、
を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項２に係るブレード落雷検知装置は、
請求項１記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサはブレード毎に複数備え、
前記検出装置は一個であって複数の前記円環状電流センサが接続され、
前記監視装置は一個であって前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項３に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサはブレード毎に複数備え、
前記検出装置は前記円環状電流センサ毎に複数個備えて一個の前記円環状電流センサに一個の前記検出装置が接続され、
前記監視装置は一個であって前記複数の前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項４に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記落雷データは落雷があったことを示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項５に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記落雷データは落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項６に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサは、雷撃電流導電路のうちブレードとロータヘッドとを電気的に接続するブレード接地線を貫通するように装着されることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項７に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
ロータヘッドと、主要機器を内蔵し主軸を介してロータヘッドを支える頂部収容箱と、の両者間を電気的に結合するスリップリング装置を備え、
主要機器を内蔵するナセルからスリップリング装置を介して検出装置に電源供給することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項８に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサは、ロゴウスキーコイルであることを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項９に係る雷撃監視システムは、
複数の風力発電設備に対して雷撃の監視を行う雷撃監視システムであって、
複数の風力発電設備にそれぞれ設置される、請求項１〜請求項８の何れか一項に記載された複数のブレード雷撃監視装置と、
複数のブレード雷撃監視装置にメディアコンバータを介して接続されて雷データを伝送する光ケーブルと、
光ケーブルに接続されて雷データを受信する遠隔監視用コンピュータと、
を備え、
ブレード雷撃監視装置から送信される落雷データを遠隔地にある遠隔監視用コンピュータで受信してブレード落雷があったことを認識することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の請求項１０に係る雷撃監視システムは、
請求項９に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記複数の風力発電設備うち一部または全部の風力発電設備では、
塔体の根元部が貫通するように装着され、この塔体の根元部の外周面と絶縁体を介して内接する円環状電流センサと、
円環状電流センサから出力される誘起電流が入力されたときに演算処理を行って計測データを算出登録する計測装置と、
を備える雷撃電流監視装置が、ブレード雷撃監視装置とともに設置されることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の請求項１１に係る雷撃監視システムは、
請求項１０に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記計測装置が算出した計測データを収集する収集装置を備え、収集装置が収集した計測データを含む通信データが、メディアコンバータ、光ケーブルを介して遠隔監視用コンピュータへ送信されることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の請求項１２に係る雷撃監視システムは、
請求項１１に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記収集装置は、
計測装置からの計測データを収集してデータ処理する処理手段と、
データ処理された計測データを表示するＷｅｂページデータを生成する生成手段と、
を備え、
光ケーブルに接続される遠隔地の遠隔監視用コンピュータのブラウザが前記収集装置へリクエストしたとき、前記収集装置は、Ｗｅｂページデータを含む通信データに変換した上で送信し、遠隔監視用コンピュータは、通信データからＷｅｂページデータを読み出してＷｅｂページを表示させることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の請求項１３に係る雷撃監視システムは、
請求項９〜請求項１２の何れか一項に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記雷撃電流監視装置は、計測データを着脱可能な記憶媒体に登録することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の請求項１４に係る雷撃監視システムは、
請求項１〜請求項１３の何れか一項に記載の雷撃監視システムにおいて、
遠隔監視用コンピュータは制御コマンドを出力し、
光ケーブルは制御コマンドを伝達し、
前記光ケーブルに接続され、電気通信信号と光通信信号との変換を行うメディアコンバータと、
前記メディアコンバータに接続され、遠隔監視用コンピュータからの制御コマンドを受けてオンまたはオフの接点信号を出力するＰＬＣと、
前記ＰＬＣから出力される接点信号を受けてオンまたはオフによる駆動制御信号を出力して風力発電設備の制御システムの制御を行うリレーと、
を備えることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の請求項１５に係る雷撃監視システムは、
請求項１４に記載の雷撃監視システムにおいて、
光ケーブルから入力される遠隔監視用コンピュータからの制御コマンドを受けて駆動する前記制御システムは、
接点信号が入力された場合、風力発電設備の回転翼の回転停止制御を行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
このような本発明のブレード雷撃監視装置によれば、風力発電設備のような可動体や回転体を備えた工作物に対し、受雷発生箇所（ブレード）を瞬時に検知して特定することで、保守点検作業効率化や耐雷対策の用に供する落雷情報を収集し易く、低価格で構築可能なブレード落雷検知装置を提供することができる。
さらに、このようなブレード落雷検知装置からの各種情報を管理する雷撃電流監視システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明のブレード雷撃監視装置を実施するための最良の形態について図に基づき説明する。図１，図２は風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図、図３は本形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図３（ａ）はブロック構成図、図３（ｂ）は検出装置の説明図である。ブレード雷撃監視装置１は、先に図１４，図１５，図１６に示した風力発電設備５００に設置される。ここに、風力発電設備５００については、先に説明した従来技術と同じであるとして、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。
【００３７】
ブレード雷撃監視装置１は、図１，図２，図３（ａ）で示すように、センサ（Ａ）１０、センサ（Ｂ）１１、センサ（Ｃ）１２、通信線（Ａ）１３、通信線（Ｂ）１４、通信線（Ｃ）１５、検出装置１６、監視装置１７を備えている。
検出装置１６は、さらに図３（ｂ）で示すように、検出部１６１、無線通信モジュール１６２、バッテリー１６３を備える。バッテリー１６３は検出部１６１および無線通信モジュール１６２に電源を供給している。
監視装置１７は、さらに図３（ａ）で示すように、無線通信モジュール１７１、出力装置１７２を備えている。
【００３８】
本形態のブレード雷撃監視装置１では、図１で示すように、ロータヘッド５３４の中にセンサ（Ａ）１０、センサ（Ｂ）１１、センサ（Ｃ）１２、通信線（Ａ）１３、通信線（Ｂ）１４、通信線（Ｃ）１５、検出装置１６を収容する。また、監視装置１７を頂部収容箱５２０内に配置している。検出装置１６から監視装置１７へは、無線通信によりデータの送受信を行うため、回転翼５３０と頂部収容箱５２０との間はコードレスとすることができる。
【００３９】
続いて各部について説明する。
ここにセンサ（Ａ）１０および通信線（Ａ）１３の構成は、センサ（Ｂ）１１および通信線（Ｂ）１４の構成や、センサ（Ｃ）１２および通信線（Ｃ）１５の構成と同じであるため、センサ（Ａ）１０および通信線（Ａ）１３のみ説明し、センサ（Ｂ）１１、センサ（Ｃ）１２、通信線（Ｂ）１４、通信線（Ｃ）１５の説明を省略する。
【００４０】
センサ（Ａ）１０は、図２で示すように、円環状電流センサであり、詳しくはロゴウスキーコイルである。センサ（Ａ）１０は、ブレード（Ａ）５３１を接地するブレード接地線５３１ａを貫通するように装着される。ここに、ブレード（Ａ）５３１→ブレード接地線５３１ａ→ブレード軸軸受５３１ｃ→フランジ５３４ａ→ロータ軸軸受５３５ａ→ロータ軸５３５→頂部収容箱５２０→塔体５１０→アース、という雷撃電流導電路を形成しており、雷撃電流が雷撃電流導電路を流れたときに、センサ（Ａ）１０に誘起電流が発生する。
通信線（Ａ）１３は、誘起電流を検出装置１６へ流す。
【００４１】
検出装置１６は、通信線（Ａ）１３に加え、通信線（Ｂ）１４や通信線（Ｃ）１５とも接続されており、ブレード別に雷撃監視できるようにしている。
検出装置１６の検出部１６１が通信線（Ａ）１３から誘起電流を取り込み、演算処理により検出データを生成する。この演算処理による検出データでは、落雷があったことを示すための検出データ、または、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データである。落雷があったことを示すための検出データならば、誘起電流の値が予め設定された閾値よりも大きいならば落雷があったことを示すものと判断して落雷があったことを表す検出データを生成する。また、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データであるならば、誘起電流の値から落雷電流の値を予め登録された算出式により演算で求める、というものである。
【００４２】
この検出データに落雷が有ったブレードを特定するブレード特定データを追加して落雷データを生成する。ブレード特定は、検出装置１６の通信線（Ａ）１３、通信線（Ｂ）１４、通信線（Ｃ）１５という三つの入力部のうちどの入力部に誘起電流が入力されたかを判断すれば容易に求めることができる。落雷データは検出部１６１から無線通信モジュール１６２に送信される。無線通信モジュール１６２は、落雷データを無線信号に変換し、図３（ａ）で示すように、無線通信により監視装置１７へ送信する。
【００４３】
監視装置１７の無線通信モジュール１７１では受信した無線信号を落雷データに変換して、出力装置１７２へ送信する。
出力装置１７２は、落雷データを受信した後にこの落雷データを必要とする各部へ必要な信号に変換した上で送信する。例えば、制御システム（ナセル制御盤や発電制御盤）へ制御コマンドを送信したり、また、図示しない監視所や塔体付近にあるスピーカや表示盤などに警報のための報知データを出力させても良い。
【００４４】
このようなブレード雷撃監視装置１では、ブレード（Ａ）５３１に落雷検出用のセンサ（Ａ）１０を、ブレード（Ｂ）５３２に落雷検出用のセンサ（Ｂ）１１を、ブレード（Ｃ）５３３に落雷検出用のセンサ（Ｃ）１２を、それぞれ配置したため、どのブレードに落雷があったかを検出できる。
また、ロータヘッド５３４内にセンサ（Ａ）１０、センサ（Ｂ）１１、センサ（Ｃ）１２および検出装置１６を収納し、さらに検出装置１６は無線通信により外部へ送信するため、配線の問題を解消できる。
【００４５】
続いて他の形態のブレード雷撃監視装置について、図に基づき説明する。図４，図５は風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図、図６は他の形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図６（ａ）はブロック構成図、図６（ｂ）は検出装置の説明図である。ブレード雷撃監視装置２は、先に図１４，図１５，図１６に示した風力発電設備５００に設置される。ここに、風力発電設備５００については、先に説明した従来技術と同じであるとして、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。
