WO2019207019A1 - Verfahren zum betrieb einer windenergieanlage, windenergieanlage und computerprogrammprodukt - Google Patents

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WO2019207019A1
WO2019207019A1 PCT/EP2019/060550 EP2019060550W WO2019207019A1 WO 2019207019 A1 WO2019207019 A1 WO 2019207019A1 EP 2019060550 W EP2019060550 W EP 2019060550W WO 2019207019 A1 WO2019207019 A1 WO 2019207019A1
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wind turbine
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transaction
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PCT/EP2019/060550
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Stefan Meier
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Senvion Gmbh
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    • G06F8/65—Updates
    • G06F8/658—Incremental updates; Differential updates
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
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    • H04L9/3239—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using cryptographic hash functions involving non-keyed hash functions, e.g. modification detection codes [MDCs], MD5, SHA or RIPEMD
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a wind turbine, to a wind turbine designed to carry out this method, and to a corresponding computer program product.
  • Wind turbines are known from the prior art. They include a rotor rotatably disposed about a substantially horizontal axis on a nacelle, the nacelle being rotatable about a vertical axis on a tower.
  • the rotor comprises three rotor blades which can be adjusted with respect to the blade pitch angle and drives a generator via a rotor shaft and possibly a gear. A rotational movement of the rotor induced by wind can thus be converted into electrical energy, which can then be fed via converters and / or transformers-depending on the design of the generator, at least partially directly-into an electrical network.
  • a control device For controlling the various components of a wind energy plant, a control device is provided directly at the wind energy plant, which controls the wind energy plant on the basis of measured values and control specifications obtained directly from the wind energy or transmitted externally, for example by the grid operator.
  • the control device is highly complex and can only be implemented by software implementation.
  • the software-based control is parameterized with a large number of parameters (often 2000- 3000 parameters), which are taken into account by a computer program specially developed for this purpose in the control of the wind energy plant.
  • the central server is regularly provided for a large number of wind energy installations - for example all wind energy installations of one manufacturer of one or all series - and must supply these with updated parameters and / or computer programs.
  • the remote data transmission connection to one of the wind turbines has only a very low transmission speed, for example because only a slow data line is present at the wind turbine installation site, the transmission to this wind turbine can block a communication channel of the central server for a long time, so that this transmission channel is not available for updating other wind turbines. If a wind turbine can not be reached by remote data transfer at a particular time, the central server must regularly repeat the attempt to establish connection, which requires the corresponding resources of the central server.
  • the object of the invention is to provide a possibility for updating parameters and / or the computer program provided for controlling the wind energy installation, in which the disadvantages of the prior art no longer or at least only to a lesser extent occur.
  • the invention relates to a method for operating a wind turbine comprising a programmable operation control system for controlling the wind turbine on the basis of a configuration, wherein the configuration is updated with the steps of: - reading a block chain comprising transaction records;
  • the invention relates to a wind energy plant comprising a programmable operation management system for controlling the wind energy plant on the basis of a configuration, wherein the operation management system is designed to update the configuration according to the inventive method.
  • the invention also relates to a computer program product comprising program parts which, when loaded in a computer, preferably the programmable operating system of a wind turbine, are designed to carry out the method according to the invention.
  • Blockchain refers to a continuously expandable list of records that are tamper-proof concatenated using cryptographic techniques. Each data record typically contains a cryptographically secure scatter value of one or more preceding data records, a time stamp and transaction data.
  • Transaction data refers to a self-contained logical sequence of instructions for modifying data.
  • a transaction can consist of only one instruction (for example "set parameter x to value y") or else comprise a chain of instructions that are only implemented together. If a statement of the string can not be implemented, the other statements in the string are also not implemented or reversed.
  • Configuration of a wind energy plant refers to the setting of the plant management system in order to ensure safe and optimal operation of the wind turbine. These settings are at least partially represented by “configuration parameters”, which can be individual setpoints, limits, factors, but also value tables. The configuration parameters can be summarized in whole or in part in one or more “configuration parameter sets”. However, the settings of the operation management system also include those program parts executed by the operation management system which directly influence the control of the wind energy plant, in particular those algorithms which serve to determine control commands based on measured values, setpoint specifications and configuration parameters. An update of the farm management system is considered “safe and reliable” if the data supplied to the farm management system for updating is protected against manipulation by third parties and the updating of erroneous data is not performed or can be reversed during the upgrade.
  • the invention has recognized that a reliable and reliable updating of the configuration of a wind power plant is possible by the use according to the invention of a blockchain, without the reliability of a remote data transmission connection to a wind energy plant being important.
  • the present invention even makes it possible to update the configuration of a wind turbine via a path other than a data communications link, without compromising the security and reliability of the update. It is also not necessary for the update to take place with the direct involvement of a central server and in particular a direct connection to it. Rather, it is possible to distribute an update created by the central server over any intermediate stations to the wind turbines. In particular, for example, in regions with problematic data transmission connection, a central buffer can receive the update from the central server and then redistribute it to the wind turbines located nearby. Because of the block chain used, there are no special security requirements for the intermediate stations, so that these can be implemented simply and inexpensively.
  • the blockchain it is also possible for the blockchain to be read in by a storage medium that is temporarily connected to the operation management system instead of via a remote data transmission connection.
  • the block block provided for this purpose can be supplied by means of a mobile storage medium.
