search

Netbeheer-Nederland / doc-design-wg-sem-int

Apache License 2.0
0 stars 0 forks source link

readme

Inleiding

Dit ontwerp beschrijft het op de kortetermijn opstellen en implementeren van een CIM Profile Group binnen de Nederlandse energiesector. Het doel is om de data-uitwisseling tussen DSOs en TSOs te verbeteren door een gestandaardiseerd informatiemodel te creëren. Deze verbeterde interoperabiliteit is een enabler voor een efficiënter en betrouwbaarder elektriciteitsnetwerk. Op de middellangetermijn wordt een herpositionering beschreven waarbij ook warmte- en gasnetten mee worden genomen, alsmede een opschaling van de Werkgroep Semantische Interoperabiliteit tot Ontology (for) Energy Data Authority.

Dit document leunt sterk op doelen en principes beschreven in de Visie en Doelarchitectuur Datadelen. Affiniteit aan de kant van de lezer met deze documenten is niet vereist, maar geeft meer diepgang aan de voorgestelde oplossing.

Akkoord

Dit ontwerp is akkoord bevonden door de volgende stakeholders:

Executive summary

Dit ontwerp beschrijft de beoogde uitbreiding en opschaling van de Werkgroep Semantische Interoperabiliteit (WG). Sinds het starten van de WG heeft de aandacht vooral op het beschrijven van betekenis van data gelegen, waarbij de WG een begrippenmodel onderhoudt namens Netbeheer Nederland.

Met het breder beschikbaar stellen van data d.m.v. dataproducten is de vraag "welke gegevens horen in een dataproduct" ontstaan. Dit is het structureren van data. Daarnaast is vanuit de Doelarchitectuur Datadelen een wens op herbruikbaarheid en standaardisatie. In het combineren van de gegevensvraag en wens op standaardisatie/hergebruik wordt het volgende voorstel gepositioneerd:

Door ook het beschrijven van de structuur van dataproducten onderdeel te maken van de activiteiten van de WG verhoogt de interoperabiliteit en herbruikbaarheid van de door de sector geleverde dataproducten.

Achtergrond

Vanuit de CDO's van de netbeheerders van elektriciteitsnetten binnen Nederland is in 2023 een nieuwe visie rondom datadelen gepubliceerd. Deze visie beschrijft de ambitie om gestandaardiseerd en herbruikbaar data te delen vanuit netbeheerders met derden zoals overheden, marktpartijen en klanten.

Ook vanuit Europa staat deze ambitie hoog op de agenda. Momenteel werkt de EU DSO Entity samen met de ENTSO-E aan meerdere Implementing Regulations rondom demand/response, smart metering en supplier switching. Al deze IRs delen een focus op data en de bijbehorende standaardisatie van het beschrijven en uitwisselen van deze data.

Om de visie vorm te geven en te implementeren is in 2023 een transitiethema gestart vanuit Netbeheer Nederland, van waaruit de Werkgroepen Doelarchitectuur Datadelen en Semantische Interoperabiliteit invulling (hebben) gegeven aan de visie. De doelarchitectuur beschrijft een manier van (meta)data beschrijven en uitwisselen vanuit het perspectief van waardestromen en dataproducten, daar waar Semantische Interoperabiliteit zich bezig houdt met de betekenis van data.

Dataproduct

Voor alle data-uitwisseling binnen de scope van de visie is expliciet gekozen voor het denken over data in de vorm van dataproducten. Een dataproduct combineert de semantische-, technische- en gebruiksaspecten van data-uitwisseling. Om dit invulling te geven bestaat een dataproduct uit de volgende componenten:

Betekenis en structuur

Eén van de grootste vragen rondom data-uitwisseling gaat over de betekenis en structuur van een dataproduct. Dit vraagstuk raakt primair de dataset, waar elke kolom een specifieke betekenis geeft aan de bijbehorende rijen. De structuur bepaalt welke kolommen er worden geleverd als onderdeel van de dataset. Elke informatievraag die één of meerdere dataproducten vereist om op te lossen moet invulling aan de dataset geven. Ter illustratie: alle lopende epics binnen de pRO voor het maken van dataproducten vereisen een antwoord op de vraag "welke data is nodig voor mijn dataproduct?"