【００４６】
ブレード雷撃監視装置２は、図４，図５，図６（ａ）で示すように、検出部（Ａ）２０、検出部（Ｂ）２１、検出部（Ｃ）２２、監視装置２３を備えている。
検出部（Ａ）２０は、さらに図６（ｂ）で示すように、センサ（Ａ）２０１、検出装置２０２を備え、この検出装置２０２は、検出部２０３、無線通信モジュール２０４、バッテリー２０５を備える。バッテリー２０５は検出部２０３および無線通信モジュール２０４に電源を供給している。
監視装置２３は、さらに図６（ａ）で示すように、無線通信モジュール２３１、出力装置２３２を備えている。
【００４７】
ここに検出部（Ｂ）２１および検出部（Ｃ）２２の構成は、検出部（Ａ）２０の構成と同じであるため、検出部（Ａ）２０のみ説明し、検出部（Ｂ）２１および検出部（Ｃ）２２の重複する説明を省略する。
【００４８】
本形態のブレード雷撃監視装置２では、図４で示すように、ロータヘッド５３４の中に検出部（Ａ）２０、検出部（Ｂ）２１、検出部（Ｃ）２２を収容する。また、監視装置２３を頂部収容箱５２０内に配置している。検出部（Ａ）２０、検出部（Ｂ）２１、または検出部（Ｃ）２２から監視装置２３へは、それぞれが無線通信によりデータの送受信を行うため、回転翼５３０と頂部収容箱５２０との間はコードレスとすることができる。
【００４９】
続いて各部について説明する。先に述べたが検出部（Ａ）２０のみ説明し、検出部（Ｂ）２１、検出部（Ｃ）は同じ構成であるとして、重複する説明を省略する。
センサ（Ａ）２０１は、図５で示すように、円環状電流センサであり、詳しくはロゴウスキーコイルである。センサ（Ａ）２０１は、ブレード（Ａ）５３１を接地するブレード接地線５３１ａを貫通するように装着される。ここに、ブレード（Ａ）５３１→ブレード接地線５３１ａ→ブレード軸軸受５３１ｃ→フランジ５３４ａ→ロータ軸軸受５３５ａ→ロータ軸５３５→頂部収容箱５２０→塔体５１０→アース、という雷撃電流導電路を形成しており、雷撃電流が雷撃電流導電路を流れたときに、センサ（Ａ）２０１に誘起電流が発生する。
【００５０】
図６（ｂ）で示すように、検出装置２０２の検出部２０３がセンサ（Ａ）２０１から誘起電流を取り込み、演算処理により検出データを生成する。この演算処理による検出データでは、落雷があったことを示すための検出データ、または、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データである。落雷があったことを示すための検出データならば、誘起電流の値が予め設定された閾値よりも大きいならば落雷があったことを示すものと判断して落雷があったことを表す検出データを生成する。また、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データであるならば、誘起電流の値から落雷電流の値を予め登録された算出式により演算で求めるというものである。
【００５１】
この検出データに落雷が有ったブレードを特定するブレード特定データを追加して落雷データを生成する。ブレード特定データは、検出部２０３に予め登録されているものとする。落雷データは無線通信モジュール２０４に送信される。無線通信モジュール２０４は、落雷データを無線信号に変換し、無線通信により監視装置２３へ送信する。
【００５２】
監視装置２３の無線通信モジュール２３１では受信した無線信号を落雷データに変換して、出力装置２３２へ送信する。
出力装置２３２は、落雷データを受信した後にこの落雷データを必要とする各部へ必要な信号に変換した上で送信する。例えば、制御システム（ナセル制御盤や発電制御盤）へ制御コマンドを送信したり、また、図示しない監視所や塔体付近にある表示盤などに警報のための報知データを出力させても良い。
【００５３】
このようなブレード雷撃監視装置２は、ブレード（Ａ）５３１の落雷検出用の検出部（Ａ）２０、ブレード（Ｂ）５３２の落雷検出用の検出部（Ｂ）２１、ブレード（Ｃ）５３３の落雷検出用の検出部（Ｃ）２２、をそれぞれ配置したため、どのブレードに落雷があったかを検出できる。
また、ロータヘッド５３４内にセンサおよび検出装置を収納し、さらに検出装置は無線通信により外部へ送信するため、配線の問題を解消できる。
【００５４】
続いてブレード雷撃監視装置１またはブレード雷撃監視装置２（以下、ブレード雷撃監視装置１，２という）を含む雷撃監視システムについて、図を参照しつつ説明する。
図７は、雷撃監視システムのシステム構成図である。
【００５５】
この雷撃監視システム１０００は、図７で示すように、複数のブレード雷撃監視装置１，２、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、メディアコンバータ２２０、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０、遠隔監視用コンピュータ２５０を備えている。この雷撃監視システム１０００は、図１６に示す複数の風力発電設備５００に対して、ブレード落雷を検出する、というものである。
【００５６】
複数のブレード雷撃監視装置１，２の出力装置１７２，２３２はメディアコンバータ２２０を介して光ケーブル２１０と接続され、遠隔監視用コンピュータ２５０へ落雷データを送信するようになされている。このブレード雷撃監視装置１，２の機能については先に説明したようにブレード雷撃を検出するものであり、重複する説明を省略する。
【００５７】
幹線用光ケーブル２００は、通常多数設置される風力発電設備５００のブレード雷撃監視装置１，２と遠隔監視用コンピュータ２５０とで通信するために設置されるものであり、電磁ノイズに影響されないという利点がある。幹線用光ケーブル２００からは光ケーブル２１０が引き出されて通信可能に接続される。
メディアコンバータ２２０は、光通信信号と電気通信信号とを、変換する機能を有している。
【００５８】
通信用サーバ装置２３０は、光通信信号と電気通信信号とを、変換する機能を有している。特にインターネット回線２４０を介して、ブレード雷撃監視装置１，２と、遠隔監視用コンピュータ２５０と、を通信可能に接続する機能を有している。
インターネット回線２４０は、公衆回線に加え移動体通信回線やＬＡＮなど、インターネット通信に必要な各種装置を含む回線である。
【００５９】
遠隔監視用コンピュータ２５０は、インターネット回線２４０、通信用サーバ装置２３０や光ケーブル２１０を介して幹線用光ケーブル２００に通信可能に接続される。このような遠隔監視用コンピュータ２５０は、例えば、風力発電設備５００の設置箇所から離れた中央司令所などに設置される。なお、図示しないが、風力発電設備５００が多数設置されているエリア内に設けられた監視所などでは、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、メディアコンバータ２２０を介して遠隔監視用コンピュータ２５０を接続するようにしても良い。
【００６０】
なお、遠隔監視用コンピュータ２５０と幹線用光ケーブル２００との接続は、例示的な接続形態であり、遠隔監視用コンピュータ２５０と幹線用光ケーブル２００とが通信可能になる各種の接続形態を採用することができる。本形態では説明の具体化のため図７に示した接続形態を採用して以下の説明を行う。
このような雷撃監視システム１０００では、ブレード雷撃監視装置１，２と、遠隔監視用コンピュータ２５０と、が幹線用光ケーブル２００を介して通信を行うことができる。ブレード雷撃監視装置１，２が落雷データを取得した場合に、当該ブレード雷撃監視装置１，２の出力装置１７２，２３２または検出装置１６，２０２等はさらにどの風力発電設備であるかを表す設備特定データを付加した落雷データとし、この出力装置から落雷データを送信すると、メディアコンバータ２２０、光ケーブル２１０、幹線用光ケーブル２００、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０を通じて遠隔監視用コンピュータ２５０へ送信される。これにより、遠隔地にある遠隔監視用コンピュータ２５０にて、どの風力発電設備５００のどのブレードに落雷があったかを検知することができる。
なお、出力装置１７２，２３２に報知機能を持たせてその場で音声・表示により報知する機能を持たせることももちろん可能である。
【００６１】
続いて、さらなる変形形態について図を参照しつつ説明する。図８は風力発電設備における駆動制御装置とブレード雷撃監視装置とのブロック図である。
駆動制御装置３は、さらにＰＬＣ（programmable logic controller)３０、リレー３１を備えており、風力発電設備の制御システム（ナセル制御盤や発電制御盤）３２の駆動制御を行う。
【００６２】
続いて駆動制御装置３について説明する。
メディアコンバータ２２０は、光通信信号と電気通信信号とを、変換する機能を有している。
ＰＬＣ３０は、メディアコンバータ２２０に電気通信線を介して接続されている。制御コマンドを受信して、リレー３１へオンまたはオフの接点信号を出力する。
リレー３１は、ＰＬＣ３０に電気通信線を介して接続され、ＰＬＣ３０から接点信号が送られたとき、リレー３０は動作することとなる。ＰＬＣ３０から接点信号が送られた場合、リレー３１は、先に説明したように、制御システム３２をオン・オフする駆動制御信号を出力する。制御システム３２は、風力発電設備５００の回転翼５３０の回転を開始または停止するように駆動する。ここで、接点信号や駆動制御信号のオンに回転を、オフに停止を対応させるものとするが、制御システム３２での設計を変えてオフに回転を、オンに停止を対応させるような逆論理にしても良い。
このように構成することで、例えば、ブレード落雷を検出した後に遠隔監視用コンピュータ２５０からの操作により直ちに風力発電設備５００を停止するようにしても良い。
【００６３】
続いて雷撃電流監視制御システム１０００の動作について説明する。遠隔監視用コンピュータ２５０が制御コマンドを所定の風力発電設備５００の駆動制御装置３へ送信すると、制御システム３２へ制御コマンドに応じたオン・オフ制御がなされる。この場合、回転翼５３０の回転開始動作や回転停止動作である。
このように遠隔監視用コンピュータ２５０により運転が制御されるが、これに加えて、風力発電設備５００に雷撃があって出力装置１７２，２３２へ落雷データが送信されるが、この落雷データから制御コマンドを生成し、ＰＬＣ３０へ制御コマンドを送信して回転翼４の回転停止動作を行うようにしても良い。これは、落雷時では、例えば、ロータ軸５３５を支持する軸受けが高温となって潤滑油が昇華・減少し、軸受けに焼き付けを起こすような事態もあり得るからである。そこで、早めに停止するため、風力発電設備５００に設置されたブレード雷撃監視装置１，２の出力装置１７２，２３２から制御コマンドをＰＬＣ３０へ送信し、上記のように制御して駆動停止するようにしても良い。一旦停止後に、保守点検を行ったうえで回転を再開することとなる。ここで遠隔監視用コンピュータ２５０により回転動作を指示する制御コマンドが通知されている場合でも、駆動制御装置３による回転停止が優先的に行われるようにしている。
【００６４】
続いて雷撃監視システムの改良形態について、図を参照しつつ説明する。
図９は、風力発電設備の設置例の説明図である。これは、多数の風力発電設備を設置した場合、場所によって落雷頻度に高低があることがある。例えば、図９で示すように、標高が高い箇所にある風力発電設備では、雷雲に近いため、落雷頻度が高い。また、風力発電設備が密集している中側では、落雷の確率が分散するため、落雷頻度が高くないが、逆に両端にある風力発電設備は、風力発電設備が密集していないため、落雷頻度が高くなる。このような落雷頻度が高い箇所では、より正確で詳しい落雷情報を必要としている。そこで、落雷頻度が高い箇所ではさらに雷撃電流監視装置を設置することで落雷電流に関するより詳しい情報を得るようにした。
【００６５】
図１０は雷撃電流監視装置を追加した雷撃監視システムのシステム構成図である。図１１は雷撃電流監視装置とブレード雷撃監視装置とが設置された風力発電設備の説明図であり、図１１（ａ）は設置状態の説明図、図１１（ｂ）はブロック説明図である。
この雷撃監視システム１０００’は、図１０で示すように、複数のブレード雷撃監視装置１，２、複数の雷撃電流監視装置４、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、メディアコンバータ２２０、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０、遠隔監視用コンピュータ２５０を備えている。この雷撃監視システム１０００は、図９に示す複数の風力発電設備５００に対して、中央および両側ではブレード雷撃監視および雷撃電流監視を行い、他はブレード雷撃監視のみを行うというものである。
【００６６】
