CN116368789A - 一种检索来自风电场的运行数据的方法 - Google Patents

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CN116368789A CN202180071098.8A CN202180071098A CN116368789A CN 116368789 A CN116368789 A CN 116368789A CN 202180071098 A CN202180071098 A CN 202180071098A CN 116368789 A CN116368789 A CN 116368789A
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Abstract

公开了一种检索经由一个或多个数据枢纽(4、6、10)来自风电场(1)的运行数据的方法。在风电场(1)的第一数据枢纽(4)处收集来自风电场(1)的风力发电机(2)中的至少一个的运行数据。第一数据枢纽(4)启动所收集的运行数据朝向布置在风电场(1)外的数据接收者(11)的传输，并在数据接收者(11)处接收运行数据。第一数据枢纽(4)在朝向数据接收者(11)传输运行数据之前，将传输信息添加到运行数据。添加的传输信息连同运行数据一起被传输，数据接收者(11)因此连同运行数据一起接收传输信息，从而使数据接收者(11)能够追溯接收的运行数据的传输历史。

Description

一种检索来自风电场的运行数据的方法
技术领域
本发明涉及一种检索经由一个或多个数据枢纽(data hubs)来自风电场的运行数据的方法。根据本发明的方法允许经由一个或多个数据枢纽将运行数据从风电场传输(待追溯)到风电场外的数据接收者(data recipient)，而不要求数据接收者联系或访问风电场或数据枢纽。
背景技术
在风电场的运行过程中，关于风电场的风力涡轮机的运行的数据被收集。有时，布置在风电场外的各方有必要获得对这种运行数据的访问。例如，这些各方可以是若干风电场的管理者和/或所有者，希望从大量风力涡轮机中收集性能数据的风力涡轮机制造商等。
为了从风电场向风电场外的某个位置检索运行数据，如上所述，数据接收者可以联系风电场内的数据收集器或数据枢纽，以请求访问数据并启动数据传输。这需要风电场内的入站通信通道，由于这可能会潜在地带来安全漏洞的风险，因此风电场不允许以这种方式联系风电场内的数据收集器或数据枢纽，或建立这种入站通信通道的情况越来越普遍。相反，数据传输可能从风电场内启动。
在数据传输过程中，有时数据包可能被延迟、丢失或损坏。当这种情况发生时，数据的接收者可能需要调查如何以及何处发生了不正常的情况。然而，在不允许数据接收者与风电场内的收据收集器或数据枢纽进行通信的设置中，很难获得关于数据传输的信息。
US 2017/0310483 A1公开了一种方法，该方法促进了安全地收集和管理与包括一个或多个风力涡轮机的电力生成系统有关的运行数据。该方法可促进对运行数据的政策管理访问，该政策管理访问包括实施差异化隐私的政策管理访问。受任服务可以从风力涡轮机接收运行数据，并从数据服务提供商接收附加的数据。用户系统可以请求由受信服务管理的运行数据，该受信服务受限于由受信服务执行的明确政策。
发明内容
本发明的实施例的一个目的是提供一种检索来自风电场的运行数据的方法，其中避免了与风电场的入站通信，同时允许数据接收者追溯数据传输。
本发明提供了一种检索经由一个或多个数据枢纽来自风电场的运行数据的方法，该风电场包括两个或更多个风力涡轮机，该方法包括以下步骤：
-在风电场的第一数据枢纽处收集来自风电场的风力涡轮机中的至少一个的运行数据，
-第一数据枢纽启动所收集的运行数据朝向布置在风电场外的数据接收者的传输，以及