Gaat het om kleine, op zichzelf staande dataproducten is het bepalen van de structuur van de dataset triviaal. Gaat het echter om complexere onderwerpen zoals het modelleren van nettopologie of het modelleren van de functie van het elektriciteitsnet voor netrekenen wordt de structuur eveneens complexer. Bij inachtname van de eis op herbruikbaarheid bovenop de voorgenoemde complexiteit is er behoefte aan een gestandaardiseerde aanpak rondom het beschrijven en uitwisselen van dataproducten. Dit versnelt de implementatie van nieuwe dataproducten doordat bestaande dataproducten hergebruikt worden.

De oplossing voor hergebruik en versnelling van de implementatie van dataproducten is het inzetten van referentiestandaarden. Wereldwijd is de geldende referentiestandaard voor het vastleggen van de betekenis en structuur van componenten van een elektriciteitsnet de IEC/ISO 61970-standaard, ofwel het Common Information Model: CIM.

Common Information Model (CIM)

Het Common Information Model (CIM) is een internationaal gestandaardiseerd model voor gegevensuitwisseling in de energiesector, ontwikkeld door de International Electrotechnical Commission (IEC). Het CIM faciliteert de interoperabiliteit tussen verschillende energiesystemen en -applicaties door een uniforme datataal te bieden, wat essentieel is voor het efficiënt beheren van complexe netwerkoperaties en het ondersteunen van de integratie van hernieuwbare energiebronnen en nieuwe technologieën zoals smart grids.

Het CIM bestaat uit drie standaarden met verschillende doelen, die de betekenis van componenten van het elektriciteitsnet beschrijven:

Common Information Model

Deze drie standaarden beschrijven klassen van data zoals Onderstation, Transformator en Kabel, welke attributen er vastgelegd worden per klasse en de relaties tussen klassen. Het zijn deze klassen die de betekenis van "dingen" in de echte wereld uitdrukken voor een specifiek doel.

Daarnaast wordt het Netbeheer Nederland Begrippenmodel gehanteerd als basis voor begrippen die al in gebruik zijn binnen de energiesector.

Niet alle klassen zijn altijd nodig voor het invullen van een specifieke informatievraag. Wanneer alleen een lijst met onderstations nodig is, hoeven er geen klassen die betrekking hebben met marktfacilitering mee worden genomen. Deze keuze is het structureren van data: bepalen wat de structuur van de data is die nodig is voor een specifieke informatievraag. Het CIM beschrijft naast de betekenis van data een proces om tot een specifieke structuur te komen: profileren. Dit proces volgt op hoofdlijnen de volgende stappen:

  1. Bepalen wat de informatievraag is, e.g. "welke onderstations zijn er in Nederland die onderdeel uitmaken van het elektriciteitsnet?";
  2. Bepalen welke klassen uit het CIM passen bij de informatievraag, en welke attributen er per klasse nodig zijn. Dit is het daadwerkelijk profileren, dus structureren van de data;
  3. De klassen onderbrengen in profielen, waarmee een beheersbaar informatiemodel wordt gemaakt;

Sommige profielen zijn dermate breed toepasbaar dat deze ook zelf weer een standaard worden, dan wel als enkel profiel of een verzameling van profielen: een Profile Group. De Common Grid Model Exchange Standard (CGMES) is een voorbeeld van een gestandaardiseerde Profile Group, waarbij de TSO's binnen Europa de onderliggende profielen gebruiken op operationele informatie over hun netten met elkaar uit te wisselen.

Samenvattend: het toepassen van het CIM is het vertalen van de betekenis van componenten van het elektriciteitsnet naar een passende, herbruikbare structuur voor het invullen van een informatievraag.

Doelstellingen

Vanuit de visie en doelarchitectuur datadelen zijn meerdere doelen en principes gedefinieerd rondom het beschikbaar stellen van data. Dit document legt de nadruk op de invulling van drie van deze doelen:

  1. het FAIR beschikbaar stellen van data (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable: FAIR), waarbij de nadruk op herbruikbaarheid ligt;
  2. het gebruik van dataproducten voor uitwisseling van data;
  3. het versnellen van de implementatie van nieuwe dataproducten, en herbruikbaarheid van bestaande dataproducten.