ここに先に図９を用いて説明した雷撃監視システム１０００と比較すると、図１０の雷撃監視システム１０００’では、複数の雷撃電流監視装置４が追加されている点が相違するが、他の構成については同じであり、複数のブレード雷撃監視装置１，２、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、メディアコンバータ２２０、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０、遠隔監視用コンピュータ２５０については重複する説明を省略する。
【００６７】
雷撃電流監視装置４は、図１１（ａ），（ｂ）で示すように、計測装置４０、ロゴウスキーコイル４１、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナ４２、記憶媒体４３、コンピュータ４４を備えている。
計測装置４０は、ロゴウスキーコイル４１、ＧＰＳアンテナ４２が接続されている。さらに、この計測装置４０は、記憶媒体４３が着脱可能な読み書き部（図示せず）を備えており、計測装置４０が計測により算出した計測データを記憶媒体４３に登録させる。そして、記憶媒体４３を取り外してコンピュータ４４の読み書き部に載置することで、コンピュータ５０は計測データを読み込んで雷撃について各種解析することができる。
【００６８】
ロゴウスキーコイル４１は、円環状電流センサの具体例であり、例えば波高値計測用ロゴウスキーコイルであったり、または、波形計測用ロゴウスキーコイルである。さらには、波高値計測用ロゴウスキーコイルおよび波形計測用ロゴウスキーコイルを絶縁体を介して上下に重ねた二重のコイルであっても良い。ロゴウスキーコイル４１は図示しないが外周部に絶縁被覆部が形成されており、短絡等が起きないように配慮されている。このようなロゴウスキーコイル４１は、図１１（ａ）で示すように、風力発電設備５００の塔体５１０の根元部に配置される。このような構成により、塔体５１０の外周面と内接しながら、巻始めから巻終わりまで１コイルで閉ループを形成して、極めて容易に装着できる。ロゴウスキーコイル４１が、巻始めから巻終わりまで１コイルで閉ループを形成して長尺化しても、塔体５１０の根元部の外周面との内接により、ロゴウスキーコイル４１のインダクタンスと浮遊容量を低減して高周波特性を確保し、雷撃電流の正確な計測を可能にしている。ロゴウスキーコイル４１は、風力発電設備５００への雷撃の際に塔体５１０に流れる雷撃電流を精度良く取り込むことができる。
【００６９】
ＧＰＳアンテナ４２は、ＧＰＳ衛星からの衛生信号を受信する。この衛星信号に含まれる情報のうち、１秒ごとのパルス信号を利用する。このパルス信号を用いて計測装置４０の内蔵時計を１秒ごとに修正するため、計測装置４０は精度の高い時刻データを得ることができる。
【００７０】
計測装置４０は、ロゴウスキーコイル３２からの誘起電流を取り込んで波高値、波形、または、電荷量という雷撃データを生成する。計測装置４０は、トリガ機能を有しており、所定値（例えば正負１ｋＡ）を超える電流が入力された場合に波形計測を開始するように制御する。
また、計測装置４０は、ＧＰＳアンテナ４２を介して入力されるＧＰＳ信号に基づいてＧＰＳ時計機能による時刻データを出力するＧＰＳ時計部を備え、トリガ発生時の時刻データを生成する。さらに、計測装置４０が設置されている風力発電設備５００を特定するアドレスデータを読み出す。そして、これら雷撃データ、時刻データおよびアドレスデータを関連づけて計測データを生成する。この計測データは、記憶媒体４３に書き込まれる。保守員は、記憶媒体４３を読み書き部から取り出して持ち帰り、例えば監視所にあるコンピュータ４４の読み書き部に記憶媒体４３を装填して読み出すことができる。また、遠隔監視用コンピュータ２５０が制御コマンドを計測装置４０へ送信して計測データを読み出すことができる。これら計測データの取得は何れか一方（記憶媒体４３経由か光ケーブル２１０経由か）を選択することができる。
【００７１】
計測装置４０が落雷データを取得した場合に、さらにどの風力発電設備であるかを表す設備特定データを付加した落雷データとし、この出力装置から落雷データを送信すると、メディアコンバータ２２０、光ケーブル２１０、幹線用光ケーブル２００、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０を通じて遠隔監視用コンピュータ２５０へ送信される。これにより、遠隔地にある遠隔監視用コンピュータ２５０にて、どの風力発電設備５００に落雷があったか、および精度の高い落雷電流の値を検知することができる。これにより、ブレード雷撃監視装置１，２は、ブレード落雷についての簡易なデータを取得し、中央や両側のように雷撃電流監視装置４がある場合には、計測装置４０が精密なデータを取得することができる。
【００７２】
なお、先に図８を用いて説明した駆動制御装置３を追加するような構成として、例えば、ブレード落雷を検出した後に直ちに風力発電設備５００を停止するような風力発電設備としても良い。
【００７３】
以上説明したこのような雷撃監視システム１０００’は、ブレード雷撃監視装置１，２と、遠隔監視用コンピュータ２５０と、は先に説明したように幹線用光ケーブル２００を介して通信を行うことができる。さらに、雷撃電流監視装置４と遠隔監視用コンピュータ２５０とも幹線用光ケーブル２００を介して通信を行うことができる。また、記憶媒体４３を用いても良い。
【００７４】
続いて風力発電設備１に設置される改良型の雷撃電流監視装置４’について図を参照しつつ説明する。図１２は他の雷撃電流監視装置とブレード雷撃監視装置とが設置された風力発電設備の説明図であり、図１２（ａ）は設置状態の説明図、図１２（ｂ）はブロック説明図である。図１３は、Ｗｅｂページの説明図である。
雷撃電流監視装置４’は、図１２（ａ）で示すように、計測装置４０、ロゴウスキーコイル４１、ＧＰＳアンテナ４２、記憶媒体４３、コンピュータ４４、収集装置４５を備えている。
【００７５】
この形態では先に説明した形態と比較すると、雷撃電流監視装置４’に収集装置４５を追加設置した点が相違する。以下、相違点を重点的に説明するものとし、先の形態と同じ構成については同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。
【００７６】
収集装置４５は、計測装置４０が計測した計測データを読み出して収集する。この収集は定期的（例えば１時間毎）に行うようにしても良い。また、計測データが生成したときに計測装置４０が収集装置４５へ送信するようにしても良い。収集装置４５はこのような計測装置４０からの計測データを収集してデータ処理する処理手段として機能する。データ処理は例えば帳票形式にまとめた計測データとする。さらに、収集装置４５はデータ処理された計測データを表示するＷｅｂページデータを生成する生成手段として機能する。Ｗｅｂページデータとすることで、外部の遠隔監視用コンピュータ２５０から容易に読み出しができるようになる。
【００７７】
メディアコンバータ２２０は、収集装置４５に接続されており、電気通信信号と光通信信号との変換を行う機能を有している。 メディアコンバータ２２は中継用の光ケーブル２１０に接続されており、光信号により通信される。
【００７８】
続いて雷撃監視システム１０００’の動作について説明する。先に説明した遠隔監視用コンピュータ２５０による風力発電設備５００の駆動制御等は先の形態と同様に行うものであり、重複する説明を省略し、収集装置４５による動作について説明する。
【００７９】
光ケーブル２１０に接続される遠隔地の遠隔監視用コンピュータ２５０のブラウザが所望の風力発電設備５００の収集装置４５のアドレスを指定してリクエストする。すると、インターネット回線２４０、通信用サーバ装置２３０、光ケーブル２１０、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、雷撃電流監視装置４’側のメディアコンバータ２２０を介して収集装置４５へリクエストされる。
【００８０】
収集装置４５は、リクエストを受けてＷｅｂページデータを通信データに変換した上で送信する。通信データは、収集装置４５、雷撃電流監視装置４’側のメディアコンバータ２２０、光ケーブル２１０、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０、を介して遠隔監視用コンピュータ２５０へ送信される。遠隔監視用コンピュータ２５０ではＷｅｂページを表示させる。このＷｅｂページは、図１３で示すように表形式で表示する。アドレスが同じデータであるのは、同じ風力発電設備５００に多数の落雷があったことを示している。また、日付・時刻別に各種のデータが表示される。これにより、遠隔地から計測データを確認することができる。
なお、出力装置１７２，２３２が落雷データを収集装置４５へ幹線用光ケーブル２００を介して送信しておき、収集装置４５を介してＷｅｂデータとして一括して遠隔監視用コンピュータ２５０から読み出すようにしても良い。
【００８１】
本形態によれば、収集装置４５によりＷｅｂコンテンツとして閲覧が可能になっており、システム構成も既存の技術を流用することが可能となり、落雷データの収集が容易になるという利点がある。
【００８２】
以上、本発明のシステムについて説明した。しかしながら、各種の変形形態が可能である。例えば、ブレード雷撃監視装置１，２の無線通信モジュールは他の無線通信モジュールと通信可能にしつつ無線通信モジュール１７１，２３１、出力装置１７２，２３２、メディアコンバータ２２０を筐体により覆う。同様に、雷撃電流監視装置４，４’の計測装置４０や収集装置４５、メディアコンバータ２２０を筐体により覆う。この筐体により電磁ノイズにより影響されないようになされ、また、筐体の外にある光ケーブル２１０は流れる光信号自体がノイズにより影響されにくく、雷撃時でも電磁ノイズに影響されずに計測処理・駆動処理を行うことができる。
例えば、本発明ではロゴウスキーコイル４１はそれぞれ波高値計測用と波形計測用と二種のコイルを考慮したが、一つのロゴウスキーコイルが、波高値計測用と波形計測用とを兼ねるような構成を採用してもよい。しかしながら、ロゴウスキーコイルを分離することで、波高値計測用観測装置を波高値計測に最適となるように各種構成・設定値を決定することができ、同様に波形計測用観測装置でも波形計測に最適となるように各種構成・設定値を決定することができるため分離することが好ましい。
【００８３】
また、ロータヘッド５３４内の装置はバッテリーにより電池駆動することを念頭においているが、この電池駆動に代えて、ロータヘッド５３４と、主要機器を内蔵し主軸を介してロータヘッド５３４を支える頂部収容箱５２０と、の両者間を電気的に結合するスリップリング装置を備え、主要機器を内蔵する頂部収容箱５２０からスリップリング装置を介して検出装置１６，２０２に電源供給するような構成としても良い。これにより、電源の点検・入れ替え等が不要となり長期間にわたり保守を不要とすることができる。
【００８４】
このような雷撃監視システムでは、風力発電設備のような可動体や回転体を備えた工作物に対し、落雷有無や受雷発生箇所等雷撃による落雷情報を瞬時に検知し判定して、上位系に知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。
【図２】風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。
【図３】本発明を実施するための最良の形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図３（ａ）はブロック構成図、図３（ｂ）は検出装置の説明図である。
【図４】風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。
【図５】風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。
【図６】他の形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図６（ａ）はブロック構成図、図６（ｂ）は検出装置の説明図である。
【図７】雷撃監視システムのシステム構成図である。
【図８】風力発電設備における駆動制御装置とブレード雷撃監視装置とのブロック図である。
【図９】風力発電設備の設置例の説明図である。
【図１０】雷撃電流監視装置を追加した雷撃監視システムのシステム構成図である。
【図１１】雷撃電流監視装置とブレード雷撃監視装置とが設置された風力発電設備の説明図であり、図１１（ａ）は設置状態の説明図、図１１（ｂ）はブロック説明図である。
【図１２】他の雷撃電流監視装置とブレード雷撃監視装置とが設置された風力発電設備の説明図であり、図１２（ａ）は設置状態の説明図、図１２（ｂ）はブロック説明図である。
【図１３】Ｗｅｂページの説明図である。
【図１４】風力発電設備の構造図である。
【図１５】風力発電設備における従来技術の雷撃監視の説明図である。
【図１６】風力発電設備の設置例の説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
５００：風力発電設備
５１０：塔体
５２０：頂部収容箱
５３０：回転翼
５３１：ブレード（Ａ）
５３２：ブレード（Ｂ）
５３３：ブレード（Ｃ）
５４０：風向風速計
５５０：避雷針
５６０：基礎
