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ESOSEG

Offene Kommunikationsplattform für Verteilnetzbetreiber

Projektstatus
Begonnen
Blick in das Smart Grid Labor an der Hochschule Ulm. Schaltschränke und Regeleinrichtungen sind an der Wand montiert.
Testinstallation für Wechselrichter im SmartGrid Labor der Hochschule Ulm. | Bild: Hochschule Ulm, IEA

Bei der derzeitigen Wandlung des Stromnetzes hin zu einem Smart Grid besteht die Gefahr, in nicht nachhaltig-wirtschaftliche Szenarien zu geraten. Die acatech Studie „Future Energy Grid “ weist darauf eindringlich hin („20. Jahrhundert“, „Komplexitätsfalle“) – unter anderen beim Ausbau der elektrischen Infrastruktur oder der Standardisierung.  ESOSEG ist ein Baustein, der eine solche Fehlentwicklung vermeiden soll. Durch die kosten- und nutzenoptimierte Gestaltung der Netzplanung und des Netzausbaus sowie die Ausweitung auf viele einzelne Verteilnetzbetreiber (VNB), kann ein nachhaltiges, wirtschaftliches Szenario des Stromnetzes auf Verteilnetzebene und in Bezug auf eine Migration hin zu einem Smart Grid erreicht werden.
 
Daher hat sich das Forschungsprojekt ESOSEG das Ziel gesetzt, eine offene Plattform für die Kommunikation der Informationssysteme eines VNB aufzubauen. ESOSEG setzt auf die offenen Standards IEC 61970 und IEC 61968, um insbesondere Energieversorgungsunternehmen zu ermöglichen ihre heterogene Softwarelandschaft (kosten-)effizient zu vernetzen und Synergien zwischen verschiedenen Programmen zu ermöglichen. 

Reale Netzabbildung bestimmt kritische Netzzustände

ESOSEG hat das Ziel, eine einheitliche Software-Plattform zu schaffen, welche von möglichst vielen Verteilnetzbetreibern eingesetzt werden kann, um auf Datenbestände ihrer vielfältigen Systeme zuzugreifen. Die Daten können zum Beispiel aus  Geoinformationssysteme, Netzleitsysteme und der Stammdatenhaltung stammen. So wird es möglich sein, Eigenschaften und Systemverhalten von Komponenten und Betriebsmitteln in allen Bereichen des Verteilnetzes zu untersuchen, um mehr als nur punktuelle Analysen zu ermöglichen. Die Datenassimilation und Fernwirkfähigkeit berücksichtigt die Vorgaben des Bundesamt für Sicherheit und Informationstechnik (BSI) und setzt auf internationale, offene Standards wie zum Beispiel CIM, IEC 61850 oder Open-Source-Ansatz, um den Umgang mit heterogenen Mess- und Zustandsdaten zu vereinheitlichen.

Die Netzanalyse berücksichtigt die heute vorhandenen und kommenden Infrastrukturen in elektrischen Verteilnetzen. Ziel ist es, kritische Netzzustände anhand realer Netze zu bestimmen, sie in der Systemmodellierung abzubilden und dadurch für Lösungsansätze zur Verfügung zu stellen. Hervorzuheben ist, dass dies auf Basis nicht-synthetischer, realer Netztopologien erfolgt und prädikative Methoden aus der aktuellen Forschung angewandt werden. So können die die zukünftige Netzentwicklung und Zubaupotenziale belastbar kalkuliert werden. Fokus liegt auf den Fragen im Verteilnetz zu beispielsweise Betriebsmittelauslastung, Spannungshaltung und die Häufigkeit kritischer oder unzulässiger Netzzustände aufgrund Netzdiversität unter Berücksichtigung der dezentralen Erzeugungsanlagen.