-在数据接收者处接收运行数据，
其中，第一数据枢纽在朝向数据接收者传输运行数据之前，将传输信息添加到运行数据，添加的传输信息连同运行数据一起被传输，数据接收者因此连同运行数据一起接收传输信息，从而使数据接收者能够追溯接收的运行数据的传输历史。
因此，本发明提供了一种检索经由一个或多个数据枢纽来自风电场的运行数据的方法。在本文中，术语“风电场”应解释为是指布置在特定的地理区域内的多个风力涡轮机，它们共享一些基础设施，诸如内部电网、与外部电网的连接、变电站、访问通路等。
在本文中，术语“运行数据”应被解释为是指在风力涡轮机运行时收集的关于风力涡轮机的运行的数据。该运行数据可以例如包括风力涡轮机的电力生产、各种传感器测量值(例如来自负载传感器、温度传感器、振动传感器)、风电场中不同位置处的风力数据(诸如风速、风向、湍流条件、阵风条件等)、和/或提供关于风力涡轮机的运行的信息的任何其他合适种类的数据。
在本文中，术语“数据枢纽”应解释为是指数据传输路径上的节点，运行数据在被从风电场传输到数据接收者时经过该节点。数据枢纽可以例如是风力涡轮机本身、风电场内的收据收集器、从多个风电场收集数据的数据分站或中继站、数据分析中心等形式。因此，数据枢纽中的至少一些从先前的数据枢纽接收运行数据，并将运行数据转发给作为运行数据从风电场到最终数据接收者的传输的一部分的随后的数据枢纽。
在根据本发明的方法中，最初在风电场的第一数据枢纽处从风电场的风力涡轮机中的至少一个收集运行数据。第一数据枢纽可以简单地是从自身或可能地从一个或多个相邻风力涡轮机收集数据的风力涡轮机中的一个。作为一种选择，第一数据枢纽可以是定位在风电场内的从风力涡轮机中的至少一些收集数据的通信分站(例如以SCADA服务器的形式)。在任何情况下，第一数据枢纽被定位在风电场内，从而在通信方面定位在风电场的封闭或安全的环境中。因此，第一数据枢纽可以经由风电场的封闭通信网络与风力涡轮机以及可能的风电场的其他单元进行通信。
接下来，第一数据枢纽启动所收集的运行数据朝向布置在风电场外的数据接收者的传输。因此，所收集的运行数据朝向需要访问运行数据的数据接收者被传输到风电场的安全环境之外。因此，数据传输不能经由风电场的封闭通信网络进行。数据传输由第一数据枢纽启动，即从风电场内启动，在数据接收者没有请求运行数据或以其他方式联系第一数据枢纽或风电场内的其他单元的情况下。因此，为了启动数据传输，不需要与风电场进行入站通信。
最后，运行数据可能地经由一个或多个其他的数据枢纽在数据接收者处被接收。数据接收者可以例如是一个数据中心，在这个数据中心，来自若干风电场的数据被积累和分析，例如以生成关于风力涡轮机的运行、性能等的统计数据。这种数据中心可以例如由风电场的管理者或所有者运行，或由风力涡轮机制造商运行。
在朝向数据接收者传输运行数据之前，第一数据枢纽将传输信息添加到运行数据。添加的传输信息连同运行数据一起朝向数据接收者传输。因此，数据接收者接收到运行数据以及由第一数据枢纽添加的传输信息。在本文中，术语“传输信息”应被解释为是指与发生在第一数据枢纽处的传输处理(包括在第一数据枢纽处的运行数据的接收和转发)有关的信息(例如，以运行数据的接收时间、运行数据的(再)传输时间、延迟时间、(再)传输的尝试次数等形式)。因此，传输数据形成了关于运行数据的传输是如何在添加传输数据的数据枢纽被处理或执行的直接信息，因此它提供了关于包括该数据枢纽的传输路径或传输链的部分的有价值的信息。这将在下文中进一步详细描述。