  • the verification can be done solely due to the review of the cryptographic chain see in the blockchain. Preferably, however, the verification takes place on the basis of a stored in the memory of the programmable management system previous version of the read block chain, ie such a block chain, which was already used at an earlier time for updating the configuration.
  • the verification based on a previous version of the read blockchain can ensure that the wind turbine does not process a coherent (because it starts at zero) but nevertheless manipulated blockchain, since the comparison with the previous version ensures that the read-in blockchain Blockchain actually updates the previous version of Blockchain.
  • the previous version of the read blockchain is preferably a read blockchain, which is stored in the memory of the programmable management system after successful verification as the previous version of the blockchain.
  • the storage as predecessor version preferably takes place either immediately after verifying or only after the (successful) conversion of the transaction data records identified as not yet implemented, which will be described in more detail below.
  • the identification of not yet transacted transaction records in the read-in and successfully verified block chain takes place first.
  • a time stamp of the last-used transaction stored in the management system can be used, so that all transaction data with later time stamps are considered not yet implemented.
  • the predecessor version of the blockchain stored in the operation management system can preferably also be used in order to determine, by comparison, which transaction data of the read blockchain have been added to the previous version. These can then be considered as not yet running.
  • the transaction data records each have a receiver identification or a group identification, and only such transaction data records are identified as not yet implemented, whose recipient identification or group identification corresponds to corresponding specifications stored in the operational management system.
  • identification specifications stored in the operational management system such as, for example, serial number as recipient identification or type designation of the wind energy plant as group identification, it is possible to filter out those transaction data from the read block chain which is intended for the wind turbine to which the management unit belongs. This is of particular relevance if transaction data for a large number of wind turbines, possibly of different types, are present in the block chain.
  • the receiver identification it is possible to address a single specific wind turbine, while by group identification, for example, all wind turbines of the same type can be achieved.
  • group identification for example, all wind turbines of the same type can be achieved.
  • the latter variant is particularly advantageous if the configuration of a larger group of wind turbines is to be updated at least partially uniformly.
  • At least one transaction record of the blockchain may include an instruction to set a configuration parameter to a predetermined value.
  • Another transaction record may include an instruction to load a configuration parameter set or an update of the program code executed on the management system over a remote data link or from a temporary storage medium connected to the management system and to update the configuration parameters and / or the program code use. Since the blockchain in the latter cases itself does not contain the generally extensive data of a configuration parameter set and / or a program code update, the blockchain requires less memory resources than if these data were stored directly in the blockchain.
  • a transaction data record comprising an instruction for loading configuration parameter set or an update of the program code executed on the operating system comprises and comprises a checksum of the data to be loaded Usage The checksum of the loaded data is calculated and compared with the checksum contained in the instruction.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a wind energy plant designed to carry out the method according to the invention
  • Figure 2 a first embodiment of a method according to the invention
  • FIG. 3 shows a variant embodiment of the method according to FIG. 2.
  • DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 schematically shows a wind energy plant 10 designed for carrying out the method according to the invention.
  • the wind energy plant 10 comprises a rotor 13 fastened to a nacelle 12 rotatably mounted on a tower 11 with three rotor blades 14 which can be adjusted with respect to their blade angle.
  • the rotor 13 drives a generator 15.
  • the electric power coming from the generator 15 is at least partially converted via an inverter 16 and a transformer 17 to be fed into a high or medium voltage network 18.
  • the conversion takes place such that the electrical power with respect to the voltage amplitude, frequency and phase shift meets the requirements of the high or medium voltage network 18.
  • an operation management system 20 is provided, which is connected via control lines, not shown, with the individual components of the wind power plant 10 and various sensors.
  • the operation management system 20 can act on the components of the wind turbine 10 so that the wind turbine 10 is operated at a desired operating point and the electrical energy is fed in accordance with the requirements of the network 18.
  • the operation management system 20 controls the wind energy plant 10 based on the measured values, calculated or predetermined desired values and configuration parameters acquired via the sensors, wherein the final linking of the individual values by program code comprises corresponding algorithms. Both the configuration parameters and the program code - at least in the parts comprising the algorithms in question - can be updated.
  • the operation management system 20 has a communication unit 21 connected to the Internet 40.
  • the operation management unit 20 still has a data interface 22 for the temporary connection of a mobile storage medium 30, for example a USB stick.
  • the data interface 22 can also be arranged at the foot of the tower 11 for better accessibility.
  • the server 41 is adapted to prepare an update of the configuration of the wind turbine 10 or its operation management system 20 and to make it available to the operation management system 20 via the Internet 40 or a mobile storage medium 30, which can then be suitably implemented by the operation management system 20.
  • the updating of the configuration of the wind energy plant 10 shown in FIG. 1, but also of a large number of other wind energy plants, not shown, is made available by the central server 41 as a block chain which is common to all wind energy plants and is continuously updated.
  • the block chain contains data records which, in addition to identification for the relevant wind turbine 10 concerned, comprise transaction data via which the eventual update of the configuration is carried out.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of the processing of a received blockchain by the operation management system 20. It is completely irrelevant whether the blockchain is supplied to the operation management system 20 via the Internet 40 or the communication unit 21 or the data interface 22 - the blockchain is therefore processed transparently.
  • step 100 After receiving the blockchain (step 100), it is first read in (step 101). Subsequently, the blockchain is verified (step 102). For this, on the one hand, the cryptographic chaining of the data records in the blockchain itself is checked. On the other hand, the read block block with a stored in memory 23 older previous version of the blockchain matched, the beginning of the read block chain must agree with the previous version of the block chain that when updating the block chain - as performed by the central server 41 - attached only records already exists - rende records are not modified.
