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"MAVERIG - Mosaik Advanced Visualization EnviRonment for

1. Selektions Aktiviert den Selektions Modus Modus Ansicht Aktiviert oder Deaktiviert das automatische Raster Andocken der Elemente am Raster Vergr ern Vergr ert die Ansicht des Szenarios Verkleinern Verkleinert die Ansicht des Szenarios an Passt die Ansicht des Szenarios automatisch an Ausblenden von Ein oder Ausblenden von Darstellungskompo Komponenten nenten i Maverig Hilfe ffnet die Maverig Hilfe Hilfe 8 Stellt Informationen ber Maverig wie z B be ber Maverig e e teiligte Entwickler bereit 2 Toolbar ber die Buttons der Toolbar kann auf verschiedene Funktionen von Maverig zugegriffen werden Zus tzlich sind viele Funktionen aus der Toolbar ber die Men leiste von Maverig zu erreichen H gt r gt mmm ARQA FO p Abbildung A 3 Maverig Toolbar 121 Projektdokumentation SB mosaik 920 a Offnen Offnet ein bereits bestehendes Maverig Szenario Speichern Speichert das Szenario zum Start springen Springt zum Start des Szenarios Geschwindigkeit ver ringern Verringert die Wiedergabegeschwindig keit des Szenarios Start Startet die Simulation der Komposition Stop Stoppt die Simulation der Komposition Geschwindigkeit erh hen Erh ht die Wiedergabegeschwindigkeit des Szenarios zum Ende springen Springt zum Start des Szenarios Out FF Pr yuv2 zo Hereinzoo
2. 3 gt Sind alle Events registriert kann durch eine Anderung oder Aktion des Benutzers die betroffene View einen Event Call im assoziierten Presenter aufrufen Dieser ver anlasst daraufhin r ckwirkend eine nderung der Ansicht der betreffenden View sowie die Aktualisierung von Daten im Model 56 SB mosaik Projektdokumentation MA View Presenter Model S T events calls m EET O mmm N Ei o Zi VI ke E KA a 2 event demanded events changes access Abbildung 5 5 MVP Verarbeitung von Benutzereingaben 5 6 Mock Ups Im folgenden Kapitel sind die Mock Ups zu sehen die wir f r unsere verschiedenen Benutzeroberfl chen entworfen haben 1 Mock Ups Gui Da unsere Anwendung in die zwei gro en Pakete Komposition und Simulati on unterteilt wurde haben wir f r beide Bereiche Mock Ups erstellt In 5 6 ist das Mock Up f r die Komposition zu sehen Die nachfolgende Grafik 5 7 zeigt das Mock Up f r die Simulation das hnlichkeiten in der Struktur und Bedienung aufweist Allerdings sind die linke Men bar und die Inhaltsbox in der Mitte anders gef llt 57 mosaik Projektdokumentation MORE Document Edit View Settings Help Hox GM PMO QQA to PV_O1 D 1 06 KW Console Starting PyPower as PyPower O 0 23 kV Starting HouseholdSim as HouseholdSim 0 Starting CSV as CSV O A Starting Web
3. Abbildung 3 3 Aufbau eines Energienetzes Transportnetze Transportnetze werden als H chstspannungsnetze H S Netze bezeichnet und ber tragen elektrische Energie mit einer Spannung von 220kV 380kV und bei sehr gro en berregionalen Entfernungen mit einer Spannung von 765kV In diese Netze spei sen die gro en berregionalen Kraftwerke ca 70 der ben tigten elektrischen En ergie f r den ffentlichen Bedarf ein Das Transportnetz ist als maschenf rmiges Netz aufgebaut und ist zus tzlich ber Kuppelleitungen an andere internationale Netze angeschlossen f r den Ausgleich von Energie berschuss bzw mangel Die Energie bertragung erfolgt in wechselnder Richtung Sch z2c bertragungsnetze bertragungsnetze auch Hochspannungsnetze HoS Netze arbeiten mit einer Span nung von nokV und bernehmen die Verteilung von Energie ab dem Entnahme punkt aus dem Transportnetz zu kleineren Verteilerunternehmen oder Gro abneh mern Sie sind als Maschen oder Strahlennetz aufgebaut Im Gegensatz zu den Transportnetzen k nnen sie Transportfunktion oder Verteilerfunktion einnehmen 30 8 mosaik Projektdokumentation MRS Im ersten Fall ist die Energieflussrichtung unbestimmt Bei der Verteilerfunktion ist die Energieflussrichtung hingegen eindeutig zum Verbraucher gerichtet Schi2d Mittelspannungsnetze Mittelspannungsnetze sind Verteilungsnetze und arbeiten mit einer Spannung von 10kV 20kV Sie beziehen ihre elekt
4. I fos B oducer az e Photovoltaic A Photovoltaic facility to produce electric power Wind Energy Conversion System A Wind Energy Conversion System to produce electric power Cogeneration of Using Cogeneration of Heat and Power to produce Heat and Power electric power USB Consumer Consumer of electric power The Consumption Household depends on the quantity of apartments and the number of residents per apartment Electronic Vehi An Electronic Vehicle produces and consumes cle electric power 4 Propertypanel Depending on the selected component the Propertypanel provides a set of adjustable parameters for this element If several congeneric components are selected the properties can be adjusted simultaneously 142 Projektdokumentation SB mosaik 07 was Component Property Reference Bus Basic Stress Level in kV PQBus Node Basic Stress Level in kV Transformer Type Transformer Voltage Tap Off Online Mode e Length in km ae Online Mode Photovoltaic CSV File Wind Energy Conversion System CSV File Cogeneration of Heat and Power CSV File Household CSV File Electronic Vehicle CSV File 5 Statusbar The Statusbar provides several informations and supports the user of Mave rig Informations are divided in three categories Blue status messages convey the current mode green status messages give
5. T l l l T model comp comp_namle Ty 4 1 update i on_mode j 1 1 l mousePressEvent event x l i mousi Inexsatmousessos Ihanton I I l create_new_elemdnt mouse_pos I _element sim_model update on_elements T button_fnouse_pressed btn comp_name mi Levent I L I I I I I i S 88 8 mosaik 920 a 7 Tests und Performance 7 1 Testdokumentation Das Testen ist ein wichtiger Bestandteil um ein System auf Funktionsfahigkeit und Robustheit zu pr fen Deshalb ist es unabl ssig verschiedene Tests durchzuf hren W hrend der Sprints Dokumentation und Tests wurden die umgesetzten Kompo nenten getestet und Fehler direkt behoben Fehler sind hierbei Abweichungen der tats chlichen Form eines Qualit tsmerkmals von der Soll Form Inkonsistenzen zwi schen der Spezifikation und der Implementierung und jedes strukturelle Merkmal des Programmtextes das zu einem fehlerhaften Verhalten im Programm f hrt Wie bereits im Kapitel 2 2 2 erw hnt sollen die Testarten Unittest Integrationstest Re gressionstest Systemtest und Sprachtest durchgef hrt werden Diese werden im Fol genden n her beschrieben Unittests werden zur Pr fung der verschiedenen Klassen und ihrer Methoden ge nutzt Diese bieten d
6. e Bedienung Das Kapitel Bedienung befasst sich im Detail mit der genaueren Benutzung von Maverig Hierbei wird anhand von verschiedenen Arbeitsprozessen die Bedie nung der Software erlautert Maverig umfasst vier verschiedene Modi den Sele ktions Modus den Shift Modus den Komponenten Modus und den Simulations Modus Im Selektions Modus k nnen s mtliche Elemente im Szenario ausge w hlt und bewegt werden Sobald eine Komponente im Moduspanel ausgew hlt wird wechselt der Modus automatisch in den Komponenten Modus Dieser Mo dus erm glicht das Platzieren von Elementen im Szenario Zus tzlich kann der Shift Modus ber das entsprechende Icon in der Toolbar oder der Men leiste aus gew hlt werden um das Szenario zu betrachten bzw sich durch das Szenario zu 127 SB mosaik Projektdokumentation MN bewegen In diesem Modus k nnen keine Elemente platziert bewegt oder aus gew hlt werden Sobald eine Simulation gestartet wird wechselt Maverig in den Simulations Modus 1 Elemente platzieren Um ein Element im Szenario zu platzieren w hlen wir die gew nschte Kom ponente mit einem Links Klick im Moduspanel aus Die Auswahl wird uns visuell durch eine Vergr erung des angew hlten Icons dargestellt Maverig wechselt bei der Auswahl einer Komponente automatisch in den Komponen ten Modus welcher das Platzieren von Elementen erm glicht Dies wird uns zus tzlich durch eine Meldung der Statusbar mitgeteilt Anschlie end kli
7. 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 SB mosaik SCHER b Kein Icon ausgew hlt Transparenz Icons kleiner im Selektions Modus Es muss ein Eigenschaftenpanel mit generischer Property Value Tabelle ge ben Es muss ein 2D Canvas f r den visuellen Szenarioeditor geben Es muss eine ausblendbare Log Ausgabe geben Das Programm muss f r Internationalisierung Standard Englisch ausgelegt sein Es muss ein Hilfe Men mit About Dialog geben Icons und Knotenpunkte m ssen gezeichnet werden k nnen Icons m ssen selektiert werden k nnen Selektierte Icons m ssen verschoben werden k nnen Linien und Linie Icon Linie Konstrukte m ssen gezeichnet werden k nnen Eine Linie muss selektiert werden k nnen Linienendpunkte m ssen bei Selektion angezeigt werden Linien und Endpunkte m ssen verschoben werden k nnen wobei Lini enverbindungen zu anderen Elementen beibehalten werden m ssen Komponenten m ssen per Drag amp Drop vom Moduspanel in das Szenario ge zeichnet werden k nnen Elemente m ssen per Drag amp Drop vom Moduspanel in das Szenario gezeich net werden k nnen Durch die Strg Taste m ssen mehrere Elemente selektiert werden k nnen Elemente m ssen durch eine Auswahlbox selektiert werden k nnen Aktive Elemente m ssen durch Strg A selektieren werden k nnen Mo dus abh ngig Alle Elemente eines Icon bzw Linien Typs m ssen per Doppelklick
8. 149 SB mosaik Projektdokumentation Men Add new Simulator Ifthe user wants to add a new simulator anew window for detailled information opens e080 Add new simulator Define the new simulator Name Starter Address Parameter Default Value Parameters Cancel Abbildung A 15 Add new Simulator The yellow areas show the required information for a new simlator as the name the starter and the path for the new simulator Furthermore parameters and their default values can be defined A click on Add adds the new simulator to the new component and brings the user back to the previous window Determine Parameters and Attributes 150 SB mosaik Projektdokumentation MA In the next step of the Component Wizard parameters attributes and their de scription will be determined eno Component Wizard Parameter and attributes Specify attributes and parameters for the component Define the component parameters datafile Name datafile Caption datafile Datatype file csv Accepted values Default value maverig tests data battery small csv Define the component attributes battery_capacity SoC Static el Name PO Caption Active Power ee GoBack Continue J Abbildung A 16 Determine Parameters and Attributes Parameters and attributes need a name and a description Additional for para meters a datatype
9. Projektdokumentation Men schneller lokalisieren und beheben kann Im Abschnitt 8 2 2 wird ein Konzept f r die Integration von Kontrollmechanismen vorgestellt Weitere Erweiterungsm glichkeiten k nnen der Liste im Abschnitt 8 2 3 entnom men werden 8 2 1 Konzept f r mehrfaches Erstellen und Verbinden von Elementen Mehrfaches Hinzuf gen von Elementen ber einen Wizard Mn Hinzuf gen mehrerer Komponenten Preview Fr svPfad maverigitest datajpv csv Anzahl der Komponenten 200 v Residens eil v Anzahl der Netzknoten 10 Knoten verbinden Vermascht Abbildung 8 1 Mockup Hinzuf gen mehrerer Elemente Das Erstellen mehrerer Elemente k nnte dar ber realisiert werden dass in den entsprechenden Kategorien ein zus tzlicher Button eingef gt wird der einen Dialog 107 SB mosaik Projektdokumentation MN ffnet Dieser Dialog enth lt Abfragen dar ber wie viele Elemente der ausgew hl ten Komponente hinzugef gt werden sollen sowie die Anzahl der zu erzeugenden Knoten Die Anzahl der Knoten ist notwendig falls zuvor kein Knoten im Szenario ausgew hlt wurde Wenn kein Knoten im Szenario ausgew hlt bzw markiert wur de k nnen die Komponenten gleichm ig auf die Anzahl der neu erstellten Knoten aufgeteilt werden Alternativ w rden alle erzeugten Elemente an dem selektierten Knoten erstellt werden Sollten mehrere Knoten selektiert worden sein wird die an gegebene Anzahl der Komponenten auf
10. Samosaik oe SNE mosaik Advanced Visualization Environment for Intelligent Power Grids Projektdokumentation 13 M rz 2015 Erika Root Gerrit Klasen Hanno G nther Jerome Tammen Marina Sartison Marius Brinkmann O S Michael Falk Rafael Burschik Rouven Pajewski Sascha Spengler Andrianarisoa A Johary Ny Aina und Tobias Schwerdtfeger E Mail pg maverig offis de Maverig ist eine Benutzungsoberfl che zum Erstellen und Visualisieren von Smart Grid Simulationen Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1 Motivation der Projektgruppe 1 2 Zielsetzung der Projektgruppe 1 3 Aufbau der Dokumentation 2 Projektorganisation 2 1 Projektinterne Aufgabenbereiche 2 1 1 Dokumenten Manager 2 1 2 GUI Beauftragter 2 1 3 Konfigurationsmanager 2 1 4 Product Owner 2 1 5 Scrum Master 14 442 Er aa 2 1 6 Testmanager ie oa de bok e dt 2 2 Vorgehensweise 224 SEM vera tee 2 2 2 Testnanagement e WE ENN EEN 2 3 Angewandte Software 2 31 Bitbucket e 2 3 2 Confluence 2 33 Deployment Iools 234s More Atlas 2 s vi mona BR eRe se Bea 235 JIRA a oad be aaa A aR are 23 0 BER goe mas Re ae Se A oO y 337 Mercia ss sasas anesore nena ei E 23 8 Mosak a onen Re Be oe 23 9 Poedit 24444544245 43 ett e erer 2310 Eat ee Aa de ee oo Hee Ee et Beat PySide 4 246 62 455 EN e he ER 2 4 S
11. keit ber ein Kommunikationsnetzwerk das bertragungsnetz mit dessen Teilneh mern zu verbinden und detaillierte Daten auszutauschen Hierzu wird ein Kommu nikationsnetz ben tigt welches aktuelle Informationen Zustandsdaten und andere Messdaten des Netzwerkes bertragen kann Die Fraunhofer Einrichtung f r Syste me der Kommunikationstechnik ESK hat als Teile der Smart Grid Kommunikations einheiten folgende Aufgaben und Anwendungen genannt FEK14 Erweiterte Strom Messinfrastruktur Smart Metering Lastmanagement Demand Side Management e E Mobilit t Electric vehicles Dezentrale Energieerzeugung und Energiespeicherung Distributed Energy Resources and Storage Verteilnetzmanagement Distribution Grid Management Dabei h ngt je nach Anwendungsfall ab welche Parteien untereinander was f r In formationen kommunizieren k nnen und wie verschiedene Aspekte im Bezug auf den Datentransfer zu regeln sind Bei der Kommunikationsarchitektur sollen ber wiegend offene Standards verwendet werden um die Entwicklung Anbieter unab h ngig und somit schneller zu gestalten Damit diese Daten erhoben werden k n nen hat der Bundestag im Gesetz zur ffnung des Messwesens bei Strom und Gas 39 SB mosaik Projektdokumentation MN DBUo8 vereinbart dass seit 2010 bei H usern die neu an das Stromnetz ange schlossen oder grundlegend renoviert werden Messeinrichtungen einzubauen sind die es dem Anschlussnutzer erm
12. 100 100 100 100 maverig views items __init__ maverig views items abstractItem maverig views items circle maverig views items icon maverig views items line maverig views mainWindow maverig views menuBarView maverig views modePanelView maverig views positioning ___init__ maverig views positioning section maverig views positioning vPoint maverig views progressView maverig views propertyPanelView maverig views scenarioPanelView maverig views settingsView maverig views statusBarView maverig views toolbarView Total coverage py v3 7 1 152 40 39 59 80 228 186 38 86 105 216 119 81 32 83 9115 80 40 24 69 70 2011 S iolololo jco ololo lco jo olo o jo oo o 100 86 95 95 88 0 100 78 100 97 99 100 89 42 14 100 100 78 SB mosaik Projektdokumentation MN Abbildung 7 1 Testabdeckung Somit l sst sich aber nur sicherstellen dass die Komponenten in sich geschlos sen funktionieren Der Integrationstest erm glicht Fehler zu identifizieren die auf grund des Zusammenwirkens verschiedener Softwaremodule in diesem Fall Mave rig und Mosaik auftreten k nnen Bei dem Zusammenwirken verschiedener Kom ponenten muss auf eine fehlerfreie Interaktaktion dieser unterschiedlichen Kom ponenten geachtet werden Im Unittest wurden bereits Methoden getestet die mit Mosaik in Verbindung treten wie der Beispieltest der oben aufgef hrt wurde So mit kann der Integ
13. 8 mosaik Projektdokumentation Me self cfg ConfigKeys Ul_STATE ConfigKeys IS_PROPERTY_PANEL_VISIBLE durch die entsprechenden Schl ssel ausgelesen und auf diesen Wert gesetzt Wechselt die An wendung in den Simulationsmodus ist das Auslesen nicht notwendig da das Panel in diesem Modus nie sichtbar sein soll ndert der Nutzer die Sichtbarkeit des Panels im Kompositionsmodus reagiert der Presenter mit der Methode on_change_visibili ty_triggered auf die nderung Die Implementierung der Methode gestaltet sich wie folgt def on_change_visibility_triggered self 2 self view setHidden not self view isHidden setzt Sichtbarkeit des Panels 3 self presenter_manager menu_bar_presenter view action_trigger_property_panel setChecked 4 not self view isHidden aktualisiert die Sichtbarkeit in der Men leiste 5 self cfg ConfigkKeys UI_STATE ConfigKeys IS_PROPERTY_PANEL_VISIBLE not self view isHidden setzt den neuen Wert in der gehaltenen Konfiguration 6 config write_config self cfg berschreibt Konfigurationsdatei mit gehaltener Konfiguration 7 self model settings_event demand fordert das Event settings_event 8 self model update feuert das Event settings_event um nderungen bekannt zu machen Listing 6 6 Reaktion des PropertyPanelPresenter auf das ndern der Sichtbarkeit des Eigenschaftenpanels Die ersten beiden Zeilen der Methode behandeln das Setzen der Sichtbarkeit was f r den Umgang mit de
14. ck zwischen Knotenpunkten oder als Ver bindung zwischen Produzenten Ver brauchern Prosumenten und Knoten punkten Photovoltaik Photovoltaikanlage zur Erzeugung elek trischer Energie Windenergieanlage Windenergieanlage zur Erzeugung elek trischer Energie US OCH E Warme Kraft Kopplung Anlage Bio Gas Warme Kraft Kopplung Bio Gas Anlage zur Erzeugung elektrischer und thermischer Energie 3 E D E A ei wi D Haushalt Verbraucher von Energie Der Verbrauch ist hierbei abh ngig von der Anzahl der Wohneinheiten und der Personenanzahl je Wohneinheit Prosument Elektrofahrzeug Elektrofahrzeug dient zur Speicherung sowie zum Verbrauch elektrischer Ener gie 4 Eigenschaftenpanel 124 Projektdokumentation SB mosaik 07 was Je nach ausgew hlter Komponente stellt das Eigenschaftenpanel verschiedene Anpassungsoptionen bereit Bei Auswahl mehrerer gleichartiger Komponen ten ist auch eine parallele nderung der Eigenschaften m glich Komponente Eigenschaften Referenzbus Basisspannungsh he in kV Knoten Basisspannungsh he in kV Trafo Typ Transformator Spannungsabgriffe Online Modus Leitungstyp Leitung L nge in km Online Modus Photovoltaik CSV Datei Windenergieanlage CSV Datei W rme Kraft CSV Datei Kopplung Haushalt CSV Datei Elektrofahrzeug CSV Datei 5
15. hlte Einstellung bis zu weiteren nderungen ber den Geschwindigkeitsfaktor k nnen Sie die Wiedergabegeschwindigkeit der Simu lation definieren 10 Simulation starten 129 Projektdokumentation 11 12 13 SB mosaik SCHER Wenn Sie die Erstellung Ihres Szenarios abgeschlossen haben oder einen Zwi schenstand vorab Simulieren m chten k nnen Sie die Simulation starten Dies erfolgt ber den Start Button in der Toolbar oder den entsprechenden Punkt in der Men leiste Attribute von Elementen w hrend der Simulation anzeigen W hrend der Simulation steht Ihnen standardm ig das Attributepanel auf der linken Seite zur Verf gung Bei Auswahl eines Elements im Szenariopanel ber einen Linksklick werden hier entsprechende Eigenschaften des ausge w hlten Elements angezeigt Handelt es sich um variable Attribute die sich w hrend der der Simulation ndern werden diese visuell ber einen Graphen dargestellt Simulationsgeschwindigkeit erh hen verringern ber den Button Geschwindigkeit Erh hen in der Toolbar bzw der Men leiste k nnen Sie durch mehrmaliges Klicken die Simulationsgeschwindigkeit erh hen Dadurch wird die Simulation beschleunigt wiedergegeben allerdings nur soweit wie bereits Daten aus der Simulationsberechnung vorliegen Alternativ k nnen Sie auch ber den Scrollbalken an einen bereits errechneten Punkt in der Simulation springen Nat rlich k nnen Sie auch analog die Simulations gesch
16. zu entnehmen eoe maverig 1 0 A wn au RH ARQA Se F Maximale Leistung 1 1 12 kW 2 Aktuelle Leistung 1 78 KW A per Te Aktuelle Leistung in W Aktuelle Zeit 2014 10 20 Lei GER i GER 2014 10 24 Haushalte DJ 08 30 00 Fortschritt der Berechnung Einwohner 1a Starting CSV as CSV 7 Starting CSV as CSV 8 Starting VisSim as VisSim 0 Starting simulation Progress 63 52 Abbildung A 4 Ubersicht GUI Maverig Simulation 1 Attributpanel Das Attributpanel ist eines der zentralen Elemente wahrend der Simulation Hier werden alle Attribute der ausgewahlten Komponente n dargestellt Va riable Attribute die sich w hrend der Simulation ndern werden visuell ber entsprechende Graphen dargestellt Je nach Wunsch k nnen hier Graphen aus bzw eingeblendet werden Bei Doppelklick auf eine Komponente im Sze nariopanel werden alle Komponenten gleicher Art ausgew hlt Hierbei wer den die variablen Attribute in Graphen zusammengefasst wenn sie die glei che physikalische Einheit besitzen Somit ist es komfortabel m glich beliebige Attribute zu vergleichen Dies ist nat rlich auch dann m glich wenn unter schiedliche Elemente im Szenariopanel markiert werden 2 Szenariopanel Sobald die Simulation gestartet wird befindet sich das Szenariopanel im An sichtsmodus und Ver nderungen des Szenarios sind nicht mehr m glich Ein zelne Komponenten k nne
17. 3 6 TEX BIEX ist ein Textverarbeitungsprogramm und dient zur Darstellung aller Erarbei tungen und Dokumentationen des Projektes inklusive dieses Abschlussberichtes Die Nutzung dieser L sung umfasst eine Distribution MiKTEX und eine Entwick lungsumgebung TEXnicCenter Im Abgleich mit verwandten Programmen ist der Vorteil von KIEX dass die Struktur des erzeugten Inhaltes sich in vereinzelte Da teien unterteilen l sst Dies erm glicht eine multinutzerorientierte Arbeit welche erlaubt dass parallel an verschiedenen Textpassagen gearbeitet werden kann oh 18 amp amp mosaik Projektdokumentation MN ne dass Versionskonflikte entstehen Technisch betrachtet geschieht dies ber so genannte input Befehle von tex Dateien in eine Hauptdatei wobei eine solche Un terstrukturierung auch feingranularer stattfinden kann Desweiteren sind include Befehle innerhalb von tex Dateien n tzlich externe Dateien wie Bilder und PDF Dokumente einzubinden So m ssen Externdateien nicht im Dokument an sich ver ndert werden falls Bedarf besteht sondern direkt in der Datei welche schlussend lich beim Kompilieren eingebunden wird Dateiorientierte Arbeit mit Texten wie in BIEX erm glicht als weiteren wichtigen Punkt dass sich vereinfacht Grundger ste wie Dokumentvorlagen erstellen lassen die universell wiederverwendbar sind Die se Gr nde haben die Projektgruppe dazu bewogen sich f r HIEN als Textverarbei tungsprogramm zu ents
18. Animieren Nach dem Erstellen der 3D Modelle k nnen diese mit Hilfe der Game Engine ber die entsprechende API im Projekt visualisiert werden Dazu werden die einzelnen Modelle die f r die Simulation ben tigt werden an den entsprechenden Stellen und der entsprechenden Skalierung der 3D Szene eingebunden Zus tzlich zu der Positionierung der Objekte ist es wichtig die Kamera auszurichten die f r die Betrachtungsweise der Objekte zust ndig ist Nach der Zusammenstellung der einzelnen Objekte und der Kamera k nnen weitere grafische Effekte eingebunden werden die das Aussehen der Bilder ver ndern Zu diesen Effekten geh ren unter anderem Oberfl chentexturen Licht und Schatteneffekte und die Transparenz der Objekte Interaktionen mit der Tastatur Maus oder einem Joystick sind ebenfalls 54 SB mosaik Projektdokumentation MER m glich Alles in Allem w ren dies die Schritte die durchlaufen werden m ssten um eine angemessene simple 3D Umgebung zu realisieren Ein weiterer Grund wes halb die 3D Modellierung in Verzug geraten ist ist die Auswahl der Game Engine Es gibt acht Game Engines die mit Python interagieren k nnen Hierbei sind zwei Py Soy und Ren Py nicht f r diese Anwendung geeignet und drei PyOgre Panda3D und Blender3D nicht mit Python 3 4 kompatibel Eine weitere Einschr nkung ist die Lizenz LGPL der sich die Projektgruppe unterzogen hat Dadurch fallen zwei weitere Game Engines PyGame und Soya3D weg we
19. Anwendungsstart befindet sich die Anwendung im Kompositionsmodus d h hierbei muss aus der Konfigurationsdatei gelesen wer den ob das Panel sichtbar ist Daf r ist die zugeh rige Presenter Klasse Proper tyPanelPresenter unter maverig presenter propertyPanelPresenter py zust ndig Die Presenter Klasse bekommt die Konfigurationsdatei beim Anwendungsstart von der Klasse PresenterManager unter maverig presenter presenterManager py berreicht welche an die Variable self cfg gebunden wird Der Presenter reagiert auf das Event program_mode_event aus dem Modell welches beim Anwendungsstart bzw beim ndern des Anwendungsmodus gefeuert wird Die Methode mit welcher der Pre senter auf das Event reagiert behandelt die Sichtbarkeit des Eigenschaftenpanels beim Wechsel des Anwendungsmodus und ist wie folgt implementiert 1 def on_program_mode self 2 if self model program_mode ProgramMode composition Anwendung ist im Kompositionsmodus 3 self view setHidden not self cfg ConfigKeys UI_STATE ConfigKeys IS_PROPERTY_PANEL_VISIBLE Sichtbarkeit wird auf den Wert aus der Konfigurationsdatei gesetzt 4 elif self model program_mode ProgramMode simulation Anwendung ist im Simulationsmodus 5 self view hide Listing 6 5 Reaktion des PropertyPanelPresenter auf das Event program_mode_event Wenn die Anwendung also in den Kompositionsmodus wechselt wird die Sicht barkeit des Eigenschaftenpanels aus der Konfigurationsdatei mit 82