１：ブレード雷撃監視装置
１０：センサ（Ａ）
１１：センサ（Ｂ）
１２：センサ（Ｃ）
１３：通信線（Ａ）
１４：通信線（Ｂ）
１５：通信線（Ｃ）
１６：検出装置
１６１：検出部
１６２：無線通信モジュール
１７：監視装置
１７１：無線通信モジュール
１７２：警報装置
２：ブレード雷撃監視装置
２０：検出部（Ａ）
２１：検出部（Ｂ）
２２：検出部（Ｃ）
２３：監視装置
２３１：無線通信モジュール
２３２：警報装置
３：駆動制御装置
３０：ＰＬＣ
３１：リレー
３２：制御システム
４，４’：雷撃電流監視装置
４０：計測装置
４１：ロゴウスキーコイル
４２：ＧＰＳアンテナ
４３：記憶媒体
４４：コンピュータ
４５：収集装置
１０００：雷撃監視システム
２００：幹線用光ケーブル
２１０：光ケーブル
２２０：メディアコンバータ
２３０：通信用サーバ装置
２４０：インターネット回線
２５０：遠隔監視用コンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電設備に適用されるものであり、風力発電設備の特にブレード雷撃を監視するブレード雷撃監視装置、および、このブレード雷撃監視装置を含む雷撃監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電設備は、クリーンエネルギーを得られることから近年では普及の途にあり、各地に設置され、又、設置計画も行われている。このような風力発電設備は、風況が良い箇所（強い風が長時間吹く状況にある箇所）に設置されるのが一般的である。
【０００３】
ところが、我が国ではこのような風況の良い箇所は、周辺に高い造営物・木等がなく平坦で風通しが良い箇所、具体的には海岸淵に接した広大で開けた地上高い丘のような箇所である。このような箇所に敷設される多くの風力発電設備は、地勢の制約・気象条件に起因し、雷撃を受ける危険に曝されやすい。
【０００４】
さらに風力発電設備は、その性質上、強風にも耐え得るように金属材料を用いた堅牢な構造が採用される。さらに、近年の風車の大型化に伴い、その高さも非常に高くなっている。このため、雷雲が発生すると風力発電設備は、巨大な避雷針として機能して直撃雷に見舞われる頻度が高い。そこで、雷撃に対する監視が重要である。
【０００５】
このような雷撃監視について、風力発電設備の概略構造とともに図を参照しつつ説明する。図１４は風力発電設備の構造図、図１５は風力発電設備における従来技術の雷撃監視の説明図、図１６は風力発電設備の設置例の説明図である。風力発電設備５００は、図１４で示すように、塔体５１０、頂部収容箱５２０、回転翼５３０、風向風速計５４０、避雷針５５０、基礎５６０を備える。
【０００６】
塔体５１０は、高さが例えば数十ｍに達する。このような大型の塔体５１０を一体に形成することは、製造技術や輸送の観点から難しく、実際は複数（図１４に示す従来技術では３本）の鋼管５１１，５１２，５１３を搬入し、これら鋼管５１１，５１２，５１３の開口周縁のフランジ部に設けられている挿通孔にボルトおよびナットを用いて連結部５１４，５１５を形成することで構成している。このような構造は、多くの塔体で採用されている。
【０００７】
頂部収容箱５２０は、塔体５１０の回動支持部（ＹＡＷ回動機構部）５１６に取り付けられて風向きに応じて回動するように支持され、その内部には図示しない増速器・発電機等が収容されている。
回転翼５３０は、ブレード（Ａ）５３１、ブレード（Ｂ）５３２、ブレード（Ｃ）５３３（図１参照）、ロータヘッド５３４、ロータ軸５３５を備え、これら３枚のブレードを保持するロータヘッド５３４はロータ軸５３５により一軸として形成され、ロータ軸５３５は図示しない軸受けにより回動自在に支持されている。回転翼５３０は、風力に応じて回動し、その回動がロータ軸５３５に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機に伝達されて、発電される。
【０００８】
風向風速計５４０は、頂部収容箱５２０の上に設備されている。風向風速計５４０は風向・風速に関する信号を出力し、この信号は風に対する制御（例えば塔体５１０に対する頂部収容箱５２０の方位を決定する回動制御）に用いられる。この風に対する制御も、風力発電設備５００における様々な制御のうちの一つである。
【０００９】
避雷針５５０は、風向風速計５４０の保護のため、この風向風速計５４０の付近に設備されている。現状では、避雷針５５０は頂部収容箱５２０に電気的に直接接続され、頂部収容箱５２０および塔体５１０を介し、塔体５１０に電気的に接続された導線が、大地に埋設された接地極（図示せず）に接続されて接地を行っている。
基礎５６０は、通常鉄筋コンクリート構造の杭基礎・直接基礎などであり、堅牢な構造を有している。塔体５１０はこの基礎５６０上に設けられる。
【００１０】
このような風力発電設備５００の例えばブレード（Ａ）５３１に落雷があった場合、雷電流はブレード（Ａ）５３１→ロータヘッド５３４→ロータ軸５３５→頂部収容箱５２０→塔体５１０→アースという経路を通過することが多い。そこで、図１５で示すように、塔体５１０と基礎５６０との境目付近となる塔体５１０の根元に円環状電流センサであるロゴウスキーコイル５７０を配置する。塔体５１０からアースへ雷電流が流れてロゴウスキーコイル５７０を通過したときはこのロゴウスキーコイル５７０に誘起電流が発生する。そしてこの誘起電流を計測装置５８０が入力して各種の計測処理を行うことで雷撃を監視している。このような風力発電設備５００は、例えば図１６で示すような風況の良い箇所（周辺に高い造営物・木等がなく平坦で風通しが良い箇所、具体的には海岸淵に接した広大で開けた地上高い丘のような箇所）に多数設置されて稼働される。
従来技術の風力発電設備５００および雷撃監視はこのようなものである。
【００１１】
本出願人は、このような風力発電設備の雷撃監視について長年にわたり開発を行っており、耐雷設計や耐量設計の指針とするべく雷撃電流の波高値及び波形その他雷性状を正確に計測できる雷撃電流観測装置に係る発明を特許出願した。そして、この特許出願は、特許文献１（特開２００５−０６２０８０号公報）に示すように、すでに出願公開されている。
【００１２】
この特許文献１に記載された発明に係る雷撃電流観測装置では、鉄塔等の塔体に供する大口径のロゴウスキーコイルを用いて、容易に設置可能とし、ロゴウスキーコイルから取り込んだ雷撃電流を演算処理し、観測端末盤から携帯電話回線を介して遠隔地にあるセンター装置へ正確な雷撃電流データを送信するというものである。
【００１３】
また、他の特許文献２には、特に、ブレードの羽が最も高い箇所に位置し、雷撃を受けやすいこともあり、風力発電設備のブレードに対する耐雷保護効果を高めると共に、劣化する耐雷保護効果を回復させるためのメンテナンスを簡便容易に行えるようにする風力発電設備の耐雷保護に係る発明が記載されている。
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−６２０８０号公報（［００２３］〜［００３５］，図１、図４〜図７等）
【特許文献２】特開２００５−３０２３９９号公報（［００１２］，図１〜図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特に、雷雲の雲底が３００ｍ〜５００ｍと非常に低い、いわゆる冬季雷や、４０ｍ秒〜５０ｍ秒の間隔で襲来する、いわゆる多重雷の多発地域においては、多くの風力発電設備は、３枚構成ブレードを備えているので、ブレード全体で風車１回転につき３回頂点に位置して直撃雷チャンスが訪れることになり、耐雷無防備なブレード先端部が雷撃を受け易い。それと、ブレードは避雷、耐雷保護手段を手当し難い事情もあり、十分に落雷被害を回避出来ない事態、例えば、受雷後にブレードの目視確認の際に、直付け避雷針ブレードの先端付近前面と後面との刃の板合わせ目箇所にアーク熱膨張で生じた微かな割れ目を見逃し、その後徐々に回転風圧によりブレード先端から亀裂に拡大し、突風や風向きの集中が引き金になって、保守点検前にブレード破壊に至るような不測の事態も懸念される。
【００１６】
むしろ、直撃雷で瞬時に破壊されたブレード以外のブレードに対し、目視点検で見逃し易い落雷痕有無を判定出来る計測記録データをとりこみ、受雷発生箇所のブレードを瞬時に検知して特定することで、クラックや受雷様相の早期確認や保守点検の用に供して、落雷被害を最小限に留める方が得策であり、必要に応じて、雷撃電流の波高値及び波形その他雷性状の計測記録データ等多くの落雷データを集積すれば、耐雷対策も確立出来る。
【００１７】
先に説明した特許文献１に記載された発明に係る雷撃電流観測装置では、個々のブレードについて落雷を計測するというものではなかった。
また、特許文献２に記載された耐雷保護装置は、チタン合金やカーボンファイバー等高価格材料を加工して特殊形状に成形された避雷突出針、放電球体、導電性放電環その他の部品を多用すると共に、それらを電気的接続処理や避雷導線を通じた接地処理を施してブレード、ハブ、ナセルへの対向配置や着脱自在な装着構成を備える必要があるため、風車自体の価格が嵩み、更に、同一場所（サイト全体）に風車が多数建設される場合、全ての風車に対して耐雷保護手当てを施すことは、莫大な建設コストと保守点検費用を要し、費用が嵩む割に雷撃に対するブレードの十分な保護効果を得られるとも限らず、その解決方法に苦慮しているのが現状である。
【００１８】
この種の雷撃電流観測装置乃至は計測装置では、装置をより一層普及させるために更なる小形化、低価格化が求められており、風力発電設備に対する受雷様相の早期の確認や保守点検のため、落雷情報のうち、雷撃事実あるいは雷撃を受けたブレードを特定するだけの計測記録データ種類を絞り込むことで機能や構成を簡素化させ、これによってコストを低減させたいという要請も強くなっている。
また、通常の雷撃電流監視に加えブレード特定もできるようにして、より詳細な計測ができるようにしたいという要請も強くなっている。
【００１９】
そこで本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、風力発電設備のような可動体や回転体を備えた工作物に対し、受雷発生箇所（ブレード）を瞬時に検知して特定することで、保守点検作業効率化や耐雷対策の用に供する落雷情報を収集し易く、低価格で構築可能なブレード落雷検知装置を提供することにある。
さらに、このようなブレード落雷検知装置からの各種情報を管理する雷撃電流監視システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の請求項１に係るブレード落雷検知装置は、
風車を構成する複数のブレードと、複数のブレードを保持するロータヘッドと、ロータヘッドを軸支するロータ軸と、ロータ軸を回動自在に支持し、ロータ軸に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機を収容する頂部収容箱と、頂部収容箱を先端で支持する塔体と、発電を制御する制御システムと、を備える風力発電設備におけるブレード雷撃について監視するブレード雷撃監視装置であって、
ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路別に貫通するように装着される円環状電流センサと、
円環状電流センサに接続され、ある円環状電流センサから出力される誘起電流を取り込み、演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを生成して無線送信する検出装置と、
検出装置から無線送信された無線信号から落雷データを生成して出力する監視装置と、
を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項２に係るブレード落雷検知装置は、
請求項１記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサはブレード毎に複数備え、
前記検出装置は一個であって複数の前記円環状電流センサが接続され、
前記監視装置は一個であって前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項３に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサはブレード毎に複数備え、
前記検出装置は前記円環状電流センサ毎に複数個備えて一個の前記円環状電流センサに一個の前記検出装置が接続され、
前記監視装置は一個であって前記複数の前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項４に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記落雷データは落雷があったことを示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項５に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記落雷データは落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項６に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサは、雷撃電流導電路のうちブレードとロータヘッドとを電気的に接続するブレード接地線を貫通するように装着されることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項７に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
