DE102019135622A1 - Method for determining operating data of a wind turbine - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters einer Windenergieanlage bereitgestellt. Das Bestimmungsverfahren umfasst ein Erstellen eines digitalen Abbilds der Windenergieanlage in Bezug auf den mindestens einen Betriebsparameter und ein Erfassen mindestens eines Struktursensorsignals, das ein Strukturverhalten der Windenergieanlage widerspiegelt. Mittels eines Anlagenmodells, das im Hinblick auf die Windenergieanlage zur Verfügung gestellt ist, wird der mindestens eine Betriebsparameter der Windenergieanlage in Abhängigkeit von dem Struktursensorsignal und dem digitalen Abbild ermittelt.A method for determining at least one operating parameter of a wind energy installation is provided. The determination method comprises creating a digital image of the wind energy installation with regard to the at least one operating parameter and acquiring at least one structure sensor signal which reflects a structural behavior of the wind energy installation. By means of a system model that is made available with regard to the wind energy system, the at least one operating parameter of the wind energy system is determined as a function of the structure sensor signal and the digital image.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen im Allgemeinen eine Zustandsüberwachung einer Windenergieanlage, und betreffen insbesondere die Bestimmung bzw. Schätzung von Betriebsdaten einer Windenergieanlage auf der Grundlage einer Kombination von Sensordaten und eines modellbasierten Ansatzes.Embodiments of the present invention generally relate to condition monitoring of a wind energy installation, and in particular relate to the determination or estimation of operating data of a wind energy installation on the basis of a combination of sensor data and a model-based approach.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Zur Steuerung und/oder Regelung von Windenergieanlagen werden aktuelle Betriebsdaten derartiger Anlagen benötigt. Eine Windenergieanlage umfasst eine Vielzahl von Sensoren, die Aussagen über beispielsweise das Schwingungsverhalten von Rotorblättern, eine Rotorblattmasse, eine Steifigkeit eines Rotorblatts, einen Pitchwinkel, eine Rotordrehzahl und eine Außentemperatur ermöglichen. Zudem erfordert die umfangreiche Steuerung und Überwachung einer Windenergieanlage die Berücksichtigung unterschiedlicher Betriebsbedingungen. Durch die mit dem Betrieb einer Windenergieanlage verknüpften Bedingungen, zum Beispiel Druck- und Temperaturschwankungen, aber auch insbesondere stark wechselnde Windverhältnisse, sowie durch die Vielzahl von gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsmaßnahmen ist die Überwachung einer Windenergieanlage ein komplexer Vorgang.Current operating data of such systems are required to control and / or regulate wind energy systems. A wind energy installation comprises a large number of sensors which enable statements to be made, for example, about the vibration behavior of rotor blades, a rotor blade mass, a stiffness of a rotor blade, a pitch angle, a rotor speed and an outside temperature. In addition, the extensive control and monitoring of a wind turbine requires that different operating conditions be taken into account. Due to the conditions associated with the operation of a wind turbine, for example pressure and temperature fluctuations, but also in particular strongly changing wind conditions, as well as the large number of legally prescribed safety measures, the monitoring of a wind turbine is a complex process.

Die zur Überwachung einer Windenergieanlage eingesetzten Sensoren sind somit einer Vielzahl von Randbedingungen unterworfen. Parasitäre Einflussgrößen wie beispielsweise Pitchwinkel, Rotordrehzahl und Außentemperatur werden oftmals direkt gemessen oder auch mittels Hilfsgrößen wie beispielsweise Proxies erfasst. Ein Nachteil herkömmlicher Verfahren tritt beispielsweise dann auf, wenn eine oder mehrere der Messgrößen wie z.B. der Pitchwinkel, die Rotordrehzahl und/oder die Außentemperatur oder auch die Proxies aufgrund von Übertragungsproblemen - weil beispielsweise ein Schleifring nicht korrekt funktioniert - nicht zur Verfügung stehen. In einem derartigen Fall ergibt sich das Problem, dass das angeschlossene System nicht betriebsbereit ist.The sensors used to monitor a wind turbine are therefore subject to a large number of boundary conditions. Parasitic influencing variables such as pitch angle, rotor speed and outside temperature are often measured directly or also recorded using auxiliary variables such as proxies. A disadvantage of conventional methods occurs, for example, when one or more of the measured variables such as the pitch angle, the rotor speed and / or the outside temperature or the proxies are not available due to transmission problems - because a slip ring is not working correctly, for example. In such a case, the problem arises that the connected system is not ready for operation.

Insbesondere sind auch Eigenfrequenzen oder Eigenmoden von beispielsweise einem Rotorblatt wichtige Eigenschaften, deren Verhalten mit Vibrationssensoren gemessen werden kann. Derartige Eigenfrequenzen bzw. Schwingungscharakteristika ändern sich mit z.B. einer Rotorblattmasse und einer Steifigkeit bzw. einer Federkonstante des Rotorblatts einer Windenergieanlage. Eine genaue Analyse von Eigenfrequenzen oder Eigenmoden eines Rotorblatts liefert wichtige Aussagen über beispielsweise dessen Struktur und dessen Schwingungsverhalten. Sind diese Eigenfrequenzen oder Eigenmoden einmal bekannt, so lässt sich bei Abweichungen auf eine Veränderung des Zustands der Systemstruktur schließen.In particular, natural frequencies or natural modes of a rotor blade, for example, are also important properties, the behavior of which can be measured with vibration sensors. Such natural frequencies or vibration characteristics change with, for example, a rotor blade mass and a stiffness or a spring constant of the rotor blade of a wind turbine. A precise analysis of the natural frequencies or natural modes of a rotor blade provides important information about, for example, its structure and its vibration behavior. Once these natural frequencies or natural modes are known, deviations can indicate a change in the state of the system structure.