  • step 102 If the verification in step 102 is successful, in the next step 103 those transaction data records are identified which are actually intended for the wind energy plant 10 and have not yet been implemented in the past. To identify untransformed transaction records, a comparison is made with the previous version of the
  • Blockchain from the memory 23. All not already contained in the previous version transaction records of the read block chain can be valid as not yet implemented. Subsequently, it is checked in the thus determined transaction records, whether the respective data contained in each record identification of that wind turbine 10, for the the transaction data record is valid, corresponds to a corresponding recipient identification stored in the operating management system 20.
  • Transaction records identified in this way are implemented in step 104. If, for example, the transaction data of a transaction data set "Set configuration parameter x to value y", the corresponding configuration parameter is set to the corresponding value by the management system.
  • the read block chain is stored in the memory 23 in step 105 and thus serves as a "new" predecessor version of the then read block chain when the process according to FIG. 2 is repeated.
  • the transaction data itself to contain only an instruction for loading a configuration parameter set or an update of the program code executed on the operation management system.
  • This variant embodiment is shown in detail in FIG. 3 as a detail of step 104 shown on Figure 2. The remaining steps of the method run according to Figure 2, which is why reference is made to the statements there.
  • step 104 is a transaction record containing the content
  • step 104 Check sum: 0x634ABFF53408 before, the implementation of step 104 as shown in Figure 3.
  • step 402 It is first checked in step 402, whether at the time of execution, a mobile storage medium 30 is connected to the data interface 22 (see Figure 1). If this is the case, it is checked whether the file mentioned in the transaction data record is located on the mobile storage medium 30.
  • the desired file is loaded from the mobile storage medium 30 (step 405).
  • the required file is loaded via the Internet 40 from a storage location specified in the operating unit 20 (step 404).
  • the central server 41 can act as a central storage location; but that is not necessary. Rather, it may be preferred if the storage location is separate from the central server 41 to distribute the server-side tasks and loads across multiple servers.
  • step 406 the file named in the transaction record is present.
  • the checksum of the loaded file is calculated and compared with the checksum specified in the transaction record to verify the loaded file. Only if this check is successfully completed, then the loaded file is converted (step 407). If the loaded file is a configuration parameter set, the configuration parameters listed therein are set to the values also specified in the configuration parameter set.
  • the file may also be an update to the program code of the farm management system 20. The update can then be recorded in one of the known ways.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage (10), eine zur Durchführung dieses Verfahrens ausgebildet Windenergieanlage (10) sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt. Das Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage (10) umfassend ein programmierbares Betriebsführungssystem (20) zur Steuerung der Windenergieanlage (10) auf Basis einer Konfiguration, umfasst zur Aktualisierung der Konfiguration die Schritte: – Einlesen einer Blockchain umfassend Transaktionsdatensätze (Schritt 101); – Verifizieren der eingelesenen Blockchain (Schritt 102); – Identifizieren noch nicht umgesetzter Transaktionsdatensätze in der eingelesenen und erfolgreich verifizierten Blockchain (Schritt 103); und – Umsetzen der als noch nicht umgesetzt identifizierten Transaktionsdatensätze zur Anpassung der Konfiguration der Windenergieanlage (Schritt 104). Die erfindungsgemäße Windenergieanlage (10) und das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt sind zur Durchführung dieses Verfahrens ausgebildet.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage, Windenergieanlage und Computerprogrammprodukt Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage, eine zur Durchfüh- rung dieses Verfahrens ausgebildet Windenergieanlage sowie ein entsprechendes Compu- terprogrammprodukt.
Windenergieanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie umfassen einen Rotor, der drehbar um eine im Wesentlichen horizontale Achse an einer Gondel angeordnet ist, wobei die Gondel um eine vertikale Achse drehbar auf einem Turm angeordnet ist. Der Rotor umfasst in der Regel drei hinsichtlich des Blattanstellwinkels einstellbare Rotorblätter und treibt über eine Rotorwelle und ggf. ein Getriebe einen Generator an. Eine durch Wind indu- zierte Rotationsbewegung des Rotors kann so in elektrische Energie gewandelt werden, die dann über Umrichter und/oder Transformatoren - je nach Bauart des Generators auch we nigstens teilweise direkt - in ein elektrisches Netz eingespeist werden kann.
Zur Steuerung der diversen Komponenten einer Windenergieanlage ist eine Steuerungsein- richtung unmittelbar an der Windenergieanlage vorgesehen, die auf Basis von unmittelbar an der Windenergie gewonnenen oder von Extern übermittelten Messwerten und Steuerungs- vorgaben, bspw. durch die Netzbetreiber, die Windenergieanlage steuert. Die Steuerungs- einrichtung ist dabei hochkomplex und nur durch Softwareimplementierung zu realisieren.
Die softwarebasierte Steuerung wird dabei mit einer Vielzahl von Parametern (häufig 2000- 3000 Parameter) parametrisiert, die von einem speziell für diesen Zweck entwickelten Com- puterprogramm bei der Steuerung der Windenergieanlage berücksichtigt werden.
Um die Parameter der Steuerungseinrichtung einer Windenergieanlage zu ändern, oder aber um das auf der Steuerungseinrichtung ausgeführte Computerprogramm zu aktualisieren, ist bekannt, eine Datenfernübertragungsverbindung zwischen einem zentralen Server und der Steuerungseinrichtung aufzubauen und die fraglichen Daten vom zentralen Server an die Steuerungseinrichtung zu übertragen.