ロータヘッドと、主要機器を内蔵し主軸を介してロータヘッドを支える頂部収容箱と、の両者間を電気的に結合するスリップリング装置を備え、
主要機器を内蔵するナセルからスリップリング装置を介して検出装置に電源供給することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項８に係るブレード雷撃監視装置は、
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサは、ロゴウスキーコイルであることを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項９に係る雷撃監視システムは、
複数の風力発電設備に対して雷撃の監視を行う雷撃監視システムであって、
複数の風力発電設備にそれぞれ設置される、請求項１〜請求項８の何れか一項に記載された複数のブレード雷撃監視装置と、
複数のブレード雷撃監視装置にメディアコンバータを介して接続されて雷データを伝送する光ケーブルと、
光ケーブルに接続されて雷データを受信する遠隔監視用コンピュータと、
を備え、
ブレード雷撃監視装置から送信される落雷データを遠隔地にある遠隔監視用コンピュータで受信してブレード落雷があったことを認識することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の請求項１０に係る雷撃監視システムは、
請求項９に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記複数の風力発電設備うち一部または全部の風力発電設備では、
塔体の根元部が貫通するように装着され、この塔体の根元部の外周面と絶縁体を介して内接する円環状電流センサと、
円環状電流センサから出力される誘起電流が入力されたときに演算処理を行って計測データを算出登録する計測装置と、
を備える雷撃電流監視装置が、ブレード雷撃監視装置とともに設置されることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の請求項１１に係る雷撃監視システムは、
請求項１０に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記計測装置が算出した計測データを収集する収集装置を備え、収集装置が収集した計測データを含む通信データが、メディアコンバータ、光ケーブルを介して遠隔監視用コンピュータへ送信されることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の請求項１２に係る雷撃監視システムは、
請求項１１に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記収集装置は、
計測装置からの計測データを収集してデータ処理する処理手段と、
データ処理された計測データを表示するＷｅｂページデータを生成する生成手段と、
を備え、
光ケーブルに接続される遠隔地の遠隔監視用コンピュータのブラウザが前記収集装置へリクエストしたとき、前記収集装置は、Ｗｅｂページデータを含む通信データに変換した上で送信し、遠隔監視用コンピュータは、通信データからＷｅｂページデータを読み出してＷｅｂページを表示させることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の請求項１３に係る雷撃監視システムは、
請求項９〜請求項１２の何れか一項に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記雷撃電流監視装置は、計測データを着脱可能な記憶媒体に登録することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の請求項１４に係る雷撃監視システムは、
請求項１〜請求項１３の何れか一項に記載の雷撃監視システムにおいて、
遠隔監視用コンピュータは制御コマンドを出力し、
光ケーブルは制御コマンドを伝達し、
前記光ケーブルに接続され、電気通信信号と光通信信号との変換を行うメディアコンバータと、
前記メディアコンバータに接続され、遠隔監視用コンピュータからの制御コマンドを受けてオンまたはオフの接点信号を出力するＰＬＣと、
前記ＰＬＣから出力される接点信号を受けてオンまたはオフによる駆動制御信号を出力して風力発電設備の制御システムの制御を行うリレーと、
を備えることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の請求項１５に係る雷撃監視システムは、
請求項１４に記載の雷撃監視システムにおいて、
光ケーブルから入力される遠隔監視用コンピュータからの制御コマンドを受けて駆動する前記制御システムは、
接点信号が入力された場合、風力発電設備の回転翼の回転停止制御を行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
このような本発明のブレード雷撃監視装置によれば、風力発電設備のような可動体や回転体を備えた工作物に対し、受雷発生箇所（ブレード）を瞬時に検知して特定することで、保守点検作業効率化や耐雷対策の用に供する落雷情報を収集し易く、低価格で構築可能なブレード落雷検知装置を提供することができる。
さらに、このようなブレード落雷検知装置からの各種情報を管理する雷撃電流監視システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明のブレード雷撃監視装置を実施するための最良の形態について図に基づき説明する。図１，図２は風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図、図３は本形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図３（ａ）はブロック構成図、図３（ｂ）は検出装置の説明図である。ブレード雷撃監視装置１は、先に図１４，図１５，図１６に示した風力発電設備５００に設置される。ここに、風力発電設備５００については、先に説明した従来技術と同じであるとして、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。
【００３７】
ブレード雷撃監視装置１は、図１，図２，図３（ａ）で示すように、センサ（Ａ）１０、センサ（Ｂ）１１、センサ（Ｃ）１２、通信線（Ａ）１３、通信線（Ｂ）１４、通信線（Ｃ）１５、検出装置１６、監視装置１７を備えている。
検出装置１６は、さらに図３（ｂ）で示すように、検出部１６１、無線通信モジュール１６２、バッテリー１６３を備える。バッテリー１６３は検出部１６１および無線通信モジュール１６２に電源を供給している。
監視装置１７は、さらに図３（ａ）で示すように、無線通信モジュール１７１、出力装置１７２を備えている。
【００３８】
本形態のブレード雷撃監視装置１では、図１で示すように、ロータヘッド５３４の中にセンサ（Ａ）１０、センサ（Ｂ）１１、センサ（Ｃ）１２、通信線（Ａ）１３、通信線（Ｂ）１４、通信線（Ｃ）１５、検出装置１６を収容する。また、監視装置１７を頂部収容箱５２０内に配置している。検出装置１６から監視装置１７へは、無線通信によりデータの送受信を行うため、回転翼５３０と頂部収容箱５２０との間はコードレスとすることができる。
【００３９】
続いて各部について説明する。
ここにセンサ（Ａ）１０および通信線（Ａ）１３の構成は、センサ（Ｂ）１１および通信線（Ｂ）１４の構成や、センサ（Ｃ）１２および通信線（Ｃ）１５の構成と同じであるため、センサ（Ａ）１０および通信線（Ａ）１３のみ説明し、センサ（Ｂ）１１、センサ（Ｃ）１２、通信線（Ｂ）１４、通信線（Ｃ）１５の説明を省略する。
【００４０】
センサ（Ａ）１０は、図２で示すように、円環状電流センサであり、詳しくはロゴウスキーコイルである。センサ（Ａ）１０は、ブレード（Ａ）５３１を接地するブレード接地線５３１ａを貫通するように装着される。ここに、ブレード（Ａ）５３１→ブレード接地線５３１ａ→ブレード軸軸受５３１ｃ→フランジ５３４ａ→ロータ軸軸受５３５ａ→ロータ軸５３５→頂部収容箱５２０→塔体５１０→アース、という雷撃電流導電路を形成しており、雷撃電流が雷撃電流導電路を流れたときに、センサ（Ａ）１０に誘起電流が発生する。
通信線（Ａ）１３は、誘起電流を検出装置１６へ流す。
【００４１】
検出装置１６は、通信線（Ａ）１３に加え、通信線（Ｂ）１４や通信線（Ｃ）１５とも接続されており、ブレード別に雷撃監視できるようにしている。
検出装置１６の検出部１６１が通信線（Ａ）１３から誘起電流を取り込み、演算処理により検出データを生成する。この演算処理による検出データでは、落雷があったことを示すための検出データ、または、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データである。落雷があったことを示すための検出データならば、誘起電流の値が予め設定された閾値よりも大きいならば落雷があったことを示すものと判断して落雷があったことを表す検出データを生成する。また、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データであるならば、誘起電流の値から落雷電流の値を予め登録された算出式により演算で求める、というものである。
【００４２】
この検出データに落雷が有ったブレードを特定するブレード特定データを追加して落雷データを生成する。ブレード特定は、検出装置１６の通信線（Ａ）１３、通信線（Ｂ）１４、通信線（Ｃ）１５という三つの入力部のうちどの入力部に誘起電流が入力されたかを判断すれば容易に求めることができる。落雷データは検出部１６１から無線通信モジュール１６２に送信される。無線通信モジュール１６２は、落雷データを無線信号に変換し、図３（ａ）で示すように、無線通信により監視装置１７へ送信する。
【００４３】
監視装置１７の無線通信モジュール１７１では受信した無線信号を落雷データに変換して、出力装置１７２へ送信する。
出力装置１７２は、落雷データを受信した後にこの落雷データを必要とする各部へ必要な信号に変換した上で送信する。例えば、制御システム（ナセル制御盤や発電制御盤）へ制御コマンドを送信したり、また、図示しない監視所や塔体付近にあるスピーカや表示盤などに警報のための報知データを出力させても良い。
【００４４】
このようなブレード雷撃監視装置１では、ブレード（Ａ）５３１に落雷検出用のセンサ（Ａ）１０を、ブレード（Ｂ）５３２に落雷検出用のセンサ（Ｂ）１１を、ブレード（Ｃ）５３３に落雷検出用のセンサ（Ｃ）１２を、それぞれ配置したため、どのブレードに落雷があったかを検出できる。
また、ロータヘッド５３４内にセンサ（Ａ）１０、センサ（Ｂ）１１、センサ（Ｃ）１２および検出装置１６を収納し、さらに検出装置１６は無線通信により外部へ送信するため、配線の問題を解消できる。
【００４５】
続いて他の形態のブレード雷撃監視装置について、図に基づき説明する。図４，図５は風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図、図６は他の形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図６（ａ）はブロック構成図、図６（ｂ）は検出装置の説明図である。ブレード雷撃監視装置２は、先に図１４，図１５，図１６に示した風力発電設備５００に設置される。ここに、風力発電設備５００については、先に説明した従来技術と同じであるとして、同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。
【００４６】
ブレード雷撃監視装置２は、図４，図５，図６（ａ）で示すように、検出部（Ａ）２０、検出部（Ｂ）２１、検出部（Ｃ）２２、監視装置２３を備えている。
検出部（Ａ）２０は、さらに図６（ｂ）で示すように、センサ（Ａ）２０１、検出装置２０２を備え、この検出装置２０２は、検出部２０３、無線通信モジュール２０４、バッテリー２０５を備える。バッテリー２０５は検出部２０３および無線通信モジュール２０４に電源を供給している。
監視装置２３は、さらに図６（ａ）で示すように、無線通信モジュール２３１、出力装置２３２を備えている。
【００４７】
ここに検出部（Ｂ）２１および検出部（Ｃ）２２の構成は、検出部（Ａ）２０の構成と同じであるため、検出部（Ａ）２０のみ説明し、検出部（Ｂ）２１および検出部（Ｃ）２２の重複する説明を省略する。
【００４８】
本形態のブレード雷撃監視装置２では、図４で示すように、ロータヘッド５３４の中に検出部（Ａ）２０、検出部（Ｂ）２１、検出部（Ｃ）２２を収容する。また、監視装置２３を頂部収容箱５２０内に配置している。検出部（Ａ）２０、検出部（Ｂ）２１、または検出部（Ｃ）２２から監視装置２３へは、それぞれが無線通信によりデータの送受信を行うため、回転翼５３０と頂部収容箱５２０との間はコードレスとすることができる。