20. Da Mosaik unter der LGPL ver ffentlicht wurde und f r die Software Maverig eine m glichst offene Lizenz angestrebt wird verwenden wir PySide f r die Entwicklung der Benutzeroberfl che F r den Bereich der Simulation war urspr nglich eine 3D Modellierung angedacht Der Benutzer bekommt dadurch einen besseren Einblick der Szene und erh lt die M glichkeit in der virtuellen Welt mitzuwirken Aus Zeitgr nden haben wir uns gegen eine 3D Modellierung entschieden und den Fokus auf eine voll funktionsf hige 2D Umgebung bis zum Projektende im M rz 2015 gelegt Die 3D Modellierung bedarf einen hohen Zeitaufwand in die Einarbeitung der Software Blender3D einer Game Engine und der Ber cksichtigung aller Aspekte der Ausf hrung der 3D Szene und ihrer Objekte Blender3D ist ein 3D Modellierungs und Animationswerkzeug das Funktionalit ten wie Modellierung Texturierung Beleuchtung Animation oder Videonachbearbeitung anbietet F r die Umsetzung der 3D Anwendung werden zu n chst mit Hilfe von Blender3D verschiedene 3D Objekte erstellt wie die einzelnen Komponenten aus der Komposition sowie einer 3D Szene mit einer leeren Land schaftsebene Zur Modellierung k nnen verschiedene Techniken eingesetzt werden wobei die g ngigste Art Meshes sind Sie bestehen aus einzelnen Punkten die durch Kanten miteinander verbunden werden die wiederum Fl chen aufspannen k n nen Mesh Objekte bieten die gr te Flexibilit t beim Bearbeiten Texturieren und
21. Energie unterhalb des Icons und den Verbrauch oberhalb des Icons anzuordnen Der Ladezustand des EV wird durch ein Akkusymbol inner halb des Icons dargestellt Hierbei symbolisiert ein Blitz dass der Akku auf geladen wird Zudem ist w hrend des Ladevorgangs der Balken oberhalb des EV Icons aktiv da Energie aus dem Netz entnommen verbraucht wird Den aktuellen Stand des Ladevorgangs wird ber die F rbung des Akkusymbols dargestellt Hierbei wird der Akku gr ner abh ngig von der gespeicherten Energiemenge Ein geladener Akku wird komplett gr n dargestellt und ein vollst ndig entladener Akku wei Wird das EV nicht mehr geladen sondern speist es Energie in das Netz ein wird der Ladezustand des Akkus zus tzlich durch einen genauen Prozentwert dargestellt Bei Einspeisung ist der untere Balken aktiv um die H he der Einspeisung zu visualisieren men A gt E gt SS Abbildung 5 11 Mock Up Darstellungsvariante Balken Schatten Bei der Darstellungsform Schatten ist die Differenzierung von Ein bzw Aus speisung visuell schwer darzustellen da keine konkrete Trennung wie bei der Balkendarstellungsform m glich ist Die Schattenst rke stellt hierbei die H he der eingespeisten bzw verbrauchten Energie dar Eine Option ist die Schat ten jeweils oben oder unten anzuordnen Wir haben uns allerdings gegen die se M glichkeit entschieden da sie im Vergleich mit den anderen Elementen 62 mosaik osaik ik Proje
22. Gebrauch eher ungeeignet sind Durch die vermehrte Nut zung erneuerbarer Energien wird die Stromerzeugung und somit auch der Trans port zunehmend dezentraler wodurch sich die Anforderungen an das Stromnetz ndern F r Transportnetze sind besonders die Offshore Windparkanlagen eine be sondere Herausforderung da die Kabel hier nicht als Erdkabel oder Freileitungen verlegt werden k nnen Hierf r wurden spezielle Gleichstrom Seekabel entwickelt die den enormen Vorteil mit sich bringen Strom auch ber mehrere Tausend Ki lometer relativ verlustfrei transportieren zu k nnen Allerdings muss dieser Strom wieder in Wechselstrom umgewandelt werden damit Verbraucher ihn nutzen k n nen Dazu wird bei Offshore Anlagen der Gleichstromtransport von der Erzeugersta tion bis zum Land vorgenommen wo er daraufhin transformiert und weitergeleitet wird Ein weiterer Aspekt dieser Art der Strom bertragung ist dass bei Gleichstrom lediglich eine Punkt zu Punkt Verbindung m glich ist wodurch die Leitung nicht an verschiedenen Zwischenpunkten angezapft werden kann Deshalb wurde diese Methode bislang im inl ndischen Stromnetz nicht verwendet Verteilernetze Verteilernetze sind besonders von den sich ndernden Gegebenheiten betroffen Nicht nur dass der Strom bidirektional flie t sondern auch und gerade die Lastspit zen f hren das Netz an seine Grenzen da der Stromverbrauch stetig steigt Cle13 Smart Grids sollen auch dazu beitragen diese Ausla
23. MA Parameter und Attribute festlegen Im n chsten Schritt des Komponentenassistenten legen Sie Parameter Attribute und ihre Beschreibungen fest eoo Komponentenassistent Parameter und Attribute Spezifizieren Sie die Attribute und Parameter f r die Komponente Definieren Sie die Komponentenparameter datafile Name datafile i Beschreibung datafile ee Datentyp file csv Erlaubte Werte Standardwert maverig tests data battery small csv Definieren Sie die Komponentenattribute am Statisch la Name Beschreibung Active Power Einheit GoBack Continue Abbildung A 8 Parameter und Attribute festlegen Parameter und Attribute m ssen mit einem Namen und einer Beschreibung ver sehen werden Zus tzlich m ssen Sie bei Parametern den Datentyp angeben und k nnen f r diesen einen Standardwert definieren Auch hier k nnen Sie ber das Symbol beliebig viele Parameter oder Attribute hinzuf gen Bei Attributen muss zus tzlich eine Einheit angeben werden W hlen Sie die Option statisch wird dieser Parameter w hrend der Simulation nicht als Graph dargestellt da davon ausgegangen wird dass sich der Attributwert im Simulationsverlauf nicht ndert Abschlie end klicken Sie erneut auf weiter und schlie en den Kompo nentenassistenten ab 133 Projektdokumentation SB mosaik 07 was Nach Abschluss des Komponentenassistenten finden Sie Ihre ne
24. Simulationsfortschrittsleiste muss sich aktualisieren Das Attributpanel muss sich mit Echtzeitdaten von selektieren Elementen ak tualisieren Heat Einfarbungen f r View Elemente m ssen aktualisiert werden Heat Einfarbungen miissen durch verschiedene Konzepte wie Balken und Schatten visualisiert werden Es muss eine Tag Nachtvisualisierung in der Simulation geben 49 SB mosaik Projektdokumentation MA 21 Der Play Button in der Toolbar muss w hrend der Simulation zum Pause 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 23 34 35 36 37 38 39 Button werden Die Uhrzeit muss links rechts neben der Thimeshift Leiste angezeigt werden Beim Dr cken vom Pause Button muss die Simulation im Hintergrund wei terlaufen Simulationszeitpunkt muss gesetzt und pausiert werden Vergangene Simulationsdaten m ssen eingespielt werden k nnen Es soll eine 3D Anbindung auf GraphicsView mit Minimal 3D Beispiel geben Es soll eine 3D Welt mit leerer Landschaftsebene gezeichnet werden Es sollen 3D Modelle Standalone f r PV WKA Trafo und Netzknoten vor handen sein 3D Modelle wie Kabel und Leitungen sollen skalierbar sein Es soll 3D Modelle f r Haus BHK Dach PV und EV geben Es soll 3D Modelle f r verschiedene Hausgr en Mehrfamilienh user ge ben Es soll eine Kamerasteuerung f r die Maus implementiert werden isome trisch oder frei bewegbar Die Toolbar Zoombuttons
25. So wird in einer Reihe von stromerzeugenden Anlagen wie beispielsweise Kohlekraftwerken Wasserkraftwerken Atomkraftwerken Wind und Solaranlagen Energie erzeugt und mittels Transformatoren und Umspannungsstationen in das Stromnetz eingef hrt und verteilt Diese unterscheiden sich in Hoch Mittel und Niederspannungsnetze Aber nicht nur kommerzielle Stromerzeuger tragen heutzutage dazu bei Strom in das Netz einzuspeisen Auch Privatpersonen k nnen mithilfe verschiedener Techni ken ihren bersch ssig erzeugten Strom speichern oder gegen eine gewisse Verg tung in das Stromnetz einf hren Die verschiedenen Spannungsebenen des Strom netzes erf llen auch unterschiedliche Aufgaben So dient das Hochspannungsnetz zur berregionalen Stromversorgung und der Versorgung von gro en Industriebe trieben sowie des Zugverkehrs Wago3 Das Mittelspannungsnetz versorgt gr ere Betriebe und rtliche Verteilerstationen die wiederum ber das Niederspannungs netz die einzelnen Haushalte versorgen Smart Grids Eine Definition der Bundesnetzagentur BNAu beschreibt Smart Grids wie folgt Das konventionelle Elektrizit tsnetz wird zu einem Smart Grid wenn es durch Kommunikations Mess Steuer Regel und Automatisierungstechnik sowie IT Komponenten aufger stet wird Im Ergebnis bedeutet smart dass Netzzust nde in Echtzeit erfasst werden k nnen und M glichkeiten zur Steuerung und Regelung der Netze bestehen so dass die bestehende Netzk
26. Statusbar Die Statusbar stellt verschiedene Informationen bereit und hilft Ihnen im Um gang mit Maverig Sie stellt Informationen in 3 verschiedenen Kategorien dar Blaue Statusmeldungen teilen mit in welchem Modus Sie sich befinden Gr ne Statusmitteilungen geben R ckmeldung ber g ltige Verbindungen zwi schen Komponenten und Rote Statusmeldungen weisen auf ung ltige Verbin dungen hin Siehe hierzu auch Kapitel Fehlermeldungen Szenariopanel Im Szenariopanel k nnen Sie mittels der Komponenten Ihr gew nschtes Sze nario erstellen Die Szenariogr e verh lt sich hierbei dynamisch und ver gr ert bzw verkleinert sich automatisch je nach Notwendigkeit Konsole Die Konsole stellt Informationen ber den Ablauf der Simulation bereit So werden beispielsweise Informationen ber das Starten der ben tigten Simula toren sowie dem Simulationsfortschritt ausgegeben Sobald die Simulation gestartet wird passt sich die GUI entsprechend an Wich tige Bedienelemente wie die Men leiste Toolbar Statusbar und Konsole bleiben erhalten und stehen weiterhin zur Verf gung Das Komponenten und Eigen schaftenpanel werden w hrend der Simulation ausgeblendet Im Szenariopanel 125 SB mosaik Projektdokumentation Men 2 ist der Verlauf der Simulation zu verfolgen Bei Klick auf eine beliebige Kom ponente werden die entsprechenden Parameter im Attributpanel 1 angezeigt Der zeitliche Verlauf ist dem Fortschrittsbalken 3
27. System erlaubt das Melden von Bugs oder Verbesserungen in Form von Tickets wobei sich Nutzer mittels Kommentar funktion ber das gemeldete Ticket austauschen k nnen In einem Wiki k nnen Informationen zur Software sowie zur Nutzung der Software bereitgestellt werden Auch ein Download Bereich ist vorhanden ber welchen zum Beispiel die Verteilung aktueller Builds der Software m glich ist Ein Repository ist zudem an einen beliebigen Bitbucket Nutzer bertragbar sodass das Repository nach dem Projektabschluss an die Betreuung abgegeben werden kann 14 SB mosaik Projektdokumentation MN Wie sich erkennen l sst bietet Bitbucket weit mehr als nur einfache Versionskon trolle und erm glicht die volle Konzentration auf die Entwicklung der Software 2 3 2 Confluence Confluence ist ein auf Java und webbasiertes Wiki System oder auch Hypertext System dass der Projektgruppe zur Kommunikation zur kollaborativen Textbear beitung und zum Austausch von Daten Wissen und Organisationsaspekten dient Hauptarbeitsoberfl che von Confluence ist das sogenannte Dashboard in dem der Nutzer ber die Auflistungen und Verlinkungen der ihm erlaubten Arbeitsbereiche verf gt Diese Adressr ume k nnen zudem um weitere eigen kreierte Adressr ume niederer Kategorien erweitert werden Dazu k nnen ebenfalls neue Ebenen ange legt werden Dies erlaubt eine sinnvolle Kategorisierung von zu kommunizierenden Themen und Aufgabenbereichen Weiter
28. Trafos und Linien geben Selektierte Elemente m ssen mit Modell synchronisiert werden Verbindungen m ssen mit Modell synchronisiert werden Es muss eine Validierung der Verbindungen beim Andocken von Elementen geben dezente Fehlermeldung Es muss der Simulations Startzeitpunkt und die Dauer festgelegt werden k n nen 47 Projektdokumentation 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 SB mosaik SCHER Das Szenario muss gespeichert werden k nnen Das Szenario muss geladen werden k nnen Es muss eine Szenario Historie geben Es muss eine R ckg ngig und Wiederherstellen Funktion geben Es muss ein Simulator f r CSV Dateien anstelle von HouseholdSim f r H user implementiert werden Es m ssen CSVs Parameter etc f r ein Demi Szenario gesammelt wer den Es muss eine Simulationsmethode bereitgestellt werden und diese muss in einem separaten Prozess gestartet werden k nnen Die Mosaik Ausgaben m ssen im Log angezeigt werden Komponenten m ssen auf Simulator Implementierung gemappt wer den RefBus Bus Branch Transformer m ssen in PyPower JSON gespeichert werden Modellinstanzen m ssen erzeugt und Referenzen in Komponentenin stanzen gespeichert werden k nnen Verbindungen m ssen umgesetzt werden Mosaik Webvisualisierung muss eingebunden und angezeigt werden Funktionale Anforderungen an die Simulation 1 2 Die Komposition und Simula
29. an dieser Stelle nur kurz aufgelistet Dazu geh ren Informationen wie das ent sprechende Mosaik Simulationsmodell instanziiert wird und welche Darstellungs formen Parameter und Attribute f r die Visualisierung und Modifikation zu Verf gung stehen Die Beschreibung einer neuen Komponente umfasst den Simulator das Modell und das Icon sowie den Darstellungsmodus die Kategorie und einen Tooltip der neuen Komponente Die Definition der Komponentenparameter besteht jeweils aus dem Namen der Beschreibung dem Datentyp der erlaubten Werte und des Stan dardwertes f r diese Komponente Die Komponentenattribute sind entweder sta tisch oder dynamisch und werden durch den Namen die Beschreibung sowie die Einheit definiert In einem zus tzlichen Dialog k nnen neue Simulatoren hinzuge f gt und deren Name Startmethode Adresse und Parameter mit Standardwerten definiert werden Ein und ausgehende Verbindungsrestriktionen und Trigger vor Parameterande rungen oder Simulationsstart wurden allerdings noch nicht im Assistenten inte griert und k nnen daf r aber per Hand in den JSON Dateien der Komponenten maverig data components und Simulatoren maverig data components simulators editiert werden maverig views Wie bereits bei der Beschreibung der Paketstruktur erl utert existieren f r al le Bedienungselemente eigene Views Diese Views beinhalten die Objekte und Ele mente die in der Maverig Oberfl che dargestellt werden Au erdem beha
30. beschrieben werden z B CSV WECS Offshore type Eine hierarchische Liste an Typbezeichnungen welche als referenzierba re Klassifikationen f r die erlaubten Komponentenverbindungen Dockings dienen category Kategoriebezeichnung f r eine bersichtliche Gliederung nach Ka tegorien im Moduspanel tooltip Eine Kurze Komponentenbeschreibung f r Tooltips im Moduspanel icon Der Dateiname des Komponenten Icons unter maverig data componen ts icons Erlaubt sind SVG PNG und JPG Dateien 78 Projektdokumentation um bw H ta SB mosaik SCHER drawing_mode Darstellungsmodus der Komponente als Linie Icon Knoten oder Linie mit zentriertem Icon line icon node oder line icon line docking_ports Anschlussstellen und jeweils erlaubte Verbindungen an einge henden in und ausgehenden out Typen siehe type Bezeichnung oben on_sim_init optionale Methodenreferenz der Form Moduladresse Methoden name mit Parametern model und element die im Simulationsprozess noch vor dem Starten des Elements ausgef hrt wird Hierdurch werden bspw in maverig data components utils simInit on_sim_init_powertransmitter die Para meter fbus und tbus von Transformatoren und Branches vor der Simulation mit den Element IDs der verbundenen Busse initialisiert on_set_param Optionale Methodenreferenz der Form Moduladresse Metho denname mit Parametern model element und param_name die vor jedem Set zen ei
31. betrachtet Im n chsten Kapitel siehe Kapitel 3 werden die ben tigten Grund lagen insbesondere das Themenfeld Dezentrale Energiesysteme betreffend aufge f hrt Nach dem Grundlagenteil werden in Kapitel 4 die funktionalen und nicht funktionalen Anforderungen aufgelistet Der Systementwurf in Kapitel 5 beschreibt die konzeptionelle Sicht auf die Software Au erdem sind in diesem Kapitel Desi gnentscheidungen die die Architektur des Systems betreffen dokumentiert sowie entwickelte Moch Ups hinterlegt Nach dem Systementwurf folgt das Kapitel 6 mit der Dokumentation der Implementierung wobei auf die Projektstrucktur und ihren Inhalt n her eingegangen wird Anschlie end ist im Kapitel 7 die Testdokumenta tion sowie die Dokumentation der zwei durchgef hrten Usability Studien vorzufin den Im letzten Kapitel wird das Projekt dann hinsichtlich des Projekterfolges ab schlie end betrachtet und ein Ausblick f r weitere Konzepte die die Funktionalit t von Maverig erweitern aufgef hrt SB mosaik 07 2 Projektorganisation Im folgenden Kapitel werden die organisatorischen Aspekte des Projektes dargelegt Dies beinhaltet die projektinternen Aufgabenbereiche sowie die Vorgehensweise w hrend des Projektes Des Weiteren werden die im Projekt angewandte Software aufgef hrt 2 1 Projektinterne Aufgabenbereiche In unserem Projekt wurde jedem Teammitglied eine Rolle zugewiesen die er durch gehend wahrgenommen hat Nachfolgend werde
32. die Deployment T tigkeiten und f hrt f r das Deployment die Paketerstellung sowie Konvertierung der Software selbst durch Des Weiteren sind die Konfigurationsma nager Ansprechpartner f r die anderen Projektmitglieder bei Problemen mit den im Projekt genutzten Werkzeugen Neben dem Konfigurationsmanagement werden von Michael und Sascha auch Entwicklert tigkeiten wahrgenommen Konfigurati onsmanager k mmern sich nicht um die Einrichtung aller Werkzeuge auf den Sys temen der Projektmitglieder 2 1 4 Product Owner Die Rolle der Product Owner nehmen Johary Andrianarisoa und Hanno G nther wahr Die Product Owner entscheiden welche Features in welcher Form f r die Zie lerf llung des Projektes relevant sind Sie sollen eine klare Vision f r das auszulie fernde Produkt vorgeben damit die Scrum Master mit dem Team auf dieser Basis konkrete Ziele erfassen k nnen Die Funktionalit ten sollen daraufhin in den je weiligen Sprints m glichst effektiv umgesetzt werden Die Product Owner erstellen und pflegen das Product Backlog inkl der User Stories welche in regelm igen Ab st nden im Scrum Team besprochen werden um daraus einzelne Aufgaben f r das Sprint Backlog abzuleiten W hrend der Projektlaufzeit kommunizieren die Product SB mosaik Projektdokumentation MN Owner mit den Auftraggebern und sorgen daf r dass deren Ziele und Anforderun gen m glichst gut eingehalten werden Sie sind somit gleichzeitig auch Ansprech part
33. die Parametereinstellung markier ter Elemente bereitstellen a x Die Elementparametrisierung darf nur im Kompositions Modus aktiv sein b lt Die Komponenten der Kategorien Produzenten Konsumenten Speicher und Prosumenten m ssen im Typ durch die Zuweisung einer neuen CSV Datei ver ndert werden k nnen x c d e f 8 h i Stromleitungen m ssen im Typ ver ndert werden k nnen x Stromleitungen m ssen in ihrer L nge ver ndert werden k nnen Stromleitungen m ssen vom Netz genommen werden k nnen x Potentialknoten m ssen im Spannungslevel eingestellt werden k nnen e Netzknoten m ssen im Spannungslevel eingestellt werden k nnen a Transformatoren m ssen im Typ ver ndert werden k nnen a Die annehmende Leitung eines Transformatoren muss eingestellt wer den konnen a j Transformatoren m ssen vom Netz genommen werden k nnen offline k Bei mehreren selektierten Elementen m ssen gleichzeitig Einstellungen vorgenommen werden k nnen wenn sie gleiche Attributtypen besitzen 6 Das Ansichtsfenster muss eine Ansicht f r die Arbeit mit Komponenten auf der Zeichenfl che bereitstellen a Die Komponentenansicht darf nur im Kompositions Modus aktiv sein b Die Komponentenansicht muss eine Auswahl von Bearbeitungsmodi be reitstellen i Ein Bearbeitungsmodus muss die Auswahl des Selektions Modus erm glichen der ausschlie lich das Verschieben des
34. feedback about valid connec tions between elements and red status messages give feedback about invalid connections between elements q v chapter Error messages and troubleshoo ting Scenariopanel The Scenariopanel allows the user to create a specific scenerio by using all given kinds of components The scenario size is dynamic and increases or de creases depending on its necessity simultaneously Console The Console provides information about the process of the simulation Inclu ding informations about the start of required simulators as well as the simula tion progress As soon as the simulation starts there is a correspondent GUI change Major ope rating elements as the Menubar Toolbar Statusbar and Console remain in the GUI The Componentpanel and Propertypanel are disabled during simulation The process of the simulation is displayed in the Scenariopanel 2 If any compo nent is selected the corresponding parameters are displayed in the Attributepa nel 1 The Progressbar 3 shows the chronological process of the simulation 143 SB mosaik Projektdokumentation MAN python File Edit Simulation View Help Doc D i ZS d a Mo 16 23 Qi 900 maverig 0 9 1 A wn au HKH RRA Fe F Attributes ai simulation mode visualisation speed 1x Maximum Power 1 3 35 kW Time in minutes Progress gt 4 Current time 2014 10 20 u S 2014 10 24 Households DG 08 00 00 i P
35. glichen jederzeit detaillierte Informationen ber den Energieverbrauch und den Nutzungszeitraum ablesen zu k nnen In dem Pro jekt der Fraunhofer Einrichtung wird f r das Smart Metering eine Client Server Architektur verwendet bei der eine zentrale Stelle im Haus die Daten der verschie denen Verbrauchsger te aggregiert und Steuerbefehle ausf hren kann die der Be nutzer ber ein mobiles Endger t einsehen bzw erteilen und ndern kann Daten und Datenschutz Beim Demand Side Managment sollen Daten ber beispielsweise das Ein und Aus schalten der Stromversorgung netzbetriebsrelevante Messdaten oder die simplen Z hlerst nde bertragen werden Da f r eine effiziente Nutzung des Smart Grids dieses in der Lage sein muss Stromverbraucher dynamisch ein oder auszuschalten und daher auch Daten ber den Betriebszustand im Netzwerk vorhanden sein m s sen hat die Konferenz der Datenschutzbeauftragten des Bundes und der L nder vom 27 Juni 2012 eine Orientierungshilfe zum datenschutzgerechten Smart Mete ring BDI 2 beschlossen in der verschiedene Punkte zur Nutzung und Verwaltung der Daten im Bezug auf Smart Metering aufgefasst werden Demnach sollen Ables eintervalle so gro gew hlt werden dass keinerlei R ckschl sse ber das Verhalten der Nutzer anhand des Verbrauchs gezogen werden k nnen Weiterhin sollen die Daten m glichst anonym und lediglich an jene Stellen bermittelt werden die die se unbedingt ben tigen Ein weit
36. mosaik Projektdokumentation MA maverig 0 9 x File Edit Simulation View Help wBE ka mn QAA FS YD ud Grid 5 Producers Bag E gt v Abbildung 8 2 Mockup Visualisierung von Agentenverbindungen In Abbildung 8 2 befindet sich ein Vorschlag zur Visualisierung eingehender Agen tenverbindungen um eine Unterscheidung zu den gestrichelten ausgehenden Ver bindungslinien der einzelnen Icons zu verdeutlichen Au erdem k nnten die neuen Verbindungslinien nur bei einer Auswahl des Agenten sichtbar sein um die ber sichtlichkeit der Kompositionsansicht weiterhin zu gew hrleisten Die Verbindungs linien k nnten beispielsweise durch einen Verbindungslinien Zeichnen Modus oder einen Wizard f r mehrfaches Verbinden ber das Kontextmen eines Agenten eingef gt werden 8 2 4 Weiterentwicklungsm glichkeiten f r Maverig 1 Realisierung einer 3D Visualisierung 2 Automatische Visualisierung von PyPower json 3 Optimierung des Auto Layout im Bezug auf Transformator und Grid 4 Abfangen unzul ssiger Intervallstufen bei der Zeiteinstellung 5 Deutliche Hervorhebung von Fehlerkomponenten 12 Projektdokumentation 10 11 12 13 14 SB mosaik SCHER Umspannung von nur einer Ebene durch Transformatoren Realisierung von Fehlermeldungen mit visuellem Feedback Darstellung von Knoten P
37. or several components the user has to select the re quired elements in the scenario Afterwards the element s can be deleted by 146 Projektdokumentation 10 11 12 SB mosaik SCHER using the Delete Key of the keyboard or the Delete Icon of the Toolbar Copy Cut Paste elements To copy or cut elements select the required element in the scenario Thereaf ter use the corresponding keyboard shortcut or the Menubar shortcut In the same manner elements from clipboard can be inserted into the scenario by using the paste shortcuts q v chapter Shortcuts Zoom and Zoom Fit If the created scenario is too big for the Scenariopanel the user can Zoom In or Zoom Out to adjust the view ofthe Scenariopanel For that purpose the mouse wheel as well as the corresponding buttons in the Toolbar and Menubar can be used Maverig also provides a Zoom Fit feature to adjust the zoom level to display the whole scenario in viewing range So the user has an overview of the entire scenario The Zoom Fit feature can be used by the corresponding button in the Toolbar or the Menubar Auto Layout Maverig provides a feature named Auto Layout which arranges elements in the Scenariopanel clearly Auto Layout can be used by the corresponding but ton in the Toolbar or the Menubar Afterwards the optimization process in the scenario will be displayed for the user Set simulation time Before the start of the simulation there are s
