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成果報告書詳細
管理番号20170000000187
タイトル*平成28年度中間年報 風力等自然エネルギー技術研究開発 風力発電高度実用化研究開発 スマートメンテナンス技術研究開発(分析)(リスク解析等)
公開日2017/4/27
報告書年度2016 - 2016
委託先名国立大学法人東京大学  国立研究開発法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号P13010
部署名新エネルギー部
和文要約平成28年度実施内容
1.国内風車運用実態調査と分析ならびに風車状態モニタリングデータ解析・評価
主に北拓・番屋風力発電所を中心に、運用日誌および作業日誌、定期点検報告書を精査し、CMSの時刻暦に合わせる形で、故障箇所や故障頻度、ダウンタイムをはじめとする故障・メンテナンス履歴、稼働状況、ついて整理、分析した。 また、SCADAのエラーログを整理し、各種日誌情報との対応付けを行うことにより、各種SCADAエラーに対するトラブルシューティング対応状況を分析した。それらの結果と産業技術総合研究所が実施している風車状態モニタリングデータの解析・評価結果(CMS異常検知結果)をひとつに統合し、分析可能な形で整理した。その結果、SCADAエラーログの分析評価法、CMSとの比較評価をおこなうことができるようになった。
2.風車状態モニタリングデータの解析・評価
昨年度までに検討した解析手法を踏まえ、過去と比較した場合の風車の稼働トレンド情報をより明確に抽出する事を目的に、機械学習を用いた解析手法の一部を、変化点検知から異常部位検出へと変更した。その結果、実機データを用いた検証から、正常稼働状態を示すSCADAデータさえ適切であれば、サイト毎のカスタマイズをそれほど行う事無く風車の異常状態の抽出が可能である事を確認した。成果の展開を目的に、WWEC 2016 TOKYO、PHM Asia Pacific 2017などで発表を行った。なお、事業全体での連携として本解析手法とCMSとの比較について検討を行っている。 また、CMS高度化に向けては、再委託事業者であるNTN株式会社、北拓株式会社と連携し27サイト43機の風車挙動・故障予測解析、通信システム開発にかかるデータ取得を行うとともに、故障ギアボックスの屋内試験を実施した。屋内試験では特に有線による計測が困難な回転部位の稼働情報を収集するための無線センサノードを研究開発し、遊星歯車に人工的な傷を付与したギアボックスに多数設置する事で、センサ設置位置による振動情報の伝わり方の変化について検証した。
3. 実機故障ギアボックスのベンチ試験
当委託事業で、産業技術総合研究所は、風車状態モニタリングデータの解析・評価について担当している。今年度は、当委託事業でこれまで進めてきた国内実機風車データ解析(異常検知)の実施・検証を継続するとともに、実機故障ギアボックスのベンチ試験のデータ計測並びに解析実験を行った。実機故障ギアボックスベンチ試験では、従来の診断アプローチでは異常(損傷状態)の検知が困難な振動データに対して、当委託事業で開発を進めてきた人工知能アプローチ(独自特徴量+機械学習)により異常検知が可能である見通しを得た。また、風車実運用との連携・協調による異常検知技術の高度化に係る研究開発を進めた。具体的には、CMS異常検知結果の提示インタフェース、運用者による異常検知結果検証機能等、風車実運用の中で異常検知技術を効率的かつ効果的に利用できるシステムのプロトタイプを開発した。今年度の主な学術的成果として、2件の国際会議(第15回世界風力エネルギー会議(WWEC2016)、構造物ヘルスモニタリングに関するワークショップ(EWSHM2016))にて研究発表を行った。
英文要約Title : “Research and Development of Technologies for Wind Power and Other Natural Energies, Research and Development for Advanced Practical Use of Wind Turbine, Smart Maintenance Technology Research and Development (Analysis) (Risk Analysis )”

The aim of this project is to develop maintenance technology that will enable a target availability of 95% in the wind power sector. This project will also focus on insurance and certification applicability to solve issues caused by inappropriate wind turbine maintenance or technical deficiencies, including decreases in operation availability, increases in the number of malfunctions, and increases in the amount of time that a wind turbine is down. As part of this project, it is developing that high efficiency maintenance technology that will contribute to improving the equipment usage rate of wind turbine in Japan. With this proposal, maintenance technology that will make it possible to achieve an availability of 95% will be developed in close collaboration with the development of maintenance technology (called “SMART MAINTENANCE TECHNOLOGY”) organized as a separately subsidized project, and effective schemes for the appropriate use thereof in wind energy projects will be examined. The maintenance of wind turbines includes periodic maintenance to confirm their fluctuations and detect abnormalities at an early stage and maintenance that is implemented when a problem occurs, which involves identifying the location of the problem and implementing appropriate measures. To improve the efficiency of these types of maintenance and prevent a malfunction before it occurs, this project will be developing the analysis method of a Condition Monitoring System (CMS) that monitors the conditions of wind turbine components for detecting a malfunction. With the commissioned project, the content of operation logs and maintenance working logs for wind turbines and wind farms in Japan will be carefully examined through efforts that will include questionnaires and interviews. A database of maintenance conditions, operation conditions, and troubleshooting for various types of SCADA errors will also be designed and analyzed. In addition, the various sensor waveform data that represents data on wind turbine conditions obtained in a separately subsidized project will be analyzed (analysis of high order local autocorrelation characteristics, invariant analysis), and a maintenance information platform that will contribute to the early detection of wind turbine problems and to improving maintenance efficiency will be designed. In order to promote the development of effective maintenance technology, a close examination of the maintenance technology and the project impact will be conducted, the improvement effect on wind power generation projects will be quantified, and applicability in insurance and the like will be examined.
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