【００４９】
続いて各部について説明する。先に述べたが検出部（Ａ）２０のみ説明し、検出部（Ｂ）２１、検出部（Ｃ）は同じ構成であるとして、重複する説明を省略する。
センサ（Ａ）２０１は、図５で示すように、円環状電流センサであり、詳しくはロゴウスキーコイルである。センサ（Ａ）２０１は、ブレード（Ａ）５３１を接地するブレード接地線５３１ａを貫通するように装着される。ここに、ブレード（Ａ）５３１→ブレード接地線５３１ａ→ブレード軸軸受５３１ｃ→フランジ５３４ａ→ロータ軸軸受５３５ａ→ロータ軸５３５→頂部収容箱５２０→塔体５１０→アース、という雷撃電流導電路を形成しており、雷撃電流が雷撃電流導電路を流れたときに、センサ（Ａ）２０１に誘起電流が発生する。
【００５０】
図６（ｂ）で示すように、検出装置２０２の検出部２０３がセンサ（Ａ）２０１から誘起電流を取り込み、演算処理により検出データを生成する。この演算処理による検出データでは、落雷があったことを示すための検出データ、または、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データである。落雷があったことを示すための検出データならば、誘起電流の値が予め設定された閾値よりも大きいならば落雷があったことを示すものと判断して落雷があったことを表す検出データを生成する。また、落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データであるならば、誘起電流の値から落雷電流の値を予め登録された算出式により演算で求めるというものである。
【００５１】
この検出データに落雷が有ったブレードを特定するブレード特定データを追加して落雷データを生成する。ブレード特定データは、検出部２０３に予め登録されているものとする。落雷データは無線通信モジュール２０４に送信される。無線通信モジュール２０４は、落雷データを無線信号に変換し、無線通信により監視装置２３へ送信する。
【００５２】
監視装置２３の無線通信モジュール２３１では受信した無線信号を落雷データに変換して、出力装置２３２へ送信する。
出力装置２３２は、落雷データを受信した後にこの落雷データを必要とする各部へ必要な信号に変換した上で送信する。例えば、制御システム（ナセル制御盤や発電制御盤）へ制御コマンドを送信したり、また、図示しない監視所や塔体付近にある表示盤などに警報のための報知データを出力させても良い。
【００５３】
このようなブレード雷撃監視装置２は、ブレード（Ａ）５３１の落雷検出用の検出部（Ａ）２０、ブレード（Ｂ）５３２の落雷検出用の検出部（Ｂ）２１、ブレード（Ｃ）５３３の落雷検出用の検出部（Ｃ）２２、をそれぞれ配置したため、どのブレードに落雷があったかを検出できる。
また、ロータヘッド５３４内にセンサおよび検出装置を収納し、さらに検出装置は無線通信により外部へ送信するため、配線の問題を解消できる。
【００５４】
続いてブレード雷撃監視装置１またはブレード雷撃監視装置２（以下、ブレード雷撃監視装置１，２という）を含む雷撃監視システムについて、図を参照しつつ説明する。
図７は、雷撃監視システムのシステム構成図である。
【００５５】
この雷撃監視システム１０００は、図７で示すように、複数のブレード雷撃監視装置１，２、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、メディアコンバータ２２０、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０、遠隔監視用コンピュータ２５０を備えている。この雷撃監視システム１０００は、図１６に示す複数の風力発電設備５００に対して、ブレード落雷を検出する、というものである。
【００５６】
複数のブレード雷撃監視装置１，２の出力装置１７２，２３２はメディアコンバータ２２０を介して光ケーブル２１０と接続され、遠隔監視用コンピュータ２５０へ落雷データを送信するようになされている。このブレード雷撃監視装置１，２の機能については先に説明したようにブレード雷撃を検出するものであり、重複する説明を省略する。
【００５７】
幹線用光ケーブル２００は、通常多数設置される風力発電設備５００のブレード雷撃監視装置１，２と遠隔監視用コンピュータ２５０とで通信するために設置されるものであり、電磁ノイズに影響されないという利点がある。幹線用光ケーブル２００からは光ケーブル２１０が引き出されて通信可能に接続される。
メディアコンバータ２２０は、光通信信号と電気通信信号とを、変換する機能を有している。
【００５８】
通信用サーバ装置２３０は、光通信信号と電気通信信号とを、変換する機能を有している。特にインターネット回線２４０を介して、ブレード雷撃監視装置１，２と、遠隔監視用コンピュータ２５０と、を通信可能に接続する機能を有している。
インターネット回線２４０は、公衆回線に加え移動体通信回線やＬＡＮなど、インターネット通信に必要な各種装置を含む回線である。
【００５９】
遠隔監視用コンピュータ２５０は、インターネット回線２４０、通信用サーバ装置２３０や光ケーブル２１０を介して幹線用光ケーブル２００に通信可能に接続される。このような遠隔監視用コンピュータ２５０は、例えば、風力発電設備５００の設置箇所から離れた中央司令所などに設置される。なお、図示しないが、風力発電設備５００が多数設置されているエリア内に設けられた監視所などでは、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、メディアコンバータ２２０を介して遠隔監視用コンピュータ２５０を接続するようにしても良い。
【００６０】
なお、遠隔監視用コンピュータ２５０と幹線用光ケーブル２００との接続は、例示的な接続形態であり、遠隔監視用コンピュータ２５０と幹線用光ケーブル２００とが通信可能になる各種の接続形態を採用することができる。本形態では説明の具体化のため図７に示した接続形態を採用して以下の説明を行う。
このような雷撃監視システム１０００では、ブレード雷撃監視装置１，２と、遠隔監視用コンピュータ２５０と、が幹線用光ケーブル２００を介して通信を行うことができる。ブレード雷撃監視装置１，２が落雷データを取得した場合に、当該ブレード雷撃監視装置１，２の出力装置１７２，２３２または検出装置１６，２０２等はさらにどの風力発電設備であるかを表す設備特定データを付加した落雷データとし、この出力装置から落雷データを送信すると、メディアコンバータ２２０、光ケーブル２１０、幹線用光ケーブル２００、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０を通じて遠隔監視用コンピュータ２５０へ送信される。これにより、遠隔地にある遠隔監視用コンピュータ２５０にて、どの風力発電設備５００のどのブレードに落雷があったかを検知することができる。
なお、出力装置１７２，２３２に報知機能を持たせてその場で音声・表示により報知する機能を持たせることももちろん可能である。
【００６１】
続いて、さらなる変形形態について図を参照しつつ説明する。図８は風力発電設備における駆動制御装置とブレード雷撃監視装置とのブロック図である。
駆動制御装置３は、さらにＰＬＣ（programmable logic controller)３０、リレー３１を備えており、風力発電設備の制御システム（ナセル制御盤や発電制御盤）３２の駆動制御を行う。
【００６２】
続いて駆動制御装置３について説明する。
メディアコンバータ２２０は、光通信信号と電気通信信号とを、変換する機能を有している。
ＰＬＣ３０は、メディアコンバータ２２０に電気通信線を介して接続されている。制御コマンドを受信して、リレー３１へオンまたはオフの接点信号を出力する。
リレー３１は、ＰＬＣ３０に電気通信線を介して接続され、ＰＬＣ３０から接点信号が送られたとき、リレー３０は動作することとなる。ＰＬＣ３０から接点信号が送られた場合、リレー３１は、先に説明したように、制御システム３２をオン・オフする駆動制御信号を出力する。制御システム３２は、風力発電設備５００の回転翼５３０の回転を開始または停止するように駆動する。ここで、接点信号や駆動制御信号のオンに回転を、オフに停止を対応させるものとするが、制御システム３２での設計を変えてオフに回転を、オンに停止を対応させるような逆論理にしても良い。
このように構成することで、例えば、ブレード落雷を検出した後に遠隔監視用コンピュータ２５０からの操作により直ちに風力発電設備５００を停止するようにしても良い。
【００６３】
続いて雷撃電流監視制御システム１０００の動作について説明する。遠隔監視用コンピュータ２５０が制御コマンドを所定の風力発電設備５００の駆動制御装置３へ送信すると、制御システム３２へ制御コマンドに応じたオン・オフ制御がなされる。この場合、回転翼５３０の回転開始動作や回転停止動作である。
このように遠隔監視用コンピュータ２５０により運転が制御されるが、これに加えて、風力発電設備５００に雷撃があって出力装置１７２，２３２へ落雷データが送信されるが、この落雷データから制御コマンドを生成し、ＰＬＣ３０へ制御コマンドを送信して回転翼４の回転停止動作を行うようにしても良い。これは、落雷時では、例えば、ロータ軸５３５を支持する軸受けが高温となって潤滑油が昇華・減少し、軸受けに焼き付けを起こすような事態もあり得るからである。そこで、早めに停止するため、風力発電設備５００に設置されたブレード雷撃監視装置１，２の出力装置１７２，２３２から制御コマンドをＰＬＣ３０へ送信し、上記のように制御して駆動停止するようにしても良い。一旦停止後に、保守点検を行ったうえで回転を再開することとなる。ここで遠隔監視用コンピュータ２５０により回転動作を指示する制御コマンドが通知されている場合でも、駆動制御装置３による回転停止が優先的に行われるようにしている。
【００６４】
続いて雷撃監視システムの改良形態について、図を参照しつつ説明する。
図９は、風力発電設備の設置例の説明図である。これは、多数の風力発電設備を設置した場合、場所によって落雷頻度に高低があることがある。例えば、図９で示すように、標高が高い箇所にある風力発電設備では、雷雲に近いため、落雷頻度が高い。また、風力発電設備が密集している中側では、落雷の確率が分散するため、落雷頻度が高くないが、逆に両端にある風力発電設備は、風力発電設備が密集していないため、落雷頻度が高くなる。このような落雷頻度が高い箇所では、より正確で詳しい落雷情報を必要としている。そこで、落雷頻度が高い箇所ではさらに雷撃電流監視装置を設置することで落雷電流に関するより詳しい情報を得るようにした。
【００６５】
図１０は雷撃電流監視装置を追加した雷撃監視システムのシステム構成図である。図１１は雷撃電流監視装置とブレード雷撃監視装置とが設置された風力発電設備の説明図であり、図１１（ａ）は設置状態の説明図、図１１（ｂ）はブロック説明図である。
この雷撃監視システム１０００’は、図１０で示すように、複数のブレード雷撃監視装置１，２、複数の雷撃電流監視装置４、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、メディアコンバータ２２０、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０、遠隔監視用コンピュータ２５０を備えている。この雷撃監視システム１０００は、図９に示す複数の風力発電設備５００に対して、中央および両側ではブレード雷撃監視および雷撃電流監視を行い、他はブレード雷撃監視のみを行うというものである。
【００６６】
ここに先に図９を用いて説明した雷撃監視システム１０００と比較すると、図１０の雷撃監視システム１０００’では、複数の雷撃電流監視装置４が追加されている点が相違するが、他の構成については同じであり、複数のブレード雷撃監視装置１，２、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、メディアコンバータ２２０、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０、遠隔監視用コンピュータ２５０については重複する説明を省略する。
【００６７】
雷撃電流監視装置４は、図１１（ａ），（ｂ）で示すように、計測装置４０、ロゴウスキーコイル４１、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナ４２、記憶媒体４３、コンピュータ４４を備えている。
計測装置４０は、ロゴウスキーコイル４１、ＧＰＳアンテナ４２が接続されている。さらに、この計測装置４０は、記憶媒体４３が着脱可能な読み書き部（図示せず）を備えており、計測装置４０が計測により算出した計測データを記憶媒体４３に登録させる。そして、記憶媒体４３を取り外してコンピュータ４４の読み書き部に載置することで、コンピュータ５０は計測データを読み込んで雷撃について各種解析することができる。
【００６８】
