Reading time: 5 minutes
Author:
Eric van Aken is consultant voor telecommunicatie, IEC 61850 (systeemintegratie en functiemodellering) en process control security bij Alliander-onderdeel Liandon Energy Consulting.
Het Inaetics-project werkt aan een beheersbare softwarearchitectuur op basis van opensource componenten, waarmee grote hoeveelheden realtime data soepel zijn te verwerken. Namens deelnemer Alliander doet Eric van Aken uit de doeken wat voor mogelijkheden dit biedt in energienetwerken.
De energienetwerken die Alliander beheert, leveren een grote berg realtime data over energiestromen. Deze gegevens hebben we hard nodig om de belastbaarheid van de infrastructuur te kunnen prognosticeren en monitoren. Zeker nu consumenten steeds meer zelf gaan opwekken, bijvoorbeeld via hun zonnepanelen. Samen met de verwachte groei van elektrisch vervoer voorzien we grotere pieken en dalen in de energiestromen. De realtime data helpen ons om de balans te handhaven, maar dan moeten we ze wel op een soepele manier uit onze netten kunnen halen.
Daarnaast willen we de functionaliteit van onze systemen eenvoudig kunnen veranderen wanneer daartoe aanleiding bestaat. Voor die aanpassing willen we bovendien minder afhankelijk worden van specifieke leveranciers. Als we bijvoorbeeld de programmatuur willen uitbreiden die partij A vijf jaar geleden heeft geïnstalleerd in onze onderstations, dan willen we daarvoor ook bij aanbieders B, C en D kunnen aankloppen. Dit vraagt om open, modulaire software.
Binnen het Inaetics-project werkt Alliander met een aantal andere partijen samen aan een oplossing voor deze vraagstukken, niet alleen voor energienetwerken maar bijvoorbeeld ook voor data-intensieve defensiesystemen. Het doel is de ontwikkeling van een beheersbare softwarearchitectuur op basis van opensource componenten, waarmee grote hoeveelheden realtime gegevens soepel zijn te verwerken. Het project loopt tot eind mei 2015 en moet verschillende demonstrators opleveren.
Coördinerende functies
De toepassingen waarop Inaetics zich richt, kenmerken zich door de behoefte aan een architectuur die een brug slaat tussen complexe operationele en informationele domeinen. Zij moet een generieke infrastructuur bieden voor de verwerking en analyse van zeer grote hoeveelheden vaak tijdkritieke data, met een hoge mate van voorspelbaarheid, betrouwbaarheid en beschikbaarheid. Het fundament dient stabiel doch flexibel te zijn om niet alleen de uitdagingen van vandaag te kunnen aanpakken maar ook om in de toekomst door te kunnen blijven ontwikkelen.
Een basisaanname in Inaetics is dat er op elk moment veranderingen kunnen optreden in een systeem: in softwareconfiguratie, in beschikbaarheid van hardwaremiddelen, maar ook in belasting en functionele en niet-functionele gebruikerseisen. Door deze entropie te accepteren en het omgaan met veranderingen intrinsiek onderdeel te maken van de architectuur, ontstaat een systeem dat zowel veerkrachtig als robuust is. Inaetics neemt de hele levenscyclus van een applicatie in beschouwing; de software moet niet alleen voorspelbaar kunnen reageren op veranderingen, maar het platform moet ook het gecoördineerd en dynamisch installeren, vernieuwen en verwijderen van componenten ondersteunen.
Hiertoe bouwen we voort op de principes van een dynamische servicearchitectuur, waarbij ieder logisch subsysteem wordt gezien als een losse softwaremodule met een eigen levenscyclus en waarbij communicatie tussen subsystemen enkel loopt via gepubliceerde services. Deze principes voeren we binnen het project volledig door, zodat ieder onderdeel van een systeem op ieder moment is te wijzigen met minimale impact op de werking van het geheel. Ook ontwikkelen we coördinerende functies waarmee software-uitrol, systeemconfiguratie en (virtuele) infrastructuur dynamisch en (semi)automatisch zijn te reguleren voor een optimale beschikbaarheid en werking. Zo biedt de Inaetics-architectuur de benodigde abstractie, consistentie en flexibiliteit om complexe systemen betrouwbaar en kostenefficiënt te realiseren, te beheren en door te evolueren.
Patronen herkennen
In de demonstrator voor energienetwerken wil Alliander de architectuur onder meer gebruiken om in de zogeheten onderstations de spanningskwaliteit bij te houden en daarbij gebruik te maken van IEC 61850, de standaard voor het ontwerp van automatisering voor dergelijke onderdelen van het net. We willen patronen herkennen en afwijkingen registreren om daarmee op basis van eerdere ervaringen te bepalen hoe groot de kans is dat een storing van een bekend soort is en hoe lang deze statistisch gezien nog duurt. Aan de hand daarvan kunnen we onze klanten beter informeren en problemen veel sneller verhelpen of zelfs voorkomen.
Meer concreet richten we ons onder meer op fasefouten in onze infrastructuur. De Inaetics-architectuur maakt het mogelijk om systemen te bouwen die goed inschatten van welke componenten zo’n fout komt. Door dan automatisch om te schakelen en stroom via een andere route te leiden, zijn stroomstoringen te voorkomen of is de duur van de onderbreking te minimaliseren. Bovendien kunnen we componenten snel repareren omdat in één oogopslag duidelijk is waar het probleem zit. Storingsmonteurs hoeven niet meer hele wijken af te zoeken naar de oorzaak.
Het is een eerste, grote stap naar procesverbetering die de kwaliteit van onze netten nog verder omhoog helpt. Uiteindelijk verwachten we al onze vierhonderd onderstations en mogelijk ook de middenspanningstations met de software uit te rusten.