Viele Systeme weisen variable Betriebsparameter auf oder werden unter unterschiedlichen Umweltbedingungen betrieben. Dies ist unter anderem bei Rotorblättern von Windenergieanlagen der Fall, bei welchen z.B. Rotordrehzahl, Pitchwinkel, Flächenbelastung, Anströmwinkel, Anströmgeschwindigkeit etc. in kurzen Zeitabständen variieren. Neben Änderungen an diesen Betriebsparametern sind auch äußere Einflüsse, d.h. Umweltbedingungen wie Windverhältnisse, Temperaturen, Eisbelag, Feuchtigkeit etc. ständigen Variationen unterworfen. Die Eigenfrequenzen und Eigenmoden des Systems sind somit abhängig von den Betriebs- bzw. Umweltbedingungen, wobei sich eine derartige Abhängigkeit für jede Eigenfrequenz oder Eigenmode unterscheiden kann. Bei der Überwachung von Betriebszuständen von Windenergieanlagen wird eine Mehrzahl von Sensoren verwendet. Zum Beispiel können Druckmessungen zur Bestimmung eines Drucks an einem Rotorblatt, Dehnungsmessungen zur Messung der Biegung eines Rotorblatts, Beschleunigungsmessungen zur Messung einer Beschleunigung eines Rotorblatts oder andere Größen gemessen werden.Many systems have variable operating parameters or are operated under different environmental conditions. This is the case, among other things, with rotor blades of wind turbines, in which, for example, rotor speed, pitch angle, surface loading, angle of flow, flow velocity, etc. vary at short intervals. In addition to changes to these operating parameters, external influences, i.e. environmental conditions such as wind conditions, temperatures, ice cover, moisture, etc. are also subject to constant variations. The natural frequencies and natural modes of the system are therefore dependent on the operating or environmental conditions, wherein such a dependency can differ for each natural frequency or natural mode. A plurality of sensors is used to monitor the operating states of wind energy installations. For example, pressure measurements to determine a pressure on a rotor blade, strain measurements to measure the bending of a rotor blade, acceleration measurements to measure an acceleration of a rotor blade or other variables can be measured.

Aufgrund der Vielzahl und Komplexität von Struktur- und Überwachungssensoren kann deren fehlerfreier Betrieb nicht immer sichergestellt werden. Wenn ein oder mehrere Struktur-und Überwachungssensoren nicht betriebsbereit sind, besteht die Gefahr, dass eine zu geringe Zahl an relevanten Sensorsignalen zur Verfügung steht. Daher kann der Fall eintreten, dass durch die begrenzte Verfügbarkeit von Sensordaten, beispielsweise auch durch Bandbreitenbegrenzung und/oder Nichtverfügbarkeit von Clouddaten, eine zuverlässige Überwachung und/oder ein zuverlässiger Betrieb der Windenergieanlage nicht gewährleistet werden kann. Vielfach besteht der Nachteil, dass aufgrund von Verbindungsproblemen relevante Daten zur Bestimmung von Betriebsparametern nicht zur Verfügung stehen. Somit ist es wünschenswert, durch eine robuste Ermittlung von Betriebsparametern der Windenergieanlage eine verbesserte Betriebsbereitschaft und eine verbesserte Zustandsüberwachung sicherzustellen.Due to the large number and complexity of structural and monitoring sensors, their error-free operation cannot always be guaranteed. If one or more structure and monitoring sensors are not ready for operation, there is a risk that an insufficient number of relevant sensor signals will be available. The case can therefore arise that the limited availability of sensor data, for example also due to bandwidth limitation and / or unavailability of cloud data, cannot guarantee reliable monitoring and / or reliable operation of the wind turbine. In many cases, there is the disadvantage that, due to connection problems, relevant data for determining operating parameters is not available. It is therefore desirable to ensure improved operational readiness and improved status monitoring through a robust determination of operating parameters of the wind energy installation.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters einer Windenergieanlage bereitgestellt, mit den Schritten:

  • Erststellen eines digitalen Abbilds der Windenergieanlage in Bezug auf den mindestens einen Betriebsparameter, Erfassen mindestens eines Struktursensorsignals, welches ein Strukturverhalten der Windenergieanlage widerspiegelt, und Ermitteln, mittels eines Anlagenmodells, des mindestens einen Betriebsparameters der Windenergieanlage in Abhängigkeit von dem Struktursensorsignal und dem digitalen Abbild.
According to one embodiment, a method for determining at least one operating parameter of a wind energy installation is provided, with the following steps:
  • Creation of a digital image of the wind energy installation in relation to the at least one operating parameter, acquisition of at least one structure sensor signal which is a Reflects the structural behavior of the wind energy installation, and ascertaining, by means of a system model, the at least one operating parameter of the wind energy installation as a function of the structure sensor signal and the digital image.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, welches auf einem computerlesbaren Speichermedium abgespeichert ist und dafür angepasst ist, beim Ablauf auf einem Computer ein Verfahren zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters einer Windenergieanlage auszuführen.According to a further embodiment, a computer program product is provided which is stored on a computer-readable storage medium and is adapted to execute a method for determining at least one operating parameter of a wind turbine when running on a computer.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 zeigt beispielhaft eine Windenergieanlage, deren Zustand mit einem Verfahren zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen überwacht werden kann;
  • 2 zeigt einen Rotor der in 1 gezeigten Windenergieanlage, von vorne gesehen;
  • 3 zeigt schematisch ein Auswerteverfahren zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters einer Windenergieanlage gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen; und
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters einer Windenergieanlage gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen.
Exemplary embodiments are shown in the drawings and explained in more detail in the description below. In the drawings show:
  • 1 shows, by way of example, a wind energy installation, the state of which can be monitored using a method for determining at least one operating parameter according to embodiments described herein;
  • 2 shows a rotor in 1 shown wind turbine, seen from the front;
  • 3 shows schematically an evaluation method for determining at least one operating parameter of a wind energy installation according to embodiments described herein; and
  • 4th shows a flowchart to illustrate a method for determining at least one operating parameter of a wind energy installation according to embodiments described herein.

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.In the drawings, the same reference symbols denote the same or functionally identical components or steps.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

Im Folgenden wird detaillierter Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, wobei ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen veranschaulicht sind.In the following, reference is made in more detail to various embodiments of the invention, one or more examples being illustrated in the drawings.

In einer Windenergieanlage sind zahlreiche Sensoren bzw. Messsysteme verbaut, welche vielfältige Aufgaben erfüllen. So sind in Windenergieanlagen Sensoren bereitgestellt, die Sensordaten liefern, welche Aussagen über das Strukturverhalten verschiedener Komponenten der Windenergieanlage erlauben. Die unterschiedlichen Sensoren, die Aussagen über den Zustand einer Windenergieanlage ermöglichen, erfassen unter anderem, aber nicht ausschließlich Sensordaten, welche beispielsweise Schwingungsmoden eines Rotorblatts der Windenergieanlage, einen Eisbelag auf mindestens einem Rotorblatt, Eigenfrequenzen des Rotorblatts oder des Turms der Windenergieanlage, Verschiebung von Eigenfrequenzen, Schwingungscharakteristika einer Windenergieanlagen-Struktur, eine Außentemperatur und/oder eine Windrichtung in der Umgebung der Windenergieanlage, Rotorblattgeräusche während einer Drehung des Rotors der Windenergieanlage, und auch Kombinationen der obigen Größen repräsentieren.Numerous sensors or measuring systems are installed in a wind turbine, which perform a wide range of tasks. For example, sensors are provided in wind power plants which supply sensor data which allow statements to be made about the structural behavior of various components of the wind power plant. The different sensors, which enable statements about the condition of a wind turbine, record, among other things, but not exclusively, sensor data which, for example, indicate vibration modes of a rotor blade of the wind turbine, an ice coating on at least one rotor blade, natural frequencies of the rotor blade or the tower of the wind turbine, shift of natural frequencies Vibration characteristics of a wind turbine structure, an outside temperature and / or a wind direction in the vicinity of the wind turbine, rotor blade noises during a rotation of the rotor of the wind turbine, and also combinations of the above variables.