Dabei ist der zentrale Server regelmäßig für eine Vielzahl von Windenergieanlagen- bspw. sämtliche Windenergieanlagen eines Herstellers einer oder aller Baureihen - vorgesehen und muss diese mit aktualisierten Parametern und/oder Computerprogrammen versorgen. Insbesondere wenn die Datenfernübertragungsverbindung zu einer der Windenergieanlagen nur eine sehr geringe Übertragungsgeschwindigkeit aufweist, bspw. weil am Aufstellort der Windenergieanlage nur eine langsame Datenleitung vorhanden ist, kann die Übertragung an eben diese Windenergieanlage einen Kommunikationskanal des zentralen Servers über eine längere Zeit blockieren, sodass dieser Übertragungskanal zur Aktualisierung anderer Wind- energieanlagen nicht zur Verfügung steht. Ist eine Windenergieanlage zu einem Zeitpunkt nicht per Datenfernübertragung erreichbar, muss der zentrale Server den Versuch der Ver- bindungsaufnahme regelmäßig wiederholen, was entsprechende Ressourcen des zentralen Servers erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Aktualisierung von Parame- tern und/oder des zur Steuerung der Windenergieanlage vorgesehenen Computerpro- gramms zu schaffen, bei der die Nachteile aus dem Stand der Technik nicht mehr oder zu- mindest nur noch in vermindertem Umfang auftreten.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch, eine Windener- gieanlage gemäß Anspruch 10, sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 1 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage umfas- send ein programmierbares Betriebsführungssystem zur Steuerung der Windenergieanlage auf Basis einer Konfiguration, wobei die Aktualisierung der Konfiguration erfolgt mit den Schritten: - Einlesen einer Blockchain umfassend Transaktionsdatensätze;
- Verifizieren der eingelesenen Blockchain;
- Identifizieren noch nicht umgesetzter Transaktionsdatensätze in der eingele- senen und erfolgreich verifizierten Blockchain; und
- Umsetzen der als noch nicht umgesetzt identifizierten Transaktionsdatensätze zur Anpassung der Konfiguration der Windenergieanlage. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Windenergieanlage umfassend ein programmierbares Betriebsführungssystem zur Steuerung der Windenergieanlage auf Basis einer Konfigurati- on, wobei das Betriebsführungssystem zur Aktualisierung der Konfiguration gemäß dem er- findungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt umfassend Programmteile, wel- che, wenn geladen in einem Computer, vorzugsweise das programmierbare Betriebsfüh- rungssystem einer Windenergieanlage, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens ausgelegt sind.
Zunächst werden einige in Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriffe erläutert:
„Blockchain“ bezeichnet eine kontinuierlich erweiterbare Liste von Datensätzen, welche mit- tels kryptografischer Verfahren manipulationssicher miteinander verkettet sind. Jeder Daten- satz enthält dabei typischerweise einen kryptografisch sicheren Streuwert eines oder mehre- rer vorhergehender Datensätze, einen Zeitstempel und Transaktionsdaten.
„Transaktionsdaten“ bezeichnen eine in sich geschlossene logische Abfolge von Anweisun- gen zur Veränderung von Daten. Eine Transaktion kann dabei aus lediglich einer Anweisung bestehen (bspw.„Setze Parameter x auf Wert y“) oder aber eine Kette von Anweisungen umfassen, die nur gemeinsam umgesetzt werden. Kann eine Anweisung der Kette nicht um- gesetzt werden, werden auch die anderen Anweisungen der Kette nicht umgesetzt bzw. wie- der rückgängig gemacht.
Mit„Konfiguration einer Windenergieanlage“ ist die Einstellung des Betriebsführungssystems bezeichnet, um einen sicheren und möglichst optimalen Betrieb der Windenergieanlage si- cherzustellen. Diese Einstellungen werden wenigstens teilweise über„Konfigurationspara- meter“ abgebildet, bei denen es sich um einzelne Sollwerte, Grenzwerte, Faktoren, aber auch um Wertetabellen handeln kann. Die Konfigurationsparameter können ganz oder in Teilen in einem oder mehreren„Konfigurationsparametersätzen“ zusammengefasst werden. Zu den Einstellungen des Betriebsführungssystems gehören aber auch diejenigen durch das Betriebsführungssystem ausgeführten Programmteile, die unmittelbar auf die Steuerung der Windenergieanlage Einfluss nehmen, insbesondere also diejenigen Algorithmen, die der Ermittlung von Steuerungsbefehlen ausgehend von Messwerten, Sollwertvorgaben und Kon- figurationsparametern dienen. Eine Aktualisierung des Betriebsführungssystems gilt als„sicher und zuverlässig“, wenn die dem Betriebsführungssystem zur Aktualisierung zugeführten Daten vor Manipulationen durch Dritte geschützt sind und die Aktualisierung bei fehlerhaften Daten nicht durchgeführt oder bei Abbruch während der Aktualisierung wieder rückgängig gemacht wird bzw. werden kann.