Om invulling te geven aan de bovenliggende doelen positioneren we de volgende oplossing:

  1. het opstellen en beheren van een sectorbreed informatiemodel, in de vorm van een CIM Profile Group. Hierin wordt de structuur van data gerelateerd aan bedrijfsvoering, ondersteunend activiteiten en marktfacilitering beschreven. De CIM Profile Group wordt beheerd door de Werkgroup Semantische Interoperabiliteit;
  2. het uitvoeren van de processen rondom het opstellen en beheren van de CIM Profile Group;
  3. (ondersteunen bij) het opstellen en beheren van dataproducten op basis van de CIM Profile Group voor specifieke informatievragen;
  4. uitdragen van het nut en de noodzaak van de CIM Profile Group;
  5. het geven van trainingen rondom het toepassen van de CIM Profile Group, inclusief het gebruik van ondersteunende tooling.

In het hoofdstuk Implementatie wordt de bovenstaande oplossing inhoudelijk verder uitgewerkt.

Aanpak

Voor implementatie van de CIM Profile Group wordt gekozen voor een specifieke aanpak. Hierbij worden profielen opgesteld en gepubliceerd voor concrete use cases (dataproducten). Hiermee wordt direct waarde gecreëerd voor implementerende teams en de toepasbaarheid van de profielen geborgd.

Stakeholders

Binnen de aanpak worden een aantal stakeholders voorzien die een rol spelen in de implementatie van dit ontwerp:

Fasering

Het opzetten en beheren van de CIM Profile Group is een doorlopende activiteit. Over de tijd heen verschuift de aanpak en verdeling van verantwoordelijkheden. Naarmate het volwassenheidsniveau groeit kan er worden opgeschaald en versneld. Er worden drie discrete fasen onderkend:

  1. kortetermijn: de eerste drie (3) tot zes (6) maanden vanaf het startmoment;
  2. middellangetermijn: zes (6) tot achttien (18) maanden vanaf het startmoment;
  3. langetermijn: langer dan achttien (18) maanden na het startmoment.
gantt
    title Aanpak - in maanden
    dateFormat X
    axisFormat %s
    section Kortetermijn
    Start: milestone, 0, 0
    Opschalen werkgroep: 0, 1
    Toetsen aanpak: 0, 6
    Modelleren elektriciteitsnet: 0, 6
    Profielen voor 2 dataproducten: milestone, 6, 6
    Ervaring met CIM: milestone, 6, 6
    Advies voor vervolg: crit, milestone, 6, 6
    section Middellangetermijn
    Modelleren e-, g- en w-net (scope): 6, 18
    Herpositioneren Werkgroep: 6, 9
    OGSM opgesteld: crit, milestone, 9, 9
    Specialiseren rollen OEDA: 6, 9
    Inrichten beoordelingsstructuur: 6, 9
    Verder opschalen werkgroep: 9, 18
    Profielen dekken 80%: milestone, 18, 18
    80% OGSM behaald: milestone, 18, 18
    Standaardisatie: milestone, 18, 18

Voor verdere toelichting, zie de volgende hoofdstukken.

Kortetermijn

De kortetermijn kent een aantal mijlpalen die worden ingevuld:

Het resultaat op de kortetermijn is toetsbaar op de volgende punten:

Middellangetermijn

Op de middellangetermijn ligt de nadruk op schaal: hoe kan de Werkgroep Semantische Interoperabiliteit op middellange- en langetermijn duurzaam haar werkzaamheden uitoefenen:

Toetsbaar resultaat bestaat uit:

Langetermijn

Op de langetermijn is de Ontology (for) Energy Design Authority (OEDA) uitgegroeid tot een duurzaam en breed inzetbaar organisatie-onderdeel rondom het beschrijven van betekenis en structuur. Via Continuous Improvement worden de processen geëvalueerd en verbeterd, is het OEDA voor netbeheerders en externe stakeholders een gesprekspartner en uitvoerende instantie. Het OEDA werkt actief mee aan de standaardisatie en implementatie van de gehanteerde referentiestandaarden.

Toetsbare resultaten worden volledig vanuit haar eigen OGSM beschreven en behaald, waarbij dit document geen verdere richtlijnen of kaders stelt.

Implementatie

De meest effectieve manier om de in de visie gestelde doelen in te vullen is het hanteren van een informatiemodel voor de energiesector, waarbij voor het beschrijven van het elektriciteitsnet gebruik wordt gemaakt van het Common Information Model (CIM). Om de structuur van de data beheersbaar en herbruikbaar te maken kiezen we voor het perspectief van verschillende profielen, samengevoegd tot een CIM Profile Group.

