Niederspannungssimulation

30.08.2017Energie

Abb. 1: Beispiel für die Verbindungen zwischen den Simulatoren

Abb. 2: Beispiel-Szenario für die Stadt Oldenburg; Erstellt auf Basis von OpenStreetMap [http://www.openstreetmap.org/copyright]

Im Projekt „NetzDatenStrom“ werden auf OpenSource basierende Big-Data-Lösungen an existierende Netzleitsysteme angebunden. Im Zuge der Entwicklung ist es nötig,  eine geeignete Evaluationsumgebung aufzubauen, in der die Big-Data-Komponenten mit einer ausreichend großen Datenmenge konfrontiert werden können, um die Herausforderungen, die mit Big-Data einhergehen, adäquat nachzustellen. Da ein flächendeckendes Rollout von Smart Meter Gateways (SMGW) und daran angeschlossenen Smart Metern noch nicht stattgefunden hat und damit verbundene echte Zählerdaten noch nicht verfügbar sind, bildet die Simulation des Niederspannungsnetzes einen zentralen Teil der Evaluationsumgebung.

Zur Umsetzung dieser  Simulation wird in NetzDatenStrom das Co-Simulations-Framework „mosaik“ verwendet, mit dessen Hilfe großskalige Szenarien zusammenzusetzt werden können. Dabei koppelt mosaik dedizierte Simulatoren für jedes SMGW, jedes Smart Meter sowie für die Kommunikation der Zählerdaten und koordiniert den Austausch zwischen den Simulatoren. Darüber hinaus existieren eigene Simulatoren um das Verhalten der eigentlichen Verbraucher und Erzeuger im Niederspannungsnetz wiederzugeben. Für jede Art von Verbraucher ist dabei ein Standardlastprofil hinterlegt. Für PV-Erzeugungsanlagen werden neben den Stammdaten der Anlagen auch Wetterdaten genutzt werden um Erzeugungsprofile zu generieren.

Die Gesamtsimulation liefert dadurch realistische Zählerstandsdaten im COSEM-Protokoll entsprechend der technischen Richtlinie TR-03109 vom BSI. Abbildung 1 zeigt, auf welche Weise die Simulatoren miteinander verbunden werden. Als Kommunikationsmethode wurde ein Webservice gewählt, weil es in der technischen Richtlinie vorgegeben ist.

Ein Szenario für die Simulation lässt sich sowohl manuell erstellen als auch parametrisiert generieren. Dadurch ist es möglich auch besonders große Szenarien zu erstellen, beispielsweise die Simulation für einen ganzen Landkreis. Die Netztopologie wird dabei anhand von beispielhaften aber realistischen Angaben eines Netzbetreibers nachgebildet und beinhaltet Angaben für Geo-Koordinaten der Messstellen, Angaben zur Anzahl und Verteilung verschiedener Verbraucher, der Aufteilung zwischen Haushalten, Industrie und PV-Erzeugungsanlagen sowie zur Größe der einzelnen Niederspannungsnetze. In Abbildung 2 ist ein Beispiel-Szenario für die Stadt Oldenburg, das anhand der oben genannten Parameter generiert wurde, zu sehen. Jede der Flächen bildet ein Niederspannungsnetz mit durchschnittlich 100 Anschlüssen.

Die Nutzung der Niederspannungssimulation muss nicht auf das Projekt „NetzDatenStrom“ beschränkt sein. Zukünftig ist es denkbar die Simulation auch in weiteren Projekten als Lieferant für Zählerstandsdaten zu nutzen.