因此，当运行数据被接收时，数据接收者立即掌握了关于数据传输的信息，该信息的形式是连同运行数据一起接收的传输数据。这使得数据接收者能够追溯接收的运行数据的传输历史。特别地，数据接收者将能够沿着传输链调查运行数据的任何延迟、数据包丢失等的原因和起源，而不需要数据接收者联系风电场内的任何单元或沿着传输链的任何数据枢纽。这是由于如下事实：数据接收者接收的传输信息包含针对沿着传输路径的添加传输信息的每个数据枢纽的信息，该信息与传输路径或传输链的对应部分处的传输处理有关。此外，由于传输信息总是由数据枢纽添加，而不需要数据接收者对此进行请求，并且由于数据传输是由第一数据枢纽启动的，所以这些信息对数据接收者来说是容易获得的。
运行数据可以经由至少一个中间数据枢纽从第一数据枢纽传输到数据接收者，并且中间数据枢纽中的至少一个可以将进一步的传输信息添加到运行数据。
根据该实施例，第一数据枢纽并不直接将运行数据传输到数据接收者。取而代之，第一数据枢纽将运行数据和第一数据枢纽添加的传输信息传输到中间数据枢纽。中间数据枢纽然后将进一步的传输信息添加到运行数据，进一步的传输信息反映在中间数据枢纽处对运行数据的传输处理，其与第一数据枢纽添加的传输信息类似。中间数据枢纽然后将运行数据，连同第一数据枢纽添加的传输信息和中间数据枢纽添加的传输信息一起，传输到数据接收者或进一步的中间数据枢纽。在中间数据枢纽将数据传输到进一步的中间数据枢纽的情况下，那么上述过程就会重复，因为这个进一步的中间数据枢纽也会添加传输信息并将数据传输到传输链中的下一个节点，直到运行数据和所有添加的传输信息到达数据接收者。
因此，当运行数据到达数据接收者时，数据接收者也接收到运行数据从第一数据枢纽，经由每个中间数据枢纽，传输到数据接收者的完整传输历史，该完整传输历史包括关于在途中每个步骤(以每个中间数据枢纽的形式)的传输处理的信息。这允许数据接收者容易地基于接收的信息得出在传输过程中的何处出现可能的延迟、数据包丢失等。
中间数据枢纽中的一个或多个可以布置在风电场内和/或中间数据枢纽中的一个或多个可以布置在风电场外。
第一数据枢纽可以经由专用通信连接将运行数据传输到中间数据枢纽，而数据接收者可以经由全球通信网络从中间数据枢纽接收运行数据。
根据该实施例，从第一数据枢纽到数据接收者的部分数据传输是经由专用通信连接进行的，而部分数据传输是经由全球通信网络(诸如互联网)进行的。
专用通信连接的优点是安全级别高，也就是说，如果不是不可能的话，也极难未经授权获得对经由这种连接传输的数据的访问。然而，它的缺点是数据只能被传输到连接到专用通信连接的数据枢纽上，因此外部方(诸如风力涡轮机制造商)难以获得对数据的访问。专用通信连接可以例如形成风电场内的内部通信网络(可能是有线的)的一部分。这样的内部通信网络可以允许风力涡轮机相互通信，与数据收集器、发电厂控制器等以及可能还有风电场内的其他单元通信，同时防止外部对风力涡轮机的访问。
另一方面，经由全球通信网络(诸如互联网)的通信允许将数据传输到任何可以访问全球通信网络的单元(可能需要经过授权过程)，因此，运行数据可以容易地被导向任何期望的数据接收者，外部但经过授权的一方可以因此很容易地获得对运行数据的访问。然而，全球通信网络引入了未经授权访问数据或数据枢纽的风险。
通过经由专用通信连接进行部分数据传输和经由全球通信网络进行部分数据传输，获得了高安全级别，同时允许合法的外部方容易地访问运行数据。例如，从风电场内的几个风力涡轮机收集的运行数据可以经由风电场的内部有线通信网络形式的专用通信连接传输到风电场内的单个数据枢纽，然后该单个数据枢纽可以经由全球通信网络将运行数据传输到风电场外的中间数据枢纽，或者传输到数据接收者。该单个数据枢纽可以是风电场中唯一连接到全球通信网络的单元。这使风电场在网络攻击方面的脆弱性最小化。
传输信息可以包括关于在添加传输信息的数据枢纽处对运行数据的处理的信息。
这种信息可以例如包括关于在数据枢纽处接收运行数据的时间的信息，即运行数据到达数据枢纽的时间点。如果对数据传输链中的每个数据枢纽的接收时间进行登记，就有可能得出数据传输链中何处可能发生了延迟或可能的数据包丢失。