Die Erfindung hat erkannt, dass durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Blockchain eine zuverlässige und sichere Aktualisierung der Konfiguration einer Windenergieanlage möglich ist, ohne dass es auf die Zuverlässigkeit einer Datenfernübertragungsverbindung zu einer Windenergieanlage ankommt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht sogar die Aktuali- sierung der Konfiguration einer Windenergieanlage über einen anderen Weg als eine Daten- fernübertragungsverbindung, ohne dass dabei die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Aktuali- sierung beeinträchtigt wird. Auch ist nicht erforderlich, dass die Aktualisierung unter unmittel- barer Einbeziehung eines zentralen Servers und insbesondere direkter Verbindung dazu erfolgt. Vielmehr ist es möglich, eine von dem zentralen Server erstellte Aktualisierung über beliebige Zwischenstationen an die Windenergieanlagen zu verteilen. Insbesondere kann bspw. in Regionen mit problematischer Datenübertragungsanbindung ein zentraler Zwi- schenspeicher die Aktualisierung vom zentralen Server erhalten und diese dann an die in der Nähe befindlichen Windenergieanlagen weiterverteilen. Aufgrund der verwendeten Block- chain bestehen keine besonderen Sicherheitsanforderungen an die Zwischenstationen, so- dass sich diese einfach und kostengünstig implementieren lassen.
Es ist insbesondere auch möglich, dass die Blockchain statt über eine Datenfernübertra- gungsverbindung von einem zeitweise mit dem Betriebsführungssystem verbundenen Spei- chermedium eingelesen wird. Insbesondere bei einer umfangreichen Aktualisierung der Kon- figuration bei einer Windenergieanlage mit schlechter Datenfernübertragungsanbindung kann die dafür vorgesehene Blockchain per mobilem Speichermedium zugeführt werden.
Dies ist insbesondere in Fällen, in denen die Konfiguration aufgrund umfangreicher War- tungs- und ggf. Umbauarbeiten an der Windenergieanlage maßgeblich geändert werden muss, relevant, da in diesem Fall grundsätzlich Servicepersonal vor Ort ist, welches die zeit- weise Verbindung zum Speichermedium hersteilen kann. Durch Verwendung einer Block- chain ist es vollkommen unproblematisch, die Aktualisierung der Konfiguration bei ein und derselben Windenergieanlage mal über ein mobiles Speichermedium, mal über eine Daten- fernübertragungsverbindung durchzuführen. Die letztendliche Aktualisierung der Konfiguration nach Erhalt einer dafür vorgesehenen Blockchain erfolgt in den erfindungsgemäßen Schritten.
Nach Einlesen der Blockchain wird diese zunächst verifiziert. Die Verifizierung kann dabei allein aufgrund der Überprüfung der kryptografi sehen Kette in der Blockchain erfolgen. Vor- zugsweise erfolgt die Verifizierung aber anhand einer im Speicher des programmierbaren Betriebsführungssystems abgelegten Vorgängerversion der eingelesenen Blockchain, also einer solchen Blockchain, die zu einem früheren Zeitpunkt bereits für die Aktualisierung der Konfiguration genutzt wurde. Durch die Verifizierung anhand einer Vorgängerversion der eingelesenen Blockchain kann sichergestellt werden, dass die Windenergieanlage keine in sich schlüssige (weil bei Null beginnende), aber dennoch manipulierte Blockchain verarbei- tet, da durch den Vergleich mit der Vorgängerversion sichergestellt wird, dass die eingelese- ne Blockchain tatsächlich die Vorgängerversion der Blockchain fortschreibt. Bei der Vorgängerversion der eingelesenen Blockchain handelt es sich vorzugsweise um eine eingelesene Blockchain, die nach erfolgreicher Verifizierung als Vorgängerversion der Blockchain im Speicher des programmierbaren Betriebsführungssystems abgelegt wird. Da- bei erfolgt die Ablage als Vorgängerversion vorzugsweise entweder unmittelbar nach dem Verifizieren oder erst nach dem (erfolgreichen) Umsetzen der als noch nicht umgesetzt iden- tifizierten Transaktionsdatensätze, was nachfolgend noch näher beschrieben wird.
Vor der eigentlichen Umsetzung von Transaktionsdaten erfolgt zunächst die Identifizierung noch nicht umgesetzter Transaktionsdatensätze in der eingelesenen und erfolgreich verifi- zierten Blockchain. Dazu kann bspw. ein im Betriebsführungssystem abgelegter Zeitstempel der zuletzt umgesetzten Transaktion genutzt werden, sodass alle Transaktionsdaten mit spä- teren Zeitstempeln als noch nicht umgesetzt gelten. Vorzugsweise kann jedoch auch die im Betriebsführungssystem abgelegte Vorgängerversion der Blockchain genutzt werden, um durch Abgleich zu ermitteln, welche Transaktionsdaten der eingelesenen Blockchain gegen- über der Vorgängerversion neu hinzugekommen sind. Diese können dann als noch nicht ausgeführt gelten.