38. py ist ein Hilfsmodul welche es erlaubt einen String Wert als seinen gew nschten Datentyp wie float oder int zur ckzugeben Bei der ber gabe von normalen Zahlen kann diese Klasse diese mit passenden Pr fixen ersehen oder ab einer gewissen L nge von Ziffern als Kurzschreibweise zur ckgeben 85 SB mosaik Projektdokumentation MN maverig utils processServer py maverig utils processServer py unterst tzt mit Server und ProcessServer Konzepte des Multiprocessing Die Server Klasse kann eine Vielzahl an Funktionen registrie ren um diese einem Subprozess ber einen Proxy ServerProxy bereitzustellen Bei der Inter Prozess Kommunikation sendet der Subprozess in MethodProxy ber ei nen ZeroMQ Socket Funktionspakete Call_Pack an die Server Klasse ProcessSer ver welche die Funktionspakete mit dem Methodennamen und Parameterwerten per Timer in regelm igen Abst nden abgreift und als Methodenaufruf ausf hrt Diese Konzepte finden im Simulationsprozess und Simulationsserver des Simulati onsmodells Anwendung welche im Modell Kapitel Abschnitt 6 1 beschrieben wur den maverig utils scenarioErrors py maverig utils scenarioErrors py enthalt eine Ansammlung mehrerer Unterklassen die im Szenario auftretende Fehler dem Nutzer visualisieren sollen Sie enthalten einen Titel einen an die Konsole angepassten Text einen normalen Text und einen Infotext Im Rahmen der Scenariovalidierung oder im Falle von fehlerhaften Verhal ten
39. t nicht berall auf uneingeschr nktes Wohlwollen Bei einem derart verzweigten Netz aus Energie und Information bie tet es auch Schwachstellen f r Angreifer die theoretisch bei einem erfolgreichen Angriff auf das Steuerungssystem gro e Teile der Versorgung beeinflussen k nnen Auch ist zu beachten dass es trotz der potenziellen Stromersparnisse als st rend empfunden werden kann wenn nachts die Waschmaschine schleudert oder die Ge schirrsp lmaschine Wasser pumpt Die Protokollierung und Bereitstellung der Be triebszust nde von Ger ten l sst auch einen R ckschluss auf das Verhalten der Be wohner eines Hauses ziehen Der Gesetzgeber versucht jedoch f r solche Themen Vorschl ge und Regelungen zu finden BDlI 2 damit die Entwicklung dieser Tech nologie und somit deren Ausbau weiter an Schwung gewinnt und zuk nftig eine En ergieversorgung m glich wird die sich weitgehend auf erneuerbare Energien st tzt und in Kooperation mit anderen Nationen dazu beitr gt die Verwendung fossiler Brennstoffe zu minimieren 43 amp amp mosaik 07 4 Anforderungen F r das Programm Maverig wurden stetig Anforderungen in Absprache mit der Be treuung die als Auftraggeber agiert spezifiziert oder neu definiert Dies hatte zum Einen damit zutun dass im Laufe des Projekts mehr Wert seitens der Betreuer auf die Stabilit t und Zuverl ssigkeit der Software als auf optionale Kann Anforderungen gelegt wurde wie beispielsweise eine 3D Visual
40. ten Die Instanz einer Verbindung muss beim Verbinden zweier Elemen te automatisch erzeugt werden Die Komponentenkonfiguration bez glich der Verbindungsdaten muss bei neuer Verbindung automatisch aktualisiert werden Beim Versuch einer Verbindung muss dieser validiert werden A Verbindungen d rfen nur zugelassen werden wenn sie valide sind B Eine Verbindung zwischen Produzentenelementen Verbraucher elementen und Speicherelementen untereinander muss invali de sein C Eine Verbindung zwischen Produzentenelementen Verbraucher elementen und Speicherelementen zu Leitungen ohne Knoten muss invalide sein 165 SB mosaik Projektdokumentation MN D Eine Verbindung zwischen Stromleitungen untereinander muss invalide sein wenn kein Netz oder Potentialknoten zwischen geschaltet ist E Eine Verbindung zwischen Stromleitungen untereinander muss invalide sein wenn zwischen Knoten bereits eine Leitung vor handen ist F Eine Verbindung zwischen Transformatoren untereinander muss invalide sein wenn kein Netz oder Potentialknoten zwischen geschaltet ist G Eine Verbindung zwischen Transformatoren untereinander muss invalide sein wenn zwischen Knoten bereits eine Verbindung vorhanden ist iv Sich berlagernde Icons m ssen im Raster Modus automatisch neu ausgerichtet werden 17 Die Modellierung muss in jedem Schritt in einer Historie zwischengespeichert werden a Ein Modellierungsschritt muss r c
41. tests test_propertyPanelPresenter maverig tests test_scenarioPanelPresenter maverig tests test_settingsPresenter maverig tests test_statusBarPresenter maverig tests test_toolbarPresenter maverig tests test_vPoint maverig utils __init__ maverig utils colorTools maverig utils event maverig utils flowlayout maverig utils forceatlas2 maverig utils logger maverig utils maverig_csv maverig utils numTools maverig utils processServer maverig utils scenarioErrors maverig utils tableWidgets maverig utils visSimulator maverig views __init__ maverig views abstractView maverig views attributePanelView maverig views componentWizardView maverig views consolePanelView maverig views dialogs maverig views groups __init__ maverig views groups abstractGroup maverig views groups iconGroup maverig views groups lineGroup maverig views groups lineIconGroup maverig views groups nodeGroup 39 99 85 23 397 260 168 355 23 152 149 259 85 119 93 30 129 41 61 111 20 87 34 55 178 36 50 278 457 54 242 76 22 15 25 r O O N O m o N oO Oo Oo gt SM o Oo o a n av 47 20 10 11 88 27 30 407 222 oO oO o o OO oo Oo o OD OO Oo o oO oO o o o Oo Oo Oo o oo oO oo Oo Oo Oo o oo o o o o o o oo 0 100 62 100 98 100 100 99 100 96 95 100 100 100 99 95 97 100 100 100 57 85 98 58 0 89 68 100 51 25 92 100 100 89 11 100 8 100 84
42. 31 M rz 2015 Die Projektgruppe besteht aus zw lf Studierenden die verschiedene Rollen wie in Abschnitt 2 1 zugeordnet wahrnehmen Zu Beginn des Projekts war eine theoretische Phase vorgesehen in der jeder Projektteilnehmer sich eing ngig mit einem projektbezogenen Thema be sch ftigt Hierbei wurde eine Ausarbeitung wissenschaftlich erarbeitet und in zwei Blockseminaren vorgetragen 1 1 Motivation der Projektgruppe Eine aktuelle Herausforderung f r die Energiebranche in Deutschland ist die Ener giewende Einen Teil dazu tr gt das Themengebiet der intelligenten Energienetze so genannter Smart Grids bei Um die Kompliziertheit derartiger Technologie bes ser h ndeln zu k nnen wurde das Simulationssystem Mosaik am OFFIS Institut entwickelt Es existiert bisher keine intuitive und umfassende Oberfl che um ein Smart Grid Szenario f r die Lehre oder im praktischen Umfeld mit Mosaik erstel len zu k nnen Die m gliche virtuelle Simulation eines erstellten Szenarios liefert ebenfalls einen wesentlichen Nutzen f r den effektiven und effizienten Einsatz von Smart Grid Technologie in Forschung und Wirtschaft 1 2 Zielsetzung der Projektgruppe Das Ziel der Projektgruppe ist die Neuentwicklung einer Benutzungsoberfl che zum Erstellen und Visualisieren von Smart Grid Simulationen die Maverig genannt wird Die Oberfl che soll zum einen dazu dienen ein Smart Grid Szenario mit diversen Stromnetzteilnehmern in Form von verbundenen Verbr
43. 4a Der Algorithmus wird in der aktuellsten Version Nummer zwei verwendet GEPu Als mehrfache Weiterentwicklung von kr ftebasierten Knoten Algorithmen werden eine Vielzahl von Layoutkriterien erf llt sodass als Ergebnis eine Anordnung hoher G te entsteht Derartige Layoutkriterien k nnen nach Fobo7b darstellen closeness St rkere Anziehung verbundener Knoten smallest separation Mindestabst nde von Knoten fixed edge length Einheitliche Kantenl ngen symmetry Symmetrie im Gesamtgraphen uniform distribution Gleichm ige Knotenverteilung im Zeichenfenster adaption to the frame Graph Format ans Zeichenfenster angepasst edge crossing minimization Kantenkreuzungen minimal halten edge directions Richtungen von Kanten ber cksichtigen Zus tzlich zum Layouting kann dieser Algorithmus durch unterschiedliche Skalie rung Schwerkr fte von Anziehungen Fenstergr enmanagement und Clusterver st rkungen differenzierte Varianten erstellen wenn dies vom Nutzer gew nscht ist Es ist also Interaktivit t und Parametrisierung von Ergebnissen m glich Kla14b 2 3 5 JIRA Jira ist eine auf Java und webbasierte Anwendung zur Fehlerverwaltung Problem behandlung und in erster Linie eine Projektmanagementsoftware PM Software f r die Softwareentwicklung Aufgrund der Vielzahl am Markt verf gbaren PM Software erfolgte eine ausgiebige Recherche im Vorfeld der Projektgruppe im Rahmen einer Seminarphase Daraus resultierte eine kleine Voraus
44. Darstellungs fensters erlaubt ii Ein Bearbeitungsmodus muss die Auswahl des Auswahl Modus er m glichen der die Auswahl und Bearbeitung von Komponenten er laubt c Die Komponentenansicht muss das Hinzuf gen von Komponenten er m glichen i Neue Komponenten m ssen mit Namen versehen werden k nnen ii Neue Komponenten m ssen mit einer Beschreibung versehen wer den k nnen 159 SB mosaik Projektdokumentation MN iii Neue Komponenten m ssen mit einem Zeichenmodus versehen wer den k nnen A Der Zeichenmodus muss durch eine Linie beschrieben werden k nnen B Der Zeichenmodus muss durch eine Linie ein Icon und eine wei tere Linie beschrieben werden k nnen C Der Zeichenmodus muss durch ein Icon beschrieben werden k nnen D Der Zeichenmodus muss durch einen Knoten beschrieben wer den k nnen iv Neue Komponenten m ssen mit einer Kategorie versehen werden k nnen v Neue Komponenten m ssen mit vorgegebenen Simulatoren verse hen werden k nnen A PyPower muss ein vorgegebener Simulator sein vi Neue Komponenten m ssen mit neu definierbaren Simulatoren ver sehen werden k nnen A Neu definierbaren Simulatoren muss ein Name zugewiesen wer den k nnen B Neu definierbaren Simulatoren muss die Startumgebung zuge wiesen werden k nnen C Neu definierbaren Simulatoren muss eine Adresse zugewiesen werden k nnen D Neu definierbaren Simulatoren muss eine Menge an Parameter
45. GNU14b GNU OPERATING SYSTEM GNU LESSER GENERAL PUBLIC LICENSE KKg3 Kla14a Kla 4b KS 09 Lehi3a Lehi3b Lipi4a Lip 4b Pas 4 Pas ab RR 13 Sch 2a Sch 2b Schi2c http www gnu org licenses lgp1 3 0 Stand 26 01 2015 KOPFMULLER K KOHN G Theoretische Elektrotechnik und Elektronik 14 Auflage Springer 1993 KLASEN GERRIT Motivationen und Algorithmen zur Erstellung von Grafi klayouts Carl von Ossietsky Universitat Oldenburg Seminararbeit 2014 S uf Wiederholtes Zitat KLASEN GERRIT a a O S 7f KNAB S STRUNZ K LEHMANN H Smart Grid The Central Nervous Sys tem for Power Supply New Paradigms New Challenges New Services 2009 Scientific Series of the Innovation Centre Energy at the Technische Univer sit t Berlin Vol 2 University Press Berlin Germany Available at SSRN http ssrn com abstract 1531655 LEHNHOF SEBASTIAN Aufbau und Betrieb elektrischer Energieversorgungs netze Carl von Ossietsky Universit t Oldenburg Pr sentation 2013 S 20 Wiederholtes Zitat LEHNHOF SEBASTIAN a a O S 19 LIPINSKI K Smart Home DATACOM Buchverlag GmbH 2014 http www itwissen info definition lexikon E Home eHome electronic home html Stand 10 05 2014 LIPINSKI K Smart Meter DATACOM Buchverlag GmbH 2014 http www itwissen info definition lexikon smart meter Intelligenter Zaehler html Stand 10 05 2014 PASCHOTTA D R Energie L
46. J IDEA bietet die Firma JetBrains auch eine be kannte und leistungsstarke Alternative f r die Programmiersprache Java an F r die Programmierung in Python unterst tzt PyCharm den Softwareentwickler mit hilf reichen Funktionen z B Auto Completion oder Refactoring und ist somit eine gute Entscheidung f r die Projektgruppe 2 3 11 PySide PySide ist ein Python Binding f r das plattform bergreifende Toolkit Qt das zur GUI Programmierung eingesetzt wird PySide unterst tzt die Ot Version 4 im Ge gensatz zu PyQt alternatives Binding f r Qt ist PySide allerdings unter der LGPL ver ffentlicht QT 2 Da PySide einen gr eren Funktionsumfang als die Standard bibliothek von Python bietet ist es f r gr ere Projekte geeigneter Daher und aus lizenzrechtlichen Gr nden hat sich die Projektgruppe Maverig dazu entschieden PySide f r die Entwicklung der grafischen Benutzeroberfl che zu benutzen 21 SB mosaik Projektdokumentation MRS 2 4 Softwarelizenzierung Bevor eine Software auf den Markt gebracht werden kann muss endschieden wer den unter welcher Lizenz diese vertrieben werden soll Nachfolgend werden wir n her darauf eingehen welche m gliche Lizenzen zur Wahl stehen und unter welcher Lizenz unsere Software am Ende vetrieben wird 2 4 1 Vorgehensweise f r die Softwarelizenzierung Wenn Entwickler eine Software auf den Markt bringen m chten so stehen sie unter anderem vor der Wahl der Lizenz f r ihr Pro
47. Kapitel der eingesetzten Software sowie in einer zugrundeliegenden Seminararbeit Kla14a eingegangen Das referenzierende Modul hierauf maverig utils forcealtas2 py besteht aus den reinen Initialisierungsmethoden f r die Liste der Graphenpunkte f r die einzelnen Gewichte der Graphen insofern diese vorgegeben sind Als Folge dieser Daten ist die L nge der Kanten zus tzlich lieferbar Diese beiden Methoden werden von der bergeordneten Methode init_data g nodelist dim edge_weight genutzt um den Gesamtgraphen mit seinen einzelnen Knoten und Kanten sowie dessen Gewich tungen aufzubauen 84 SB mosaik Projektdokumentation MN Die untergeordnete Klasse SpeedModel dient als Berechnungsgrundlage die die globale und lokale Anpassungsgeschwindigkeit des Algorithmus bestimmt Es spei chert als kleines Modell alle geschwindigkeitsrelevanten Parameter ab Als lokale Ge schwindigkeit gilt die Geschwindigkeit die sich aus der vorgegebenen globalen An passungsgeschwindigkeit und zus tzlich der Positionierung eines Knotens im Gra phen gemessen an den anderen errechnet Diese ist gesondert methodisch abrufbar Wichtigste Unterklasse ist ForceAtlas 2 Diese Klasse nutzt soeben vorgestellte Me thodiken sowie das Speed Modell und weitere Einstellungsparameter wie die Skalie rung Mindestabst nde zum Vermeidung von Knoten berlappungen Dimensionen oder erweiterte Berechungsverfahren wie den LinLog Algorithmus welcher f r eine verengt
48. Methode berschrieben sind Im Falle dieses Beispiels ruft der ScenarioPanelPresenter die Me thode on_mode auf wenn das Modus Event gefeuert wird Mit allen anderen Events verh lt es sich synonym zum aufgezeigten Beispiel Event Model __ handlers selection_event demanded mode_event handle handler elements_event unhandle handler events_order demand Dn 1 Jupdate fire args kargs update all ScenarioPanelPresenter ToolbarPresenter model model model mode_event op mode model mode_event op mode model elements_event on_elements model selection_event on_selection on mode op mode on_elements on_selection Abbildung 6 1 Implementierung des Event Konzepts auf Klassenebene maverig models modelSimulation py Wenn ein Benutzer ein Szenario erstellt hat und die Simulation startet wird im Hintergrund ein Simulationsprozess gestartet um die Anwendung nicht zu blockie ren Dabei stellt das Untermodell SimulationServer Methoden zur Modellaktualisie rung und Fehlerbehandlung bereit Diese Methoden sind vom Simulationsprozess aus ber ein ServerProxy Objekt aufrufbar Der Simulationsprozess sendet Funkti 69 SB mosaik Projektdokumentation MN onspakete mittels der von ZeroMQ bereitgestellten Pair Kommunikation zum Si mulationsserver Der Simulationsserver f ngt die Funktionspakete in regelm igen Abst nden per Timer ab und ruft die entsprechenden Modellmethoden auf um Si mu
49. QBus als Icon sowie Anpassung der Umsetzung im Szenario Direktes Andocken von Elementen bei Drag amp Drop Anzeige eines Konfigurationsfensters mit Einstellungen vor dem Start des Si mulators Feedback w hrend der Simulation bei nicht nderbaren Einstellungen Darstellung der Schein und Wirkungsleistung von Leitungen Branch als Pfeil diagramm Popup bei nicht m glichem Simulationsstart Automatische Validierung von Knoten die an einem Transformator mit fal scher Spannung angeschlossen sind 113 amp amp mosaik 0 MAVER E Literaturverzeichnis AK2 Baro4 BDh2 BEW13 BNAn Cle13 APPELRATH H J KAGERMANN H ET AL Future Energy Grid Migrations pfade ins Internet der Energie aca tech Deutsche Akademie der Tech nikwissenschaften 2012 Seite 99 Abbildung u Systemmodell des Euro pean Electricity Grid Initiative and Implementation plan angelehnt an Darstellung der AG 2 des IT Gipfels SKIZZE DER FUNKTIONSWEISE EINES WARMEKRAFTWERKES 2004 http commons wikimedia org wiki File W C3 A4rmekraftwerk_ schematisch png Stand 10 03 2015 DIE BUNDESBEAUFTRAGTE F R DEN DATENSCHUTZ UND DIE INFORMA TIONSFREIHEIT Orientierungshilfe zum datenschutzgerechten Smart Metering 2012 http www bfdi bund de SharedDocs Publikationen Entschliessungssammlung DSBundLaender Entschliessung_ SmartMeter pdf jsessionid 80DE2 98DCE928DCEBQE1977D131FAQ 1_cid344 __blob publicationFi
50. UI is divided into a Menubar 1 a Toolbar 2 a Modepanel 3 a Propertypanel 4 a Statusbar 5 a Scenariopanel 6 and a Console 7 136 mosaik 05 MAVER E Projektdokumentation RSD e S amp Mo 16 13 Q E python File Edit Simulation View Help 1 _ fe OO maverig 0 9 ad aan AARAA FM iz Mode WEE hud s Grid LLE Producers Consumers Prosumers 0 selected items x m Console F Abbildung A 9 Overview GUI Maverig Composition 1 Menubar Via the Menubar there are different features and settings for Maverig available Many features in the Menubar are also in the Toolbar python File Edit Simulation View Help Abbildung A 10 Maverig Menubar 137 Projektdokumentation mosaik New Creates an empty scenario Open Opens an existing Maverig scenario File Save Saves the scenario Save as Saves the scenario in chosen path General settings and specific simulation Preferences f e settings in Maverig Quit Closes Maverig Undo Undoes the last step performed in the scenario Redo Reverts the last step performed in the sce nario Edit Auo Uoni Arranges elements in Scenariopanel cle arly Cut out selected elements and paste into Cut e clipboard Copy selected elements and paste into COPY clipboard Inserts elements from clipboard into sce Paste e nario Delete Deletes s
51. Vis as WebVis 0 Jay Dem e Abbildung 5 6 Mock Up der Kompositionsansicht Document Edit View Settings Help Gu IO OO e Attributes Voltage Level 0 23 kV Active Power oR a ee 90 27W Reactive Power 0 0 VAr Voltage Angle Voltage Magnitude Starting simulation INFO mosaik_web mosaik Creating topology INFO mosaik_web mosaik Topology created Progress 34 18 Abbildung 5 7 Mock Up der Simulationsansicht 2 Mock Ups Komponentenassistent In den folgenden Grafiken sind die Mock Ups f r den Komponentenassisten 58 mosaik le Projektdokumentation ten zu sehen Der Komponentenassistent erm glicht das offene L schen und Neuanlegen von Simulatoren und Komponenten Da der Komponentenassis tent relativ komplex ist waren drei Mock Ups n tig Define the new component Name Description Drawing mode Icon Category Define the component simulator Simulator New simulator Abbildung 5 8 Mock Up des Komponentenassistenten In 5 8 ist die erste Seite zu sehen in der Grundinformationen der zu erstellen den Komponente und die Simulatorenauswahl vom Benutzer zu bestimmen sind 59 SB mosaik Projektdokumentation 0 Define the component simulator Name Starter Address Params Abbildung 5 9 Mock Up zum Hinzuf gen eines Simulators Die Grafik 5 9 zeigt den Dialog um einen neuen Simulator hinzuzuf gen MAVEN 60 SB mosaik Projektd
52. alb des ScenarioPanelPresenter ber die Hilfsklasse ForceEngine vorgenommen Diese Hilfsklasse verwaltet und in itialisiert den ForceAtlas 2 Algorithmus maverig utils forceatlas2 py Zur Initialisie rung geh ren z B die Anzahl der Iterationen und der in maverig models modelGra ph py generierte NetworkX Graph inklusive der Positionsattribute Die Kr fteberech nung und die darauffolgende Positionierung der virtuellen Punkte wird auf mehrere Iterationen verteilt welche mithilfe eines Timers ausgel st werden Dadurch wird die Anwendung nicht blockiert und es k nnen auch w hrend des Neuanordnens Elemente manuell verschoben werden um so ein besseres Layout zu erhalten 6 4 Data F r die Darstellung der Anwendung und auf der Modell Ebene werden verschiedene Daten aus diesem Paket eingebunden Dazu geh ren die Icons die Komponenten und Simulatorbeschreibungen und Konfigurationsdaten wie Standard Texte und Pfade maverig data config py Die maverig data config py stellt Methoden bereit mit denen persistente Daten im JSON Format ausgelesen und gespeichert werden k nnen Au erdem sind an dieser Stelle einige Standardtexte und Konstanten gespeichert welche in der Anwendung f r verschiedene Zwecke Verwendung finden Diese Datei kann zudem ausgef hrt werden um neue Spracheintr ge aus den Komponentenbeschreibungen in die ber setzungsdateien po Dateien hinein zu generieren Dies ist insbesondere dann ein n tzliches Tool wenn neu
53. amen und w hrend der Simulation gesammelten Werte Dynamische Werte werden als Liste gespeichert Attribute die in derselben Bezeichnung auch als Parameter vorliegen werden w hrend der Simulation in maverig utils visSimulator py automatisch mit den Parameterwerten gef llt Eine Besonderheit der Anwendung ist die Verwendung eines Event Konzepts Die Verwendung von Model View Presenter macht es n tig eine Logik zu schaffen die es erm glicht nderungen an den Daten der Simulation den verschiedenen daran interessierten Komponenten mitzuteilen Wird beispielsweise der Modus der Komposition ge ndert erh lt das Modell diese Information und erstellt ein Event das die daran interessierten Komponenten informiert Diese Komponenten k nnen beispielsweise die Darstellung von Bedienelementen daraufhin anpassen Das Event Konzept greift dabei auf eine Klassenimplementierung zur ck ber welche die am Event interessierten Komponenten an und abgemeldet sowie auch die Events gefeuert werden Abbildung 6 1 zeigt die Implementierung des Event Konzepts auf Klassenebene abstrahiert auf Die Klasse Model greift dabei auf die Klasse Event zur ck und erstellt f r jede Art eines Events eine Instanz dieser Klas se In der Abbildung sind beispielhaft die Events selection_event f r nderungen der Selektion mode_event f r das ndern des Modus und elements_event f r nde rungen an den Elementen im Modell erfasst Zus tzlich enth lt das Modell die Lis t
54. apazit t tats chlich voll genutzt werden kann Smart Grids sollen es demnach erm glichen sowohl Erzeuger als auch Verbraucher in einem Netzwerk zu verbinden Neben der reinen bertragung des Stroms ist somit auch der Informationsaustausch zwischen den einzelnen Teil nehmern von gro er Bedeutung Zu diesen Teilnehmern geh ren Stromerzeuger verbraucher Speicheranlagen und IKT Infrastrukturanbieter Letztere haben laut 36 amp amp mosaik Projektdokumentation MN KS 09 gute Voraussetzungen Erfahrung und Mittel zur Bereitstellung der notwen digen Infrastruktur zum Austausch der Informationen und Daten Smart Homes Als Smart Home Lip 4a werden H user bezeichnet die mithilfe von Smart Metern den Stromverbrauch diverser Elektroger te automatisiert regeln Dazu geh ren un ter anderem die Regelung der Beleuchtung sowie der Heizung oder anderer Ger te Im Vordergrund steht dabei die effiziente Nutzung des verf gbaren Stroms und so mit eine gleichm igere Lastverteilung des Verbrauchs Ein Beispielszenario ist das Laden eines Elektroautos Wenn eine Person gegen 18 00 Uhr nach Hause kommt und sein Auto wie viele andere auch an das Stromnetz anschlie t und es zum n chsten Morgen f r den Weg zur Arbeit wieder aufladen m chte kann mithilfe von Smart Metern das Smart Home entscheiden wann das Auto geladen wird Bei spielsweise ist 02 00 Uhr nachts der Verbrauch eher gering da dann die meisten Per sonen schlafen un
55. as 2 muss vorhanden sein Komponentenkonfiguration f r Basis Komponenten m ssen angelegt werden Eigenschaften a Pfad zur Simulatorimplementierung b Kategoriename f r die Gruppierung im Moduspanel c Icon Symbol 46 Projektdokumentation 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 SB mosaik SCHER d Darstellungsform als Icon Linie oder Linie Icon Linie e Attribute sowie deren Typbezeichnung Einheiten und Referenzwerte f Erlaubte Verbindungen zu anderen Komponenten und verbundene At tribute Szenariomodell muss verwaltet werden k nnen Eigenschaften a Simulationsstartzeitpunkt und dauer b Komponenten Selektions und Hand Modus c Komponenteninstanzen und deren Parameterwerte und Positionen d Verbindungen e Selektierte Elemente f Events f r Modell nderungen Komponenten aus der Konfiguration Basis Komponenten m ssen im Modu spanel angezeigt werden Komponenteninstanzen m ssen nach create delete mit Modell synchro nisiert werden Komponenteninstanzen m ssen nach copy amp paste verwaltet werden Komponenten Selektions und Hand Modus muss vorhanden sein Parameter m ssen mit Modell synchronisiert werden Parameter eines selektierten Elements m ssen im Eigenschaftenpanel bear beitet werden k nnen Parameter mehrerer selektierter Elemente gleichen Typs m ssen bearbeitet werden k nnen Es muss eine Visualisierung des Online Offline Modus von