Die oben genannten Sensordaten werden über unterschiedliche Schnittstellen und/oder Feldbusse an Auswerte- und Steuerungskomponenten der Windenergieanlage übertragen. Eine derartige Schnittstelle überträgt ein Signal, welches die Sensordaten enthält, zu übrigen Komponenten der Windenergieanlage. Die Schnittstelle kann insbesondere als eine SCADA-Schnittstelle (Supervisory Control and Data Acquisition-Schnittstelle) ausgebildet sein. Das Verfahren gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen eignet sich insbesondere auch dann, wenn SCADA-Ausfälle kompensiert werden müssen. Durch das Verfahren gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen besteht der Vorteil, dass keine neuen Sensoreinheiten bereitgestellt werden müssen und sogar eine Verringerung der Anzahl von Sensorsystemen unterstützt werden kann.The above-mentioned sensor data are transmitted to evaluation and control components of the wind energy installation via different interfaces and / or field buses. Such an interface transmits a signal containing the sensor data to other components of the wind energy installation. The interface can in particular be designed as a SCADA interface (Supervisory Control and Data Acquisition Interface). The method according to the embodiments described herein is also particularly suitable when SCADA failures have to be compensated for. The method according to the embodiments described herein has the advantage that no new sensor units have to be provided and even a reduction in the number of sensor systems can be supported.

1 veranschaulicht schematisch eine Windenergieanlage 200 als ein Anwendungsbeispiel für ein Verfahren zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters der Windenergieanlage 200. Unterschiedliche Struktursensoren 110 können an der Windenergieanlage angebracht sein, wobei die Sensoreinheiten 110 mittels Lichtleitern 112 mit einer Auswerteeinheit 114 betriebsmäßig verbunden sind. Ein derartiger Struktursensor 110 kann beispielsweise ein mechanischer Lastsensor sein. Eines oder mehrere Rotorblätter 100 der Windenergieanlage 200 können unterschiedliche Sensorpositionen für die Sensoreinheit 110 umfassen. Die Sensoreinheit 110 kann insbesondere als ein Vibrationssensor ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, die Sensoreinheit 110 als einen Beschleunigungssensor, einen Dehnungssensor, einen Temperatursensor etc. auszubilden. Hierbei kann die Sensoreinheit 110 die Sensorsignale auf Grundlage elektrischer oder optischer Effekte messen, d.h. der Sensor kann als ein elektrischer oder als ein faseroptischer Sensor ausgebildet sein. 1 schematically illustrates a wind turbine 200 as an application example for a method for determining at least one operating parameter of the wind energy installation 200 . Different structure sensors 110 can be attached to the wind turbine, the sensor units 110 by means of light guides 112 with an evaluation unit 114 are operationally connected. Such a structure sensor 110 can for example be a mechanical load sensor. One or more rotor blades 100 the wind turbine 200 can have different sensor positions for the sensor unit 110 include. The sensor unit 110 can in particular be designed as a vibration sensor. It is also possible to use the sensor unit 110 as an acceleration sensor, a strain sensor, a temperature sensor, etc. to form. Here, the sensor unit 110 measure the sensor signals on the basis of electrical or optical effects, ie the sensor can be designed as an electrical or as a fiber optic sensor.

Sensorpositionen von Struktursensoren 110 können an der gesamten Struktur der Windenergieanlage 200 lokalisiert sein. So umfasst die Struktur der Windenergieanlage 200 einen Turm 202, eine Gondel 203 und einen unter Bezugnahme auf 2 untenstehend beschriebenen Rotor 500 mit Rotorblättern 100. Anbringungspositionen für die Sensoreinheiten 110 können somit an zahlreiche Komponenten der Windenergieanlage 200 wie beispielsweise an dem Turm 202, der Gondel 203, der Rotornabe 205 und anderen Stellen der Windenergieanlage 200 bereitgestellt sein. Nach einer Auswertung kann die Auswerteeinheit 114 ein Signal an eine Steuerungseinheit 204 zur Steuerung und/oder Regelung der Windenergieanlage 200 übermitteln. Die Steuerung der Windenergieanlage erfolgt beispielsweise über eine Veränderung des Pitchwinkels mindestens eines Rotorblatts 100, wobei der Pitchwinkel eine Drehung des Rotorblatts 100 um eine Längsachse 101 des Rotorblatts 100 beschreibt.Sensor positions of structure sensors 110 can work on the entire structure of the wind turbine 200 be localized. So includes the structure of the wind turbine 200 A tower 202 , a gondola 203 and one with reference to 2 rotor described below 500 with rotor blades 100 . Mounting positions for the sensor units 110 can thus be used by numerous Components of the wind turbine 200 such as on the tower 202 , the gondola 203 , the rotor hub 205 and other places on the wind turbine 200 be provided. After an evaluation, the evaluation unit 114 a signal to a control unit 204 for controlling and / or regulating the wind turbine 200 to transfer. The wind energy installation is controlled, for example, by changing the pitch angle of at least one rotor blade 100 , where the pitch angle is a rotation of the rotor blade 100 around a longitudinal axis 101 of the rotor blade 100 describes.

Die Länge des Rotorblatts 100 reicht von einem Blattflansch zu einer Blattspitze, wobei zwischen Blattflansch und Blattspitze in zweckmäßiger Weise keine elektrischen Leitungen vorhanden sein sollten. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Sensoreinheiten 110 als optische Sensoren wie beispielsweise als faseroptische Sensoren bereitgestellt werden. Messdaten, die von den Sensoreinheiten 110 geliefert werden, werden über den Lichtleiter 112 zu der Auswerteeinheit 114 übertragen, die in zweckmäßiger Weise in der Rotornabe 205 bereitgestellt ist. Jedes Rotorblatt 100 kann für sich separat eine individuelle Verteilung von Sensoren 110 aufweisen. Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, wird mindestens eine Sensoreinheit 110 in jedem Rotorblatt 100 zur Verfügung gestellt.The length of the rotor blade 100 extends from a blade flange to a blade tip, with no electrical lines being present between the blade flange and blade tip in an expedient manner. For this reason it is advantageous if the sensor units 110 as optical sensors such as fiber optic sensors. Measurement data received from the sensor units 110 are delivered via the light guide 112 to the evaluation unit 114 transferred in an expedient manner in the rotor hub 205 is provided. Every rotor blade 100 can individually distribute sensors individually 110 exhibit. According to embodiments described herein, which can be combined with other embodiments, at least one sensor unit 110 in every rotor blade 100 made available.