Es ist bevorzugt, wenn die Transaktionsdatensätze jeweils eine Empfängeridentifikation oder eine Gruppenidentifikation aufweisen, und nur solche Transaktionsdatensätze als noch nicht umgesetzt identifiziert werden, deren Empfängeridentifikation oder Gruppenidentifikation entsprechenden in dem Betriebsführungssystem hinterlegten Vorgaben entspricht. Über ent- sprechende, im Betriebsführungssystem hinterlegte Identifikationsvorgaben, wie bspw. Se- riennummer als Empfängeridentifikation oder Typbezeichnung der Windenergieanlage als Gruppenidentifikation, ist es möglich, diejenigen Transaktionsdaten aus der eingelesenen Blockchain herauszufiltern, die für die Windenergieanlage, zu der die Betriebsführungsein- heit gehört, bestimmt sind. Dies ist insbesondere dann von Relevanz, wenn in der Block- chain Transaktionsdaten für eine Vielzahl von Windenergieanlagen, ggf. unterschiedlichen Typs, vorhanden sind. Über die Empfängeridentifikation kann dabei eine einzelne bestimmte Windenergieanlage angesprochen werden, während über Gruppenidentifikation bspw. alle Windenergieanlagen desselben Typs erreicht werden können. Letztere Variante ist insbe- sondere dann von Vorteil, wenn die Konfiguration einer größeren Gruppe von Windenergie- anlagen wenigstens teilweise gleichförmig aktualisiert werden soll.
Wenigstens ein Transaktionsdatensatz der Blockchain kann eine Anweisung umfassen, ei- nen Konfigurationsparameter auf einen vorgegebenen Wert zu setzen. Ein anderer Transak- tionsdatensatz kann eine Anweisung umfassen, einen Konfigurationsparametersatz oder eine Aktualisierung des auf dem Betriebsführungssystem ausgeführten Programmcodes über eine Datenfernübertragungsverbindung oder von einem zeitweise mit dem Betriebsfüh- rungssystem verbundenen Speichermedium zu laden und zur Aktualisierung der Konfigurati- onsparameter und/oder des Programmcodes zu verwenden. Indem die Blockchain in den letztgenannten Fällen selbst nicht die in der Regel umfangreichen Daten eines Konfigurati- onsparametersatzes und/oder einer Programmcodeaktualisierung enthält, benötigt die Blockchain geringere Speicherressourcen als wenn diese Daten unmittelbar in der Block- chain abgelegt wären. Um dennoch sicherstellen zu können, dass die außerhalb der Blockchain liegenden Daten nicht manipuliert sind, ist bevorzugt, wenn ein Transaktionsdatensatz mit einer Anweisung zum Laden von Konfigurationsparametersatz oder einer Aktualisierung des auf dem Be- triebsführungssystem ausgeführten Programmcodes eine Prüfsumme der zu ladenden Daten umfasst und vor Verwendung die Prüfsumme der geladenen Daten berechnet und mit der in der Anweisung enthaltenen Prüfsumme abgeglichen wird.
Sollte die Blockchain im Laufe der Zeit in Bezug auf die dafür erforderliche Speicherkapazität zu groß werden, ist es ohne weiteres möglich, die am Beginn der Blockchain stehenden Da- tensätze abzutrennen. Zwar gehen dabei die fraglichen Datensätze verloren; allerdings sind dort nur bereits ausgeführte Transaktionsdatensätze enthalten und die Integrität der Block- chain kann in der Regel auch über die noch stehendbleibenden, miteinander verketteten Datensätze gewährleistet werden.
Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Windenergieanlage sowie des erfindungsgemäßen Computerprogrammproduktes wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen: Figur 1 : eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens ausgebildete Windenergieanlage;
Figur 2: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
und
Figur 3: eine Ausführungsvariante zum Verfahren gemäß Figur 2. In Figur 1 ist schematisch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus- gebildete Windenergieanlage 10 dargestellt.
Die Windenergieanlage 10 umfasst zur Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie einen an einer drehbar auf einem Turm 1 1 gelagerten Gondel 12 befestigten Rotor 13 mit drei hinsichtlich ihres Blattwinkels einstellbaren Rotorblättern 14. Der Rotor 13 treibt einen Generator 15 an. Die vom Generator 15 kommende elektrische Leistung wird zumindest teilweise über einen Umrichter 16 und einen Transformator 17 umgewandelt, um in ein Hoch- oder Mittelspannungsnetz 18 eingespeist zu werden. Die Umwandlung erfolgt so, dass die elektrische Leistung hinsichtlich der Spannungsamplitude, Frequenz und Phasen- Verschiebung den Anforderungen des Hoch- oder Mittelspannungsnetzes 18 genügt.
Zur Steuerung der Windenergieanlage 10 ist ein Betriebsführungssystem 20 vorgesehen, welches über nicht dargestellte Steuerleitungen mit den einzelnen Komponenten der Wind- energieanlage 10 sowie diversen Sensoren verbunden ist. Das Betriebsführungssystem 20 kann so auf die Komponenten der Windenergieanlage 10 einwirken, dass die Windenergie- anlage 10 in einem gewünschten Betriebspunkt betrieben wird und die elektrische Energie gemäß den Anforderungen des Netzes 18 eingespeist wird. Das Betriebsführungssystem 20 steuert die Windenergieanlage 10 basierend auf den über die Sensoren erfassten Messwerten, errechneten oder vorgegebenen Sollwerten sowie Kon- figurationsparametern, wobei die letztendliche Verknüpfung der einzelnen Werte durch Pro- grammcode umfassend entsprechende Algorithmen erfolgt. Sowohl die Konfigurationspara- meter als auch der Programmcode - zumindest in den die fraglichen Algorithmen umfassen- den Teilen - sind aktualisierbar.
Das Betriebsführungssystem 20 verfügt über eine Kommunikationseinheit 21 , die mit dem Internet 40 verbunden ist. Darüber hinaus verfügt die Betriebsführungseinheit 20 noch über eine Datenschnittstelle 22 zur zeitweisen Anbindung eines mobilen Speichermediums 30, bspw. eines USB-Sticks. In Abweichung von Figur 1 kann die Datenschnittstelle 22 zur bes- seren Erreichbarkeit auch am Fuß des Turms 11 angeordnet sein.