56. ation in itialisiert Mit jedem Schritt kann wie zuvor eine bergebene Zeit referenziert und auf den aktuell darzustellenden Elemente bez glich ihrer Werte aktualisiert werden Ge nderte Daten k nnen dann ber den Simulationsproxy aktualisiert werden Da dieser wie bereits angesprochen nach dem Warteschlangenprinzip arbeitet wer den die Daten in der Reihenfolge ihres Eintreffens verarbeitet also im Regelfall nach Abfolge der Zeitstempel 6 6 Anwendungsfall In diesem Beispiel handelt es sich um das Zusammenspiel von dem Model View Presenter MVP Architekturkonzept Das Design von MVP unterscheidet sich von MVC Model View Controller dadurch dass das Model die View nicht kennt und deshalb nicht direkt mit ihr interagieren kann Um die Implementierung zu ver deutlichen veranschaulicht der folgende Anwendungsfall das Erzeugen einer Kom ponente durch einen Benutzer z B ein Grid Nachdem man auf eine Komponente in der View ModePanelView geklickt hat nimmt die View diese Aktion wahr und schickt ein Event zu dem jeweils zugeord neten Presenter ModePanelPresenter Der Presenter ber cksichtigt immer in wel chem Modus sich die Anwendung gerade befindet und aktualisiert diese im Model Das Model ndert also den vorherigen in den nun ausgew hlten Modus Falls man aufeinen Komponentenbutton klickt und bereits der Komponentenmodus aktiviert ist wird der Selektionsmodus aktiviert und dies entsprechend in der Benutzerober fl che da
57. auchern und Erzeugern zu konzipieren Zum anderen soll eine zeitliche Simulation des zuvor erstellten Strom netzes durchgef hrt werden k nnen Daf r sind zun chst Anforderungen in Zusam 8 mosaik Projektdokumentation MN menarbeit mit dem Auftraggeber zu ermitteln und zu dokumentieren Der Auftrag geber des Projekts ist die Abteilung Energieinformatik der Universit t Oldenburg unter der Leitung von Prof Dr Sebastian Lehnhoff Die Abteilung Energieinforma tik besch ftigt sich in verschiedenen Forschungsprojekten mit den Problemen der Energiewende insbesondere Smart Grid Netzen F r den Ablauf der Smart Grid Si mulation soll das bereits existierende Framework Mosaik das in Kapitel 2 3 8 n her erl utert wird verwendet werden Daf r muss eine Schnittstelle zwischen der zu entwickelnden Desktopanwendung und dem Mosaik Framework erstellt werden Um sicherzustellen dass die entwickelte Oberfl che die Anforderungen korrekt um setzt muss in der Entwicklung regelm ig eine Evaluation stattfinden 1 3 Aufbau der Dokumentation Die Dokumentation des Projekts gliedert sich in einzelne Abschnitte auf die im Folgenden n her beschrieben werden sollen In Kapitel 2 geht es um die organi satorischen Aspekte des Projekts Neben den projektinternen Aufgabenbereichen wird die Vorgehensweise beschrieben die in diesem Projekt verwendet wird Weiter hin werden in diesem Abschnitt die eingesetzte Software und die Softwarelizenzie rung
58. bare Energien Bei den erneuerbaren Energien haben sich vor allem die Photovoltaik und die Wind kraft in den letzten Jahren stark entwickelt Grunds tzlich sind diese Ressourcen berall abrufbar jedoch lassen sich regionale Unterschiede in der Nutzungseffizienz feststellen In Deutschland sind diese Unterschiede deutlich zu erkennen Die Nut zung der Windkraft ist laut Bundesverband der Energie und Wasserwirtschaft e V haupts chlich in den Regionen Nord und Ostdeutschlands weit verbreitet wohin gegen die Nutzung der Photovoltaik haupts chlich im S den stattfindet Abbildung 3 8 BEW13 zeigt graphisch die Verteilung der Nutzung gemessen an der Anzahl der Anlagen deren Leistung und Einspeisung ins Stromnetz Die Auswirkungen auf das Verteilernetz werden im Abschnitt 3 2 4 betrachtet Transportnetze Das Transportnetz besteht im Wesentlichen aus Hochspannungswechsel bzw Dreh stromkabeln Pas14b die Strom ber gro e Distanzen transportieren k nnen Ein Vorteil dieses Verfahrens ist dass Strom an Transformatoren umgespannt und f r die Verbraucher nutzbar gemacht werden kann Ein wesentlicher Nachteil besteht jedoch darin dass auf gr eren Distanzen von mehreren 100 Kilometern deutliche Verluste zu verzeichnen sind Au erdem erzeugen solche Kabel ein elektromagneti sches Feld welches Einfluss auf das direkte Umfeld dieser Kabel hat wodurch diese 41 amp amp mosaik Projektdokumentation MN bspw f r den maritimen
59. baren Energien arbeitet ist es wichtig ein Grundverst ndnis ber die Arbeit von Energiesystemen und die Simulation von Smart Grids zu haben Das Grundverst ndnis reicht von technischen Aspekten wie die Erzeugung elektri scher Energie deren Transport und bertragung hin zu dem Systemmodell von Smart Grids und den Herausforderungen im aktuellen Energiesektor Diese Grund lagen sollen in diesem Kapitel vermittelt werden 3 1 Arbeit von Energiesystemen Um die grundlegende Arbeit von Energiesystemen zu verstehen werden in diesem Abschnitt zuerst wichtige physikalische Grundbegriffe und die Erzeugung elektri scher Energie erkl rt Weiterhin wird die bertragung der Transport und die Vertei lung elektrischer Energie behandelt bevor dann verschiedene Netztopologien und von den Netzbetreibern zu erbringende Systemdienstleistungen vorgestellt werden 3 1 1 Physikalische Grundbegriffe Im Folgenden werden die wichtigsten physikalischen Grundbegriffe erl utert Elektrischer Strom Der elektrische Strom ist die gezielte und gerichtete Bewegung freier Ladungstr ger Allgemein wird die elektrische Stromst rke mit dem Formelzeichen I gekennzeich net und in der Einheit A Ampere gemessen Seltener wird sie auch als Stromst rke oder Strommenge bezeichnet ELK sa Elektrische Spannung Elektrische Spannung ist eine physikalische Grundgr e die angibt wie viel En ergie n tig ist um eine elektrische Ladung innerhalb eines elektrisch
60. bbildung 6 2 stellt das Viewkonzept als Klassendiagramm dar Im folgen den wird auf die einzelnen Bestandteile des Viewkonzepts genauer eingegangen und weitere Zusammenh nge werden anhand der Abbildung 6 2 erl utert Die bereits er w hnten Views f r die Bedienungselemente werden alle mit der Klasse MainWindow verbunden welche dem Hauptfenster entspricht und somit alle verf gbaren Views im Pfad maverig views beinhaltet Des Weiteren wird in dieser View das gesamte Layout des Hauptfensters sowie die Anordnung aller anderen Views definiert 71 Em osaik Projektdokumentation pe KN KHANS aw aw wan rt vetoes Abbildung 6 2 Implementierung des View Konzepts auf Klassenebene 72 SB mosaik Projektdokumentation MN maverig views dialogs py In dem Modul maverig views dialogs py sind s mtliche in der Anwendung imple mentierte Dialoge realisiert Beispielsweise k nnen die Info Dialoge sowie der Dia log zur Festlegung des Start und Endzeitpunktes der Simulation hier ver ndert wer den maverig views componentWizardView py In dem Modul maverig views componentWizardView py erfolgt die Implementie rung des Komponenten Installationsassistenten zum Hinzuf gen von neuen Kom ponenten in Maverig Hierbei werden die zu beschreibenden Bestandteile von Simu latoren und Komponenten in einem modalen GUI Assistenten editierbar gemacht Die einzelnen Bestandteile werden im Abschnitt 6 4 noch ausf hrlich erkl rt und daher
61. bis zu 3 70GHz Arbeitsspeicher 16GB DDR3 mit 1600MHz 2x 8GB verbaut max 24GB m g lich Grafikkarte NVIDIA GeForce GTX 660M Grafikkarte mit 2GB dediziertem GDDR5 Speicher und NVIDIA Optimus Technologie Betriebssystem Mircosoft Windows 7 Professional SP1 Dauer des ForceAtlas2 gemessen an der Anzahl der Elemente mit GUI CECR ka CH 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Anzahl Elemente Abbildung 7 2 Performance der ForceAltas 2 Optimierung mit GUI Anzeige 101 ef Dauer des ForceAtlas2 gemessen an der Anzahl der Elemente ohne GUI 25 000 x 8 Sekunden 1000 S 10 000 5 000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Anzahl Elemente Abbildung 7 3 Performance der ForceAltas 2 Optimierung ohne GUI Anzeige Relative zeitliche Verz gerung durch GUI Anzeige 18 00 16 00 14 00 12 00 10 00 8 00 6 0032 4 00 2 00 0 00 Anteil in Prozent 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Anzahl Elemente Abbildung 7 4 Zeitliche Verz gerung von FA2 durch Einblendung der grafischen Oberfl che Aus den Abbildungen 7 2 und 7 3 wird ersichtlich dass f r dieses System eine leicht exponentielle Steigung vorliegt Zu beachten ist hierbei dass bei einem lang sameren System die exponentielle Steigung st rker ins Gewicht treten kann Abbil dung 7 4 zeigt dass die relative Verz gerung von Graphenoptimierungen durch die ano saik Projektdokumentation ei MN amp amp mosaik Pro
62. bsicherung verringert sich allerdings die Planbarkeit und bersichtlichkeit der Maschennetze Sch12i Leh13b 33 SB mosaik Projektdokumentation Men Abbildung 3 6 Aufbau eines Maschennetzes Sch 2m 3 1 5 Systemdienstleistungen Damit die elektrische Energie in der vorgegeben Spannung und Frequenz beim End verbraucher ankommt sind eine Reihe von Ma nahmen notwendig Man spricht hier von sog Systemdienstleistungen Diese werden von den Transportnetzbetrei bern erbracht Frequenzhaltung Wie bereits im Abschnitt 3 1 1 zur Netzfrequenz erl utert ist eine konstante Fre quenz nur garantiert bei einem Ausgleich von Energieverbrauch und Energieerzeu gung Die Erzeugung muss den kompletten Energiebedarf abdecken Dieser ist je doch nicht konstant und ndert sich ber den Tag st ndig So ist der Energiebedarf fr h morgens bspw anders als am Abend Dieser Wechsel ist jedoch relativ gut vor hersehbar sodass es Kraftwerke f r die Grundlast Mittellast und die Spitzenlast gibt Bei Fehlprognosen m ssen die Netzbetreiber Regelleistung vorhalten die bei nicht geplantem Lastanstieg Energie in das Netz einspeisen Fr her erfolgte dies durch Zuschalten von Gas oder Kohlekraftwerken Heute versucht man allerdings immer mehr erneuerbare Energien in diesen Prozess einzubinden so bieten z B Pumpspeicherkraftwerke die M glichkeit Energie aufzunehmen und abzugeben 34 SB mosaik Projektdokumentation MRS Spannungshaltu
63. bspw Verbraucher in Niederspannungsnetzen Der Vorteil von Strahlungsnetzen liegt in ihrer geringen Komplexit t und der daraus folgenden bersichtlichkeit und des geringen Planungsaufwandes Nachteilig hin gegen ist der komplette Versorgungsverlust der an den Strahlen angeschlossenen Verbraucher bei Ausfall der Stichleitung Leh13a 31 SB mosaik Projektdokumentation MA Einspeisung Abbildung 3 4 Aufbau eines Strahlennetzes Schi2k Ringnetz Die Versorgung in einem Ringnetz erfolgt von min 2 Stellen aus Die Verbraucher sind ber eine Ringleitung bzw 2 Halbringe an das Netz angeschlossen Im St r fall kann die Trennstelle den Ring auftrennen Verbraucher vor dem ungest rten Teilst ck k nnen so weiter versorgt werden Die Vorteile des Ringnetzes liegen in der h heren Versorgungssicherheit sowie verbesserter Spannungshaltung Nachtei lig ist die komplexere bersicht des Netzes Schi2h 32 SB mosaik Projektdokumentation SSeS Abbildung 3 5 Aufbau eines Ringnetzes Schizl Maschennetz Maschennetze sind die komplexeste Art der Netztopologien und bestehen aus Kno ten und Zweigen die mehrfach versorgt werden Sie steigern die Versorgungssicher heit im Vergleich zu Ringnetzen erneut Zus tzlich sind f r den Kurzschlussfall al le Knotenpunkte oder Abg nge durch Sicherungen gesch tzt wodurch die Auswir kung aufeinen kleinen Teil des Netzes begrenzt bleibt Durch die erh hte Komplexi t t und A
64. ce 89 7 1 Testdokumentation 89 7 2 Usability Tests oos os ara popoa nern 94 7 2 1 Usability Studie I aaa aaa a 95 7 2 2 Usability Studiel aoaaa aaa a 97 7 3 Performance er a ee ce ierg SC OH er RG HA 100 7 31 Evaluation von ForceAtlas2 2 2 2 2222er 100 SB mosaik Projektdokumentation EE 7 3 2 Evaluation der Element Selektion 103 8 Projektabschluss 105 8a Fazit i fe nr rare ieh ed 105 8 2 Ausblick 2 Ai ACEN EE EE aa 106 8 2 1 Konzept f r mehrfaches Erstellen und Verbinden von Elemen TEN a OS BH ALG OS ara er a aa 107 8 2 2 Konzept Heat Werte der einzelnen Elemente 108 8 2 3 Konzept f r Integration von Kontrollmechanismen 109 8 2 4 Weiterentwicklungsm glichkeiten f r Maverig 112 Literaturverzeichnis 114 A Anhang 118 Aa Benutzerhandbuch 0 0002 eee eee 18 A 2 User Manual 0 560664 655 6 Re HR ER a na nr a 136 A 3 Funktionsumfang aoaaa aa 154 SB mosaik 07 1 Einleitung Im Rahmen der Masterstudieng nge Wirtschaftsinformatik und Informatik an der Carl von Ossietzky Universit t Oldenburg ist f r jeden Studierenden die Vorgabe an einer einj hrigen Projektgruppe teilzunehmen und eine vorgegebene Aufgaben stellung zu bearbeiten Die Projektgruppe Maverig II wurde von Prof Dr Sebastian Lehnhoff im OFFIS Institut initiiert Der Start der Projektgruppe war der o1 April 2014 und das Ende nach einem Jahr der
65. cheiden 2 3 7 Mercurial Die Benutzung von Versionskontrollsystemen in der Softwareentwicklung ist bei kleinen sowie gro en Unterfangen unumg nglich da mit ihrer Hilfe wesentliche Aufgaben unterst tzt und teilweise erst erm glicht werden Zu diesen Aufgaben z h len beispielsweise die Protokollierung der Dateihistorien Mehrbenutzerverwaltung Wiederherstellung fr herer Revisionen das Aufl sen von Konfliktf llen und die all gemeine Archivierung Es existiert eine gro e Menge an unterschiedlichen Versions kontrollsystemen deren Systemarchitekturen und Nutzungen teilweise stark von einander abweichen Allgemein l sst sich sagen dass ein Wissen ber die Funkti onsweise und der sichere Umgang mit den g ngigen Begrifflichkeiten unabdingbar f r das Entwickeln mit Hilfe dieser Systeme ist Das Versionskontrollsystem Mer curial stellt eine moderne Variante mit verteilter Architektur sowie einfacher Lern kurve dar und bietet sich daher f r die Nutzung in der Projektgruppe Maverig an Insbesondere f r Entwickler die nicht bereits jahrelang den Umgang mit Versions kontrollsystemen auf Basis einer Client Server Architektur gewohnt sind ist das Er lernen und die Nutzung eines verteilten Versionskontrollsystems sinnvoll 2 3 8 Mosaik Mosaik ist ein modulares Simulationsframework zur Komposition und Simulati on von Smart Grid Szenarien welches am OFFIS entwickelt wurde Mosaik bietet eine Schnittstelle f r die Einbindung von vir
66. chlussvalidierung gerade bewegter Element endpunkte zu anderen Punkten anzeigen k nnen x Die Statusbar muss anzeigen k nnen dass ein Szenario erfolgreich gela den wurde 8 h x Die Statusbar muss anzeigen k nnen dass ein Szenario erfolgreich ge speichert wurde 10 Das Ansichtsfenster muss eine Attributanzeige der Elemente bereitstellen a Die Attributanzeige darf nur im Simulations Modus aktiv sein b Die Attributanzeige muss Attributwerte selektierter Elemente textuell als aktuellen Wert darstellen k nnen x Die Attributanzeige muss dynamische Attributwerte selektierter Kom ponenten vom Simulationsstart bis zum Zeitpunkt der Wiedergabe dar stellen k nnen c d x Die Attributanzeige muss dynamische Attributwerte selektierter Kompo nenten als ein Liniendiagramm darstellen k nnen i Ein Liniendiagramm muss auf der x Achse den Zeitwert referenzie ren ii Ein Liniendiagramm muss auf der y Achse den Wert des entspre chenden Attributes referenzieren x Die Attributanzeige muss Attributwerte mehrerer selektierter Elemente darstellen k nnen dessen Typen sie gemeinsam haben e f x Die Attributanzeige muss Attributwerte mehrerer dynamischer selek tierter Komponenten in verschiedenen Farben in einem gemeinsamen Diagramm darstellen k nnen Die Attributanzeige muss die Anzeige mehrerer dynamischer selektier ter Elemente im Diagramm auf zehn beschr nken ga x 163 SB
67. chreibungsf higkeit Steuerbarkeit Erwartungskonformit t Fehlerrobustheit und Individualisierbarkeit der Software Die Auswertung der Studie hat neben dem Aufzeigen von Bugs auch Verbesserung der Funktionalit ten sowie Anregungen zur Implementierung neuer Funktionen hervorgebracht und Verbesserungen bez glich des Designs offen gelegt die im Fol genden aufgelistet werden e Bugs Fehler beim automatischen Ausrichten am Raster Das Benutzen der ZoomFit Funktion liefert nicht immer das gleiche Er gebnis Die Zeichenfl che erweitert sich zu schnell wenn eine Element an den Rand gef hrt wird Beim Laden eines Szenarios gehen Verbindungen teilweise verloren Sehr langsame Reaktion des PropertyPanels auf Eingaben Simulationsendzeitpunkt kann zeitlich vor dem Startzeitpunkt gew hlt werden e nderungen an Funktionen Das Zoomen soll zus tzlich ber den Kombination Strg Mausrad m g lich sein Nur Mausrad Scrollen Strg Mausrad Horizontales Scrollen 95 Projektdokumentation SB mosaik SCHER Zoomfit soll so ausgef hrt werden dass die Scrollbars in der Zeichenfl che verschwinden Bevor ein neues Szenario geladen wird soll eine Speicherabfrage gesche hen e Neue Funktionen Komponenten sollen per Drag amp Drop in die Zeichenfl che eingef gt wer den k nnen Hinzuf gen von Buttons f r das R ckg ngig machen und Wiederherstel len in die Toolbar Vermeiden dass
68. cken wir im Szenario an die gew nschte Stelle an der unsere Komponente erstellt werden soll Alternativ k nnen wir die Elemente auch via Drag amp Drop plat zieren Einige Komponenten erfordern nach dem Platzieren im Szenario das Direkte erstellen einer Leitung Bei diesen Komponenten wird nach der Plat zierung automatisch eine Leitung erstellt die mittels Maus an die gew nsch te Position gebracht werden kann Mit einem weiteren Links Klick wird die Leitung im Szenario gezeichnet Ein direktes Verbinden mit anderen Kompo nenten ist ebenfalls m glich 2 Position von Elementen ndern Im Komponenten Modus oder dem Selektions Modus l sst sich die Position einer oder mehrere Elemente im Szenariopanel ver ndern Hierzu w hlen Sie das gew nschte Element mit einem Links Klick aus und verschieben es mittels Drag amp Drop an die gew nschte Stelle Bei Auswahl eines Elements mit einem Doppelklick werden alle Elemente dieser Art ausgew hlt So k nnen mehrere Elemente aufeinmal verschoben werden Zus tzlich ist eine Mehrfachauswahl im Selektions Modus m glich Durch halten der linken Maustaste kann ein Rahmen zur Auswahl um die Elemente gezogen werden Die ausgew hlten Elemente k nnen dann ebenfalls via Drag amp Drop im Szenario bewegt werden 3 Eigenschaften von Elementen ndern Um die Eigenschaften eines Elements zu ndern muss dieses im Szenariopa nel ausgew hlt werden Im Eigenschaftenpanel werden dann die entsprechen de
69. d ein Gro teil der Stromverbraucher abgeschaltet ist Bei einem flexiblen Stromtarif w re der Strom zu diesem Zeitpunkt wahrscheinlich g nstiger da die Nachfrage gesunken ist Daraus ergibt sich neben der Verteilung der Last eine potenzielle Kostenersparnis f r den Kunden Smart Meter Smart Meter Lip14b sind Ger te die sowohl die Durchflussmenge von Strom als auch die von Wasser und W rme messen k nnen Dabei ist das Ger t in der Lage den Durchfluss bidirektional zu protokollieren Weiterhin sollen Smart Meter den Anwender dabei unterst tzen Kosten zu reduzieren indem der Stromverbrauch an den aktuellen Strompreis koppelt und beispielsweise das im Abschnitt 2 3 genann te Szenario automatisch regelt Hierzu ist es jedoch notwendig dass Stromanbieter solche flexible Tarife zur Verf gung stellen Diese Ger te stellen die Schnittstelle zwischen den Stromerzeugern und Verbrauchern sowie dem intelligenten Strom netz dar 3 2 2 Systemarchitektur Nachdem die obengenannten Begriffe von der konventionellen Energieversorgung abgegrenzt wurden stellt sich die Frage was ein Smart Grid eigentlich ausmacht Um dieser Frage nachzugehen besch ftigt sich dieser Abschnitt mit der Systemar chitektur von Smart Grids Dies beinhaltet beispielsweise auch die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen einzelnen Komponenten 37 SB mosaik Projektdokumentation MA Stromnetze als Smart Grid Komponenten Um ein Stromnetz als Smart Gr
70. deckung zu erreichen d h die Teil funktionalit ten Funktionen m ssen durch mindestens einen Testfall berpr ft werden Es soll berpr ft werden ob alle Anforderungen im Sprint entsprechend umgesetzt wurden e Nach der Implementierung einer Teilfunktion soll diese anschlie end zeitig innerhalb eines daf r vorgesehenen Sprints getestet werden Definition of Ready Dieses Dokument beschreibt wann eine User Story als bereit zur Entwicklung klassifiziert wird und auch am Ende des Sprints als done klassifiziert werden kann Sind User Stories US ready werden sie aus dem Product Backlog ins Sprint Back log aufgenommen Das Dokument soll als eine Art Kriterienkatalog genutzt werden Warum soll die US umgesetzt werden Welches Problem wird damit behoben e Die Details sind f r alle ausreichend verst ndlich Kann eine Entscheidung getroffen werden ob die Fertigstellung einer User Story bez glich ihrer Komplexit t und Gr e m glich ist Ist der Aufwand der Fertigstellung bekannt Wie soll die US umgesetzt werden Was ist das gew nschte Ergebnis 12 SB mosaik Projektdokumentation MRS e Abh ngigkeiten wurden erkannt und keine externen Abh ngigkeiten blockie ren die Fertigstellung der US Es sind ausreichend Teammitglieder vorhanden und k nnen der US zugewie sen werden um diese fertig zu stellen e Akzeptanzkriterien der Fertigstellung sind klar und testbar Definiti
71. dfs https bitbucket org mosaik mosaik hdf5 2Mosaik Tutorial zu Kontrollmechanismen http mosaik readthedocs org en latest 109 SB mosaik Projektdokumentation MA A creation_time 2015 82 28T21 26 34 sim_model ExampleCtrl Agent type Component ExampleCtr1 Controller Agent category Agents tooltip Agent vw orn o um bb wu H ta D icon agent svg drawing_mode icon e pn W N e docking ports a in Component bP e e o um p Di N H e D vo o on Sim init null on_set_param null N 21 22 published_params 23 published_attrs 24 25 params 26 27 async_requests True 28 29 attrs e d 30 val_in 31 in val 32 33 34 Listing 8 1 Komponentenbeschreibung f r einen Agenten 1 2 name ExampleCtr1 3 starter python 4 address controller Controller 5 params 6 on_sim_init_parents null 7 Listing 8 2 Simulatorbeschreibung f r einen Kontrollmechanismus An der Anschlussstelle 8 k nnen gem Listing 8 1 beliebige Komponenten ein gehen da jede Komponente den Typ Component enth lt Au erdem werden ein gehende Verbindungen gem der Komponentenbeschreibung mit dem Parameter async_requests True belegt Auf diese Weise kann der Kontrollmechanismus im Si mulationsschritt eingehende Elemente ber asynchrone Methodenaufruf
72. diese verteilt Zus tzlich kann neuen Kno ten bei der Erzeugung eine ausw hlbare Topologie zugeordnet werden Dabei wer den die Knoten gem der ausgew hlten Topologie miteinander verkn pft und die Komponenten wiederum gleichm ig aufgeteilt Dieser Dialog kann alternativ ei nen Filter enthalten in dem ber die Angabe von Bedingungen eine entsprechende Aktion ausgef hrt werden kann Beispiel Wenn Haus Mit Mindestens 3 Haushalten Dann F ge PV Anlage hinzu Mehrfaches Erstellen von Elementen ber Szenarioimport Eine weitere M glichkeit viele Komponenten hinzuzuf gen besteht darin Szenarien importieren zu k nnen Bislang k nnen lediglich Szenarien geladen werden wobei dabei das aktuelle Szenario berschrieben wird Beim Importieren werden ein oder mehrere bereits gespeicherte Szenarien in das aktuelle Szenario geladen Mehrfaches Erstellen von Elementen durch CSV Als dritte Alternative bietet sich ein zus tzlicher Button an hinter dem sich ein frei definierbarer oder fest vorgegebener Satz an Elementen verbirgt Unter Angabe des Pfads der csv Datei k nnen die dort enthaltenen Daten aufsummiert und simuliert werden 8 2 2 Konzept Heat Werte der einzelnen Elemente Die Heat Werte einer jeden Komponente haben Einfluss auf die jeweilige Darstel lung w hrend der Simulation bspw ab welchem Wert die Komponente sich in ei nem kritischen Zustand befindet z B berlast Aktuell erfolgt in maverig models model eine ko
73. ds orientierten Shortcuts seien sinnvoll und n tzlich sowie das Behe ben von Fehlern und R ckg ngig machen fehlerhafter Eingaben einfach An vielen Stellen werden fehlerhafte Eingaben bereits bei der Eingabe berpr ft bzw nicht zugelassen 7 2 2 Usability Studie Il An der zweiten Studie die am 21 Januar 2015 durchgef hrt wurde nahmen sieben Personen teil Zu den Teilnehmern geh rten neben denen aus dem Bereich der Ener gieinformationssysteme auch Elektrotechniker da in dieser Studie neben der Usabi lity auch die Validit t der dargestellten Inhalte von Bedeutung war Die Teilnehmer wurden wiederum gebeten Aufgaben zu bearbeiten wobei der Fokus dieser Studie mehr auf den bis dahin neu implementierten Teil der Simulation lag Im Anschluss an die Bearbeitung wurde den Teilnehmern der System Usability Scale Fragebogen SUS Fragebogen vorgelegt anhand dessen ein Usability Score errechnet werden kann der Aufschluss ber die Gebrauchstauglichkeit eines Softwaresystems gibt Die Aufgaben bestanden unter anderem darin ein valides Szenario zu erstellen und dieses simulieren zu lassen W hrend der Simulation sollte sich der Teilnehmer bestimmte Parameter einzelner Elemente anzeigen lassen sowie festgelegte Fehler provozieren um deren Behandlung innerhalb der Software zu testen Die folgende Auflistung unterteilt sich in die gefundenen Bugs und Fehler im Sys tem sowie Features die ge ndert bzw hinzugef gt werden sollten Bugs