ロゴウスキーコイル４１は、円環状電流センサの具体例であり、例えば波高値計測用ロゴウスキーコイルであったり、または、波形計測用ロゴウスキーコイルである。さらには、波高値計測用ロゴウスキーコイルおよび波形計測用ロゴウスキーコイルを絶縁体を介して上下に重ねた二重のコイルであっても良い。ロゴウスキーコイル４１は図示しないが外周部に絶縁被覆部が形成されており、短絡等が起きないように配慮されている。このようなロゴウスキーコイル４１は、図１１（ａ）で示すように、風力発電設備５００の塔体５１０の根元部に配置される。このような構成により、塔体５１０の外周面と内接しながら、巻始めから巻終わりまで１コイルで閉ループを形成して、極めて容易に装着できる。ロゴウスキーコイル４１が、巻始めから巻終わりまで１コイルで閉ループを形成して長尺化しても、塔体５１０の根元部の外周面との内接により、ロゴウスキーコイル４１のインダクタンスと浮遊容量を低減して高周波特性を確保し、雷撃電流の正確な計測を可能にしている。ロゴウスキーコイル４１は、風力発電設備５００への雷撃の際に塔体５１０に流れる雷撃電流を精度良く取り込むことができる。
【００６９】
ＧＰＳアンテナ４２は、ＧＰＳ衛星からの衛生信号を受信する。この衛星信号に含まれる情報のうち、１秒ごとのパルス信号を利用する。このパルス信号を用いて計測装置４０の内蔵時計を１秒ごとに修正するため、計測装置４０は精度の高い時刻データを得ることができる。
【００７０】
計測装置４０は、ロゴウスキーコイル３２からの誘起電流を取り込んで波高値、波形、または、電荷量という雷撃データを生成する。計測装置４０は、トリガ機能を有しており、所定値（例えば正負１ｋＡ）を超える電流が入力された場合に波形計測を開始するように制御する。
また、計測装置４０は、ＧＰＳアンテナ４２を介して入力されるＧＰＳ信号に基づいてＧＰＳ時計機能による時刻データを出力するＧＰＳ時計部を備え、トリガ発生時の時刻データを生成する。さらに、計測装置４０が設置されている風力発電設備５００を特定するアドレスデータを読み出す。そして、これら雷撃データ、時刻データおよびアドレスデータを関連づけて計測データを生成する。この計測データは、記憶媒体４３に書き込まれる。保守員は、記憶媒体４３を読み書き部から取り出して持ち帰り、例えば監視所にあるコンピュータ４４の読み書き部に記憶媒体４３を装填して読み出すことができる。また、遠隔監視用コンピュータ２５０が制御コマンドを計測装置４０へ送信して計測データを読み出すことができる。これら計測データの取得は何れか一方（記憶媒体４３経由か光ケーブル２１０経由か）を選択することができる。
【００７１】
計測装置４０が落雷データを取得した場合に、さらにどの風力発電設備であるかを表す設備特定データを付加した落雷データとし、この出力装置から落雷データを送信すると、メディアコンバータ２２０、光ケーブル２１０、幹線用光ケーブル２００、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０を通じて遠隔監視用コンピュータ２５０へ送信される。これにより、遠隔地にある遠隔監視用コンピュータ２５０にて、どの風力発電設備５００に落雷があったか、および精度の高い落雷電流の値を検知することができる。これにより、ブレード雷撃監視装置１，２は、ブレード落雷についての簡易なデータを取得し、中央や両側のように雷撃電流監視装置４がある場合には、計測装置４０が精密なデータを取得することができる。
【００７２】
なお、先に図８を用いて説明した駆動制御装置３を追加するような構成として、例えば、ブレード落雷を検出した後に直ちに風力発電設備５００を停止するような風力発電設備としても良い。
【００７３】
以上説明したこのような雷撃監視システム１０００’は、ブレード雷撃監視装置１，２と、遠隔監視用コンピュータ２５０と、は先に説明したように幹線用光ケーブル２００を介して通信を行うことができる。さらに、雷撃電流監視装置４と遠隔監視用コンピュータ２５０とも幹線用光ケーブル２００を介して通信を行うことができる。また、記憶媒体４３を用いても良い。
【００７４】
続いて風力発電設備１に設置される改良型の雷撃電流監視装置４’について図を参照しつつ説明する。図１２は他の雷撃電流監視装置とブレード雷撃監視装置とが設置された風力発電設備の説明図であり、図１２（ａ）は設置状態の説明図、図１２（ｂ）はブロック説明図である。図１３は、Ｗｅｂページの説明図である。
雷撃電流監視装置４’は、図１２（ａ）で示すように、計測装置４０、ロゴウスキーコイル４１、ＧＰＳアンテナ４２、記憶媒体４３、コンピュータ４４、収集装置４５を備えている。
【００７５】
この形態では先に説明した形態と比較すると、雷撃電流監視装置４’に収集装置４５を追加設置した点が相違する。以下、相違点を重点的に説明するものとし、先の形態と同じ構成については同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。
【００７６】
収集装置４５は、計測装置４０が計測した計測データを読み出して収集する。この収集は定期的（例えば１時間毎）に行うようにしても良い。また、計測データが生成したときに計測装置４０が収集装置４５へ送信するようにしても良い。収集装置４５はこのような計測装置４０からの計測データを収集してデータ処理する処理手段として機能する。データ処理は例えば帳票形式にまとめた計測データとする。さらに、収集装置４５はデータ処理された計測データを表示するＷｅｂページデータを生成する生成手段として機能する。Ｗｅｂページデータとすることで、外部の遠隔監視用コンピュータ２５０から容易に読み出しができるようになる。
【００７７】
メディアコンバータ２２０は、収集装置４５に接続されており、電気通信信号と光通信信号との変換を行う機能を有している。 メディアコンバータ２２は中継用の光ケーブル２１０に接続されており、光信号により通信される。
【００７８】
続いて雷撃監視システム１０００’の動作について説明する。先に説明した遠隔監視用コンピュータ２５０による風力発電設備５００の駆動制御等は先の形態と同様に行うものであり、重複する説明を省略し、収集装置４５による動作について説明する。
【００７９】
光ケーブル２１０に接続される遠隔地の遠隔監視用コンピュータ２５０のブラウザが所望の風力発電設備５００の収集装置４５のアドレスを指定してリクエストする。すると、インターネット回線２４０、通信用サーバ装置２３０、光ケーブル２１０、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、雷撃電流監視装置４’側のメディアコンバータ２２０を介して収集装置４５へリクエストされる。
【００８０】
収集装置４５は、リクエストを受けてＷｅｂページデータを通信データに変換した上で送信する。通信データは、収集装置４５、雷撃電流監視装置４’側のメディアコンバータ２２０、光ケーブル２１０、幹線用光ケーブル２００、光ケーブル２１０、通信用サーバ装置２３０、インターネット回線２４０、を介して遠隔監視用コンピュータ２５０へ送信される。遠隔監視用コンピュータ２５０ではＷｅｂページを表示させる。このＷｅｂページは、図１３で示すように表形式で表示する。アドレスが同じデータであるのは、同じ風力発電設備５００に多数の落雷があったことを示している。また、日付・時刻別に各種のデータが表示される。これにより、遠隔地から計測データを確認することができる。
なお、出力装置１７２，２３２が落雷データを収集装置４５へ幹線用光ケーブル２００を介して送信しておき、収集装置４５を介してＷｅｂデータとして一括して遠隔監視用コンピュータ２５０から読み出すようにしても良い。
【００８１】
本形態によれば、収集装置４５によりＷｅｂコンテンツとして閲覧が可能になっており、システム構成も既存の技術を流用することが可能となり、落雷データの収集が容易になるという利点がある。
【００８２】
以上、本発明のシステムについて説明した。しかしながら、各種の変形形態が可能である。例えば、ブレード雷撃監視装置１，２の無線通信モジュールは他の無線通信モジュールと通信可能にしつつ無線通信モジュール１７１，２３１、出力装置１７２，２３２、メディアコンバータ２２０を筐体により覆う。同様に、雷撃電流監視装置４，４’の計測装置４０や収集装置４５、メディアコンバータ２２０を筐体により覆う。この筐体により電磁ノイズにより影響されないようになされ、また、筐体の外にある光ケーブル２１０は流れる光信号自体がノイズにより影響されにくく、雷撃時でも電磁ノイズに影響されずに計測処理・駆動処理を行うことができる。
例えば、本発明ではロゴウスキーコイル４１はそれぞれ波高値計測用と波形計測用と二種のコイルを考慮したが、一つのロゴウスキーコイルが、波高値計測用と波形計測用とを兼ねるような構成を採用してもよい。しかしながら、ロゴウスキーコイルを分離することで、波高値計測用観測装置を波高値計測に最適となるように各種構成・設定値を決定することができ、同様に波形計測用観測装置でも波形計測に最適となるように各種構成・設定値を決定することができるため分離することが好ましい。
【００８３】
また、ロータヘッド５３４内の装置はバッテリーにより電池駆動することを念頭においているが、この電池駆動に代えて、ロータヘッド５３４と、主要機器を内蔵し主軸を介してロータヘッド５３４を支える頂部収容箱５２０と、の両者間を電気的に結合するスリップリング装置を備え、主要機器を内蔵する頂部収容箱５２０からスリップリング装置を介して検出装置１６，２０２に電源供給するような構成としても良い。これにより、電源の点検・入れ替え等が不要となり長期間にわたり保守を不要とすることができる。
【００８４】
このような雷撃監視システムでは、風力発電設備のような可動体や回転体を備えた工作物に対し、落雷有無や受雷発生箇所等雷撃による落雷情報を瞬時に検知し判定して、上位系に知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。
【図２】風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。
【図３】本発明を実施するための最良の形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図３（ａ）はブロック構成図、図３（ｂ）は検出装置の説明図である。
【図４】風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。
【図５】風力発電設備のロータヘッド内におけるブレード雷撃監視装置の配置の説明図である。
【図６】他の形態のブレード雷撃監視装置の説明図であり、図６（ａ）はブロック構成図、図６（ｂ）は検出装置の説明図である。
【図７】雷撃監視システムのシステム構成図である。
【図８】風力発電設備における駆動制御装置とブレード雷撃監視装置とのブロック図である。
【図９】風力発電設備の設置例の説明図である。
【図１０】雷撃電流監視装置を追加した雷撃監視システムのシステム構成図である。
【図１１】雷撃電流監視装置とブレード雷撃監視装置とが設置された風力発電設備の説明図であり、図１１（ａ）は設置状態の説明図、図１１（ｂ）はブロック説明図である。
【図１２】他の雷撃電流監視装置とブレード雷撃監視装置とが設置された風力発電設備の説明図であり、図１２（ａ）は設置状態の説明図、図１２（ｂ）はブロック説明図である。
【図１３】Ｗｅｂページの説明図である。
【図１４】風力発電設備の構造図である。
【図１５】風力発電設備における従来技術の雷撃監視の説明図である。
【図１６】風力発電設備の設置例の説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
５００：風力発電設備
５１０：塔体
５２０：頂部収容箱
５３０：回転翼
５３１：ブレード（Ａ）
５３２：ブレード（Ｂ）
５３３：ブレード（Ｃ）
５４０：風向風速計
５５０：避雷針
５６０：基礎
１：ブレード雷撃監視装置
１０：センサ（Ａ）
１１：センサ（Ｂ）
１２：センサ（Ｃ）
１３：通信線（Ａ）
１４：通信線（Ｂ）
１５：通信線（Ｃ）
１６：検出装置
１６１：検出部
１６２：無線通信モジュール
１７：監視装置
１７１：無線通信モジュール
１７２：警報装置
２：ブレード雷撃監視装置
２０：検出部（Ａ）
２１：検出部（Ｂ）
２２：検出部（Ｃ）
２３：監視装置
２３１：無線通信モジュール
２３２：警報装置
３：駆動制御装置
３０：ＰＬＣ
３１：リレー
３２：制御システム
４，４’：雷撃電流監視装置
４０：計測装置
４１：ロゴウスキーコイル
４２：ＧＰＳアンテナ
４３：記憶媒体
４４：コンピュータ
４５：収集装置
１０００：雷撃監視システム
２００：幹線用光ケーブル
２１０：光ケーブル
２２０：メディアコンバータ
２３０：通信用サーバ装置
２４０：インターネット回線
２５０：遠隔監視用コンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車を構成する複数のブレードと、複数のブレードを保持するロータヘッドと、ロータヘッドを軸支するロータ軸と、ロータ軸を回動自在に支持し、ロータ軸に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機を収容する頂部収容箱と、頂部収容箱を先端で支持する塔体と、発電を制御する制御システムと、を備える風力発電設備におけるブレード雷撃について監視するブレード雷撃監視装置であって、
ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路別に貫通するように装着される円環状電流センサと、
