Semantik für das Smart Grid - S2G

Motivation

Im Sektor Energie werden aufgrund zunehmender dezentraler Einspeisung künftig neuartige Probleme sowohl auf der Übertragungsnetz- als auch auf der Verteilnetzebene zu bewältigen sein. Eine mögliche Lösung bietet hierbei das so genannte Smart Grid, welches u.a. das Ziel verfolgt, die Effizienz des Gesamtsystems zu steigern. Dies geschieht dadurch, dass es Kunden ermöglicht wird aktiv am System teilzunehmen, verschiedene Erzeugungs- und Speicherstrukturen berücksichtigt werden, neue Dienste, Produkte und Märkte erschlossen werden und unverändert eine möglichst preiswerte und sichere Energieversorgung geboten wird. Innerhalb eines solch technisch und ökonomisch anspruchsvollen Systems müssen viele unterschiedliche Akteure miteinander interagieren, was dazu führt, dass ein sehr hoher Grad an Komplexität handhabbar gemacht werden muss. Herausforderungen ergeben sich somit u.a. für intelligente Netzkomponenten, Kommunikationssysteme, Datenmanagement, Cyber-Sicherheit, Informations- und Datensicherheit und neuartige Softwareanwendungen. Um die implizierten Integrations- und Interoperabilitätsprobleme zu lösen, bietet sich der Einsatz von Standards und Normen an. Innerhalb des Energieversorgungssystems sind bereits viele Funktionen gegeben, die für eine mehrschichtige Kommunikationsstruktur benötigt werden. Jedoch liegen diese Funktionen verteilt vor und sind nicht allen relevanten Teilnehmern bekannt. Um dieses Heterogenitätsproblem des Systems zu lösen, verfolgt dieses Projekt das Ziel, die Funktionen um semantische Metadaten anzureichern, so dass ein automatisches Auffinden und Ausführen von verteilten Geschäftsprozessen zwischen verschiedenen Akteuren und technischen Komponenten in einem Smart Grid ermöglicht wird.

 

Gemäß Expertendiskussionen wird die IKT im künftigen Smart Grid eine Schlüsselrolle einnehmen. Ebenso ist man sich weitgehend einig, dass ein Einsatz von Standards nötig sein wird. Hierzu wurden z. B. von der IEC, dem NIST und auch der DKE Studien und Roadmaps erstellt. Aus diesen Studien geht hervor, dass im Rahmen eines Smart Grids ein Datenmodell verwendet werden muss, das eine gemeinsame Syntax und Semantik festlegt. Empfohlen wird die Verwendung des Common Information Model (CIM), das als Domänenontologie bereits vielen Anforderungen genügt. Innerhalb des Smart Grid ist künftig vor allem die Kommunikation zwischen zwei Ebenen zu betrachten, die miteinander verknüpft sind. Zum einen muss die Kommunikation auf der Prozessebene und zum anderen die Kommunikation auf der Automationsebene betrachtet werden. Da sich durch die Änderungen der Stromnetzinfrastruktur neue Herausforderungen für die Kommunikationsinfrastruktur dieser beiden Ebenen ergeben, sind der Einsatz und die Weiterentwicklung neuer Technologiebausteine erforderlich.

 

Das grundsätzliche Ziel dieses Projekts ist daher die Schaffung  einer verbesserten Grundlage für die Entwicklung einer standardkonformen, semantikorientierten Architektur für Geschäftsprozesse innerhalb eines Smart Grid. Diese wird es künftig ermöglichen, die Geschäftsprozesse über das Internet - anhand mehrschichtiger Beschreibungen der Funktionalitäten - zu finden, sie zu kombinieren und schließlich auszuführen. Das Konzept der Semantischen Web Services hilft dabei, die nötigen Metadaten zu annotieren. Das CIM als Datenmodell bildet die semantische Basis für die Beschreibung der Dienste sowohl auf der Prozessebene als auch auf der Automationsebene. Die OPC Unified Architecture wird als Kommunikationsstandard für die Automationsebene eingesetzt und ermöglicht durch ihr abstraktes Konzept eine nahtlose Kommunikation zwischen den beiden Ebenen.

Personen

Projektleitung Intern

Publikationen
An Application of Multiperspective Service Management in Virtual Power Plants

Postina, Matthias and Rohjans, Sebastian and Specht, Michael and Steffens, Ulrike and Trefke, Jörn and Uslar, Mathias; Communication and Networking in Smart Grids; 005 / 2012

OPC Unified Architecture: A Service-Oriented Architecture for Smart Grids

Lehnhoff, Sebastian and Rohjans, Sebastian and Uslar, Mathias and Mahnke, Wolfgang; 006 / 2012

SeMo-TS: Testing OPC UA Server Models in Simulated Environments

Rohjans, Sebastian and Uslar, Mathias and Lehnhoff, Sebastian and Rusinov, Plamen M. ; 10 / 2012

Towards Semantic Service Integration for Automation in Smart Grids

Rohjans, Sebastian and Uslar, Mathias and Specht, Michael and Nieße, Astrid and Tröschel, Martin; International Journal of Distributed Energy Resources; 04 / 2012

Application of OPC UA for the Smart Grid

Claassen, Arno and Rohjans, Sebastian and Lehnhoff, Sebastian; Innovative Smart Grid Technologies (ISGT) Europe 2011; 009 / 2011

CIMbaT - Automated Generation of CIM-based OPC UA-Address Spaces

Rohjans, Sebastian and Piech, Klaus and Uslar, Mathias and Cabadi, Jean-Francois; 2011 Second IEEE International Conference on Smart Grid Communications; 10 / 2011

IEC 61850 based OPC UA Communication - The Future of Smart Grid Automation

Lehnhoff, Sebastian and Mahnke, Wolfgang and Rohjans, Sebastian and Uslar, Mathias; 008 / 2011

New Applications of the Common Information Model

Rohjans, Sebastian and Uslar, Mathias and Piech, Klaus and Cabadi, Jean-Francois and Santodomingo, Rafael; 009 / 2011

OPC UA goes Semantics: Integrated Communications in Smart Grids

Rohjans, Sebastian and Fensel, Dieter and Fensel, Anna; 16th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation ETFA'2011; 009 / 2011

Standardized Smart Grid Semantics using OPC UA for Communication

Rohjans, Sebastian and Piech, Klaus and Mahnke, Wolfgang; IBIS - International Journal of Interoperability in Business Information Systems; 009 / 2011

Views on Service Oriented Architectures in the Context of Smart Grids

Postina, Matthias and Rohjans, Sebastian and Steffens, Ulrike and Uslar, Mathias; 2010 First IEEE International Conference on Smart Grid Communications; 10 / 2010

Laufzeit

Start: 01.01.2009
Ende: 31.12.2011