2 zeigt einen Rotor 500 der in 1 veranschaulichten Windenergieanlage 200 in größerem Detail. Wie beispielhaft dargestellt, weist der Rotor 500 der Windenergieanlage 203 an der Rotornabe 205 angebrachte Rotorblätter 100 auf. Gemäß typischen Ausführungsformen hat der Rotor 500 zumindest zwei Rotorblätter, insbesondere drei Rotorblätter. Beim Betrieb der Windenergieanlage rotiert der Rotor 500, d.h. die Nabe 205 mit den Rotorblättern 100 um eine Achse. Dabei wird ein Generator zur Stromerzeugung angetrieben. 2 shows a rotor 500 the in 1 illustrated wind turbine 200 in greater detail. As shown by way of example, the rotor 500 the wind turbine 203 on the rotor hub 205 attached rotor blades 100 on. According to typical embodiments, the rotor 500 at least two rotor blades, in particular three rotor blades. The rotor rotates when the wind turbine is in operation 500 , ie the hub 205 with the rotor blades 100 around an axis. A generator is driven to generate electricity.

In einem oder mehreren der Rotorblätter 100 ist mindestens eine Sensoreinheit 110 bereitgestellt. Das Signal der Sensoreinheit 110 wird über den Lichtleiter 112 an einen Verteiler 501 übertragen. Vorzugsweise ist der Verteiler 501 an einem Blattschott des Rotorblatts 100 angebracht. Wie ferner in 2 gezeigt, ist ein Übertragungslichtleiter 503 bzw. eine optische Faser von dem Verteiler 501 zu der Auswerteeinheit 114 zur Verfügung gestellt. Der Übertragungslichtleiter 503 kann beispielsweise entlang einer Feder oder einer Spirale bzw. durch eine Feder oder durch eine Spirale oder ein entsprechendes mechanisches Element geführt werden, sodass bei einer Rotation des Rotorblatts 100 um seine Längsachse 101, d.h. beim Einstellen des Pitchwinkels, keine Beschädigungen auftreten.In one or more of the rotor blades 100 is at least one sensor unit 110 provided. The signal from the sensor unit 110 is via the light guide 112 to a distributor 501 transfer. Preferably the manifold is 501 on a blade bulkhead of the rotor blade 100 appropriate. As also in 2 shown is a transmission light guide 503 or an optical fiber from the distributor 501 to the evaluation unit 114 made available. The transmission light guide 503 can for example be guided along a spring or a spiral or by a spring or by a spiral or a corresponding mechanical element, so that when the rotor blade rotates 100 around its longitudinal axis 101 , ie when adjusting the pitch angle, no damage occurs.

3 zeigt ein Blockbild eines Auswerteprozesses 102 zur Ermittlung des mindestens einen Betriebsparameters 106. Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, werden in einem Anlagenmodell 105 unterschiedliche Daten wie beispielsweise Abbilddaten 108 und parasitäre Einflussgrößen 109 verarbeitet, um mindestens einen Betriebsparameter 106 betreffend die in den 1 und 2 obenstehend beschriebene Windenergieanlage 200 bzw. den Rotor 500 der Windenergieanlage 200 zu ermitteln. Das Anlagenmodell 105 betrifft mindestens eine Windenergieanlage 200 und kann dazu herangezogen werden, Betriebsparameter 106 zu ermitteln, welche aufgrund von Sensorausfällen oder Systemfehlern nicht direkt aus Sensordaten erhältlich sind. 3 shows a block diagram of an evaluation process 102 to determine the at least one operating parameter 106 . According to an embodiment, which can be combined with other embodiments described herein, in a plant model 105 different data such as image data 108 and parasitic influencing variables 109 processed to at least one operating parameter 106 concerning those in the 1 and 2 wind turbine described above 200 or the rotor 500 the wind turbine 200 to determine. The plant model 105 concerns at least one wind turbine 200 and can be used for this purpose, operating parameters 106 determine which ones cannot be obtained directly from sensor data due to sensor failures or system errors.

Da das gesamte System einer Windenergieanlage 200 unter Umständen dann nicht betriebsbereit ist, wenn ein relevanter Betriebsparameter 106 nicht zur Verfügung steht, ergeben sich durch den modellbasierten Ansatz mithilfe der aus dem Anlagenmodell 105 ausgegebenen Daten erhebliche Vorteile. Beispielsweise ist es möglich, Parameter wie Pitchwinkel, Rotordrehzahl und Außentemperatur auf der Grundlage von mit einem Vibrationssensor bzw. anderen Struktursensoren erfassten Signalen abzuschätzen. Gemäß einer weiteren Modifikation ist der mindestens eine Betriebsparameter 106 gewählt aus der Gruppe, welche besteht aus einem Pitchwinkel des Rotorblatts der Windenergieanlage, einer Rotordrehzahl, einer Umgebungstemperatur der Windenergieanlage, Schwingungseigenschaften des Rotorblatts, einer Krafteinwirkung auf einen Turm der Windenergieanlage, einem Yaw-Winkel einer Gondel der Windenergieanlage in Bezug auf die Windrichtung, einer Windgeschwindigkeit, einer Rotorblatttemperatur, einem Azimutwinkel und jedweder Kombination davon.As the entire system of a wind turbine 200 may not be ready for operation if a relevant operating parameter 106 is not available, result from the model-based approach with the help of the system model 105 output data have significant advantages. For example, it is possible to estimate parameters such as pitch angle, rotor speed and outside temperature on the basis of signals recorded with a vibration sensor or other structure sensors. According to a further modification, the at least one is an operating parameter 106 selected from the group consisting of a pitch angle of the rotor blade of the wind turbine, a rotor speed, an ambient temperature of the wind turbine, vibration properties of the rotor blade, a force acting on a tower of the wind turbine, a yaw angle of a nacelle of the wind turbine in relation to the wind direction, a Wind speed, a rotor blade temperature, an azimuth angle and any combination thereof.

