RESili8 - Resilience for cyber-physical energy systems; Teilvorhaben: Design und Validierung von resilienten Softwareanwendungen für die Smart Meter Gateway Infrastruktur

Abstract

Das Projekt „RESili8” zielte darauf ab, die Resilienz zukünftiger Energiesysteme durch Digitalisierungslösungen zu stärken. Im Fokus des Teilvorhabens stand die Validierung von Softwareanwendungen für Smart Grids, insbesondere im Kontext intelligenter Messsysteme (iMSys). Im Rahmen von RESili8 wurde das „Automated Cyber-Physical Testing and Validation Framework“ (ACTV) entwickelt und mit einer erweiterten GitLab CI/CD-Entwicklungs-Pipeline verknüpft. Mithilfe dieser Validierungs-Pipeline können Softwareänderungen kontinuierlich getestet und deren Auswirkungen auf verschiedene Netzszenarien geprüft werden. Die Integration erfolgt über Docker-Container, sodass Anwendungen flexibel und reproduzierbar validiert werden können. Die entwickelten Konzepte und Lösungen wurden anhand eines praxisnahen Szenarios evaluiert. Dabei ging es um die netzorientierte Steuerung einer Ladestation gemäß § 14a EnWG über ein EEBus-basiertes Energiemanagementsystem (EMS). Dazu wurden virtuelle EEBus-Geräte für Steuerbox, EMS und Zähler als Docker-Container implementiert und mit dem ACTV getestet. Die Kommunikation erfolgte per MQTT und EEBus, wobei der eigens entwickelte Open-Source-Stack „jEEBus” zum Einsatz kam. Mithilfe des Setups konnten sowohl Einzel- als auch Systemtests mit mehreren EMS in unterschiedlichen Netzbereichen durchgeführt werden, inklusive der Simulation kritischer Netzsituationen. Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass die entwickelte Validation Pipeline und das ACTV den Softwareentwicklungsprozess durch automatisierte, kontinuierliche und realitätsnahe Tests deutlich optimieren. So konnten im Projekt Fehler in den Softwareanwendungen frühzeitig erkannt und behoben werden. Die Ansätze haben sich als praxistauglich erwiesen und sind flexibel erweiterbar. Aufgrund des fortschreitenden Rollouts von iMSys sowie des beschlossenen Steuerungsrollouts sehen wir weiterhin einen steigenden Bedarf an Prüf- und Testmöglichkeiten, der sich neben Steuerboxen auch auf andere Produktkategorien wie beispielsweise HEMS, Ladestationen, Wechselrichter und Wärmepumpen ausdehnen wird. Die Validation Pipeline und das ACTV sollen daher zukünftig um Flexibilitätsmanagementkonzepte sowie die genannten Produktkategorien erweitert werden. Somit sollen vielseitigere Szenarien validiert werden können.