Ganzheitliche Tests und Validierung Ein ganzheitlicher Ansatz für Tests und Validierung in einer realistischen Umgebung kann die Leistung, Interoperabilität und Zuverlässigkeit von Prototypen sicherstellen.
In der Smart Grid Testing Group widmen wir uns der Weiterentwicklung von Test- und Validierungsmethoden, von konzeptionellen Tests bis hin zu Integrationstests. Die Validierung von Systemen in einer realistischen Laborumgebung ist vor der Implementierung entscheidend, um Leistung und Zuverlässigkeit sicherzustellen.
Dieser Prozess beginnt damit, dass die Beteiligten Anwendungsfälle definieren, um spezifische Herausforderungen zu adressieren und wirksame Lösungen zu identifizieren. Während Anwendungsfälle sich auf hochrangige Systeminteraktionen konzentrieren, werden anschließend detaillierte Testfälle entwickelt, um zu bewerten, wie gut das System oder seine Komponenten wie erwartet funktionieren.
Abstraction layers of a holistic test and the related standards.
[Source: Heussen, K., Steinbrink, C., Abdulhadi, I. F., Nguyen, V. H., Degefa, M. Z., Merino, J., Jensen, T. V., Guo, H., Gehrke, O., Bondy, D. E. M., Babazadeh, D., Pröstl Andrén, F., & Strasser, T. I. (2019). ERIGrid Holistic Test Description for Validating Cyber-Physical Energy Systems. Energies, 12(14), 2722. doi.org/10.3390/en12142722]
Typischerweise werden Anwendungsfälle während der Anforderungsanalysephase entwickelt, um die funktionalen Bedürfnisse eines Systems zu erfassen. Nachdem diese definiert sind, werden entsprechende Testfälle entwickelt, um die Fähigkeit des Systems zu bewerten, die identifizierten Herausforderungen zu bewältigen.
Um die Effizienz und Genauigkeit dieses Prozesses zu verbessern, nutzen wir historische Testdaten und integrieren KI-gestützte Testmethoden, um die Herausforderungen in Bezug auf Skalierbarkeit, Reproduzierbarkeit, Wiederholbarkeit und Unsicherheiten im Testprozess zu bewältigen.
Unsere Infrastruktur im Automationslabor ist mit industriellen Komponenten und Protokollen ausgestattet, was die Entwicklung und Durchführung von Testfällen in einer realistischen Umgebung ermöglicht. Dies umfasst Kapazitäten, die von Offline-Simulationen bis hin zu Echtzeitsimulationen und -emulationen reichen, um eine umfassende Bewertung der Systemleistung sicherzustellen.
Wichtige Projekte
ERIGrid
Die Projekte ERIGrid 1 und ERIGrid 2 haben die Grundlagen für ein umfassendes Test- und Validierungsframework für Smart Grids geschaffen. Unsere Forschungsgruppe baut auf diesem umfangreichen Wissen auf, um unsere Testmethodologien weiterzuentwickeln.
Da es keine universelle Lösung für Tests gibt, wird jedes Test-Setup individuell an die jeweiligen Anforderungen angepasst. Wir konzentrieren uns auf einen ganzheitlichen Testansatz, der die Abhängigkeiten innerhalb der zu testenden Systeme berücksichtigt.
Die Verwendung einer Anwendungsfallvorlage und/oder einer ganzheitlichen Testbeschreibung kann den Anwendern dabei helfen, die Details eines Experiments zu definieren. Dies verbessert letztlich die Qualität der Versuchsplanung, Durchführung und Dokumentation für komplexe, multidisziplinäre Energiesysteme.
Industrieprojekt: Konzeptentwicklung und Tests
Unsere Forschungsgruppe bietet Beratungsdienstleistungen für Industriepartner an. Dazu gehört beispielsweise die Entwicklung von Konzeptentwürfen und die Durchführung von Echtzeittests zum Schutz der Systemintegrität, mit einem Schwerpunkt auf Kommunikationsarchitekturen und -protokollen. Bereits in der Entwurfsphase führten wir Hardware-in-the-Loop-Tests mit generischen Industriegeräten durch, um Proof-of-Concept-Bewertungen zu erstellen.