Um einen oder mehrere relevante Betriebsparameter 106 aus dem Anlagenmodell 105 zu erhalten, ist es erforderlich, alternative Datenquellen für den Betriebsparameter 106 zu nutzen. Hierbei kann es sich entweder um direkt gemessene Daten wie beispielsweise Struktursensordaten 104, die mittels Struktursensoren wie Vibrationssensoren gewonnen werden, oder die durch ein digitales Abbild 103 ermittelten Abbilddaten 108 handeln. Bei den direkt gemessenen Daten kann es sich um Daten aus Struktursensoren, d.h. um Struktursensorsignale 104 handeln, wobei Struktursensoren an unterschiedlichen Komponenten der Windenergieanlage 200 angebracht sein können. Ein mit den Struktursensoren ermitteltes Strukturverhalten der Windenergieanlage 200 kann beispielsweise auf Vibrationsmessungen basiert sein, die mit an Rotorblättern angebrachten Vibrationssensoren durchgeführt werden können. So ist es beispielsweise möglich, über gemessene Steifigkeitsdaten, die gegebenenfalls mit Struktursensoren ermittelt worden sind, auf eine Drehzahl des Rotors der Windenergieanlage oder eine Temperatur am Rotorblatt zurückzuschließen.To one or more relevant operating parameters 106 from the plant model 105 It is necessary to obtain alternative data sources for the operating parameters 106 to use. This can either be directly measured data such as structural sensor data 104 that are obtained by means of structure sensors such as vibration sensors, or that are obtained from a digital image 103 determined image data 108 act. The directly measured data can be data from structure sensors, ie structure sensor signals 104 act, with structure sensors on different components of the wind turbine 200 may be appropriate. A structural behavior of the wind energy installation determined with the structure sensors 200 can for example be based on vibration measurements that can be carried out with vibration sensors attached to rotor blades. For example, it is possible to measure over Inferring rigidity data, which may have been determined with structure sensors, to a speed of the rotor of the wind energy installation or a temperature on the rotor blade.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, kann das Erfassen der Struktursensordaten 104 ein Erstellen eine Häufigkeitsverteilung einer oder mehrerer Datensignale aus Struktursensoren und ein Ableiten des mindestens einen Betriebsparameters 106 aus der Häufigkeitsverteilung umfassen. Hierbei können die Struktursensordaten 104 gewählt sein aus der Gruppe, welche besteht aus Schwingungsmoden des Rotorblatts der Windenergieanlage, Eigenfrequenzen des Rotorblatts oder des Turms der Windenergieanlage, Verschiebung von Eigenfrequenzen, Schwingungscharakteristika einer Windenergieanlagen-Struktur, einer Außentemperatur und/oder einer Windrichtung in der Umgebung der Windenergieanlage, Rotorblattgeräuschen während einer Drehung des Rotors der Windenergieanlage, Dehnungen, Biegemomenten und jedweder Kombination davon.According to a further embodiment, which can be combined with other embodiments described herein, the acquisition of the structure sensor data can 104 creating a frequency distribution of one or more data signals from structure sensors and deriving the at least one operating parameter 106 from the frequency distribution. The structure sensor data 104 be selected from the group consisting of vibration modes of the rotor blade of the wind turbine, natural frequencies of the rotor blade or the tower of the wind turbine, shift of natural frequencies, vibration characteristics of a wind turbine structure, an outside temperature and / or a wind direction in the vicinity of the wind turbine, rotor blade noise during a Rotation of the rotor of the wind turbine, expansion, bending moments and any combination thereof.

Werden beispielsweise Schwingungseigenmoden eines schwingfähigen Systems wie z.B. eines Rotorblatts 100 eines Rotors 500 der Windenergieanlage 200 erfasst, so ist es möglich, das mindestens eine Struktursensorsignal 104 durch ein Erstellen der Häufigkeitsverteilung der erfassten Schwingungseigenmoden in Abhängigkeit einer Modenfrequenz zu ermitteln. Das Anlagenmodell 105 kann auch weitere Daten wie beispielsweise Daten weiterer Windenergieanlagen 200 bzw. deren Sensordaten zur Ermittlung des mindestens einen Betriebsparameters 106 heranziehen. Weitere Daten, die dem Anlagenmodell 105 mit zugeführt werden können, können beispielsweise auch externe Daten aus meteorologischen Sensoren umfassen.For example, vibration eigenmodes of an oscillatable system such as a rotor blade 100 of a rotor 500 the wind turbine 200 detected, it is possible to use the at least one structure sensor signal 104 by creating the frequency distribution of the detected natural oscillation modes as a function of a mode frequency. The plant model 105 can also include other data such as data from other wind turbines 200 or their sensor data for determining the at least one operating parameter 106 draw in. Further data related to the system model 105 can also be supplied, for example, can also include external data from meteorological sensors.

Das digitale Abbild 103 der Windenergieanlage 200 zur Ermittlung der Abbilddaten 108 kann insbesondere, allein oder in Kombination mit dem Anlagenmodell 105, als ein digitaler Zwilling 113 - digital twin - ausgebildet sein. Hierbei kann der digitale Zwilling 113 als ein modellbasierter Ansatz bereitgestellt sein, mit welchem die parasitären Einflussgrößen 109 ermittelt werden können. Gemäß einer weiteren Modifikation kann das Erstellen eines digitalen Abbilds 103 die Bereitstellung eines oder mehrerer digitaler Zwillinge - digital twins - umfassen.The digital image 103 the wind turbine 200 to determine the image data 108 can in particular, alone or in combination with the system model 105 , as a digital twin 113 - digital twin - be trained. The digital twin 113 be provided as a model-based approach, with which the parasitic influencing variables 109 can be determined. According to a further modification, the creation of a digital image 103 the provision of one or more digital twins.