74. dukt Dabei muss der Entwickler grund s tzlich die Entscheidung treffen ob seine Software als propriet re Closed Source Software vertrieben werden soll und somit der Quellcode anderen Entwicklern zur Modifikation und Weiterentwicklung nicht mehr zur Verf gung steht oder ob sie als Open Source Software f r jeden nutzbar ist Open Source hat den Vorteil dass die Software von einer Vielzahl an Entwicklern modifiziert und erweitert werden kann sodass die Weiterentwicklung und Verbesserung des Produktes wahrschein lich ist Zur Vermeidung der berf hrung einer Open Source Software von anderen Entwicklern in die propriet re Dom ne muss der Entwickler die richtige Wahl der Software Lizensierung treffen Eine Softwarelizenz sagt aus welche Rechte der An wender bei der Nutzung der Software besitzt Manifestiert ist dies im sogenannten Lizenzvertrag Eine der bekanntesten Softwarelizenzen ist die GNU General Public License Sofern eine Software unter dieser Lizenz steht muss sie auch nach Modifi kation und Erweiterung unter dieser verwendet werden GNU14a Weniger streng sind dagegen die Lizenzen LGPL oder BSD welche den Anwendern erlauben die Software unter anderem in propriet re Software einzubinden Vor der Wahl einer passenden Lizenz f r seine Software muss sich der Entwickler informieren unter welchen Lizenzen die von ihm verwendeten Frameworks und Libraries stehen da mit er keine Lizenzvereinbarungen verletzt Zudem sollte der Entwick
75. e Die Men leiste muss ein Auswahlfenster f r die Ansicht bereitstellen i i mie iii Das Ansichtsfenster muss die Auswahl eines Shift Modus bereitstel len Das Ansichtsfenster muss die Auswahl eines Selektions Modus be reitstellen Das Ansichtsfenster muss das Heranzoomen im Darstellungsfenster erm glichen iv Das Ansichtsfenster muss das Herauszoomen im Darstellungsfens ter erm glichen v Das Ansichtsfenster muss das Anpassen der Darstellungsgr e im vi vii Darstellungsfenster gemessen an der Modellierung erm glichen Das Ansichtsfenster muss das Ein und Ausblenden des Modusfens ters erm glichen Das Ansichtsfenster muss das Ein und Ausblenden des Elementei genschaftenfensters erm glichen 156 Projektdokumentation SB mosaik SCHER viii Das Ansichtsfenster muss das Ein und Ausblenden der Konsole er m glichen ix Das Ansichtsfenster muss das Ein und Ausblenden der Statusbar erm glichen x Das Ansichtsfenster muss das Ein und Ausblenden der Simulations fortschrittsanzeige erm glichen xi Das Ansichtsfenster muss das Ein und Ausblenden des Attribute fensters erm glichen f Die Men leiste muss ein Auswahlfenster f r Hilfsfunktionen bereitstel len i Das Hilfsfenster muss allgemeine Hilfestellungen in Form des Be nutzerhandbuchs aufrufen lassen k nnen ii Das Hilfefenster muss allgemeine Informationen ber die Software anzeigen lassen
76. e Darstellung von Knoten in Clustern sorgt Nach Grundinitialisierung aller Parameter sorgt die Methode do_layout f r die Neuberechnungen aller Knoten pro Iteration und aktualisiert den Gesamtgraphen maverig utils logger py maverig utils logger py ist ein Modul zum Logging die verwendet wird um beson dere Vorkommnisse im System als Log Event festzuhalten F r unseren Fall wurde die Klasse StreamToLogger benutzt um entstehende Logging Texte nicht in Text Dateien zu speichern sondern sie direkt sichtbar f r den Nutzer in der Konsole auszugeben Dieses Vorgehen finden bspw im Modell f r die Simulationsvorg nge Anwendung maverig utils maverig_csv py maverig utils maverig_csv py ist eine Kopie des Mosaik CSV Simulators nur dass diese um statische und zus tzlich dynamische Datenunterst tzung erweitert wurde Bereits in der Initialisierung einer solchen Datei wird zwischen statischen und dyna mischen Attributen unterschieden da erstere feste Attributwerte letztere allerdings Attributwerte enthalten die jeweilig einem Datum zugeordnet werden k nnen Es ist also m glich Simulationsschritt f r Simulationsschritt gemessen an einer Zeit folge darstellen zu k nnen F r sich ndernde Werte kann dieses Modul daher den Inhalt f r das je n chste Datum liefern sodass eine dynamische Datendarstellung erm glicht wird Dies geschieht solange bis das Ende der CSV Datei erreicht wurde maverig utils numTools py maverig utils num Tools
77. e Elemente m ssen kopierbar sein Selektierte Elemente m ssen ausschneidbar sein x P q r Kopierte Elemente m ssen einf gbar sein x Ausgeschnittene Elemente m ssen einf gbar sein Selektierte Elemente m ssen entfernbar sein a S 12 Das Produkt muss eine Graphenoptimierung in Form von ForceAtlas 2 imple mentieren 164 Projektdokumentation 13 14 15 16 SB mosaik SCHER Die bereitgestellten Komponenten m ssen in ihren Eigenschaften den Vorga ben entsprechen die f r neu zu erstellende Komponenten gelten Die bereitgestellten Komponenten m ssen zus tzlich Angaben ber bereits bestehende Verbindungen zu anderen Elementtypen enthalten Die bereitgestellten Komponenten m ssen zus tzlich in ihren Parametern und Attributen sinnvoll grundinitialisiert sein Das Produkt muss ein Szenariomodell speichern a Das Szenariomodell muss Informationen ber den Startpunkt der Simu lation speichern b Das Szenariomodell muss Informationen ber den Endpunkt der Simu lation speichern c Das Szenariomodell muss Informationen ber deren Komponentenin stanzen speichern i iii Die Komponenten aus der Konfiguration m ssen im Modusfenster angezeigt werden k nnen Die Komponenteninstanzen m ssen ihre Positionierung enthalten Die Komponenteninstanzen m ssen ihre Parameterwerte enthalten Die Komponenteninstanzen m ssen ihre Verbindungsdaten enthal
78. e Komponenten hinzugef gt werden deren Inhalte in ver schiedene Sprachen bersetzt werden sollen maverig data dataHandler py 76 8 mosaik Projektdokumentation MRS Die maverig data dataHandler py stellt Methoden bereit um Pfadangaben zu rela tiven Pfaden zu verk rzen get_relpath oder zu vollen Pfaden abh ngig vom Maverig Ordner zu erweitern get_normpath Die relativen Standardpfade f r die Kompo nenten Simulatoren Komponentenicons Anwendungsicons Sprachpfade und Kon figurationsdateien k nnen dabei betriebssytemunabh ngig ausgehend vom Maverig Ordner definiert werden z B maverig data languages als Suchpfad f r die Sprach dateien Persistenz der Komponenten und Simulatorbeschreibungen Das Paket maverig data components enth lt die zur Komposition und Simulati on ben tigten Komponentenbeschreibungen als JSON Dateien welche entweder di rekt per Hand oder im Komponentenwizard erstellt werden k nnen Es gibt bereits einige vorhandene Komponentenbeschreibungen Referenzbus Transformator Bus Kabel Photovoltaikanlage Windkraftanlage Blockheizkraftwerk Haus Elektroau to die in dem Paket als JSON Dateien vorliegen 1 2 creation_time 2014 01 03T00 01 00 3 4 sim_model CSV House 5 6 type Component CSV House 7 category Consumers 8 tooltip House 9 10 icon house svg 11 drawing_mode icon 12 13 docking_ports 14 o 15 a
79. e Werkzeuge wie die Suche nderungsanzeige und Favoritenangabe erwei tern diese Funktionalit t Werden einzelne Seiten f r sich betrachtet k nnen ne ben blichen Vorg ngen wie der Text berschriften und Formaterstellung auch Listen erstellt Bilder und externe Dateien eingef gt und Inhalte verwaltet werden Ein Vorteil von Confluence ist die Einbindung diverser Schnittstellen wie die Ma kroerstellung Drag and Drop Funktionalit t und weitere Daraus ergibt sich eine zunehmend vereinfachte Kommunikationsgrundlage Daher wurde sich erg nzend zu einem internen Bitbucket Ordner und in erster Li nie unterst tzend zur Projektmanagementsoftware Jira f r Atlassians Confluence entschieden Confluence dient der Projektgruppe zum Wissensaustausch da sie mit angewandten M glichkeiten einen vereinfachten Austausch eine kollaborative Be arbeitung von Texten und weitere Funktionen erm glicht Dar ber hinaus ist das angebotene Gesamtpaket Atlassians indem Jira und Confluence enthalten sind und die durch das OFFIS erm glichte lizenzkostenfreie Nutzung ein weiteres Entschei dungskriterium 2 3 3 Deployment Tools F r das Deployment kommen im Projekt ausgew hlte Werkzeuge zum Einsatz die in der Python Community weit verbreitet beziehungsweise standardisiert und von der Python Packaging Authority empfohlen sind Dazu z hlen folgende Werkzeuge pip Das Werkzeug pip dient f r das Paketmanagement Mit pip k nnen Pake te zum Beispi
80. e die verschiedenen Komponenten und Verbindungen untereinander repr sentieren Es ist nicht nur der Aufbau des Graphen wichtig sondern ebenfalls die Positionen Dabei verwenden wir eine zweidimensionale Repr sentation der Ele mente Die Daten des Graphen werden au erdem vom ForceAtlas 2 Algorithmus zur Layout Optimierung genutzt Die wesentlichen Funktionen dieses Moduls sind das Erstellen des Graphen und die Aktualisierung der Positionen 6 2 View Da unsere Anwendung eine Benutzungsoberfl che zur Erstellung von Smart Grid Simulationen ist erh lt die Oberfl che besondere Aufmerksamkeit und entschei det ber die Akzeptanz bei den Benutzern Die Entscheidung f r das Model View 1ZeroMQ Website http zeromg org 2ZeroMQ PAIR http learning mq with pyzmg readthedocs org en latest pyzmq patterns pair html 70 SB mosaik Projektdokumentation MRS Presenter Konzept erlaubt es uns auf Wunsch einfach die Oberfl che auszutau schen da s mtliche Logik und die Daten nicht in der View gespeichert sind Fol gende Bedienungselemente sind durch eine View in unserer Anwendung vertreten Attributebereich Konsolenausgabe Men bar Modus und Komponentenauswahl Fortschrittsleiste Eigenschaftenfeld Szenariobereich Einstellungsfenster Statusbar und e Toolbar Zusammen mit unterschiedlichen Dialogen und dem Komponenten Installations assistenten befinden sich diese Views im sogenannten Hauptfenster Die A
81. e events_order in der alle Events geordnet nach deren Wichtigkeit enthalten sind Die Liste wird in den beiden Methoden update sowie update_all des Models dazu genutzt die Events nach der vorgegebenen Reihenfolge zu feuern Der Unterschied zwischen beiden Methoden besteht darin dass die Methode update nur geforderte Events feuert w hrend die Methode update_all s mtliche Events feuert Ob ein Event gefordert wurde wird anhand des Flags demanded festgestellt welcher 68 SB mosaik Projektdokumentation MRS in der Event Klasse enthalten ist ber die Methode demand kann ein Event entspre chend gefordert werden Die Event Klasse h lt in der Liste__handlers alle am Event interessierten Komponenten die beim Feuern des Events zu benachrichtigen sind Das An und Abmelden von Komponenten geschieht ber die beiden Methoden handle und unhandle der Event Klasse ber die Methode fire der Event Klasse wird das Event mit den entsprechenden Argumenten schlie lich gefeuert Abbildung 6 1 enth lt weiterhin die Implementierung der beiden Presenter Klassen ScenarioPanelPresenter und ToolbarPresenter die aufzeigen wie das Anmelden an einem Event funktioniert Um zum Beispiel den ScenarioPanelPresenter am Modus Event mode event anzumelden ist lediglich die Zeile zelt model mode event zelt on mode erforderlich Dies ist m glich weil die Standard Operatoren und in der Event Klasse mit der Anmelde beziehungsweise der Abmelde
82. e steuern w hrend er ber das Attribut val_in die aktuellen Werte des Attributs val der tutorial examplectrl html 110 SB mosaik Projektdokumentation MRS eingehenden Elemente empf ngt def connect_houses_to_agent model agent_elem_id 2 for elem_id in model elements 3 if House in model get_component elem_id type 4 model dock elem_id 8 agent_elem_id orl Listing 8 3 H user mit Agent verbinden Das mehrfache Verbinden von Anschlussstellen ist auf Modellebene ber die Funk tion model dock from_ep to_ep kein Problem So k nnten beispielsweise wie in Listing 8 3 alle H user an einen Agenten angedockt werden Bez glich der automa tischen Docking Validierung erlauben H user in ihrer Komponentenbeschreibung maverig data components CSV House json ausgehende Verbindungen nur an der An schlussstelle 1 Ausgehende Verbindungen zu Agenten k nnen durch folgende nderung erlaubt werden docking ports 0 out Agent 1 In der View sind Dockings derzeit jedoch so umgesetzt dass miteinander ver bundene Elemente immer gleichzeitig verschoben werden In diesem Fall sollen jedoch alle verbundenen Elemente unabhangig voneinander verschoben werden k nnen Dieses Problem k nnte durch spezielle Verbindungslinien mit weiteren Anschlussstellen oder eine Sonderbehandlung bei den Dockings in maverig presen ter group_presenter abstractGroupPresenter py umgesetzt werden 111 SB
83. e them by Drag amp Drop to their new position A Selection of an element via double click selects any element of this type in the current scenario So several elements can change their position at once Secondary a multiple selection is possible in Selection Mode The elements can be selected by a tapping left hand click and by drawing a frame around several elements The selected elements can be moved by Drag amp Drop to their new position in the scenario 3 Change element properties To change the properties of an element the element needs to be selected in the Scenariopanel In the Propertypanel the user can see the adjustable properties of the selected element In addition it is possible to adjust properties of several elements of the same type simultaneously 4 Connect components In Maverig there are two alternatives to establish a connection between ele ments On the one hand by using the Line component and on the other hand after placing an element automatically To establish a Line between two ele ments the user has to select the component Line in the Modepanel The first left hand click in the scenario sets the start point Another left hand click in the scenario sets the end point Maverig displays information about valid or invalid connections in the Statusbar simultaneously If the end point creates a valid connection the Line or rather connection between both elements will be created 5 Delete elements To delete one element
84. ead_config zum Auslesen und write_config zum Beschreiben der Kon figurationsdatei Die Datei enth lt zudem die Klasse ConfigKeys welche die Schl s sel zum Zugriff auf die Kategorien sowie Einstellungen der Konfigurationsdatei h lt Beim Anwendungsstart wird die Konfigurationsdatei damit an ben tigten Stellen ber die Methode read_config ausgelesen und die Einstellungen ber die Schl ssel in der Klasse ConfigKeys ausgelesen Beim ndern von Einstellungen wird zun chst ber die Schl ssel auf die entsprechende Einstellung zugegriffen der neue Wert ge setzt und die Konfigurationsdatei anschlie end ber die Methode write_config mit der ge nderten Konfiguration berschrieben Beim ndern von Einstellungen wird zus tzlich das Event settings_event im Model siehe 6 f r Erl uterung des Event Systems gefeuert damit die anderen Instanzen die ge nderte Konfigurationsdatei neu auslesen und die nderungen ebenfalls bernehmen Zur Verdeutlichung des zuvor beschriebenen Umgangs mit der Konfigurationsda tei soll ein Beispiel dienen F r das Beispiel soll das Auslesen und Manipulieren der Einstellung is_property_panel_visible unter der Kategorie ui_state siehe Listing 6 4 betrachtet werden Diese Einstellung gibt an ob das Eigenschaftenpanel f r Szenario Elemente sichtbar ist Das Eigenschaftenpanel ist nur im Kompositions modus sichtbar falls der Nutzer es nicht ausblendet Im Simulationsmodus ist das Panel dagegen nie sichtbar Beim
85. edit ist es m glich bestimmte W rter S tze in ande re Sprachen zu bersetzen um die Software zu internationalisieren Das Programm durchl uft automatisch den ganzen Sourcecode und filtert nach vordefinierten Platz haltern und liefert die Ergebnisse bersichtlich in einer Liste Die dort aufgelisteten W rter S tze k nnen nun in beliebige Sprachen bersetzt werden Ist die berset zung abgeschlossen dann wird nach dem Speichern eine Po Datei und eine Mo Datei generiert Die Po Datei dient zur sp teren Bearbeitung der bersetzungen die Mo Datei hingegen ist f r die Funktion gettext die im Sourcecode die W rter S tze f r die jeweilige Sprache austauscht Poedit ist besonders f r gr ere Projekte sehr gut geeignet da die zu bersetzenden W rter S tze automatisch erkannt und bersichtlich dargestellt werden 2 3 10 PyCharm Integrierte Entwicklungsumgebungen IDE sind hilfreiche Werkzeuge die den Soft wareentwicklern h ufig wiederkehrende Arbeiten abnehmen und wichtige ben tig te Funktionen schnell und in einer Benutzeroberfl che bereitstellen Die Idee ist dass der Entwickler von formalen Arbeiten entlastet wird und sich ganz auf seine Entwicklert tigkeit konzentrieren kann F r ein Softwareprojekt macht es Sinn sich auf eine IDE festzulegen Die Projektgruppe hat sich daher aufgrund der Vorteile auf die IDE PyCharm festgelegt PyCharm eine IDE f r Python wurde von der Fir ma JetBrains entwickelt Mit Intelli
86. el installiert deinstalliert aktualisiert oder aufgelistet werden Somit l sst sich die korrekte Funktionsweise der eigenen Softwarepakete mit tels pip testen Inttps packaging python org en latest 15 SB mosaik Projektdokumentation MN setuptools Setuptools stellt ebenfalls ein Werkzeug f r die Paketverwaltung dar und wird zudem f r die Paketerstellung im Projekt genutzt wheel Mit dem Werkzeug wheel k nnen ebenfalls Softwarepakete erstellt werden Das Werkzeug soll in Zukunft die Paketerstellung mittels setuptools vollst ndig ersetzen virtualenv Virtualenv wird zur Erstellung virtueller Python Umgebungen ge nutzt die unabh ngig von der System Installation von Python und anderen Python Umgebungen sind Somit sind in jeder virtuellen Umgebung nur die f r einen bestimmten Zweck ben tigten Pakete installierbar sodass keine Be eintr chtigung anderer Python Umgebungen stattfindet Im Projekt dienen virtuelle Umgebungen dazu die korrekte Installation und Funktionalit t der eigenen Software sowie die Kompatibilit t zu verschiedenen Versionen einge setzter Pakete zu testen twine Das Werkzeug twine dient zur Ver ffentlichung der eigenen Software pakete im Python Packaging Index cx_Freeze Mittels cx_Freeze wird die Software in eine native Applikation f r die Betriebssysteme Windows Linux und Mac OS bersetzt sodass zur Aus f hrung keine Installation von Python und ben tigten Paketen erforderlich i
87. elected elements from scenario Select All Selects all elements from scenario Run Start the simulation Simulation Stop Stop the simulation Pause Pause the simulation Back to start Skip to starting time of simulation Reduce Speed Reduce playback speed of simulation Increase Speed Increase playback speed of simulation Forward to end Skip to end time of simulation Adjustment of simulation start and end Set time time Go to Skip to declared time of simulation Shift Mode Enable the Shift Mode Selection Mode Enable the Selection mode Enable or Disable automatic docking of f Raster View elements at Raster Zoom In Increase the view of the scenario Zoom Out Decrease the view of the scenario j Adjust the view of the scenario automati Zoom Fit cally Fadi I ans a Fade GUI components in or out nents Hel Maverig Help Opens Maverig Help P About Maven Informationen about Maverig e g invol ved developers 38 SB mosaik Projektdokumentation SSeS 2 Toolbar Via buttons in the Toolbar different features in Maverig are available All fea tures in the Toolbar are part of the Menubar eB nasu AAA FOP Abbildung A 11 Maverig Toolbar 139 Projektdokumentation amp amp mosaik 920 a Open Open an existing Maverig scenario Save Save the scenario Back to start Skip to start time of simulation Reduce Speed Reduce playback speed of simulation Run Start the simulation Stop St
88. en Feldes zu bewegen Das Formelzeichen der Spannung ist U Spannung wird in der Einheit V Volt gemessen ELK sb 24 8 mosaik Projektdokumentation MRS Elektrische Leistung Elektrische Leistung als physikalische Gr e bezeichnet die in einer Zeitspanne um gesetzte elektrische Energie bezogen auf diese Zeitspanne Formelzeichen der elek trischen Leistung ist das P sie wird in der Einheit W Watt gemessen ELK15c Elektrische Energie Elektrische Energie bezeichnet Energie die mittels Elektrizit t bertragen wird man spricht hier von elektrischer Arbeit In der Energiewirtschaft ist die Ma einheit kWh Kilowattstunde blich Sie setzt sich aus der Spannung U dem Strom I und der Zeit t zusammen ELK sd Drehstrom Die elektrische Energie wird in Elektroenergiesystemen als sog Drehstrom bertra gen Drehstrom besteht aus 3 einzelnen Str men gleicher Frequenz die zueinander phasenverschoben sind Aufgrund dieser Phasenverschiebung ist der Einsatz eines Neutralleiters nicht n tig der Materialeinsatz halbiert sich pro Phase Einsparung eines Neutralleiters ELK15e Netzfrequenz Die Netzfrequenz gibt den Polarit tswechsel der Spannung pro Sekunde an und wird in Hertz gemessen Sie betr gt in europ ischen Netzen im Optimalfall genau 50 Hertz Diese 50 Hertz k nnen aber nur garantiert werden wenn die Erzeugerleis tung mit der Verbraucherleistung bereinstimmt Bei zu geringer Erzeuger bzw zu h
89. en mit steigender Anzahl von Knoten und Kanten zur Ausf hrung ben tigen Die Gr e der Graphen steigt beginnend bei 50 Elementen um jeweils 50 bis 500 zu testenden Elementen an Ebenfalls wird verglichen ob die graphische Oberfl che oder der Al gorithmus an sich performancekritisch zu betrachten ist Die Iterationsintervalle werden einmal mit Einblendung der GUI einmal ohne GUI allein mit der Betrach tung des arbeitenden Algorithmus getestet um diese Fragestellung zu beantworten Unter folgenden Konditionen wurden die Tests durchgef hrt Gemessen wird die Differenz von dem Endzeitpunkt minus dem Startzeit punkt Ein gestarter Durchlauf endet nach insgesamt 50 Durchl ufen des Algorith mus 100 SB mosaik Projektdokumentation mA Der Rahmen bel uft sich auf o bis 500 Elemente in der Szenario Ansicht Testwerte wurden in einem Abstand von 50 Elementen je Messung aufgenom men Es wird mit Anzeige der GUI getestet und ohne diese Wird mit Anzeige der GUI getestet wird zur Vorbereitung einer Optimierung das Fenster bezogen auf die Gr e neu skaliert und angepasst Wird mit Anzeige ohne GUI getestet wird zur Vorbereitung einer Optimie rung das Fenster bez glich des Szenarios ausser Sichtweite geschoben Daten des Testrechners Rechner Schenker XMG A522 Advanced Gaming Notebook Prozessor Intel Core i7 3740QM Ivy Bridge Quad Core Prozessor mit 4 x 2 70GHz 6MB Cache Hyper Threading und Turbo Boost
90. endung Presentergruppen zu denen die einzelnen Ener gie Komponenten zugeordnet und im Unterpaket maverig presenter group_presenter zu finden sind Die von der Anwendung zur Bedienung genutzten Presenter wie bei spielsweise f r die Men bar oder den Eigenschaftenbereich befinden sich ebenfalls in diesem Paket Paket maverig utils Dieses Paket umfasst universelle Hilfsklassen die theoretisch auch von anderen Anwendungsdom nen verwendet werden k nnen Hierzu geh rt beispielsweise der ForceAtlas 2 Algorithmus Paket maverig tests Dieses Paket beinhaltet die Testklassen mit denen die Funktionsf higkeit und Korrektheit der Anwendung berpr ft und garantiert wird Auf eine genauere Be schreibung wird in den folgenden Unterkapiteln der bersichtlichkeit halber ver zichtet Da die Architekturdesignentscheidung zu der Verwendung des Model View Pre senter Musters f hrte orientiert sich die Dokumentation der Implementierung eben falls an diesem Konzept In den folgenden Unterabschnitten wird die wesentliche Implementierung der Anwendung beschrieben und erl utert Eine ausf hrliche und detaillierte Code Dokumentation kann der Entwicklerdokumentation entnommen werden 6 1 Model Das Modell der Anwendung ist ein wesentlicher Bestandteil des Funktionsumfangs Es existieren verschiedene Modellklassen f r Komposition Simulation und Graph Layout maverig models model py Das wesentliche Modell der Anwendung befindet sich in maverig
91. er muss das Selektieren aller Elemente im Dar stellungsfenster erm glichen d Die Men leiste muss ein Auswahlfenster f r Simulationseinstellungen bereitstellen i Die Simulationseinstellungen m ssen den Start einer Simulation er m glichen ii Die Simulationseinstellungen m ssen den Start einer Simulations wiedergabe erm glichen iii Die Simulationseinstellungen m ssen das Abbrechen einer Simula tion erm glichen 155 Projektdokumentation SB mosaik SCHER iv Die Simulationseinstellungen m ssen das Abbrechen einer Simula tionswiedergabe erm glichen v Die Simulationseinstellungen m ssen das Anhalten einer Simulati vi vii onswiedergabe erm glichen Die Simulationseinstellungen m ssen den Neustart einer Simulati on erm glichen Die Simulationseinstellungen m ssen den Neustart einer Simulati onswiedergabe erm glichen viii Die Simulationseinstellungen m ssen das Springen zu einem ge w hlten Zeitpunkt innerhalb einer Simulation erm glichen ix Die Simulationseinstellungen m ssen das Setzen eines Zeitfensters f r eine Simulation erm glichen A Im Zeitfenster muss eine Startzeit angegeben werden k nnen B Im Zeitfenster muss eine Abschlusszeit angegeben werden k n nen C Im Zeitfenster muss eine Skalierung des Zeitfortschritts gew hlt werden k nnen D Im Zeitfenster muss die Geschwindigkeit f r das Voranschreiten der Zeit angegeben werden k nnen