Opzet

De meeste informatievragen rondom het elektriciteitsnet draaien rondom bedrijfsvoering (nettoplogie, congestie en power flow), netontwerp (nettopologie met een temporaal aspect) en marktfacilitering (meterstanden, flexibiliteit).

Betekenis

Begrippen worden overgenomen uit en opgevoerd op Begrippenmodel Netbeheer Nederland. Alle begrippen zijn uniek identificeerbaar op basis van URI, waarmee de structuur (onderstaand) direct refeert naar het corresponderende begrip.

[!IMPORTANT] Dit vereist een URI-strategie voor het eenduidig identificeren van entiteiten.

Structuur: CIM Profile Group

Om invulling te geven aan de informatievragen wordt de volgende structuur voor de CIM Profile Group gehanteerd:

CIM Profile Group

De CIM Profile Group is gemodelleerd op twee bestaande Profile Groups:

Aanvullend worden de profielen Assets en European Style Market Profile vanuit het CIM geprofileerd en de Implementing Regulations rondom Demand/Response en Metering overgenomen, respectievelijk.

Onderstaand een toelichting van de profielen en hun toepasbaarheid:

Profiel Toelichting Voorbeeld
Assets Fysieke eigenschappen van componenten in het net AssetInfo, WireInfo
Capacity Heatmap Netcomponenten nodig voor een capaciteitskaart Substation, Line
Diagram Tekenen van elektrische diagrammen: Single Line Diagrams (SLD) Diagram, DiagramObject
Equipment Functionele eigenschappen van componenten in het net Substation, Switch, Breaker
European Style Market Profile Marktfacilitering binnen EU-markten MarketParticipant, MarketAgreement
Operation Operationele meetwaarden Measurement, Analog, Accumulator
State Variables Resultaat van loadflow- en kortsluitberekeningen svStatus, svSwitch
Steady State Hypothesis Toestand van het elektriciteitsnet ProtectedSwitch, Jumper
System Capacity Systeemcapaciteit ShortCircuitResult, FirmCapacity
Topology Nettopologie: node/breaker v.s. bus/branch TopologicalNode, ReportingGroup

Semantische interoperabiliteit

De CIM Profile Group, zoals beschreven in het voorgaande hoofdstuk, vult specifiek de behoefte in rond het structureren van gegevens binnen een elektriciteitsnet. Om ook concepten uit andere standaarden te kunnen gebruiken worden een aantal faciliteiten gebruikt:

Processen

Het bouwen en beheren van profielen vereist een aantal processen om deze activiteiten beheersbaar te houden:

Layered View

# Bedrijfsproces Beschrijving
1. Onderhoud het profiel Modelleeractiviteiten die een minimale hoeveelheid werk vereisen
2. Plan het profiel Ophalen van requirements, ontwerpen van het profiel
3. Bouw het profiel Datamodelleren en het beschrijven van de betekenis en structuur
4. Beoordeel het profiel Goedkeuring van de verandering in het profiel. Vereist voordat het profiel gepubliceerd wordt

Het proces voor het aanpassen van een profiel start met een concrete vraag vanuit een stakeholder om betekenis of structuur toe te kennen aan een informatievraag. Dit wordt beschreven als een Onderhoudsverzoek. Voor kleine aanpassingen wordt het Onderhoudsverzoek uitgevoerd (1) en wordt het resulterende nieuwe profiel opnieuw beoordeeld (4) voor publicatie. Voor grotere aanpassingen worden één of meerdere Inhoudelijk Expert(s) betrokken (2) en wordt de aanpassing uitgevoerd (3). Weer wordt er een beoordeling uitgevoerd (4) op het nieuwe profiel en wordt het profiel gepubliceerd. Uitkomst van het proces is een nieuw profiel met daarin de nieuwe betekenis en/of structuur.

Uitzonderingen in het proces vallen terug op de voorgaande processtap en worden daar opgelost.

Bestaan

Om de processen concreet in te vullen worden er keuzes gemaakt over het bestuur van de CIM Profile Group en de technologische ondersteuning:

Werking

Bij het toetsen van de werking van dit ontwerp worden naast de in hoofdstuk Aanpak beschreven indicatoren twee additionele punten onderkend:

Begrippen en definities