円環状電流センサに接続され、ある円環状電流センサから出力される誘起電流を取り込み、演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを生成して無線送信する検出装置と、
検出装置から無線送信された無線信号から落雷データを生成して出力する監視装置と、
を備えることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項２】
請求項１記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサはブレード毎に複数備え、
前記検出装置は一個であって複数の前記円環状電流センサが接続され、
前記監視装置は一個であって前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項３】
請求項１記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサはブレード毎に複数備え、
前記検出装置は前記円環状電流センサ毎に複数個備えて一個の前記円環状電流センサに一個の前記検出装置が接続され、
前記監視装置は一個であって前記複数の前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記落雷データは落雷があったことを示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記落雷データは落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサは、雷撃電流導電路のうちブレードとロータヘッドとを電気的に接続するブレード接地線を貫通するように装着されることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
ロータヘッドと、主要機器を内蔵し主軸を介してロータヘッドを支える頂部収容箱と、の両者間を電気的に結合するスリップリング装置を備え、
主要機器を内蔵するナセルからスリップリング装置を介して検出装置に電源供給することを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサは、ロゴウスキーコイルであることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項９】
複数の風力発電設備に対して雷撃の監視を行う雷撃監視システムであって、
複数の風力発電設備にそれぞれ設置される、請求項１〜請求項８の何れか一項に記載された複数のブレード雷撃監視装置と、
複数のブレード雷撃監視装置にメディアコンバータを介して接続されて落雷データを伝送する光ケーブルと、
光ケーブルに接続されて落雷データを受信する遠隔監視用コンピュータと、
を備え、
ブレード雷撃監視装置から送信される落雷データを遠隔地にある遠隔監視用コンピュータで受信してブレード落雷があったことを認識することを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記複数の風力発電設備うち一部または全部の風力発電設備では、
塔体の根元部が貫通するように装着され、この塔体の根元部の外周面と絶縁体を介して内接する円環状電流センサと、
円環状電流センサから出力される誘起電流が入力されたときに演算処理を行って計測データを算出登録する計測装置と、
を備える雷撃電流監視装置が、ブレード雷撃監視装置とともに設置されることを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記計測装置が算出した計測データを収集する収集装置を備え、収集装置が収集した計測データを含む通信データが、メディアコンバータ、光ケーブルを介して遠隔監視用コンピュータへ送信されることを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記収集装置は、
計測装置からの計測データを収集してデータ処理する処理手段と、
データ処理された計測データを表示するＷｅｂページデータを生成する生成手段と、
を備え、
光ケーブルに接続される遠隔地の遠隔監視用コンピュータのブラウザが前記収集装置へリクエストしたとき、前記収集装置は、Ｗｅｂページデータを含む通信データに変換した上で送信し、遠隔監視用コンピュータは、通信データからＷｅｂページデータを読み出してＷｅｂページを表示させることを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１３】
請求項９〜請求項１２の何れか一項に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記雷撃電流監視装置は、計測データを着脱可能な記憶媒体に登録することを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３の何れか一項に記載の雷撃監視システムにおいて、
遠隔監視用コンピュータは制御コマンドを出力し、
光ケーブルは制御コマンドを伝達し、
前記光ケーブルに接続され、電気通信信号と光通信信号との変換を行うメディアコンバータと、
前記メディアコンバータに接続され、遠隔監視用コンピュータからの制御コマンドを受けてオンまたはオフの接点信号を出力するＰＬＣと、
前記ＰＬＣから出力される接点信号を受けてオンまたはオフによる駆動制御信号を出力して風力発電設備の制御システムの制御を行うリレーと、
を備えることを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の雷撃監視システムにおいて、
光ケーブルから入力される遠隔監視用コンピュータからの制御コマンドを受けて駆動する前記制御システムは、
接点信号が入力された場合、風力発電設備の回転翼の回転停止制御を行わせることを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１】
風車を構成する複数のブレードと、複数のブレードを保持するロータヘッドと、ロータヘッドを軸支するロータ軸と、ロータ軸を回動自在に支持し、ロータ軸に直結される増速器およびこの増速器により回転して発電を行う発電機を収容する頂部収容箱と、頂部収容箱を先端で支持する塔体と、発電を制御する制御システムと、を備える風力発電設備におけるブレード雷撃について監視するブレード雷撃監視装置であって、
ブレードを接地するためにブレード毎に形成される雷撃電流導電路別に貫通するように装着される円環状電流センサと、
円環状電流センサに接続され、ある円環状電流センサから出力される誘起電流を取り込み、演算処理により生成した検出データと、ブレードを特定する特定データと、を関連づけて生成した落雷データを生成して無線送信する検出装置と、
検出装置から無線送信された無線信号から落雷データを生成して出力する監視装置と、
を備えることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項２】
請求項１記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサはブレード毎に複数備え、
前記検出装置は一個であって複数の前記円環状電流センサが接続され、
前記監視装置は一個であって前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項３】
請求項１記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサはブレード毎に複数備え、
前記検出装置は前記円環状電流センサ毎に複数個備えて一個の前記円環状電流センサに一個の前記検出装置が接続され、
前記監視装置は一個であって前記複数の前記検出装置と無線通信を行うことを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記落雷データは落雷があったことを示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記落雷データは落雷が有ったブレードを流れた落雷電流の値を示す検出データおよび落雷が有ったブレードを特定するデータであることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサは、雷撃電流導電路のうちブレードとロータヘッドとを電気的に接続するブレード接地線を貫通するように装着されることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
ロータヘッドと、主要機器を内蔵し主軸を介してロータヘッドを支える頂部収容箱と、の両者間を電気的に結合するスリップリング装置を備え、
主要機器を内蔵するナセルからスリップリング装置を介して検出装置に電源供給することを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のブレード雷撃監視装置において、
前記円環状電流センサは、ロゴウスキーコイルであることを特徴とするブレード雷撃監視装置。
【請求項９】
複数の風力発電設備に対して雷撃の監視を行う雷撃監視システムであって、
複数の風力発電設備にそれぞれ設置される、請求項１〜請求項８の何れか一項に記載された複数のブレード雷撃監視装置と、
複数のブレード雷撃監視装置にメディアコンバータを介して接続されて落雷データを伝送する光ケーブルと、
光ケーブルに接続されて落雷データを受信する遠隔監視用コンピュータと、
を備え、
ブレード雷撃監視装置から送信される落雷データを遠隔地にある遠隔監視用コンピュータで受信してブレード落雷があったことを認識することを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記複数の風力発電設備うち一部または全部の風力発電設備では、
塔体の根元部が貫通するように装着され、この塔体の根元部の外周面と絶縁体を介して内接する円環状電流センサと、
円環状電流センサから出力される誘起電流が入力されたときに演算処理を行って計測データを算出登録する計測装置と、
を備える雷撃電流監視装置が、ブレード雷撃監視装置とともに設置されることを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記計測装置が算出した計測データを収集する収集装置を備え、収集装置が収集した計測データを含む通信データが、メディアコンバータ、光ケーブルを介して遠隔監視用コンピュータへ送信されることを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記収集装置は、
計測装置からの計測データを収集してデータ処理する処理手段と、
データ処理された計測データを表示するＷｅｂページデータを生成する生成手段と、
を備え、
光ケーブルに接続される遠隔地の遠隔監視用コンピュータのブラウザが前記収集装置へリクエストしたとき、前記収集装置は、Ｗｅｂページデータを含む通信データに変換した上で送信し、遠隔監視用コンピュータは、通信データからＷｅｂページデータを読み出してＷｅｂページを表示させることを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１３】
請求項９〜請求項１２の何れか一項に記載の雷撃監視システムにおいて、
前記雷撃電流監視装置は、計測データを着脱可能な記憶媒体に登録することを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３の何れか一項に記載の雷撃監視システムにおいて、
遠隔監視用コンピュータは制御コマンドを出力し、
光ケーブルは制御コマンドを伝達し、
前記光ケーブルに接続され、電気通信信号と光通信信号との変換を行うメディアコンバータと、
前記メディアコンバータに接続され、遠隔監視用コンピュータからの制御コマンドを受けてオンまたはオフの接点信号を出力するＰＬＣと、
前記ＰＬＣから出力される接点信号を受けてオンまたはオフによる駆動制御信号を出力して風力発電設備の制御システムの制御を行うリレーと、
を備えることを特徴とする雷撃監視システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の雷撃監視システムにおいて、
光ケーブルから入力される遠隔監視用コンピュータからの制御コマンドを受けて駆動する前記制御システムは、
接点信号が入力された場合、風力発電設備の回転翼の回転停止制御を行わせることを特徴とする雷撃監視システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−１５３０１０（Ｐ２００８−１５３０１０Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３８３９３（Ｐ２００６−３３８３９３）
【出願日】平成１８年１２月１５日（２００６．１２．１５）
【出願人】（０００２２０９０７）東光電気株式会社 (73)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１５日（２００６．１２．１５）
【出願人】（０００２２０９０７）東光電気株式会社 (73)
【Ｆターム（参考）】
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