92. erden um damit ein bergeordnetes Grid Modell zu starten Die Komponenten und Simulatorbeschreibungen dienen dem Modell maverig models model py in Abschnitt 6 1 als Grundlage zum Erstellen und Bearbeiten von Elementen welche daraufhin bei der Simulation in maverig models modelSimula tion py als Mosaik Simulatoren und Modelle instanziiert werden Persistenz von Anwendungseinstellungen Das Speichern von Anwendungseinstellungen erfolgt in einer Konfigurationsdatei welche unter maverig data configs cfg json zu finden ist Es handelt sich bei dem Format demnach um JSON Damit die Konfigurationsdatei angelegt wird ist das 3Simulatorkonfiguration in Mosaik http mosaik readthedocs org en latest simmanager html 80 SB mosaik Projektdokumentation MRS erstmalige Ausf hren der Anwendung notwendig Nach dem erstmaligen Ausf h ren erstellt die Anwendung die Konfigurationsdatei mit den Standardeinstellungen die unter maverig data settings defaultSettings py hinterlegt sind Dies beugt gleich zeitig Fehlern vor wenn die Konfigurationsdatei bspw vom Nutzer gel scht wird Die Anwendungseinstellungen sind in der Konfigurationsdatei in verschiedene Kategorien gruppiert Zum Zeitpunkt der Anfertigung dieser Dokumentation sind folgende Kategorien vorhanden ui_state Die unter dieser Kategorie gef hrten Einstellungen betreffen den Zustand der grafischen Oberfl che wie Fenstergr e oder Sichtbarkeit der einzelnen Panels
93. erer Punkt ist die Datenhaltung Dazu wird ange merkt angemessene L schfristen f r die gespeicherten Daten festzulegen und dem Nutzer die vollst ndige Kontrolle ber den Zugang zu Daten und Ger ten zu sichern 3 2 4 Herausforderungen Wie bereits beschrieben besteht das aktuelle Stromnetz aus gro en Transportlei tungen die den Strom ber gro e Distanzen mithilfe von Wechsel bzw Drehstrom kabeln von den gro en Kraftwerken ber eine gro e Strecke verteilen Die Verteiler netze sorgen daf r dass dieser Strom ausgehend von zahlreichen Kopplungspunk ten fl chendeckend bis hin zu den Verbrauchern transportiert wird Da Stromnetze generell nicht in der Lage sind Strom zu speichern wird der Strom in der Regel so produziert dass der aktuelle Verbrauch gedeckt ist Dabei kann es vor allem in lokalen Verteilernetzen zu Verbrauchsspitzen kommen die das Netz stark belasten und bis zur zeitweiligen Abschaltung oder gar Ausf llen kommen kann Im Folgenden sollen die sich ndernden Herausforderungen an das Stromnetz betrach tet werden und inwiefern sich die Gegebenheiten durch erneuerbare Energien und den Einsatz bzw Ausbau von Smart Grids ver ndern k nnen 40 SB mosaik Projektdokumentation MA um AR RW ee D u DS Be a di Le RAR H goes Steg SE EE a a Nutzung der Windenergie b Nutzung der Photovoltaik Abbildung 3 8 Nutzungsverteilung der erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 201 Erneuer
94. exikon http www energie lexikon info Stand 12 5 2014 PASCHOTTA R Hochspannungsleitung http www energie lexikon info hochspannungsleitung html Stand 11 05 2014 RICHTER K SCHARF D ET AL IT Handbuch 8 Auflage Westermann 2013 SCHWAB A J Elektroenergiesysteme Heidelberg neu bearbeitete und er weiterte Auflage 2012 S 79 Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 233 236 Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 436 439 116 SB mosaik Projektdokumentation MA Schizd Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 439 440 Schize Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 519 531 Sch 2f Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 22 23 Schizg Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 531 539 Schizh Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 512 513 Sch 2i Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 514 516 Sch 2j Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 193 Schizk Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 513 Schi2l Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 514 Sch zm Wiederholtes Zitat SCHWAB A J a a O S 515 SWho SwissGRID Transmission Code 2010 http www swissgrid ch dam swissgrid experts transmission_code TC_2010 de pdf Stand 12 5 2014 QT12 QT PROJECT ORG About PySide http qt project org wiki About PySide Stand 07 02 2015 Wago3 WAGNER H F Struktur des deutschen Stromnetzes 2012 http www weltderphysik de gebiete technik energ
95. g in diesem Paket abgelegt Auch die Verwaltung der Standard Pfade f r Grafiken oder Internationalisierung sind in dem Modul data Handler zu finden Das Unterpaket maverig data components beinhaltet die individuellen Komponen tenbeschreibungen die in der Anwendung verwendet werden k nnen Dazu geh ren auch die Beschreibung der jeweiligen Simulatoren mit den ben tigten Initialli sierungs Parametern Von den Beschreibungen ben tigte Hilfsklassen wie beispiels weise der PyPower Serialisierer und die eigene Implementierung f r einen Haus CSV Simulator liegen in dem untergeordneten Paket maverig data components utils Paket maverig models Dieses Paket enth lt die Modellklassen f r die Verwaltung und Repr sentation des Anwendungszustandes Paket maverig views Dieses Paket enth lt die Klassen die dem Teilbereich der Viewklassen zugeordnet werden Es existieren wie bei dem Presenter Gruppenklassen f r die zu nutzenden Komponenten Die konkrete Darstellung einer Komponente im Szenario wird im Paket maverig views items definiert Die Logik f r Positionierung und eventueller Kollisionsbehandlung ist im Unterpaket maverig views positioning zu finden Wie bereits im Presenter sind auch hier die Viewklassen f r die Bedienung der Anwen dung zu finden 65 SB mosaik Projektdokumentation MN Paket maverig presenter Dieses Paket enth lt den Teilbereich der Presenterklassen Wie zuvor im Entwurf beschrieben nutzt die Anw
96. gung elektrischer Energie benutzt werden Erneuerbare Energien Im Gegensatz zu den klassischen Energieerzeugern wie z B den W rmekraftwer ken setzen die erneuerbaren Energien nicht auf endliche Prim renergietr ger bspw fossile Brennstoffe sondern auf Energietr ger die dem Menschen quasi in unend licher Menge zur Verf gung stehen wie bspw schnell nachwachsende Rohstoffe Zu nennen w ren hier zudem noch Wind und Sonne Streng physikalisch gesehen handelt es sich hierbei aber nicht um Prim renergietr ger Windkraftanlagen Solar energieanlagen Biomassekraftwerke Geothermiekraftwerke und Brennstoffzellen z hlen zu den erneuerbaren Energien Windkraftanlagen Windkraftanlagen wandeln mittels Windturbinen mechanische Rotationsenergie in elektrische Energie um Fr her wurden Windr der vermehrt im Inselbetrieb f r ei ne autarke Energieversorgung genutzt Heute werden Windr der in Windparks zu sammengefasst und speisen elektrische Energie direkt in das Niederspannungsnetz ein bei gr eren Anlagen direkt in das Mittelspannungsnetz Man unterscheidet zwischen Off und Onshore Windparks Offshore Windparks befinden sich auf der offenen See vor der K ste Onshore Windparks auf dem Festland Solarenergieanlagen Solarzellen sind in der Lage Solarstrahlung Sonnenlicht in elektrische Energie auf Basis des photovoltaischen Effektes umzuwandeln Mehrere untereinander verschal tete Solarzellen bilden Solarmodule viele Module ei
97. h tte stellen m ssen Die Nutzung eines eigenen Servers w re dar ber hinaus mit einem Zeit und Konfigu rationsaufwand verbunden Bei Bitbucket entfallen derartige Aufgaben sodass die eingesparten Ressourcen von Beginn an in die Entwicklung investiert werden k n nen Des Weiteren bietet Bitbucket die M glichkeit Teams f r ein jeweiliges Reposito ry zu bilden und jedem Teammitglied verschiedene Rechte zu bertragen Nutzer k nnen hierzu direkt ber den Nutzernamen oder ber die registrierte E Mail zum Repository hinzugef gt werden Ist eine Person noch nicht bei Bitbucket registriert l sst sich an eine E Mail Adresse eine Einladung versenden Nach dem Hinzuf gen zum Repository erhalten die Nutzer alle ben tigten Informationen um beispielswei se das Repository zu klonen Dies senkt den Organisationsaufwand im Team deut lich Bitbucket bietet au erdem gute bersichten f r den Quellcode die Commits und die Code nderungen sodass Code und Entwicklungsvorg nge zentral ber die Web seite betrachtet beziehungsweise nachvollzogen werden k nnen Dies ist besonders f r Open Source Software von Vorteil da jeder interessierte Nutzer den Quellcode und die nderungen betrachten kann Weitere Vorteile f r Open Source Projekte sind die M glichkeit f r Pull Requests sowie das Issue System ber die Pull Requests kann jeder Interessent Code nderungen oder Erweiterungen melden und um die Aufnahme in den Quellcode bitten Das Issue
98. h das System mit seinen Daten immer in einem definierten Zustand befindet und aussagekr ftige Fehlermeldungen angezeigt werden Hinsichtlich der Installation Bedienung und Anpassung der Software durch den Endbenutzer ist Benutzerfreundlichkeit ein weiteres Entwurfsziel Das System muss eine m glichst einfach benutzbare Schnittstelle zur Bedienung bieten die au er dem eine gute Erlernbarkeit gew hrleistet Das System soll anpassbar und einfach erweiterbar sein Ein Beispiel f r Erweiterbarkeit ist das nachtr gliche Hinzuf gen von Simulatoren Da das System unter anderem zu Pr sentationszwecken eingesetzt wird soll die Benutzbarkeit des Systems vor allem mit dem Fokus auf Zufriedenstellung des Nut 53 8 mosaik Projektdokumentation MN zers ber cksichtigt werden Qualit tskriterien an den Programmcode sind vor allem Lesbarkeit und eine nicht zu aufw ndige Modifizierbarkeit 5 4 Einsatz von 2D und Einblick in 3D F r die 2D Oberfl che fiel die Entscheidung auf das Entwicklungsframework Qt Qt ist ein leistungsstarkes Entwicklungsframework zur GUI Programmierung das weit verbreitet sowie gut dokumentiert ist und viele zus tzliche Funktionen liefert Zur Nutzung des Entwicklungsframework in Python existieren die sich sehr hnelnden Python Bindings PyQt und PySide PyQt unterst tzt zwar eine h here Version von Ot ist aber nur mit einer GPL Lizensierung verf gbar PySide dagegen ist unter der LGPL Lizenz ver ffentlicht
99. hodiken k nnen Farben der darzustellenden Elemente im Szenario extrahiert und in je leicht abgewandelter Form den Linien des Koordinatensystems zugeordnet werden Dies erm glicht eine Mehrfachdarstellung mehrerer gleichartiger Elemente in der Attributeansicht ohne dabei die F higkeit zu verlieren einzelne Elemente unterscheiden zu k nnen maverig utils event py Die in dem Modul enthaltene Klasse Event ist elementarer Bestandteil des MVP Konzeptes in dem es darum geht nderungen im Model der View oder im Presen ter den jeweils nicht betroffenen Komponenten kenntlich zu machen Solche Mo difikationen l sen das Feuern eines Event aus Wenn dieses ausgef hrt wird sorgt dies f r eine Aktualisierung beteiligter Klassen mit den neuen Daten Der genaue Ablauf dieses Konzeptes ist im Abschnitt der Modell Implementierung beschrieben maverig utils flowlayout py maverig utils flowlayout py ist ein eigens implementiertes Modul das die Funktio nalitaten von PyQt 4 x s FlowLayout abdecken soll Diese Klasse an sich ist nicht in PySide enthalten Da der Bedarf an Layouts die sich in der H he und Breite be schr nken lassen und in der anderen Richtung mit Inhalt expandieren k nnen al lerdings gegeben ist wurde dieses Layout bernommen maverig utils forceatlas2 py Generell wird ForceAtlas 2 als Optimierungsalgorithmus benutzt um bestehende Graphen mit einer Menge von Knoten und Kanten im Layout zu optimieren Hier auf wurden im
100. hrend der Simulation Da ten anderer Entit ten Modellinstanzen abfragt und diese mithilfe eines Web interfaces visualisiert HDF5 Simulator enth lt ein Modell welches w hrend der Simulation Daten anderer Entit ten protokolliert und diese in einer HDF5 Datenbank speichert Um die Simulation zu starten m ssen die Simulatoren und deren Entit ten initia lisiert und gestartet werden Anschlie end k nnen die Entit ten in Mosaik mitein ander verbunden werden Nach der Szenario Komposition kann nun die Simulation in Mosaik ausgef hrt werden W hrend der Simulationslaufzeit kann eine Entit t auch auf Daten ande rer Entit ten zugreifen zu denen eine Verbindung besteht Beispiele hierf r sind die oben genannten Simulatoren MAS WebVis und HDF5 Diese sammeln und ver arbeiten beispielsweise Daten verschiedener Energiekomponenten der Stromnetz topologie F r die oben genannten Simulator Implementierungen ohne MAS gibt es ein Demo Szenario welches die Komposition und Simulation mittels Mosaik veran schaulicht Mosaik ist quelloffen unter der LGPL Lizenz verf gbar und kann mithilfe des Py thon Package Index pip installiert werden 3Demo Szenario https bitbucket org mosaik mosaik demo Mosaik Installation https mosaik offis de install 20 SB mosaik Projektdokumentation MN 2 3 9 Poedit Poedit ist ein kostenloses bersetzungsprogramm f r Software die die Funktion gettext unterst tzen Mit Po
101. id bezeichnen zu k nnen muss es verschiedene Anforderungen erf llen Hierzu lassen sich laut Bundesnetzagentur in weiten Tei len die vorhandenen bertragungsnetze aufr sten so dass unter Umst nden nicht berall ein Netzausbau sondern lediglich eine Netzaufr stung notwendig wird Al lerdings seien die Kapazit ten der Aufr stung nicht ausreichend um den zus tzli chen Belastungen gerecht zu werden weshalb es weiterhin n tig bleibt konventio nelle Ubertragungsnetze weiter auszubauen BNAu In Abbildung 3 7 ist zu sehen dass die bertragungsnetze eine zentrale Rolle spielen Um diese steuern bzw In formationen ber Auslastung Verf gbarkeit oder aktuellen Verbrauch erhalten zu k nnen werden Informations und Kommunikationstechnologien ben tigt die mithilfe verschiedener Schnittstellen diese gewonnenen Informationen an die bri gen Netzteilnehmer bermittelt Wichtig ist hierbei auch die Kommunikation der unterschiedlichen Teilnehmer untereinander damit z b ein Verbraucher dar ber informiert werden kann dass von Erzeugerseite aktuell ein Energie berschuss vor handen ist Abbildung 3 7 Systemmodell des European Electricity Grid Initiative and Implementation plan AK 12 Das Netz selbst l sst sich in die Kernkomponenten Transportnetz und Verteiler netz unterteilen Das Transportnetz dient der fl chendeckenden Stromversorgung auf Hochspannungsebene und ist f r den Transport des Stroms ber gro e Distan zen
102. ie speichern und transportieren strom netzstruktur Stand 09 05 2014 117 amp amp mosaik 07 A Anhang A 1 Benutzerhandbuch a Einf hrung Maverig ist eine grafische Oberfl che zur Erstellung und Visualisierung einer Smart Grid Simulation Maverig teilt sich bei der Bedienung in den Kompositions Modus und den Simulations Modus auf Im Kompositions Modus wird im ersten Arbeitsschritt ein Smart Grid Szenario erstellt welches anschlie end im Simula tions Modus ausgef hrt werden kann inklusive berwachung wichtiger Parame ter Maverig nutzt hierzu die Simulatoren von Mosaik b Aufbau des Benutzerhandbuches Dieses Handbuch soll einen grundlegenden berblick ber die Funktions und Bedienungsweise von Maverig geben Hierf r ist das Handbuch in 2 Teile un terteilt Im ersten Teil des Handbuches wird die Bedienung des Kompositions Modus zur Erstellung eines Szenarios erl utert Der Zweite Teil des Benutzer handbuches beschreibt den Umgang mit dem Simulations Modus c Installation Maverig unterst tzt die Plattformen Linux OSX und Windows Zus tzlich wird mindestens Python 3 4 oder neuere Version zur Ausf hrung ben tigt Um Mave rig zu installieren wird der Paketmanager pip ben tigt welcher in der Python 3 4 Installation enthalten ist Die Installation erfolgt ber pip install maverig d Aufbau GUI In diesem Kapitel wird auf den Aufbau der grafischen Oberfl che von Maverig eingegangen Hierzu werden die einze
103. ie Basis zur Ermittlung von Fehlern im Rahmen der Implemen tierung Im Projekt wurden f r alle Presenter und die Klassen model py modelSimu lation py vPoint py und event py Unittests erstellt Die Methode test_get_u_heat_value aus der Klasse test_model py pr ft beispiels weise welche Spannungsabweichung in Prozent eine Komponenteninstanz zu ei nem spezifischen Zeitpunkt hat Hierzu wird ein Beispielszenario geladen und ein Simulationszeitpunkt ausgew hlt Die Assert Methode vergleicht im Anschluss ob die Werte des PQ Knoten und der Leitung mit den dort angegebenen Werten ber einstimmen def test_get_u_heat_value self 2 Returns the u_heat_value from an element on a specific timestamp 3 self model scenario config read_json dataHandler get_normpath maverig tests data demo_sim mvrg 5 add simultion data indicies 6 self model sim_timestamps self model sim_start timedelta seconds self model sim_step_size i for i in range 12 7 self model sim_index 8 9 assert self model get_u_heat_value PyPower PQBus_5 8 00373482425657185 10 assert self model get_u_heat_value PyPower Branch_1 0015318751959563226 Listing 7 1 Beispieltestfall fiir die Methode test_get_u_heat_value 89 SB mosaik Projektdokumentation MRS Insgesamt wurden Stand 03 03 2015 171 Unittests implementiert und somit f r die relevanten Pakete eine Testabdeckung von 78 erreicht Dies ist f r eine Deskto
104. ie Product Owner gef hrt Entgegen der konventionellen Aufteilung in Scrum werden die Scrum Master in der Projektgruppe auch Entwicklungst tigkei ten wahrnehmen sofern der Koordinationsprozess davon nicht beeintr chtigt wird 2 1 6 Testmanager Die Rolle des Testmanagers wird von Erika Root und Marina Sartison wahrgenom men Der Testmanager besch ftigt sich mit der Definition Koordinierung und Kon trolle der Testaktivit ten Des Weiteren sind die Testmanager f r die Planung und Umsetzung der Testumgebung zust ndig Zu dem Aufgabengebiet eines Testmana gers geh rt NICHT die Erstellung Durchf hrung und Dokumentation der Testf lle 1 Definition Definition of Test beinhaltet die Vorgaben bez glich der Qualitatssiche rung und Test Aspekte die zu ber cksichtigen sind sind unter anderem die Art der Dokumentation der Testf lle und deren Ergebnisse welche Testmethoden und werkzeuge eingesetzt werden sowie die der Grad der Testabdeckung 8 mosaik Projektdokumentation MRS Definition of Ready definiert Kriterien bez glich der Umsetzung der User Stories Dies beinhaltet auch die Beantwortung der Fragen Warum Was Wie Klar definiert Handhabbar Testbar Definition of Done h lt aus Sicht des Teams fest welche Kriterien erf llt sein m ssen damit eine User Story am Sprintende als fertig angesehen wird und dem Product Owner bergeben werden kann 2 Koordinierung und Kontrolle Ziel ist den G
105. ierungssimulator emp fangen werden k nnen Vom Simulator empfangene Attributwerte m ssen bei den entsprechen den Komponenteninstanzen aktualisiert gesetzt werden k nnen Die Heat Parameter m ssen in der Modellierungsspeicherstruktur ge setzt werden k nnen Die Heat Parameter m ssen aktualisiert dargestellt werden k nnen Die Simulation muss auf Basis gesammelter Daten stattfinden 167
106. ile maverig tests data household_3_4 small csv 20 P_max 3354 21 num_res 4 22 num_hh 3 23 sim_start null 24 Js 25 tatters gt 26 P 1080 1 592 67 645 99 27 P_max 3354 28 num_res 4 29 num_hh 3 30 31 Listing 6 1 Element Repr sentation eines Hauses im Modell Auszug aus einer mvrg Szenario Datei In Listing 6 1 ist beispielhaft eine Element Repr sentation eines Hauses aufge f hrt welches die folgenden Bestandteile umfasst elem_id Die automatisch generierte ID zur eindeutigen Identifkation und Map ping des Elements e mosaik_full_id Die zur Simulationslaufzeit in Mosaik vorhandene ID um die 67 SB mosaik Projektdokumentation MN relevanten eingehenden Daten eindeutig diesem Element zuordnen zu k n nen sim_model Das Simulationsmodell als Referenz auf die entsprechende Kom ponentenbeschreibung Theoretisch w re hierdurch bei der Weiterentwick lung von Maverig auch ein einfacher Wechsel der zugrunde liegenden Mosaik Modelle und Simulatoren m glich sofern die fehlenden Parameter im Ele ment erg nzt werden und ggfs das Icon ausgetauscht wird icon Das aktuelle Icon f r die Darstellung im Szenario docking_ports Die Anschlussstellen und deren Positionen sowie eingehen de und ausgehende Verbindungen als Referenzen elem_id und port zu An schlussstellen anderer Elemente params Die Parameternamen und aktuellen Werte attrs Die Attributen
107. in abruptes Hochfahren s mtlicher Kraftwerke h tte einen erneuten Zusammenbruch aufgrund von berlastung zur Folge Zus tzlich ben tigen einige Energieerzeuger zum Starten externe Energie Grunds tzlich erfolgt das Hochfahren des Netzes von der H chstspannungsebene aus Durch den Einsatz von erneuerbaren Energie die sich im Niedrig und Mittel spannungsnetzen befinden ist aber auch ein Versorgungsaufbau von den unteren Ebenen aus m glich 3 2 Simulation von Smart Grids Smart Grids lassen Verbraucher und Erzeuger intelligent miteinander kommunizie ren um Energienetze zu steuern und zu regeln sodass Netzkapazit ten ausgenutzt werden k nnen und Lasten optimal verteilt werden In diesem Abschnitt wird das Thema Smart Grids ausf hrlicher behandelt Neben dem Vergleich zum konventio 35 amp amp mosaik Projektdokumentation SCHOER nellem Netz wird auf die Systemarchitektur die Kommunikation auf datenschutz rechtliche Aspekte und aktuelle Herausforderungen eingegangen 3 2 1 Begriffliche Abgrenzungen Im Energiesektor sind viele neue Begriffe wie zum Beispiel Smart Grids Smart Ho mes Smart Meter entstanden In diesem Abschnitt sollen diese Begriffe voneinander und insbesondere von der konventionellen Stromversorgung abgegrenzt werden Konventionelle Stromversorgung Bevor es darum geht was Smart Grids sind soll zun chst gekl rt werden wie die Stromversorgung am Beispiel von Deutschland blicherweise abl uft
108. ion MN sim_start null datafile null hs on_sim_init_parents null won a 10 Listing 6 3 CSV Simulator In maverig data components simulators liegen die von den Komponenten referen zierten Simulatorbeschreibungen PyPower und CSV In diesen wird beschrieben wie und mit welchen Parametern der entsprechende Mosaik Simulator gestartet werden soll In Listing 6 3 wird der CSV Simulator maverig utils maverig_csv beschrie ben welcher statische und dynamische Attributwerte aus einer CSV Datei ausliest name Der Name entspricht dem referenzierten Simulatornamen aus den Kom ponenten welcher nach einem Bindestrich erweitert werden kann um ver schiedene Simulatoreinstellungen zu erm glichen z B PyPower Excel starter und address ist die Referenz zum Mosaik Simulator entsprechend der Simulatorkonfiguration in Mosaik params Die Mosaik konformen Parameternamen mit den jeweiligen Standard werten Parameter deren Namen bereits in der Komponentenbeschreibung vorhanden sind werden vor der Simulation mit den Komponentenparameter werten gef llt on_sim_init_parents Optionale Methodenreferenz der Form Moduladresse Me thodenname mit Parametern model und element die in der Simulation vor dem Starten von Non Public Modellen f r einen Simulator ausgef hrt wer den Auf diese Weise kann z B in maverig data components utils simInit on _sim_init_parents_pypower eine JSON Datei f r den PyPower Simulator gene riert w
109. ionen nutzen zu k nnen Bei der Instanziierung erhalten alle Presenter einen Verweis auf die Klasse PresenterMana ger siehe folgenden Abschnitt das Modell und die Konfigurationsdatei siehe 6 4 Das Koppeln der Presenter und Views passiert im Einstiegspunkt der Anwendung maverig presenter presenterManager py Die Klasse PresenterManager enth lt Verweise aufalle existierenden Presenter Da durch ist es m glich dass eine Kommunikation zwischen den Presentern stattfindet Dies dient dazu Logik an zust ndige Presenter delegieren zu k nnen So delegiert beispielsweise der Presenter f r die Men leiste viele der verf gbaren Funktionen an zust ndige Presenter weiter Wenn z B die Konsole ber die Men leiste versteckt wird leitet der Presenter f r die Men leiste diese Aufgabe an den Presenter der Kon sole weiter Zum einen sollen dadurch die Codezeilen auf alle Presenter gleichm ig verteilt sowie die Views betreffende Logik in den jeweils zust ndigen Presentern aus gef hrt werden Zum anderen soll die Anzahl an Events berschaubar bleiben 75 8 mosaik Projektdokumentation MN maverig presenter group_presenter Dieses Paket enth lt Presenter f r die Komponenten Die Funktionsweise dieser Presenter verh lt sich synonym zu den bisher beschriebenen Presentern Das Instan Hieren erfolgt beim Erstellen eines Elements im Szenario maverig presenter utils forceEngine py Die Graphenoptimierung des Layouts wird innerh
110. ischen den Reitern Plan Arbeit und Bericht unterschieden Im ersten Bereich kann das Projekt mithilfe von Sprints und Epen strukturiert und geplant werden Dazu wird eine komplette bersicht des Pro jektes dargestellt Der zweite Reiter stellt alle noch offenen und bereits fertiggestell ten Aufgaben eines Sprints gegen ber Der letzte Bereich liefert unterschiedliche Informationen zum Projekt in Form von Burndown Diagrammen Sprint und Epos Berichten sowie weiteren Darstellungsarten Abschlie end stellt Jira eine gro e Anzahl von Konfigurationsm glichkeiten und eine umfangreiche anzupassende Architektur bereit die einen Einsatz f r eine Viel zahl von Zwecken wie Fehler Aufgaben Anforderungen usw erm glichen Bezug nehmend auf den in der Seminarphase erarbeiteten Vergleich verschiedener PM Software bietet Jira in diesem Fall einen hnlichen Funktionsumfang im Ver gleich zu untersuchten Alternativen wie Redmine OpenProject und Trac Dazu be sticht die an Redmine angelehnte Entwicklung Jiras mit einer hnlichen Optik und einer zus tzlich an Scrum angepassten Funktionalit t Da Redmine aufbauend auf Trac entwickelt wurde und Trac aufgrund des Softwareprojekts bei einem Gro teil der Projektgruppen Mitglieder bekannt ist fiel die Entscheidung auf Jira Ein weite rer Grund ist das angebotene Gesamtpaket Atlassians in dem Jira und Confluence enthalten sind und die lizenzkostenfreie Nutzung die durch das OFFIS erm glicht wurde 2