Netzanalyse mit realen Daten und Prognosen kombiniert

Überblick der Software-Architektur der ESOSEG-Plattform
Software-Architektur der ESOSEG-Plattform. | Grafik: ESOSEG Forschungsgruppe

In der Netzplanung werden die Ergebnisse der Netzanalyse zur Optimierung der Netzausbau- und Netzbetriebsstrategien genutzt. Der Ansatz zielt hierbei bewusst auf die Betrachtung und Simulation vieler Betriebsmittel in der Verteilnetzfläche und nicht auf einzelne, repräsentative Punktbetrachtungen. Im Framework können die unterschiedlichsten Werkzeuge zu Netzsimulation, Optimierung sowie Zustands- und Zubauprognose angewendet werden. Durch Entwicklung eines Szenariogenerators können nicht nur für aktuelle sondern auch für zukünftige Szenarien  Netzanalysen durchgeführt werden und real gemessene mit prognostizierten Daten kombiniert werden.

Die gemeinsame Plattform ermöglicht die konsequente Überführung der Netzplanungsansätze in den Netzbetrieb, Beispiele hierfür sind die Fernparametrierung von Erzeugern und Verbrauchern, die abgeleitete Zustandsbestimmung aufgrund Fernerkundungstechnologien oder die flexible Einbindung von Verbrauchern durch Lastmanagement und Lastverschiebung unter Berücksichtigung der Bedürfnisse des Verteilnetzbetreibers. Darüber hinaus werden durch die Nutzung von offenen Standards die Schnittstellen zwischen den Übertragungsnetzbetreibern, Verteilnetzbetreibern und anderen Gewerken sowie Energieinfrastrukturen berücksichtigt, um so neue und nachhaltige Infrastrukturlösungen zu erforschen.

Zukünftige Ergebnisse

Ziel ist es, Mess- und Simulationswerte gleichermaßen und ohne Unterscheidung zu verarbeiten. Dabei soll CIM als gemeinsames Datenmodell zum Datenaustausch verwendet werden.
Durch eine Einbindung weiterer Netzbetreiber in die Projektphasen wird gewährleistet, dass das Framework für möglichst viele Einsatzzwecke unter unterschiedlichen Gegebenheiten geeignet ist.

 

 

Grafische Aufbereitung der Aufgaben eines jeden Verbundpartners.
Übersicht über die Aufgaben der Verbundpartner in ESOSEG | Grafik: ESOSEG Forschungsverbund

Das Ergebnis von ESOSEG ist eine flexible und modular erweiterbare Plattform für Verteilnetzbetreiber, welches die unterschiedlichen IT-Systeme eines VNB miteinander verbindet. Damit bietet die Plattform die Möglichkeit bestehende Netzstrukturen zu analysieren, mögliche Schwachstellen zu identifizieren und Ausbaumöglichkeiten auf ihre Wirtschaftlichkeit zu überprüfen. Die ersten Ergebnisse im Projekt  sind unter Federführung der TUM eine erfolgreiche Modellierung der Domäne der VNB, die Definition von Schnittstellen auf das Domänenmodell und die Erforschung von explorationsorientierten Modellierungsmöglichkeiten, um die flexible Nutzung des Frameworks für verschiedene Einsatzzwecke zu gewährleisten. Danach erfolgt die Abbildung auf die offenen Standards IEC 61970 und IEC 61968 (CIM) durch die Firma SEKAS. Dies erfordert die Überführung der Domänenmodelle in eine technische Plattform, welche sowohl den Vorgaben des CIM Standards sowie den Sicherheitsvorgaben seitens des BSI entsprechen. Das Ergebnis dieses Arbeitsschritts, das experimentelle Framework, wird anschließend im SmartGrid Labor der Hochschule Ulm integriert und gründlich getestet. Dieser Meilenstein soll im Q1 2017 erreicht werden, danach folgt die experimentelle Einbindung in die Infrastruktur der am Projekt beteiligten Netzbetreiber. Um bereits vorhandenes Wissen zu nutzen und um auf eine standardkonforme Plattform aufzusetzen, wird eine bestehende Middleware der Firma Hessware GmbH angepasst.

Projektlaufzeit

10/2015 – 09/2018

Kontakt

Prof. Dr. Dr. h. c. Manfred Broy
Verbundkoordinator
Technische Universität München - Fakultät für Informatik
Boltzmannstr. 3
85748 Garching bei München
+49 89 289-17309
+49 89 289-17307

Links

Homepage des Forschungsvorhabens ESOSEG.

Download

Die acatec-Studie gibt es auch als PDF-Download "Future Energy Grid".

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.

Basisinformationen

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