Insbesondere ergibt sich durch das in Bezug auf unterschiedliche, hierin beschriebene Ausführungsformen dargestellte Bestimmungsverfahren der Vorteil, dass eine Verfügbarkeit eines in der Windenergieanlage bereitgestellten Zustandsüberwachungssystems auch dann gegeben ist, wenn die parasitären Einflussgrößen nicht über den Feldbus zugeführt werden können. In diesem Fall werden Parameter wie beispielsweise der Pitchwinkel, die Rotordrehzahl und die Außentemperatur auf Grundlage der mit einem Struktursensor wie beispielsweise einem Vibrationssensor gemessenen Größen geschätzt. Die von dem Struktursensor gelieferten Struktursensorsignale werden dann als eine Datenquelle für den zu bestimmenden Betriebsparameter genutzt. Hierbei ist es einerseits möglich, die direkt gemessenen parasitären Einflussgrößen vom Feldbus als Datenquelle zu verwenden. Andererseits ergibt sich die Möglichkeit, mit dem sogenannten digitalen Zwilling berechnete Größen als Datenquelle zu verwenden.In particular, the determination method presented in relation to different embodiments described herein results in the advantage that a condition monitoring system provided in the wind energy installation is available even if the parasitic influencing variables cannot be supplied via the fieldbus. In this case, parameters such as the pitch angle, the rotor speed and the outside temperature are estimated on the basis of the quantities measured with a structure sensor such as a vibration sensor. The structure sensor signals supplied by the structure sensor are then used as a data source for the operating parameter to be determined. On the one hand, it is possible to use the parasitic influencing variables measured directly from the fieldbus as a data source. On the other hand, there is the possibility of using variables calculated with the so-called digital twin as a data source.

Es sei hier darauf hingewiesen, dass der Ausdruck „digitaler Zwilling“ eine digitale Darstellung einer physikalischen Struktur oder eines Systems in Zusammenhang mit einer zu überwachenden Windenergieanlage 200 beschreibt. Hierbei kann ein digitaler Zwilling ein Computerprogramm umfassen, welches anhand von bekannten Eingangsparametern Betriebsparameter seines Pendants ermittelt. Hierbei entspricht der digitale Zwilling einem Modell von einem zu untersuchenden Objekt wie beispielsweise der Windenergieanlage 200. Darüber hinaus ist es möglich, dass digitale Zwillinge, die unterschiedlichen Windenergieanlagen 200 zugeordnet sind, miteinander kommunizieren bzw. Daten austauschen.It should be pointed out here that the expression “digital twin” is a digital representation of a physical structure or a system in connection with a wind turbine to be monitored 200 describes. Here, a digital twin can include a computer program which uses known input parameters to determine the operating parameters of its counterpart. Here, the digital twin corresponds to a model of an object to be examined, such as the wind turbine, for example 200 . In addition, it is possible for digital twins to have different wind turbines 200 are assigned, communicate with each other or exchange data.

Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, werden dem Anlagenmodell 105 sowohl mit dem digitalen Abbild 103 ermittelte Abbilddaten 108 als auch parasitäre Eingangsgrößen 109 zugeführt. Die parasitären Eingangsgrößen 109 werden in einer Struktursignalerfassung 111 bereitgestellt, welcher einerseits Struktursensordaten 104 und andererseits Feldbusdaten 107 zugeführt werden können. Mindestens eine der oben genannten Datenquellen wird zur Ermittlung des mindestens einen Betriebsparameters 106 der Windenergieanlage 200 herangezogen. Wie in 3 veranschaulicht, können der Struktursignalerfassung 111 sowohl Struktursensordaten 104 als auch Feldbusdaten 107 zugeführt werden, aus welchen, einzeln oder in Kombination, parasitäre Einflussgrößen 109 zur Weiterverarbeitung in dem Anlagenmodell 105 ermittelt werden können. Gemäß einer weiteren Modifikation ist es möglich, Feldbusdaten 107 aus mindestens zwei Windenergieanlagen 200 eines Windparks zum Bereitstellen der parasitären Daten 109 heranzuziehen.According to an embodiment, which can be combined with other embodiments described herein, the plant model 105 both with the digital image 103 determined image data 108 as well as parasitic input variables 109 fed. The parasitic input quantities 109 are in a structure signal acquisition 111 provided, which on the one hand structure sensor data 104 and on the other hand fieldbus data 107 can be fed. At least one of the above-mentioned data sources is used to determine the at least one operating parameter 106 the wind turbine 200 used. As in 3 illustrated, the structure signal acquisition can 111 both structure sensor data 104 as well as fieldbus data 107 are supplied, from which, individually or in combination, parasitic influencing variables 109 for further processing in the system model 105 can be determined. According to a further modification, it is possible to use fieldbus data 107 from at least two wind turbines 200 of a wind farm to provide the parasitic data 109 to use.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform, welche mit hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, können gemessene und berechnete Einflussgrößen kombiniert werden, um eine Ausgabeunsicherheit für den Betriebsparameter 106 weiter zu verringern. Die Kombination von gemessenen und berechneten Einflussgrößen kann beispielsweise mittels eines Kalman-Filters erfolgen. Gemäß einer weiteren Modifikation ist es möglich, eine Kombination eines Erstellens eines digitalen Abbilds 103 und eines Erfassens der mindestens einen parasitären Einflussgrößen 109 mithilfe des Kalman-Filters durchzuführen.According to a further embodiment, which can be combined with the embodiments described herein, measured and calculated influencing variables can be combined to produce an output uncertainty for the operating parameter 106 further decrease. The combination of measured and calculated influencing variables can take place for example by means of a Kalman filter. According to a further modification, it is possible to have a combination of creating a digital image 103 and detecting the at least one parasitic influencing variable 109 using the Kalman filter.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform, welche mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, kann das Anlagenmodell 105 ein maschinelles Lernverfahren umfassen, das auf Grundlage statistischer Vorhersagen zur Ermittlung des Betriebsparameters 106 beiträgt. Insbesondere kann das Anlagenmodell 105 ein bayesisches, kontinuierlich lernendes Hybridmodell umfassen. Gemäß einer weiteren Modifikation besteht dann die Möglichkeit, bekannte physikalische Zusammenhänge sowie direkte Messungen in einem hybriden Modell zu kombinieren, um das Anlagenmodell 105 kontinuierlich weiter zu verbessern. Gemäß einer weiteren Modifikation können die dem Anlagenmodell zugeführten Messdaten zu einer kontinuierlichen und/oder automatisierten Modellverbesserung herangezogen werden. Bei einem Cloud-basierten Ansatz werden derartige Trainingsdaten zur Weiterverwendung in die Cloud geschoben.According to a further embodiment, which can be combined with other embodiments described herein, the system model can 105 include a machine learning method based on statistical predictions to determine the operating parameter 106 contributes. In particular, the system model 105 include a Bayesian, continuously learning hybrid model. According to a further modification, it is then possible to combine known physical relationships and direct measurements in a hybrid model to create the system model 105 to continuously improve. According to a further modification, the measurement data fed to the system model can be used for continuous and / or automated model improvement. With a cloud-based approach, such training data is pushed into the cloud for further use.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters 106 einer Windenergieanlage 200 gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. 4th shows a flow chart to illustrate a method for determining at least one operating parameter 106 a wind turbine 200 according to embodiments described herein.