111. isierung der Simulation Zum Ande ren ergaben sich aus dem guten Projektfortschritt und aus den beiden durchgef hr ten Usabillity Studien neue Anforderungen die vorher nicht eingeplant waren wie beispielsweise das dynamische Hinzuf gen von Komponenten im Komponenten Assistenten 4 1 Funktionale Anforderungen Im Folgenden werden die urspr nglichen Anforderungskataloge der Komposition und Simulation im Vergleich zu den Endanforderungskatalogen dargestellt Die fett geschriebenen Textstellen sind die Anforderungen die im Laufe des Projekts zu s tzlich entstanden oder genauer spezifiziert worden sind Die normal formatierten Textstellen sind die Anforderungen die bereits am Anfang des Projekts festgesetzt wurden Die hellgrauen Textstellen sind Anforderungen die als Kann Anforderungen deklariert wurden und somit nicht zwingend umgesetzt werden mussten Um eine Einhaltung und Erweiterung der funktionalen Anforderungen belegen zu k nnen befindet sich im Anhang neben dem Benutzerhandbuch eine Auflistung des Funk tionsumfangs wieder Funktionale Anforderungen an die Komposition 1 Es muss ein Fenster mit einer Men leiste geben 2 Es muss eine Toolbar geben ber die man Einstellungen vornehmen kann 3 Es muss ein Moduspanel geben in dem Icons f r die Komponenten gruppiert werden k nnen a Icon bei Auswahl hervorheben gr eres Icon Schatten etc im Komponenten Modus 44 Projektdokumentation 10 11 12
112. jedem Hinzuf gen von Elementen der Force Atlas angewendet Testwerte wurden in einem Abstand von 20 je Messung aufgenommen Daten des Testrechners Rechner HP Pavilion dv6 Notebook PC Prozessor Intel Core i5 2410M CPU 2 30GHz Arbeitsspeicher 8 00GB Grafikkarte Radeon HD 6490M Grafikkarte Betriebssystem Mircosoft Windows 7 Home Premium 64 Bit Betriebssystem 103 SB mosaik Projektdokumentation Me Dauern in Sekunden 2 5 2 523144007 1 931111097 KE Dauern in Sekunden 1 139065027 0 663038015 0 5 1 20 40 60 80 100 120 Abbildung 7 5 Performance der mehrfachen Verschiebung Aus Abbildung 7 5 wird ersichtlich dass f r dieses System eine relativ lineare Stei gung vorliegt Bei der Evaluierung der Verschiebung mit 140 Elementen erfolgte ein Systemabsturz 104 SB mosaik 07 8 Projektabschluss Im folgenden Kapitel wird ein Gesamtfazit zum Projekt gezogen und die Projektdo kumentation mit einem detaillierten Ausblick zu Verbesserungsm glichkeiten so wie M glichkeiten zur Weiterentwicklung abgeschlossen 8 1 Fazit Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer Software zur Visualisierung und Si mulation von Smart Grids in einem 12 Mitglieder umfassenden Team Das folgende Fazit bezieht sich auf die Punkte Teamarbeit und Projektverlauf w hrend der Pro jektphase Die Teamarbeit hat r ckblickend auf das Projekt sehr gut funktioniert F r die rei bung
113. jektdokumentation MER Einblendung einer graphischen angepassten Oberfl che bei cirka zehn bis 15 Pro zent einzuordnen ist Folglich entf llt mit 85 bis oo Prozent der Auslastung ein Gro teil auf den eigentlichen Algorithmus sodass bez glich einer geplanten Performan ceverbesserung die Verschlankung der graphischen Oberfl che den kleineren Teil ausmacht Generell festzuhalten bleibt dennoch dass aufgrund der exponentiellen Steigung der Zeit die Software f r Graphenoptimierungen kleineren Ausma es ge eigneter ist Mit einem maximalem Fehler von 1 02 Sekunden und einer Standardabweichung von 0 22 Sekunden l sst sich diese Funktion des GUI Tests ungef hr wie folgt abbil den y 4 54e 5 x 0 0308 x 7 1 Die Funktion ohne GUI Abbildung entspricht mit maximalem Fehler von und einer Standartabweichung von Sekunden y 5 71e 8 x 0 0322 x 7 2 Angen hrt wurde diese Formal durch ein klassisches Brute Force Verfahren Soft ware Furega 7 3 2 Evaluation der Element Selektion Die Verschiebung mehrerer Elemente in bestehenden Szenarien durch Selektion ist ein Prozess der das System an die Grenzen seiner Rechenleistung bringen kann Nachfolgend wird evaluiert wie sich die Rechenleistung auf die Performence des Systems auswirkt Die durchgef hrte Evaluierung wurde unter folgenden Konditio nen durchgef hrt Der Rahmen bel uft sich auf bis 140 Elemente in der Szenario Ansicht Dabei wurde nach
114. k nnen 3 Das Ansichtsfenster muss eine Toolbar bereitstellen a Die Funktionalit t der Toolbar muss jeweils durch eigens zugeordnete b c d e f 8 h i k Sw N y y y Ze w yw x x Tastenkombinationen ersetzbar sein Die Toolbar muss im Programmfenster verschiebbar sein Die Toolbar muss das Laden einer gespeicherten Datei erm glichen Die Toolbar muss das Speichern einer Datei erm glichen Die Toolbar muss das Starten einer Simulation erm glichen Die Toolbar muss das Starten einer Simulationswiedergabe erm glichen Die Toolbar muss das Pausieren einer Simulationswiedergabe erm gli chen Die Toolbar muss das Abbrechen einer Simulation erm glichen Die Toolbar muss das Abbrechen einer Simulationswiedergabe erm gli chen Die Toolbar muss das Neustarten einer Simulationswiedergabe erm gli chen Die Toolbar muss das Springen einer Simulationswiedergabe zum An fang erm glichen 1 Die Toolbar muss das Springen einer Simulationswiedergabe zum Ende erm glichen 157 Projektdokumentation m a n o p q x r s t u v 8 mosaik SCHER Die Toolbar muss das Erh hen der Wiedergabegeschwindigkeit einer Si mulation erm glichen Die Toolbar muss das Verringern der Wiedergabegeschwindigkeit einer Simulation erm glichen Die Toolbar muss das Neustarten einer Simulation erm glichen Die Toolbar muss das Neustarten einer Simulation
115. kg ngig gemacht werden k nnen b Ein r ckg ngig gemachter Modellierungsschritt muss wiederhergestellt werden k nnen 18 Das Produkt muss die Mosaik Schnittstelle anbinden k nnen a Das Produkt muss die Simulatoren von Mosaik ermitteln k nnen b Dur Zn Das Produkt muss JSON Dateien f r die Komponenten des PyPower Simulators erzeugen x c Das Produkt muss die Simulatoren von Mosaik starten k nnen d x Das Produkt muss die Modellinstanzen von Mosaik entsprechend der Komponenten bilden k nnen e Das Produkt muss die Verbindungen entsprechend der Modellierung in Mosaik umsetzen k nnen f Das Produkt muss die Simulation in einem separaten Prozess starten k nnen 19 Im Simulations Modus muss die Modellierung entsprechend der Kompositi onsmodellierung erstellbar sein 20 Die Grenzwerte der Elemente in der Simulation m ssen entsprechend der ge w hlten Option dargestellt werden k nnen 166 Projektdokumentation SB mosaik SCHER 21 Das Produkt muss einen Visualisierungssimulator zur dynamischen Datenab frage implementieren a b Cc e f 8 a x x Sw Der Simulator muss eine Kommunikationsschnittstelle besitzen Die Kommunikationsschnittstelle muss einen Timer zur Aktualisierung der GUI implementieren Statische Attributwerte m ssen vom Visualisierungssimulator empfan gen werden k nnen Dynamische Attributwerte m ssen vom Visualis
116. ktdokumentation zu Verwirrung f hren k nnte l l gt Abbildung 5 12 Mock Up Darstellungsvariante Schatten halbiert Wir haben uns deswegen daf r entschieden bei den Schatten keine visuelle Differenzierung zwischen Ein und Ausspeisung vorzunehmen Wird der Akku geladen visualisiert durch den Blitz stellt der Schatten die H he der momen tan verbrauchten Energie dar Bei der Entladung des Akkus Blitz wechselt zur Prozentanzeige visualisiert der Schatten die H he der aktuell eingespeisten Energie Abbildung 5 13 Mock Up Darstellungsvariante Schatten 63 SB mosaik Projektdokumentation MRS Transparenz Bei der Darstellungsform Transparenz verh lt es sich wie bei der Schatten Darstellungsform Eine visuelle Trennung von Ein bzw Ausspeisung l sst sich nicht klar visualisieren und w rde unseren konsistenten Ansatz der jeweiligen Darstellungsform je Element widersprechen Wir haben uns deswegen auch hier gegen eine getrennte Darstellungsform entschieden 64 SB mosaik 07 6 Implementierung Im Folgenden wird eine Beschreibung der Paketstruktur des Maverig Systems gege ben Eine gewisse Paketstruktur ist durch die Nutzung des Model View Presenter Architekturschemas bereits vorgegeben Paket maverig data Dieses Paket beinhaltet statische Klassen die als Konfigurationsdateien Interna tionalisierungsdateien oder als Statusnachrichten dienen Au erdem sind Grafik dateien f r die Anwendun
117. last oder auch Spitzenlasterzeugung genutzt werden Man unterscheidet zwischen Erd w rmesonden hydrothermalen Systemen und petrothermalen Systemen Schi2b 3 1 3 bertragung Transport und Verteilung von elektrischer Energie Die bertragung und der Transport von elektrischer Energie erfolgt ber verschie dene Arten von Netzen Um die Verluste bei der bertragung von hohen Leistungen m glichst gering zu halten arbeiten die Netze mit unterschiedlich hohen Spannun gen Je h her die Spannung desto mehr elektrische Energie kann ber eine gr ere Entfernung vergleichsweise verlustfrei transportiert werden Um Leitungsverluste zu kompensieren w re theoretisch auch eine Erh hung des Stromes m glich Hier zu m sste allerdings der Leitungsquerschnitt stark erh ht werden was aus wirt schaftlicher Sicht aufgrund des erh hten Materialeinsatzes nicht sinnvoll ist Die Umwandlung in die verschiedenen Spannungsebenen der Netze erfolgt durch Trans formatoren Diese erh hen oder verringern das Spannungsniveau je nach ben tigter H he und sind zwischen den Netzen positioniert Abbildung 3 3 zeigt den Aufbau eines Energienetzes mit den dazugeh rigen Spannungsebenen die im Folgenden detaillierter erkl rt werden 29 SB mosaik Projektdokumentation MA H chstspannung 380 kV Gro verbraucher Hochspannung 110 kV Gro verbraucher Mittelspannung 10 kV Gewerbe Niederspannung 400V Kleinverbraucher Gewerbe
118. lationsdaten und Attributwerte zu aktualisieren oder ggfs Fehlermeldungen an zuzeigen F r die Attributwerte Aktualisierung im Modell muss das Mapping der vollen IDs der in Mosaik erzeugten Entit ten auf Maverig Elemente vorliegen Im Simulationsprozess werden generisch alle Mosaik Modelle und Simulatoren anhand der Komponentenbeschreibungen und Simulatorbeschreibungen gestartet F r zu generierende Parameter und Parent Elemente f r den PyPower Simulator gibt es Sonderbehandlungs Routinen welche bereits bei den Komponentenbeschrei bungen vorliegen Es werden nur so viele Simulatoren instanziiert wie auch tats ch lich ben tigt sind Bei mehreren Elementen mit identischen Simulatorbeschreibun gen wird derselbe Simulator benutzt In der Komposition der Anwendung ist es m glich Leitungen und Transformato ren auf offline zu setzen Allerdings ist es anschlie end nicht m glich die Simula tion zu starten Dieser Schutz wurde mit Bedacht eingebaut Grund daf r ist dass in Mosaik noch nicht die M glichkeit besteht durch die Simulatoren einen Ausfall einer Leitung oder eines Transformators zu simulieren Demnach muss zun chst diese M glichkeit in Mosaik umgesetzt werden bevor es in Maverig Anwendung finden kann da Mosaik als Basis dient maverig models modelGraph py F r das konkrete Szenario existiert das Modul maverig models modelGraph py Als wesentliche Bestandteile existieren die Ecken und Kanten des Szenario Graphen welch
119. le Stand 11 05 2014 BUNDESVERBAND DER ENERGIE UND WASSERWIRTSCHAFT E V Erneu erbare Energien und das EEG 2013 https www bdew de internet nsf id 17DF3FA36BF264EBC1257B AQ03EE8B8 Ffile Foliensatz_ Energie Info EE und das EEG2813_31 81 2813 pdf Stand 11 05 2014 BUNDESNETZAGENTUR Smart Grid und Smart Market Eckpunktpaier der Bundesnetzagentur zu den Aspekten des sich ver ndernden Ener gieversorgungssystems Bonn 20u http www bundesnetzagentur de SharedDocs Downloads DE Sachgebiete Energie Unternehmen_ Institutionen NetzzugangUndMesswesen SmartGridEckpunktepapier SmartGridPapierpdf pdf __blob publicationFile amp v 2 Stand 09 05 2015 CLEMENS J Energieverbrauch sinkt Stromverbrauch steigt Axel Springer SE 2013 http www welt de dieweltbewegen sonderveroeffentlichungen article120919628 Energieverbrauch sinkt Stromverbrauch steigt html Stand 11 05 2014 114 SB mosaik Projektdokumentation MA DBUo8 DEUTSCHER BUNDESTAG Gesetz zur ffnung des Messwesens bei Strom FEK14 ELK sa ELKisb ELK sc ELK sd ELK15e ENu Fobo7a Fobo7b GEPu und Gas f r Wettbewerb Bonn 2008 BgBl I 2008 1790 http www bmwi de Dateien Energieportal PDF gesetz oeffnung messwesen property pdf bereich bmwi2012 sprache de rwb true pdf Stand 11 05 2014 FRAUNHOFER INSTITUT F R EINGEBETTETE SYSTEME UND KOM MUNIKATIONSTECHNIK ESK Smart Grid Communications 2020 http
120. ler vorher ent scheiden ob seine Software Open Source oder Closed Source Software sein soll und welche Freiheiten er zuk nftigen Anwendern an seiner Software zugestehen m ch te 2 4 2 Wahl der Software Lizenz In der Projektgruppe Maverig bestand freie Wahl beim Lizensierungsmodell da die verwendete Software von den eingebundenen Libraries und Frameworks wie Mosa ik LGPL Qt Pyside LGPL numpy BSD NetworkX BSD und python dateutil BSD dem schwachen Copyleft unterliegt und somit keine gro en Lizenzeinschr n kungen vorlagen Aus diesem Grund fiel die Entscheidung auf die Lesser General Public License LGPL welche eine abgeschw chte Variante der General Public Li 22 SB mosaik Projektdokumentation MRS cense GPL ist Im Gegensatz zur GPL darf die Software die der LGPL unterliegt in propriet re Programme eingebunden werden Die LGPL bietet generell mehr Frei heitsrechte und weniger Einschr nkungen f r den Anwender GNU14b Dies kann zu einer erh hten Nutzung und F rderung der Popularit t der Software f hren Auf grund der geringen Einschr nkungen wird das Erreichen einer lebendigen Commu nity erhofft die gemeinsam die Visualisierung von Smart Grid Simulationen stark vorantreibt sodass eine umfangreiche robuste sowie qualitativ hochwertige Soft ware entsteht 23 SB mosaik 07 3 Grundlagen Da die Projektgruppe Maverig im Kontext von Smart Grids intelligentes Netzma nagement und erneuer
121. llungen sowie spezifische Si Einstellungen mulationseinstellungen von Maverig Schlie en Beendet Maverig EE Macht den zuletzt ausgef hrten Arbeitsschritt R ckg ngig NEEN im Szenario R ckg ngig Wiederherstellen Wiederholt den zuletzt ausgef hrten Arbeits schritt im Szenario Bearbeiten Automatisches Ordnet die platzierten Komponenten des Sze Ausrichten narios bersichtlich an Schneidet ausgew hlte Elemente aus und f gt Ausschneiden co a sie in die Zwischenablage ein Kopiert ausgew hlte Elemente und f gt sie in Kopieren e e die Zwischenablage ein DES F gt gespeicherte Elemente aus der Zwischen Einf gen E i ablage in das Szenario ein p L scht ausgew hlte Elemente aus dem Szena L schen rio Alle Markieren W hlt alle Elemente des Szenarios aus Ausf hren Startet die Simulation der Komposition Simulation Stoppen Stoppt die Simulation der Komposition Pause Pausiert die Simulation der Komposition SCH Ge ee Springt zum Startzeitpunkt der Simulation Geschwindigkeit Reduziert die Wiedergabegeschwindigkeit der reduzieren Simulation Geschwindigkeit Erh ht die Wiedergabegeschwindigkeit der Si erh hen mulation Zeit einstellen Anpassung der Simulationsstart und Endzeit imulati i e an ape Anpassung der Simulationsstart und Endzeit andern en Springt zu angegebenem Zeitpunkt in der Si mulation 120 Projektdokumentation SB mosaik 07 SNE Shift Modus Aktiviert den Shift Modus
122. lnen Elemente und ihre Funktionsweise detailliert erl utert Grunds tzlich ist der Aufbau im Kompositions und Simu lationsaufbau sehr hnlich Im Kompositions Modus unterteilt sich die GUI in die Bereiche Men leiste 1 Toolbar 2 Moduspanel 3 Eigenschaftenpanel 4 Statusbar 5 Szenariopanel 6 und Konsole 7 118 amp amp mosaik Projektdokumentation ei MN Semi So enn Qe python Datei Bearbeiten Simulation Ansicht Hilfe dz a L neg 8 maverig 0 9 narun aaa Fe P hud 3 ae Erzeuger Bag Verbraucher Prosumenten 1 selektiertes Element x 1 Haushalt 4 Maximale Leistung 2500 00 H 7 Konsole CSV Datei tests data household_1_4 small csv Abbildung A 1 bersicht GUI Maverig Komposition 1 Men leiste ber die Men leiste k nnen Sie auf verschiedene Funktionen sowie Einstel lungsm glichkeiten von Maverig zugreifen Viele der Funktionen aus der Me n leiste sind zus tzlich in der Toolbar hinterlegt python Datei Bearbeiten Simulation Ansicht Hilfe Abbildung A 2 Maverig Men leiste 119 Projektdokumentation mosaik Neu Stellt ein neues leeres Szenario bereit s ffnet ein bereits bestehendes Maverig Szena Offnen Datei rio Speichern Speichert das Szenario Speiehera aunts Speichert das Szenario unter einem angegebe nem Pfad Allgemeine Einste
123. mbol k nnen Sie eigene Icons hinzuf gen Bei der Wahl des Darstellungsmodus stehen die Optionen line line icon line icon und node zur Auswahl Je nach Anwendungsart der neuen Komponenten w hlen Sie hier die entsprechende Option Abschlie end k nnen Sie die Kategorie defi nieren in der die Komponente sp ter im Modepanel einsortiert wird Auch hier ist es m glich eine neue Kategorie zu erstellen Optional ist das Festlegen eines Tooltips m glich F r den n chsten Schritt klicken Sie auf Weiter 131 SB mosaik Projektdokumentation Mel Neuen Simlulator hinzuf gen F gen Sie einen neuen Simulator hinzu ffnet sich ein neues Fenster Hier m s sen Sie einige Felder f r den neuen Simulator ausf llen e080 Simulator hinzufiigen Neuen Simulator definieren Name ES Starter Python Gel Pfad rg Parameter Standardwert Parameter Abbrechen Hinzuf gen Abbildung A 7 Hinzuf gen eines neuen Simulators Ben tigte Angaben f r den neuen Simulator erkennen Sie an den gelb hinterleg ten Feldern die ausgef llt werden m ssen So werden z B der Simulatorname der Starter und der Pfad an dem sich der neue Simulator befindet ben tigt Zu dem k nnen Sie noch Parameter definieren Anschlie end k nnen Sie mit einem Klick auf Hinzuf gen den Simulator der neuen Komponenten hinzuf gen Sie ge langen danach zur ck in das Startfenster des Assistenten 132 SB mosaik Projektdokumentation
124. men Vergr ert die Ansicht des Szenarios Herauszoomen Verkleinert die Ansicht des Szenarios Zoom Fit Passt die Ansicht des Szenarios an 5 L scht ausgew hlte Elemente aus dem L schen Szenario Offnet das Einstellungsmenii von Mave Einstellungen rig e Startet die automatische visuelle Anpas Automatisches Aus l en sung des Szenarios S Kapitel Bedienung Automatisches Ausrichten 3 Moduspanel Das Moduspanel enth lt alle verf gbaren Komponenten von Maverig Diese Komponenten k nnen zu Erstellung eines Szenarios genutzt werden 122 Projektdokumentation SB mosaik 0 MAVER E Modus Kurzbeschreibung Selektions Modus Aktivieren des Selektions Modus u Shift Modus Aktivieren des Shift Modus Komponente hinzuf gen Startet den Wizard f r das Hinzuf gen von neuen Komponenten 123 Projektdokumentation SB mosaik 0 MAVER E zZ o N Kurzbeschreibung Referenzbus Der Referenzbus dient als Spannungs quelle bzw als Zugangspunkt zu einem bergeordneten Energienetz und stellt elektrische Energie f r das Szenario be reit Knotenpunkt Der Knotenpunkt dient als Verbindungs und Anschlusspunkt von Leitungen Pro duzenten Konsumenten und Prosumen ten Transformator Der Transformator wandelt elektrische Energie aus einer Spannungsebene in ei ne andere um Leitung Die Leitung dient als Verbindungsst
125. mentierung eines Kontextmen s Hinzuf gen eines Popups mit der Begr ndung warum die Simulation nicht gestartet werde konnte Implementierung dass an Transformatoren angelegte PQBus Komponen ten direkt die korrekten Werte in Abh ngigkeit des Transformatortypen erhalten Die Auswertung des SUS Fragebogen hat einen Wert von 72 25 hervorgebracht der somit eine gute Gebrauchstauglichkeit der Software belegt Bekr ftigt wird dieses Er gebnis durch das insgesamt sehr positive Feedback der Teilnehmer der Studie die sich unter anderem ber Darstellungsform Funktionsumfang und Benutzerfreund lichkeit ge u ert haben Aufgrund weiten Fortschritts des Projekts wurde bei der Bearbeitung der Ergeb nisse dieser Studie der Fokus auf das Beheben der Fehler gelegt damit die Software m glichst fehlerfrei ausgeliefert werden kann Daher wurde von der Implementie rung neuer Features zu diesem Zeitpunkt abgesehen 7 3 Performance 7 3 1 Evaluation von ForceAtlas 2 Die Optimierung von bestehenden Szenarien durch ForceAtlas 2 ist ein Prozess der das System an die Grenzen seiner Rechenleistung bringen kann Der Abschluss ei ner Berechnung nimmt eine Zeitspanne im Anspruch die evaluiert wurde und den Nutzer auf zu erwartende Preis Leistungs Verh ltnisse aufmerksam macht Im vor liegenden Testfall soll eine Optimierung nach ForceAtlas 2 in 50 Iterationen durchge f hrt werden Hierf r wird gemessen wie lange diese Iterationen f r Graph
126. models model py In diesem Modul werden s mtliche Daten die f r die Szenarioabwicklung n tig sind verwaltet Dies umfasst beispielsweise alle Elemente Simulationsstart Simu 66 SB mosaik Projektdokumentation MER lationsende Zwischenablage ausgew hlte Elemente oder die Verwaltung der vier Modi Komponentenmodus Simulationsmodus sowie Selektionsmodus und Hand modus Zus tzlich gibt es Validierungsmethoden die berpr fen ob bestimmte Ele mente im Kompositionsmodus miteinander verbunden werden d rfen oder die das Szenario vor dem Simulationsstart auf Fehlerfreiheit pr fen Ein wichtiger Bestandteil des Szenarios ist die Verwaltung von Elementen die je weils die aktuellen Daten einer bestimmten Komponente enthalten Im Modell wer den diese Elemente auf Basis von Komponentenbeschreibungen erstellt und bearbei tet welche in Abschnitt 6 4 noch ausf hrlich beschrieben werden Die ben tigten Daten der Elemente sind auf das Wesentliche beschr nkt und k nnen dadurch auch in gespeicherten Szenarien mvrg Dateien bersichtlich dargestellt werden 1 CSV House_1 2 elem_id CSV House_1 3 mosaik_full_id CSV House_ 1 4 sim_model CSV House 5 icon house2 4 svg 6 docking ports 7 eis of 8 in 1 9 out Py 10 pos 550 0 440 0 1 12 WG CHE 13 in TL 14 out PyPower PQBus_6 8 15 pos 495 0 385 0 16 17 18 params 19 dataf
127. mosaik Projektdokumentation MN h Die Attributanzeige muss Liniendiagramme dynamischer Elementattri bute ein und ausblenden k nnen u Die bereitgestellten Komponenten m ssen auf der Zeichenflache editierbar sein a Ein Element Icon der Zeichenfl che muss selektierbar sein b Eine Element Linie der Zeichenfl che muss selektierbar sein x c Ein Element Linienendpunkt muss selektiert werden k nnen d Ein Element Linienendpunkt darf nur selektiert werden k nnen wenn eine einzelne Linie ausgew hlt wird e Mehrere Elemente m ssen durch Ziehen eines Rahmens mit der Maus selektiert werden k nnen f Elemente m ssen durch das Dr cken der Taste Steuerung und eines Klicks auf ein Element allesamt selektierbar sein g Elemente des selben Typs m ssen durch das zweifache Klicken auf ein Element allesamt selektierbar sein h Alle Elemente einer Komponentengruppe m ssen durch dreifaches Kli cken eines Elements dieser Gruppe selektiert werden k nnen i Ein Element Linienendpunkt muss verschiebbar sein j Ein Element Linienendpunkt muss an ein Element Icon andockbar sein k x Ein Element Linienendpunkt muss von einem Element Icon abdockbar sein l m Ein selektiertes Element Icon der Zeichenfl che muss verschiebbar sein w yw Angebundene Verbindungen an verschobene Icons m ssen sich parallel mit verschieben n Selektierte Elemente m ssen verschiebbar sein w wa o Selektiert
128. n manuell im Model und anschlie end im Grouppresen ter Beim Hinzuf gen von neuen Komponenten ber den Komponentenassistenten f hrt dies zu Problemen da hier das Model manuell um die neue Komponente er weitert werden m sste In Zukunft w re es m glich eine Auswahl der Berechnungs bzw Interpretationsar ten bereits im Komponentenassistenten abzufragen und anschlie end automatisch generieren zu lassen Auch eine Vorgabe von Berechnungsvarianten f r verschiede ne Gruppen ist denkbar In der aktuellen Version von Maverig ist f r die Komponen te Haushalt bereits das definieren einer 100 Grenze ber das Eigenschaftenpanel m glich Maximale Leistung In Zukunft k nnte dies f r weitere Komponenten ad aptiert werden 8 2 3 Konzept f r Integration von Kontrollmechanismen Komponenten f r Kontrollmechanismen und Datensammler k nnen beliebig viele eingehende Verbindungen aufweisen und werden aufgrund der damit verbundenen Visualisierungskomplexit t derzeit noch nicht in Maverig unterst tzt Im Folgenden werden bereits bestehende Funktionen und Ans tze zur Erweiterung von Maverig aufgezeigt um vielfach eingehende Verbindungen vollst ndig zu unterst tzen Die se sind unter anderem notwendig bei Kontrollstrategien Komponenten und Simulatorbeschreibungen von Kontrollmechanismen zur Ein bindung in Maverig k nnen bereits entsprechend dem Mosaik Kontrollmechanismus Beispiel wie folgt erstellt werden Datensammler mosaik h
129. n zugewiesen werden k nnen vii Den Komponenten m ssen eine Menge an Parametern zugewiesen werden k nnen A Den Komponenten muss mindestens ein Parameter zugeordnet werden Ein Parameter muss einen Namen besitzen Ein Parameter muss eine Beschreibung besitzen Ein Parameter muss einen Datentypen besitzen mone Ein Parameter muss eine Einschrankung akzeptierter Werte be sitzen 160 SB mosaik Projektdokumentation MN F Ein Parameter muss einen Standardwert besitzen viii Den Komponenten m ssen eine Menge an Attributen zugewiesen werden k nnen A Den Komponenten muss mindestens ein Attribut zugeordnet werden Ein Attribut muss als statisch markiert werden k nnen Ein Attribut muss einen Namen besitzen Ein Attribut muss eine Beschreibung besitzen Ein Attribut muss einen Datentypen besitzen vm Pi D a w Ein Attribut muss einer Einheit zugewiesen werden k nnen G Ein Attribut muss eine Beschreibung der Einheit besitzen d Die Komponentenansicht muss das Hinzuf gen von Komponenten der Kategorie Stromnetz erm glichen i Die Ansicht zur Komponentenwahl muss die Auswahl von Potenti alknoten erm glichen ii Die Ansicht zur Komponentenwahl muss die Auswahl von Netzkno ten erm glichen iii Die Ansicht zur Komponentenwahl muss die Auswahl von Stromlei tungen erm glichen iv Die Ansicht zur Komponentenwahl muss die Auswahl von Transfor matoren erm glichen e Die Kompo