替代地或附加地，传输信息可以包括关于传输数据从数据枢纽再传输的时间的信息，即数据枢纽将运行数据再传输到数据传输链中的下一个数据枢纽的时间点。与接收时间类似，关于再传输时间的信息可用于得出数据传输链中何处出现了可能的延迟或可能的数据包丢失。如果登记了接收时间以及再传输时间，就可以容易地得出数据包的传输历史的清晰画面。
替代地或附加地，传输信息可以包括关于从数据枢纽再传输运行数据的尝试次数(即在获得到下一个数据枢纽的成功传输之前，数据枢纽尝试将运行数据传输到传输链中的下一个数据枢纽的次数)的信息。不成功的再传输尝试会在数据传输过程中引入延迟。因此，如果在获得成功传输之前，在给定的数据枢纽需要大量的再传输尝试，那么这指示该数据枢纽正在造成延迟，因此可以采取行动，以揭示需要大量再传输尝试的原因，并可能地消除该原因。
替代地或附加地，传输信息可以包括关于数据枢纽处的延迟(latency)的信息，例如，该信息是从在数据枢纽处接收到运行数据直到成功将运行数据传输到下一个数据枢纽的时间的形式。这也是在检索运行数据的传输历史方面，特别是在识别数据传输链中造成延迟的数据枢纽方面的有用信息。
在任何情况下，关于在添加传输信息的数据枢纽处对运行数据的处理的信息为追溯运行数据的传输历史提供了有价值的输入。
传输信息可以以元数据的形式被添加到运行数据。根据该实施例，当数据枢纽将传输信息添加到运行数据时，实际运行数据不受影响。取而代之，传输信息以元数据的形式被包括，因此一旦数据接收者收到传输信息，就可以很容易地从数据包中检索到它。
作为替代，传输信息可以被添加到运行数据的标题中。在这种情况下，传输信息也与运行数据分离，因为添加传输信息并不影响运行数据，而且传输信息可以容易地在数据接收者处得到。
作为另一替代，传输信息可以直接被添加到运行数据。
传输信息可以包括由添加传输信息的数据枢纽生成的数字签名。该数字签名可以例如基于运行数据生成。
根据该实施例，添加传输信息的数据枢纽通过将数字签名添加到传输信息中来验证运行数据。这允许数据接收者验证接收的运行数据的正确性，并确保运行数据没有被篡改。
该方法还可以包括数据接收者基于接收的传输信息重建接收的运行数据的传输历史的步骤。这在两个或更多个数据枢纽在从第一数据枢纽向数据接收者传输期间向运行数据添加了传输信息的情况下尤其相关。通过拼凑每个数据枢纽添加的传输信息，可以得出整个数据传输的完整画面，从而允许在数据接收者处重建传输历史。
附图说明
现在将参照附图进一步详细描述本发明，其中：
图1图示了生成运行数据的风电场，该运行数据依据根据本发明的实施例的方法被检索，
图2图示了依据根据本发明的实施例的方法从风电场进行数据检索，以及
图3是图示根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1图示了包括多个风力涡轮机2(图中显示了三个)的风电场1。风力涡轮机2通过从风中提取能量来生产电力，生产的电力被供应给电网3。在运行期间，风力涡轮机还生成与风力涡轮机2的运行相关的运行数据。该运行数据可以例如包括电力生产、各种传感器测量值、气象数据等。传感器测量值可以例如包括来自布置在风力涡轮机2内不同位置的温度传感器的测量值，来自负载传感器(例如，以测量风力涡轮机叶片、塔架等的挠度的应变计等形式)的测量值，来自振动传感器(例如，以布置在风力涡轮机2的相关位置的加速度计或陀螺仪的形式)的测量值。气象数据可以例如包括风向、风速、阵风条件、湍流条件、环境温度、降水水平和种类、湿度、空气密度等。