Im Einzelnen beinhaltet das Verfahren zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters 106 einer Windenergieanlage 200 die Blöcke 301 bis 305. Das Verfahren wird in einem Block 301 gestartet. In einem anschließenden Block 302 wird ein digitales Abbild der Windenergieanlage in Bezug auf den mindestens einen Betriebsparameter erstellt. Es sei hier drauf hingewiesen, dass das digitale Abbild auch korrespondierend zu zwei oder mehreren Betriebsparametern erstellt werden kann.In detail, the method includes for determining at least one operating parameter 106 a wind turbine 200 the blocks 301 to 305 . The procedure is in one block 301 started. In a subsequent block 302 a digital image of the wind energy installation is created in relation to the at least one operating parameter. It should be pointed out here that the digital image can also be created corresponding to two or more operating parameters.

Da die Windanlage Struktursensoren wie beispielsweise Vibrationssensoren an unterschiedlichen Komponenten aufweist, kann in einem Block 303 mindestens ein Struktursensorsignal erfasst werden. Dieses Struktursensorsignal, das aus dem entsprechenden Struktursensor ausgegeben wird, entspricht einem Strukturverhalten der Windenergieanlage und dient dazu, mithilfe des digitalen Abbilds eine Aussage im Hinblick auf den Betriebsparameter zu treffen. In dem genannten Beispiel wird sich das Schwingungsverhalten des Rotorblatts sowohl bei einer Temperaturvariation als auch beispielsweise bei einem Lagerschaden ändern.Since the wind turbine has structure sensors such as vibration sensors on different components, it is possible in one block 303 at least one structure sensor signal can be detected. This structure sensor signal, which is output from the corresponding structure sensor, corresponds to a structure behavior of the wind energy installation and is used to make a statement with regard to the operating parameters with the aid of the digital image. In the example mentioned, the vibration behavior of the rotor blade will change both in the event of a temperature variation and, for example, in the event of bearing damage.

So kann das gemessene Schwingungsverhalten mindestens eines Rotorblatts in den modellbasierten Ansatz zurückgeführt werden und in einem Beispiel einer Eiserkennung auf dem mindestens einen Rotorblatt dienen. In einem anderen Beispiel kann das Erfassen eines Schwingungsverhaltens eines Rotorblatts der Windenergieanlage dafür herangezogen werden, modellbasierte Rückschlüsse auf andere relevante Betriebsparameter zu ziehen. Wird beispielsweise eine Beschleunigung in sämtlichen drei Rotorblättern des in 2 gezeigten Rotors 500 der Windenergieanlage 200 gemessen, so lässt sich eine Summenbeschleunigung mittels der in den Rotorblättern angeordneten Beschleunigungssensoren erfassen und auf eine Unwucht des Rotors rückschließen.Thus, the measured vibration behavior of at least one rotor blade can be fed back into the model-based approach and, in one example, can be used to detect ice on the at least one rotor blade. In another example, the detection of the vibration behavior of a rotor blade of the wind energy installation can be used to draw model-based conclusions about other relevant operating parameters. For example, if an acceleration in all three rotor blades of the in 2 shown rotor 500 the wind turbine 200 measured, a total acceleration can be detected by means of the acceleration sensors arranged in the rotor blades and conclusions can be drawn about an imbalance in the rotor.

Schließlich wird in einem Block 304 der mindestens eine Betriebsparameter der Windenergieanlage anhand des Struktursensorsignals in Kombination mit dem digitalen Abbild ermittelt. Ein derartiges Ermitteln erfolgt mittels des Anlagenmodells, das in Kombination mit dem digitalen Abbild auch als ein digitaler Zwilling - digital twin - bereitgestellt sein kann. Die Bestimmungsprozedur endet in einem Block 305.Eventually it will be in a block 304 which determines at least one operating parameter of the wind turbine based on the structure sensor signal in combination with the digital image. Such a determination takes place by means of the system model, which in combination with the digital image can also be provided as a digital twin. The determination procedure ends in a block 305 .

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das Bestimmungsverfahren gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen Rohdaten aus Vibrationssensoren einsetzen kann, um eine derartige Datenquelle zur Ermittlung der Betriebsparameter unter Zuhilfenahme des digitalen Zwillings bzw. des Anlagenmodells verwerten zu können. Eine derartige Schätzung von parasitären Einflussgrößen aus insbesondere Vibrationssensor-Daten kann dann in vorteilhafter Weise mittels eines modellbasierten Ansatzes durchgeführt werden. Mit dem Verfahren gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen ist es ferner möglich, Event-basierte Anwendungen und ein Nachverfolgen von langsam fortschreitenden Änderungen unterschiedlicher Betriebsparameter bereitzustellen. Event-basierte Daten können in zweckmäßiger Weise ferner zum Trainieren des Anlagenmodells eingesetzt werden.In particular, it is advantageous that the determination method according to the embodiments described herein can use raw data from vibration sensors in order to be able to utilize such a data source for determining the operating parameters with the aid of the digital twin or the system model. Such an estimation of parasitic influencing variables from vibration sensor data in particular can then advantageously be carried out using a model-based approach. With the method according to embodiments described herein, it is also possible to provide event-based applications and a tracking of slowly progressing changes of different operating parameters. Event-based data can also be used in an expedient manner for training the system model.

Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass eine Datenrate, die von funktionsfähigen Sensoren geliefert wird, im Falle einer Zuhilfenahme eines digitalen Abbilds reduziert werden kann. Somit muss nicht in jedem Fall eine hochfrequente Datenübertragung von unterschiedlichen Sensoren zu einer Zustandsüberwachungseinheit sichergestellt werden.In addition, there is the advantage that a data rate that is supplied by functional sensors can be reduced if a digital image is used. This means that high-frequency data transmission from different sensors to a condition monitoring unit does not have to be ensured in every case.

Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, welches auf einem Computer-lesbaren Speichermedium abgespeichert ist und dafür angepasst ist, beim Ablauf auf einem Computer ein Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters einer Windenergieanlage bereitzustellen. Das Computerprogrammprodukt kann Software-Codeabschnitte beinhalten, mit welchen Schritte gemäß einem oder mehreren der übrigen Aspekte ausgeführt werden können, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Rechenvorrichtung läuft.According to one embodiment that can be combined with other embodiments described herein, a computer program product is provided which is stored on a computer-readable storage medium and is adapted to provide a determination of at least one operating parameter of a wind turbine when running on a computer. The computer program product can contain software code sections with which steps according to one or more of the other aspects can be carried out when the computer program product runs on a computing device.