Ebenfalls mit dem Internet 40 verbunden ist ein zentraler Server 41. Der Server 41 ist dazu ausgerichtet, eine Aktualisierung der Konfiguration der Windenergieanlage 10 bzw. deren Betriebsführungssystems 20 vorzubereiten und dem Betriebsführungssystem 20 über das Internet 40 oder ein mobiles Speichermedium 30 zur Verfügung zu stellen, welches dann von dem Betriebsführungssystem 20 geeignet umgesetzt werden kann. Die Aktualisierung der Konfiguration der in Figur 1 dargestellten Windenergieanlage 10, aber auch einer Vielzahl weiterer, nicht dargestellter Windenergieanlagen wird von dem zentralen Server 41 als eine für alle Windenergieanlagen gemeinsame Blockchain zur Verfügung ge- stellt, die ständig fortgeschrieben wird. In der Blockchain sind Datensätze enthalten, die ne- ben einer Identifikation für die jeweils betroffene Windenergieanlage 10 Transaktionsdaten umfassen, über welche die letztendliche Aktualisierung der Konfiguration durchgeführt wird.
In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Verarbeitung einer empfangenen Blockchain durch das Betriebsführungssystem 20 dargestellt. Dabei ist vollkommen unerheblich, ob die Blockchain dem Betriebsführungssystem 20 über das Internet 40 bzw. die Kommunikations- einheit 21 oder die Datenschnittstelle 22 zugeführt wird - die Blockchain wird also transpa- rent verarbeitet.
Nach Empfang der Blockchain (Schritt 100) wird diese zunächst eingelesen (Schritt 101 ). Anschließend wird die Blockchain verifiziert (Schritt 102). Dazu wird zum einen die kryptogra- fische Verkettung der Datensätze in der Blockchain selbst überprüft. Zum anderen wird die eingelesene Blockchain mit einer im Speicher 23 abgelegten älteren Vorgängerversion der Blockchain abgeglichen, wobei der Anfang der eingelesenen Blockchain mit der Vorgänger- version der Blockchain übereinstimmen muss, dass bei Fortschreiben der Blockchain - wie von dem zentralen Server 41 durchgeführt - lediglich Datensätze angehängt, bereits existie- rende Datensätze jedoch nicht modifiziert werden.
Ist die Verifizierung in Schritt 102 erfolgreich, werden im nächsten Schritt 103 diejenigen Transaktionsdatensätze identifiziert, die für die Windenergieanlage 10 tatsächlich bestimmt sind und in der Vergangenheit noch nicht umgesetzt wurden. Zur Identifizierung noch nicht umgesetzter T ransaktionsdatensätze erfolgt ein Abgleich mit der Vorgängerversion der
Blockchain aus dem Speicher 23. Sämtliche nicht bereits in der Vorgängerversion enthaltene Transaktionsdatensätze der eingelesenen Blockchain können als noch nicht umgesetzt gel- ten. Anschließend wird bei den so ermittelten Transaktionsdatensätzen überprüft, ob die in den einzelnen Datensätzen jeweils enthaltene Identifikation derjenigen Windenergieanlage 10, für die der T ransaktionsdatensatz gilt, mit einer entsprechenden in dem Betriebsfüh- rungssystem 20 hinterlegten Empfängeridentifikation übereinstimmt.
So identifizierte Transaktionsdatensätze werden in Schritt 104 umgesetzt. Lauten bspw. die Transaktionsdaten eines Transaktionsdatensatzes„Setze Konfigurationsparameter x auf Wert y“ wird der entsprechende Konfigurationsparameter durch das Betriebsführungssystem auf den entsprechenden Wert gesetzt.
Nach Umsetzung sämtlicher identifizierter Transaktionsdatensätze wird die eingelesene Blockchain in Schritt 105 im Speicher 23 abgelegt und dient somit bei erneutem Durchlaufen des Verfahrens gemäß Figur 2 als„neue“ Vorgängerversion der dann eingelesenen Block- chain.
Das Umsetzen von Transaktionsdaten, bei denen in den Transaktionsdaten unmittelbar sämtliche zur Umsetzung erforderlichen Informationen enthalten sind (vgl. oben:„Setze Kon- figurationsparameter x auf Wert y“), erfordert keine weitergehenden Erläuterungen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es aber auch möglich, dass in den Transaktions- daten selbst lediglich eine Anweisung zum Laden von einem Konfigurationsparametersatz oder einer Aktualisierung des auf dem Betriebsführungssystem ausgeführten Programm- codes enthält. Diese Ausführungsvariante ist in Figur 3 als Detaildarstellung des Schritts 104 auf Figur 2 dargestellt. Die übrigen Schritte des Verfahrens verlaufen dabei gemäß Figur 2, weshalb auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird.
Liegt zu Beginn 401 des Schrittes 104 ein Transaktionsdatensatz mit dem Inhalt
Installiere Datei update_0815.config
Prüfsumme: 0x634ABFF53408 vor, erfolgt die Durchführung des Schrittes 104 wie in Figur 3 dargestellt.
Es wird in Schritt 402 zunächst überprüft, ob zu dem Zeitpunkt der Ausführung ein mobiles Speichermedium 30 mit der Datenschnittstelle 22 verbunden ist (vgl. Figur 1 ). Ist dies der Fall, wird überprüft, ob sich die im Transaktionsdatensatz genannte Datei auf dem mobilen Speichermedium 30 befindet.