Dazu gehörte auch der Vergleich der Kommunikationsleistung verschiedener Architekturen unter Verwendung von IEC-61850-Protokollen. Wir lieferten Echtzeit-Validierungsergebnisse auf Proof-of-Concept-Basis, die sowohl funktionale als auch nicht-funktionale Anforderungen für Geräte und Systeme umfassten, um detaillierte Ingenieursentwürfe in den nachfolgenden Phasen zu unterstützen.
Kontakt
Publikationen
- A Toolbox for Design of Experiments for Energy Systems in Co-Simulation and Hardware Tests
- Energy Systems Test Case Discovery Enabled by Test Case Profile and Repository
- Towards Automation of Configuration Management for Multi-Research Infrastructure Experiments
- Operational testing of virtual and physical IEDs using GOOSE for protection application
Weitere Informationen
Personen 
A
Sharaf Aldin Alsharif
E-Mail: sharaf.aldin.alsharif(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-748, Raum: Flx-E
K
Dr.-Ing. Jirapa Kamsamrong
E-Mail: jirapa.kamsamrong(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-233, Raum: E85
O
S
Publikationen
2025
Load-shifting for cost, carbon, and grid benefits: A model-driven adaptive survey with German and Swiss households
Matteo Barsanti and Jan Sören Schwarz and Faten Ghali and Selin Yilmaz and Sebastian Lehnhoff and Claudia R. Binder; Energy Research & Social Science; 01 / 2025
2024
How can Aggregators Improve the TSO-DSO-Customer Coordination in Digitalised Power Systems?
Otte, Marcel and Kamsamrong, Jirapa and Lehnhoff, Sebastian; ISGAN 2024; July / 2024
A Toolbox for Design of Experiments for Energy Systems in Co-Simulation and Hardware Tests
Schwarz, Jan Sören and Perez, Leonard Enrique Ramos and Pham, Minh Cong and Heussen, Kai and Tran, Quoc Tuan; 2024 Open Source Modelling and Simulation of Energy Systems (OSMSES); 09 / 2024
Challenges in Transitioning from Co-simulation to Practical Application: A Case Study on Economic Emission Dispatch in a Greenhouse Compartment
Clausen, Christian Skafte Beck and Lehnhoff, Sebastian and Schwarz, Jan Sören and Jørgensen, Bo Nørregaard and Ma, Zheng Grace; Energy Informatics; 2024
Enhancing Smart Grid Resilience: An Educational Approach to Smart Grid Cybersecurity Skill Gap Mitigation
Pirta-Dreimane, Rūta, Andrejs Romanovs, Jana Bikovska, Jānis Pekša, Tero Vartiainen, Maria Valliou, Jirapa Kamsamrong, and Bahaa Eltahawy; Energies; April / 2024
Hardware-in-The-Loop-Based Validation of Distribution System Control Applications with Grid Operators, Customer and Market Participants
Otte, Marcel and Krüger, Carsten and Das, Pratyush and Rohjans, Sebastian and Lehnhoff, Sebastian; Energy Informatics Academy Conference; October / 2024
Poster Abstract: Coordinating the Heterogeneity of Aggregators in Digitalised Power Systems
Otte, Marcel; DACH+ Conference on Energy Informatics 2024; October / 2024
Poster Abstract: Hardware-in-the-Loop Simulation Environment for Validating Distribution System Control Applications
Otte, Marcel and Krüger, Carsten and Das, Pratyush and Rohjans, Sebastian and Lehnhoff, Sebastian; DACH+ Conference on Energy Informatics 2024; October / 2024
Scaling Analysis in a Multi-Energy System
Schwarz, Jan Soeren and Pham, Minh Cong and Tran, Quoc Tuan and Heussen, Kai; 2023 Asia Meeting on Environment and Electrical Engineering (EEE-AM); 01 / 2024
2023
Automated integration process of future automation and monitoring systems in distribution grids
Raczka, Sebastian and Puhe, Frederik and Krueger, Carsten and Arph, Jan and Rehtanz, Christian; ETG Congress 2023; Juli / 2023