Eine derartige Rechenvorrichtung kann neben einem oder mehreren Speichereinheiten eine CPU, Signaleingänge und Signalausgänge sowie weitere für eine Rechenvorrichtung typische Elemente enthalten. Ein Computerprogrammprodukt kann Software-Codeabschnitte enthalten, mit welchen die Schritte der Verfahren der hier beschriebenen Ausführungsformen zumindest teilweise ausgeführt werden können, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Rechenvorrichtung läuft. Dabei können jegliche Ausführungsformen des Verfahrens durch ein Computerprogrammprodukt ausgeführt werden.Such a computing device can contain, in addition to one or more memory units, a CPU, signal inputs and signal outputs, and other elements typical of a computing device. A computer program product can contain software code sections with which the steps of the method of the embodiments described here can be carried out at least partially when the computer program product is running on the computing device. Any embodiments of the method can be carried out by a computer program product.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand typischer Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Auch ist die Erfindung nicht auf die genannten Anwendungsmöglichkeiten beschränkt. Es sei ferner an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die hierin beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen angemessen miteinander kombinierbar sind, und dass einzelne Aspekte dort weggelassen werden können, wo es im Rahmen des fachmännischen Handelns sinnvoll und möglich ist. Abwandlungen und Ergänzungen der hierin beschriebenen Aspekte sind dem Fachmann geläufig.Although the present invention has been described above on the basis of typical exemplary embodiments, it is not restricted thereto, but rather can be modified in many ways. The invention is also not restricted to the possible applications mentioned. It should also be pointed out at this point that the aspects and embodiments described herein can be appropriately combined with one another, and that individual aspects can be omitted where it is sensible and possible within the framework of professional action. Modifications and additions to the aspects described herein are familiar to the person skilled in the art.

Claims (10)

Verfahren zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters einer Windenergieanlage, mit den Schritten: Erstellen eines digitalen Abbilds der Windenergieanlage in Bezug auf den mindestens einen Betriebsparameter; Erfassen mindestens eines Struktursensorsignals, welches ein Strukturverhalten der Windenergieanlage widerspiegelt; und Ermitteln, mittels eines Anlagenmodells, des mindestens einen Betriebsparameters der Windenergieanlage in Abhängigkeit von dem Struktursensorsignal und dem digitalen Abbild.Method for determining at least one operating parameter of a wind turbine, with the steps: Creating a digital image of the wind energy installation in relation to the at least one operating parameter; Detecting at least one structure sensor signal which reflects a structure behavior of the wind energy installation; and Determining, by means of a system model, the at least one operating parameter of the wind energy system as a function of the structure sensor signal and the digital image. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erfassen mindestens einer parasitären Einflussgröße aus dem Struktursensorsignal und Feldbusdaten der Windenergieanlage erfolgt.Procedure according to Claim 1 , wherein at least one parasitic influencing variable is detected from the structure sensor signal and fieldbus data of the wind energy installation. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mittels des Anlagenmodells auf Grundlage von Abbilddaten des digitalen Abbilds ein digitaler Zwilling der Windenergieanlage erstellt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , a digital twin of the wind energy installation being created by means of the installation model on the basis of image data of the digital image. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betriebsparameter gewählt ist aus der Gruppe, welche besteht aus einem Pitchwinkel des Rotorblatts der Windenergieanlage, einer Rotordrehzahl, einer Umgebungstemperatur der Windenergieanlage, Schwingungseigenschaften des Rotorblatts, einer Krafteinwirkung auf einen Turm der Windenergieanlage, einem Yaw-Winkel einer Gondel der Windenergieanlage in Bezug auf die Windrichtung, einer Windgeschwindigkeit, einer Rotorblatttemperatur, einem Azimutwinkel und jedweder Kombination davon.Method according to one of the preceding claims, wherein the operating parameter is selected from the group consisting of a pitch angle of the rotor blade of the wind turbine, a rotor speed, an ambient temperature of the wind turbine, vibration properties of the rotor blade, a force acting on a tower of the wind turbine, a yaw angle a nacelle of the wind energy installation in relation to the wind direction, a wind speed, a rotor blade temperature, an azimuth angle and any combination thereof. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Daten des digitalen Abbilds jeweils dann zur Bestimmung des mindestens einen Betriebsparameters herangezogen werden, wenn mindestens eine parasitäre Einflussgröße nicht zur Verfügung steht.Method according to one of the preceding claims, wherein data of the digital image are used to determine the at least one operating parameter when at least one parasitic influencing variable is not available. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Struktursensordaten gewählt sind aus der Gruppe, welche besteht aus Schwingungsmoden des Rotorblatts der Windenergieanlage, Eigenfrequenzen des Rotorblatts oder des Turms der Windenergieanlage, Verschiebung von Eigenfrequenzen, Schwingungscharakteristika einer Windenergieanlagen-Struktur, einer Außentemperatur und/oder einer Windrichtung in der Umgebung der Windenergieanlage, Rotorblattgeräuschen während einer Drehung des Rotors der Windenergieanlage, Dehnungen, Biegemomenten und jedweder Kombination davon.Method according to one of the preceding claims, wherein the structure sensor data are selected from the group consisting of vibration modes of the rotor blade of the wind turbine, natural frequencies of the rotor blade or the tower of the wind turbine, shift of natural frequencies, vibration characteristics of a wind turbine structure, an outside temperature and / or a Wind direction in the vicinity of the wind energy installation, rotor blade noises during a rotation of the rotor of the wind energy installation, expansions, bending moments and any combination thereof. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kombination des Erstellens eines digitalen Abbilds und des Erfassens der mindestens einen parasitären Einflussgröße mittels eines Kalman-Filters durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a combination of creating a digital image and detecting the at least one parasitic influencing variable is carried out by means of a Kalman filter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Erstellen einer Häufigkeitsverteilung von parasitären Einflussgrößen und ein Ableiten des mindestens einen Betriebsparameters aus der Häufigkeitsverteilung.Method according to one of the preceding claims, further comprising creating a frequency distribution of parasitic influencing variables and deriving the at least one operating parameter from the frequency distribution. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Feldbusdaten aus mindestens zwei Windenergieanlagen eines Windparks zum Erfassen der mindestens einen parasitären Einflussgröße herangezogen werden.Method according to one of the preceding claims, wherein field bus data from at least two wind energy installations of a wind park are used to record the at least one parasitic influencing variable. Computerprogrammprodukt, welches auf einem computerlesbaren Speichermedium abgespeichert ist und dafür angepasst ist, beim Ablauf auf einem Computer das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.Computer program product, which is stored on a computer-readable storage medium and is adapted to run on a computer, the method according to one of the Claims 1 to 9 to execute.
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