来自风力涡轮机2的运行数据由定位在风电场1内的第一数据枢纽4收集。运行数据经由通信连接5从各个风力涡轮机2传输到第一数据枢纽4。由于第一数据枢纽4和风力涡轮机2都布置在风电场1内，该通信连接5可以形成封闭的通信网络的一部分，该封闭的通信网络允许风电场1内的单元相互通信，但不允许与布置在风电场1外的单元通信。例如，该通信连接5可以是专用连接和/或有线连接。第一数据枢纽4还可以接收来自风力涡轮机2以外的其他源的运行数据，例如是来自气象桅杆(metmast)和/或来自从布置在风电场1的其他部分的风力涡轮机收集运行数据的其他数据枢纽的运行数据。
第一数据枢纽4被配置为将传输信息添加到从风力涡轮机2接收的运行数据，并经由通信连接7将运行数据和添加的传输信息传输到布置在风电场1外的第一中间数据枢纽6。添加的传输信息与在第一数据枢纽4处对运行数据的传输处理有关。传输信息可以例如包括关于运行数据在第一数据枢纽4处的接收时间、运行数据从第一数据枢纽4到第一中间数据枢纽6的再传输时间、在获得成功的再传输之前再传输运行数据的尝试次数、传输过程中的延迟等信息。
因此，第一数据枢纽4启动了将运行数据连同添加的传输信息一起传输到风电场1外。通信连接7可以形成全球通信网络(诸如互联网)的一部分。
第一中间数据枢纽6也添加与在第一中间数据枢纽6处对运行数据的传输处理有关的传输信息。此外，第一中间数据枢纽6可能地经由一个或多个进一步的中间数据枢纽(未显示)将运行数据，和第一数据枢纽4添加的传输信息以及第一中间数据枢纽6添加的传输信息，再传输到数据接收者(未显示)。向数据接收者的传输经由通信连接8进行。
当运行数据最终到达数据接收者时，数据接收者也接收到由形成风电场1和数据接收者之间的数据传输链的数据枢纽4、6添加的传输信息。因此，数据接收者容易地掌握了与在沿着数据链上的数据枢纽中的每一个处发生的传输处理有关的信息，从而使数据接收者能够重建和追溯运行数据的传输历史。
图2图示了依据根据本发明的实施例的方法从风电场进行数据检索。该风电场可以例如是图1所示的风电场。
运行数据由多个数据生产者9(例如以风力涡轮机、气象桅杆、数据分站等的形式)例如以上面参照图1描述的方式生成。数据生产者9都定位在风电场内。
由数据生产者9生成的运行数据由第一数据枢纽4收集，该第一数据枢纽4也布置在风电场内。第一数据枢纽4在将运行数据传输到第一中间数据枢纽6(以由风电场的所有者运行的数据中心的形式)之前，将传输信息添加到收集的运行数据。第一中间数据枢纽6可以布置在风电场外，从第一数据枢纽4到第一中间数据枢纽6的数据传输可以因此构成到风电场外的运行数据传输。
添加的传输信息与在第一数据枢纽4处对运行数据的传输处理有关，并且可以包括关于运行数据的接收时间、运行数据的再传输时间、再传输的尝试次数、延迟信息等。
第一中间数据枢纽6也将传输信息添加到运行数据，然后将运行数据连同由第一数据枢纽4以及由第一中间数据枢纽6添加的传输信息一起，传输到第二中间数据枢纽10(以由风电场的风力涡轮机的制造商运行的数据中心的形式)。
第二中间数据枢纽10也将传输信息添加到运行数据，并将运行数据连同所有添加的传输信息一起传输到构成运行数据的最终目的地的多个数据接收者11。
因此，数据接收者11经由中间数据枢纽4、10接收运行数据，但也接收与运行数据从第一数据枢纽4到数据接收者11的传输有关的信息。因此，传输信息使数据接收者11能够重建运行数据的传输历史，包括识别何处以及如何发生可能的延迟或数据包的丢失风险。此外，数据接收者11在接收到运行数据后可以容易地获得使得这成为可能的所需信息，因此数据接收者11没有必要为了能够重建和追溯传输历史而联系风电场内的单元(包括数据生产者9和第一数据枢纽4)。
图3是图示根据本发明的实施例的方法的流程图。该过程开始于步骤12。在步骤13，在第一数据枢纽处例如以上面参照图1和图2描述的方式收集与风电场内的多个风力涡轮机的运行有关的运行数据。第一数据枢纽布置在风电场内。
在步骤14，第一数据枢纽将传输信息添加到运行数据。添加的传输信息与在第一数据枢纽处发生的数据传输处理有关，并且它可以以上面参照图1和图2描述的方式被添加。