Ist das der Fall, wird die gewünschte Datei vom mobilen Speichermedium 30 geladen (Schritt 405).
Ist dies nicht der Fall oder ist kein mobiles Speichermedium 30 an der Datenschnittstelle 22 angebunden, wird die benötigte Datei über das Internet 40 von einem in der Betriebsfüh- rungseinheit 20 angegebenen Speicherort geladen (Schritt 404). Der zentrale Server 41 kann als zentraler Speicherort fungieren; notwendig ist das aber nicht. Es kann vielmehr be- vorzugt sein, wenn der Speicherort getrennt vom zentralen Server 41 ausgestaltet ist, um die serverseitigen Aufgaben und Belastungen über mehrere Server zu verteilen.
In beiden Fällen liegt in Schritt 406 die im Transaktionsdatensatz genannte Datei vor. In die sem Schritt wird die Prüfsumme der geladenen Datei berechnet und mit der im Transakti- onsdatensatz genannten Prüfsumme verglichen, um die geladene Datei zu verifizieren. Nur wenn diese Prüfung erfolgreich abgeschlossen wird, wird anschließend die geladene Datei umgesetzt (Schritt 407). Handelt es sich bei der geladenen Datei um einen Konfigura- tionsparametersatz, werden die darin aufgeführten Konfigurationsparameter auf die ebenfalls im Konfigurationsparametersatz angegebenen Werte gesetzt. Bei der Datei kann es sich aber auch um ein Update für den Programmcode des Betriebsführungssystems 20 handeln. Das Update kann dann auf eine der bekannten Weisen eingespielt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage (10) umfassend ein programmierba- res Betriebsführungssystem (20) zur Steuerung der Windenergieanlage (10) auf Basis einer Konfiguration, wobei die Aktualisierung der Konfiguration erfolgt mit den Schrit- ten:
Einlesen einer Blockchain umfassend Transaktionsdatensätze (Schritt 101 );
Verifizieren der eingelesenen Blockchain (Schritt 102);
Identifizieren noch nicht umgesetzter Transaktionsdatensätze in der eingelese- nen und erfolgreich verifizierten Blockchain (Schritt 103); und - Umsetzen der als noch nicht umgesetzt identifizierten Transaktionsdatensätze zur Anpassung der Konfiguration der Windenergieanlage (Schritt 104).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die eingelesene und erfolgreich verifizierte Blockchain, vorzugsweise nach dem Verifi- zieren oder nach Umsetzen der als noch nicht umgesetzt identifizierten Transaktions- datensätze, als Vorgängerversion der Blockchain im Speicher (23) des programmierba- ren Betriebsführungssystems (20) abgelegt wird (Schritt 105).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verifizierung der eingelesenen Blockchain anhand einer im Speicher (23) des pro- grammierbaren Betriebsführungssystems (20) abgelegten Vorgängerversion der einge- lesen Blockchain erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Identifizierung noch nicht umgesetzter Transaktionsdatensätze durch Abgleich der
Transaktionsdatensätze der eingelesenen Blockchain mit den Transaktionsdatensät- zen einer im Speicher (23) des programmierbaren Betriebsführungssystems (20) abge- legten Vorgängerversion der Blockchain erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Transaktionsdatensätze jeweils eine Empfängeridentifikation oder eine Grup- penidentifikation aufweisen, und nur solche Transaktionsdatensätze als noch nicht um- gesetzt identifiziert werden, deren Empfängeridentifikation oder Gruppenidentifikation entsprechenden in dem Betriebsführungssystem (20) hinterlegten Vorgaben entspricht.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Blockchain über eine Datenfernübertragungsverbindung (40) oder von einem zeit- weise mit dem Betriebsführungssystem verbundenen Speichermedium (30) eingelesen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Transaktionsdatensatz eine Anweisung umfasst, einen Konfigurations- parameter auf einen vorgegebenen Wert zu setzen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Transaktionsdatensatz eine Anweisung umfasst, einen Konfigurations- parametersatz oder eine Aktualisierung des auf dem Betriebsführungssystem (20) ausgeführten Programmcodes über eine Datenfernübertragungsverbindung (40) oder von einem zeitweise mit dem Betriebsführungssystem verbundenen Speichermedium (30) zu laden und zur Aktualisierung der Konfigurationsparameter und/oder des Pro- grammcodes zu verwenden.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Transaktionsdatensatz mit einer Anweisung zum Laden von einem Konfigurations- parametersatz oder einer Aktualisierung des auf dem Betriebsführungssystem (20) ausgeführten Programmcodes eine Prüfsumme der zu ladenden Daten umfasst und vor Verwendung die Prüfsumme der geladenen Daten berechnet und mit der in der Anweisung enthaltenen Prüfsumme abgeglichen wird.
10. Windenergieanlage (10) umfassend ein programmierbares Betriebsführungssystem (20) zur Steuerung der Windenergieanlage (10) auf Basis einer Konfiguration, wobei das Betriebsführungssystem (20) zur Aktualisierung der Konfiguration nach einem Ver- fahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
1 1. Computerprogrammprodukt umfassend Programmteile, welche, wenn geladen in ei- nem Computer, vorzugsweise das programmierbare Betriebsführungssystem (20) einer Windenergieanlage (10), zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgelegt sind.
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