在步骤15，第一数据枢纽通过尝试朝向数据接收者传输运行数据和添加的传输信息，启动了运行数据朝向布置在风电场外的数据接收者的传输。因此，数据传输由第一数据枢纽启动，而不需要数据接收者请求数据或以其他方式联系布置在风电场内的数据枢纽或其他单元。
在步骤16，调查运行数据的传输是否成功。如果不是这样，也就是说，如果传输失败，该过程将转到步骤17，在那里，将传输运行数据的不成功的尝试次数添加到传输信息，然后该过程返回到步骤15并且再次尝试传输。
在步骤16揭示传输成功的情况下，该过程转到步骤18，在那里，运行数据和添加的传输信息在数据接收者处被接收。因此，数据接收者掌握了所收集的运行数据以及添加的传输信息。
因此，在步骤19，数据接收者从接收的数据中检索传输信息，并基于检索到的传输信息重建运行数据的传输历史。
在步骤15，运行数据和传输信息可以直接传输到数据接收者。作为一种替代，数据可以经由一个或多个中间数据枢纽从第一数据枢纽传输到数据接收者。在这种情况下，步骤15-17在每个中间数据枢纽处重复进行，即每个中间数据枢纽添加与在该中间数据枢纽处的传输处理有关的传输信息，并将运行数据连同所有添加的传输信息一起传输到下一个中间数据枢纽，或传输到数据接收者。

Claims (7)

1.一种检索经由一个或多个数据枢纽(4，6，10)来自风电场(1)的运行数据的方法，所述风电场(1)包括两个或更多个风力涡轮机(2)，所述方法包括以下步骤：
-在所述风电场(1)的第一数据枢纽(4)处收集来自所述风电场(1)的风力涡轮机(2)中的至少一个的运行数据，
-所述第一数据枢纽(4)启动所收集的运行数据朝向布置在所述风电场(1)外的数据接收者(11)的传输，以及
-在所述数据接收者(11)处接收所述运行数据，
其中，所述第一数据枢纽(4)在朝向所述数据接收者(11)传输所述运行数据之前，将传输信息添加到所述运行数据，添加的传输信息连同所述运行数据一起被传输，所述数据接收者(11)因此连同所述运行数据一起接收所述传输信息，从而使所述数据接收者(11)能够追溯接收的运行数据的传输历史。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运行数据经由至少一个中间数据枢纽(6，10)从所述第一数据枢纽(4)传输到所述数据接收者(11)，并且其中所述中间数据枢纽(6，10)中的至少一个将进一步的传输信息添加到所述运行数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一数据枢纽(4)经由专用通信连接(5)将所述运行数据传输到中间数据枢纽(6，10)，所述数据接收者(11)经由全球通信网络(8)从中间数据枢纽(6，10)接收所述运行数据。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述传输信息包括关于在添加所述传输信息的数据枢纽(4，6，10)处对所述运行数据的处理的信息。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述传输信息以元数据的形式被添加到所述运行数据。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述传输信息包括由添加所述传输信息的数据枢纽(4，6，10)生成的数字签名。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括所述数据接收者(11)基于接收的传输信息重建接收的运行数据的传输历史的步骤。
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