130. n Optionsm glichkeiten des ausgew hlten Elements aufgef hrt Zus tzlich ist es m glich die Optionen von mehreren gleichen Elementen des gleichen Komponententyps zu ndern 4 Verbinden von Elementen Zur Verbindungsherstellung zwischen den Elementen bietet Maverig zwei ver schiedene M glichkeiten Zum einen ber die Komponente Leitung zum an deren automatisch nach dem Platzieren einer Komponente Zur Erstellung ei ner Leitung zwischen 2 Elementen w hlen Sie das entsprechende Symbol aus 128 SB mosaik Projektdokumentation MN dem Moduspanel und anschlie end den gew nschten Startpunkt im Szena rio mit einem weiteren Linksklick Nun f hren Sie die Verbindung zu dem ge w nschten Endpunkt Maverig teilt Ihnen hierbei ber die Statusbar mit ob diese Verbindung technisch m glich ist Abschlie end k nnen Sie mit einem weiteren Linksklick die Leitung bzw Verbindung erstellen 5 Entfernen von Elementen Zur Entfernung von Elementen w hlen Sie diese mit einem Links Klick im Sze nario aus Anschlie end k nnen sie bspw ber die Entfernen Taste Ihrer Tas tatur oder durch das Bet tigten des L schen Icons in der Toolbar das gew hlte Element entfernen Um mehrere Elemente gleichzeitig aus dem Szenario zu entfernen markieren Sie diese vorher 6 Kopieren Ausschneiden Einf gen von Elementen Zum Kopieren bzw Ausschneiden von Elementen markieren Sie es im Szena rio Anschlie end nutzen Sie den entsprechenden Shortcut a
131. n die einzelnen Rollen und ihre Auf geben n her erl utert und die verantwortlichen Mitglieder zugewiesen 2 1 1 Dokumenten Manager Der Dokumenten Manager ist f r die Erstellung und Pflege aller projektrelevanten Dokumente zust ndig Hierzu z hlen die Initial Dokumentation Software Doku mentation Benutzerhandbuch oder aber auch Confluence Templates sowie w chentlich generierte Dokumente wie Protokolle Alle anfallenden Dokumente wer den vom Dokumenten Manager gesichtet und archiviert Er ist nicht ausschlie lich alleine f r s mtliche Inhalte zust ndig diese werden im Kollektiv zusammengetra gen Der Dokumenten Manager ist f r die Integration aller Inhalte in das Abschluss dokument zust ndig damit diese strukturiert und bersichtlich zur Verf gung ste hen Als Grundlage f r die Erstellung von Berichten und Protokollen wird LaTeX verwendet Die Aufgabe des Dokumenten Managers wird von Rouven Pajewski und Gerrit Klasen bernommen 2 1 2 GUI Beauftragter Die Rolle des GUI Beauftragten wahrgenommen durch Tobias Schwerdtfeger und Je rome Tammen ist f r die allgemeine Festlegung verschiedener Design Grundlagen und deren Einhaltung verantwortlich Dabei wird besonders Wert auf eine konsis tente Darstellung der zu erstellenden Software geachtet Hierbei stehen Benutzer freundlichkeit und Usability der grafischen Oberfl che GUI an erster Stelle Zu s tzlich sollen Effektivit t und Effizienz der GUI auf einem hohen Le
132. n mit einem Linksklick ausgew hlt werden Bei der Auswahl mehrerer Komponenten besteht die M glichkeit diese mittels gedr ckter STRG Taste und dem Anw hlen der Komponenten via Linksklick 126 SB mosaik Projektdokumentation MER zu markieren Alternativ kann auch mittels gedr ckter linker Maustaste ein Rahmen um die gew nschten Elemente gezogen werden Der jeweilige Status der einzelnen Komponenten wird im Szenariopanel ber verschiedene Darstellungsformen visualisiert Diese k nnen in den Einstellun gen von Maverig personalisiert werden Folgende Optionen stehen zu Aus wahl Kategorie Optionen NE EE Schatteneffekt nenne Farbeffekt Produzenten Konsumenten und Pro re Schatteneffekt sumenten Transparenzeffekt 3 Fortschrittsbalken Dem Fortschrittsbalken k nnen Sie auf der linken Seite den Startzeitpunkt 1 und auf der rechten Seite den Endzeitpunkt der Simulation 2 entnehmen Der Scrollbalken 3 bewegt sich entsprechend dem definierten Geschwindig keitsfaktor der in den Simulationsoptionen eingestellt werden kann und gibt die aktuelle Position der Simulation an Unterhalb des Scrollbalkens befindet sich der bereits berechnete Simulationsfortschritt 4 Mittels des Scrollbal kens k nnen Sie an jeden beliebigen bereits berechneten Zeitpunkt springen Fortschritt x Aktuelle Zeit 2014 10 20 17 2014 10 24 06 30 00 4 23 59 59 Abbildung A 5 Fortschrittsbalken
133. n sie aber als autonome Kraftwerksklasse aufgef hrt Laufwasser Speich er Pumpspeicher und Gezeitenkraftwerke z hlen zu der Klasse der Wasserkraft werke Wasserkraftwerke wandeln die potentielle Energie des Wasser durch den Einsatz einer Turbine bzw Wasserrades und die Nutzung eines Generators in elek trische Energie um Zufluss Ausgleichbecken Abfluss Abbildung 3 2 Funktionsprinzip eines Wasserkraftwerks Sch 2j Prinzipiell besitzen alle Wasserkraftwerke mit Ausnahme der Gezeitenkraftwerke Nutzen der kinetischen Energie der Wasserstr mung verursacht durch die Gezei ten eine Staumauer um Wasser auf einem h heren Niveau zur ckzuhalten De ren Funktionsprinzip ist in Abbildung 3 2 dargestellt Durch das Abflie en des Was sers ber eine Turbine erfolgt die Umwandlung in kinetische Energie gefolgt von der Umwandlung in elektrische Energie durch einen Generator Speicherkraftwer ke und Pumpkraftwerke besitzen zus tzlich einen Speichersee in dem das gestaute Wasser gesammelt werden kann Dies erm glicht die gezielte und termingenaue Erzeugung von elektrischer Energie z B zur Deckung einer Spitzenlast Pumpkraft werke erm glichen es zudem zu viel vorhandene elektrische Energie in kinetische 27 SB mosaik Projektdokumentation MER Energie umzuwandeln Pumpen f hren dazu Wasser in einen Speichersee auf ein h heres Niveau zur ck Bei Bedarf kann dieses zur ckgef hrte Wasser wieder zur Erzeu
134. nd Zufriedenheit der Nutzer Der allgemeine Nutzungskontext entspricht dem Anwendungsgebiet der entwickel ten Software Daraus l sst sich entsprechend die Zielgruppe ableiten in der sich Per sonen befinden die mit der Benutzung derartiger Software bereits vertraut sind Es kann eine ausreichende elektrotechnische Vorkenntnis vorausgesetzt werden wel che die Benutzer dazu bef higt valide Szenarien abbilden zu k nnen 94 SB mosaik Projektdokumentation MN 7 2 1 Usability Studie An der ersten Studie am 10 September 2014 haben vier Personen aus der Zielgrup pe teilgenommen Es ging darum anhand verschiedener Aufgaben die Grundfunk tionalit ten zu berpr fen und die von uns dar ber hinaus zu diesem Zeitpunkt implementierten Features auf ihre N tzlichkeit zu untersuchen Zus tzlich zu den Protokollen die w hrend der Studie gef hrt wurden haben wir die Kommentare der Teilnehmer mithilfe eines Diktierger ts zur sp teren Nachbearbeitung aufgezeich net Im Anschluss daran wurden die Teilnehmer gebeten einen Fragebogen auszu f llen auf dem Aussagen in Form einer Likert Skala bewertet werden sollten Zu den Aufgaben geh rten das Erstellen eines kleinen validen Szenarios bei dem Operationen wie Kopieren Einf gen Speichern und Laden eines Szenarios sowie die Individualisierung der Nutzeroberfl che gestellt wurden Die zu bewertenden Aussagen auf den Frageb gen bezogen sich auf die Aufgabenangemessenheit Selbst bes
135. ndeln sie Benutzereingaben die den jeweiligen Objekten zugeordnet werden und leiten die Ereignisse an den jeweiligen Presenter weiter Durch diese strikte Trennung sind die Viewklassen sehr schlank und beinhalten kaum nennenswerte Algorithmen Wie in 73 SB mosaik Projektdokumentation MN Abbildung 6 2 zu erkennen erbt jede Viewklasse von AbstractView das allgemein ben tigte Eigenschaften und Funktionen bereitstellt maverig views groups Zur besseren Strukturierung im Rahmen der Erweiterbarkeit sowie Programm codereduktion haben wir uns dazu entschieden Gruppen f r verschiedene Kompo nentenelemente zu realisieren Es existiert die Klasse AbstractGroup die s mtliche Item Gruppenklassen implementiert Dieses Modul enth lt Logik und Attribute f r die Elemente die im Szenario genutzt werden Beispiele hierf r sind das berpr fen ob die Maus ber einem Element liegt oder das Entfernen eines Elements Es existieren vier Gruppen f r die Szenarioelemente Icon Linie Linien Icon und Kno ten In Abbildung 6 2 handelt es sich dabei um die IconGroup die LineGroup und die NodeGroup Die Klasse LinelconGroup erbt hierbei von der Klasse LineGroup maverig views items Wie zuvor beschrieben existieren f r Elemente verschiedene Gruppen Den Grup pen werden die eigentlichen Items Kreis Icon und Linie zugeordnet In den Klassen dieses Moduls wird das Aussehen der Elemente und die Eigenschaften wie Verbin dungen zu anderen Punk
136. ne Photovoltaikanlage Solar zellen bestehen aus 2 verschiedenen Schichten einer n und einer p Schicht Auf grund von Elektronen berschuss bzw mangel tritt eine Potentialdifferenz bzw Spannung auf Auf Basis dieser entstehenden Potentialdifferenz kann elektrische Energie erzeugt werden Biomassekraftwerke Biomassekraftwerke nutzen die als Prim renergietr ger nachwachsbaren Rohstoffe aus der Natur Durch Hitze entstehend durch die Verfeuerung der Rohstoffe wird Wasserdampf erzeugt um eine Turbine anzutreiben Die kinetische Energie wird an schlie end mittels eines Generators in elektrische Energie umgewandelt Aufgrund 28 SB mosaik Projektdokumentation MER der hohen Abw rme bei der Verfeuerung der Rohstoffe werden Biomassekraftwer ke h ufig mit einem Blockheizkraftwerk kombiniert wodurch die Abw rme f r das Nah und Fernw rmenetz genutzt wird Biomassekraftwerke besitzen deterministi schen Charakter lassen sich also ideal f r die Grundlasterzeugung nutzen da kon stant Energie erzeugt wird solange Prim renergietr ger in Form von Rohstoffen zur Verf gung stehen Dies unterscheidet die Biomassekraftwerke von Windkraftanla gen und Solarenergieanlagen Geotherme Kraftwerke Geothermiekraftwerke nutzen die ann hernd unbegrenzt verf gbare Erdw rme zur Erzeugung elektrischer Energie Durch die konstante Verf gbarkeit von Erdw rme sind Geothermiekraftware ebenfalls deterministisch und k nnen so f r die Grund
137. nentenansicht muss das Hinzuf gen von Komponenten der Kategorie Produzenten erm glichen i Die Ansicht zur Komponentenwahl muss die Auswahl von Photovol taikanlagen erm glichen ii Die Ansicht zur Komponentenwahl muss die Auswahl von W rme kraftwerken erm glichen iii Die Ansicht zur Komponentenwahl muss die Auswahl von Wind kraftanlagen erm glichen f Die Komponentenansicht muss das Hinzuf gen von Komponenten der Kategorie Verbraucher erm glichen i Die Ansicht zur Komponentenwahl muss die Auswahl von Verbrau chern erm glichen 161 SB mosaik Projektdokumentation MN g Die Komponentenansicht muss das Hinzuf gen von Komponenten der Kategorie Speicher erm glichen i Die Ansicht zur Komponentenwahl muss die Auswahl von Energie speichern erm glichen h Die Komponentenansicht muss das Hinzuf gen von Komponenten der Kategorie Prosumenten erm glichen i Die Ansicht zur Komponentenwahl muss die Auswahl von Elektro autos erm glichen 7 Das Ansichtsfenster muss eine Log Ausgabe bereitstellen a Die Log Ausgabe muss den Start von Simulatoren ausgeben k nnen b Die Log Ausgabe muss den Start der Simulation ausgeben k nnen c Die Log Ausgabe muss den Abschluss der Simulation ausgeben k nnen d Die Log Ausgabe muss den Fortschritt der Simulation prozentual visua lisieren k nnen e Die Log Ausgabe muss Fehlerquellen visualisieren k nnen die den Start einer Simulation verhindern 8 Das An
138. ner f r R ckfragen bez glich der geplanten Umsetzung In dieser Projektgruppe werden die Product Owner auch am Entwicklungsprozess teilnehmen Die Aufgabe von Product Owner ist nicht die Erstellung und Aufwandsabsch tzung von konkre ten Aufgaben Die Product Owner m ssen in erster Linie die Kundenerwartungen ber cksichtigen und hierbei Priorisierungskonflikte bei der Umsetzung l sen 2 1 5 Scrum Master Die Rolle des Scrum Master nehmen Marius Brinkmann und Rafael Burschik war Dabei sind sie in der Projektgruppe zust ndig den Entwicklungsprozess gem Scrum einzuhalten Dazu f hren sie die Scrum Regeln ein berpr fen deren Ein haltung und versuchen jede St rung des Scrum Prozesses zu beheben Demzufolge ist der Scrum Master verantwortlich f r die Beseitigung von Hindernissen wie Pro blemen im Entwicklungsteam oder Scrum Team sowie St rungen von au en Des Weiteren gibt es kein separates Projektmanagement Die Projektmanagement T tigkeiten wie z B die zeitliche Planung der Soll Ist Vergleich und die Meilen steinplanung geh ren somit zu den Aktivit ten des Scrum Masters In jeder Sitzung wird zu Beginn ein Weekly Scrum durchgef hrt welches abwechselnd von Marius und Rafael moderiert wird Au erdem ist die Pflege des Sprint Backlog Impediment Backlog und der Definition of Done ein Bestandteil der Rolle des Scrum Masters Das Product Backlog geh rt nicht zu dem T tigkeitsbereich des Scrum Masters sondern wird durch d
139. nes Parameters in Maverig ausgef hrt wird So werden z B bei jeder Dateianderung durch Setzen des Parameters datafile in Listing 6 2 in mave rig data components utils simInit on_set_param_house die Parameter fiir die Anzahl der Haushalte und Residenten sowie das entsprechende Haus Icon und ggfs die Leistungsobergrenze entsprechend der Standardlastprofile ak tualisiert published_params Parameter die im PropertyPanel editierbar sein sollen published_attrs Attribute die im AttributePanel w hrend der Simulation an gezeigt werden sollen params Die Mosaik konformen Parameternamen mit den jeweiligen Bezeich nungen Datentypen erlaubten Werten und Standardwerten Relative vom Maverig Ordner ausgehende Dateipfade werden im Simulationsprozess in mo delSimulation py automatisch vervollst ndigt Ebenso wird auch der spezielle Parameter sim_start dort erst mit der in Maverig eingestellten Simulations Startzeit initialisiert attrs Die Mosaik konformen Attributenamen mit den jeweiligen Bezeichnun gen Einheiten und ob diese statisch oder dynamisch sind Zus tzlich k nnen ein in oder ausgehende out Attributverbindungen je Attribut definiert werden z B P out P_in welche bei aneinander gedock ten Elementen als Attributverbindungen in Mosaik bertragen werden name CSV starter python address maverig utils maverig csv CSV params 79 SB mosaik Projektdokumentat
140. ng Autolayout Funktion fehlt in der Menubar Nachdem verschiedene Views entfernt wurden blieb die Anzeige in der Menubar als aktiv gekennzeichnet Benennung der verschiedenen Views inkonsistent Verhindern dass Transformatoren direkt an RefBus Komponenten ange schlossen werden k nnen Features Ausgabe von Fehlermeldungen zus tzlich in der Konsole loggen Fehlermeldung zu den unterschiedlichen Spannungsebenen zweier Ele mente bedarf zus tzlicher Hervorhebung der betroffenen Elemente Anzeige der IDs der Elemente nicht ausschlie lich ber Tooltips gestal ten Implementierung einer M glichkeit zur Benennung von Leitungen Darstellung des PQBus irref hrend da Symbol im Modus Panel und im ScenarioPanel unterschiedlich sind Automatisches Docken von Konsumenten Produzenten Prosumenten an PQBus nachdem diese per Drag amp Drop auf einen PQBus gezogen wur den Implementierung einer Start Konfiguration f r die Simulation bei der wesentliche Parameter vor dem Start noch einmal berpr ft und gege benenfalls ver ndert werden k nnen Zus tzliche Meldungen wenn bestimmte Einstellungen w hrend der Si mulation nicht nderbar sind Implementierung einer Exportfunktion f r berechnete Daten von Netz komponenten wie Branch PQBus oder Transformer Ver nderte Darstellung der Wirk Blind und Scheinleistung des Bran ches als Pfeildiagramm 99 SB mosaik Projektdokumentation MRS Imple
141. ng Beim Transport ber gro e Distanzen und dem Verbrauch von elektrischer Ener gie kommt es zu einem Spannungsabfall Damit der Spannungsabfall innerhalb der Toleranzen liegt wird Nahe der Region sog Blindleistung in das Netz eingespeist Diese Blindleistung die nichts zur Wirkleistung beitr gt wird von Kraftwerken in die H chst und Hochspannungsnetze eingespeist Durch die Energieeinspeisung der erneuerbaren Energien im Nieder und Mittelspannungsnetz wird zus tzlich die Spannung in diesen Netzen stabilisiert aufgrund ihrer N he zum Endverbrau cher Netzengpassmanagement Bei Energie berschuss in einer Region wird ber die Transportnetze die bersch ssi ge Energie in Regionen mit zu hohem Bedarf geleitet Hierbei kann es zu Engp ssen und berlastungen des Transportnetzes kommen wenn bspw gro e Mengen Wind energie aus dem Norden in den S den transportiert werden soll Das Netzengpass management soll hierf r Ma nahmen zur Verf gung stellen um eine berlastung zu vermeiden So k nnen Windparks gedrosselt werden um die Energieerzeugung herunterzufahren Die bersch ssige Energie k nnte auch durch Pumpkraftwerke gespeichert werden und zu einer Zeit der Spitzenlast wieder abgerufen werden Versorgungswiederaufbau Bei einem Netzzusammenbruch durch das Einbrechen der Netzfrequenz wird das Netz in kleine Teile aufgeteilt Um die Versorgung wiederherzustellen muss das Netz St ck f r St ck wieder hochgefahren werden E
142. nkrete Berechnung abh ngig von der Komponente und ihrer Attribute Diesem errechneten Heat Wert wird anschlie end in maverig presenter group_presenter ein entsprechender Farbwert zugeordnet wel cher zur Visualisierung im Szenario genutzt wird bspw gt 80 gelb gt 100 rot F r jede Komponente wird eine andere Berechnung des Heat Wertes vorgenommen als Beispiel wird hier die Interpretation der Spannungsabweichung aufgezeigt 108 SB mosaik Projektdokumentation MRS Bei der Errechnung des Heat Wertes f r die Spannungsabweichung betrachten wir w hrend der Simulation den Anfangs und Endpunkt einer Leitung Branch Mosaik stellt uns die Nennspannung sowie die aktuelle anliegende Spannung als Parameter dieser Endpunkte bereit Auf Basis dieser Werte k nnen wir die Span nungsabweichung in Prozent ermitteln Heat Wert F r eine Zuordnung der Farbe f r diesen Wert wird die Europanorm EN50160 Merkmale der Spannung in ffent lichen Elektrizit tsversorgungsnetzen zugrunde gelegt ENu In Deutschland wird diese Europanorm in der DIN EN 501060 abgebildet Sie erlaubt eine maximale Spannungsdifferenz von 10 der Nennspannung in Elektrizit tsversorgungsnet zen sodass wir auf dieser Basis die betroffene Komponente einf rben Konkret be deutet dies dass eine Abweichung von 10 w hrend der Simulation rot einge f rbt wird Wie man an diesem Beispiel erkennt erfolgt z Z eine einzelne Betrachtung der vorhandenen Komponente
143. ode by the corresponding button in the Toolbar or Menubar In Shift Mode the user can overview and move through the whole scenario In this mode components can not be placed moved or selected If the simulation has been started Maverig switsches into Simulation Mode simultaneously 1 Place element To place an element into the scenario the user has to select any component in the Modepanel by a left hand click The selected component is displayed 145 SB mosaik Projektdokumentation MN through an enlarged icon in the Modepanel Ifa component ofthe Modepanel is selected Maverig switches the mode into Component Mode automatically In this mode components can be placed into the scenario In addition there is also a message in the Statusbar Afterwards the user can click on the requi red position to create an instance ofthe selected component on this position Alternatively the component can also be placed by Drag amp Drop For Some components there is a need to create a line after they have been placed into the scenario In this case Maverig creates a line automatically which can be put to the required position using the mouse Another left hand click draws the line into the scenario A direct connection to other elements is possible as well 2 Change element position In Component Mode or in Selection Mode the position of one or several ele ments in the Scenariopanel can be changed Therefore select the required ele ments and mov
144. odukt muss ein Ansichtsfenster bereitstellen 2 Das Ansichtsfenster muss eine Men leiste bereitstellen a Die Funktionalit t der Men leiste muss jeweils durch eigens zugeordne te Tastenkombinationen ersetzbar sein b Die Men leiste muss ein Auswahlfenster f r Dateibearbeitung bereitstel len i Die Dateibearbeitung muss das Erstellen einer neuen Datei erlau ben ii Die Dateibearbeitung muss das Laden einer Datei erlauben iii Die Dateibearbeitung muss das Speichern an einem angegebenem Ort erlauben iv Die Dateibearbeitung muss das Schnellspeichern einer Datei erlau ben v Die Dateibearbeitung muss das Verlassen des Programms erlauben vi Die Dateibearbeitung muss das Vornehmen von allgemeinen Ein stellungen erlauben A Die allgemeinen Einstellungen m ssen die Auswahl der engli schen Sprache erm glichen B Die allgemeinen Einstellungen m ssen die Auswahl der franz sischen Sprache erm glichen C Die allgemeinen Einstellungen m ssen die Auswahl der deut schen Sprache erm glichen D Die allgemeinen Einstellungen m ssen die Auswahl der spani schen Sprache erm glichen vii Die Dateibearbeitung muss das Vornehmen von Simulationseinstel lungen erlauben A Die Simulationseinstellungen m ssen die Auswahl eines Tag Nacht Modus f r die Simulation erm glichen B Die Simulationseinstellungen m ssen die Auswahl erm glichen den Einf rbungseffekt Schatten f r Netzknoten Leitung und Tran
145. oftwarelizenzierung 2222220000 2 4 1 Vorgehensweise f r die Softwarelizenzierung 2 4 2 Wahl der Software Lizenz SB mosaik 920 a SB mosaik Projektdokumentation a 3 Grundlagen 24 3 1 Arbeit von Energiesystemen 24 3 4 1 Physikalische Grundbegriffe 24 3 1 2 Erzeugung elektrischer Energie 25 3 1 3 bertragung Transport und Verteilung von elektrischer Energie 29 31 4 Netztopologien 31 3 15 Systemdienstleistungen 34 3 2 Simulation von Smart Grids 2 2 2 2 Coon 35 3 2 1 Begriffliche Abgrenzungen 36 3 2 2 Systemarchitektur ANEREN 8 Ree ee ees 37 323 Kommunikation 20 4 24 444 es 39 3 2 4 Herausforderungen 2 0020 eee een 40 32385 Ausblick ass was are era 42 4 Anforderungen 44 4 1 Funktionale Anforderungen 44 4 2 Nichtfunktionale Anforderungen 51 5 Systementwurf 52 5 1 Zweck des Systems 52 5 2 Anwendungsfalldiagamm 2 22 cu A 52 5 3 Entwurfsziele 45 5 Se 422 A eege Ee A 53 5 4 Einsatz von 2DundEinblickin3D 54 5 5 Zerlegung des Systems Model View Presenter 55 5 6 Mock UPS un u eg deg ee en EES ES 57 6 Implementierung 65 Giz Modelu ee ee ee a 66 62 VIEW 2 bade bebe eae Re er hehe 70 Go Presenter 2 60 u Ged Hae ED ERE SE ESHER SHEE EHO 75 6 4 Data aaa aa da a a en e hes 76 ETC NEE ENEE 83 6 6 Anwendungsfall 2 0 22 eee en 87 7 Tests und Performan
146. oher Verbraucherleistung sinkt die Frequenz et vice versa Da sich elektrische Ener gie nur bedingt zwischenspeichern l sst muss zu der aktuellen Verbraucherleistung eine gleich gro e Erzeugerleistung gegen berstehen um die Frequenz konstant zu halten Dies ist unter anderem eine Aufgabe der Systemdienstleister 3 1 2 Erzeugung elektrischer Energie Als Erzeugung von elektrischer Energie versteht man die Umwandlung eines Prim r energietr gers wie z B Kohle Wasser Sonne oder Wind in elektrische Energie In diesem Kapitel soll auf die verschiedenen Arten der Erzeugung von elektrischer En ergie eingegangen werden Es wird hier unterscheiden zwischen Atomkraftwerken W rmekraftwerken Wasserkraftwerken und erneuerbaren Energien 25 SB mosaik Projektdokumentation MRS W rmekraftwerke Zu den W rmekraftwerken z hlen die Dampf Gasturbinen sowie Dieselmaschi nenkraftwerke In diesen Kraftwerken wird thermische Energie W rme in elek trische Energie umgewandelt Diese Umwandlung erfolgt meist ber den Zwischen schritt der Erzeugung von kinetischer Energie durch eine W rmekraftmaschine An schlie end erfolgt die Umwandlung in elektrische Energie durch den Betrieb eines Generators W rmekraftwerke besitzen die Eigenschaft der deterministischen Ver f gbarkeit sie sind also rund um die Uhr mit einer festen Leistung einplanbar im Gegensatz zu den meisten erneuerbaren Energien Sie eignen sich daher ideal f r die Grundla
147. okumentation EMAV Define the component parameters E Name Description Datatype Accepted values Default value Define the component attributes Tu Name Description Datatype Unit Unit Description Static Cancel Help Abbildung 5 10 Mock Up zum Hinzuf gen von Attributen oder Parametern Das Mock Up zu sehen in der Grafik 5 8 ist etwas umfangreicher als die vorhe rigen Mock Ups da ein generisches Tabulatorenmodell f r das Anlegen Mo difizieren und eventuelle L schen der Attribute und Parameter n tig war 3 Mock Up EV Bei der Darstellung des aktuelles Zustands der Komponente Elektrofahrzeug EV besteht die Besonderheit dass Energie aus dem Netz entnommen so wie Energie in das Netz eingespeist werden kann Auf Basis unserer drei Dar stellungsformen Schatten Leiste und Transparenz wurden verschiede Mock Ups erstellt und eine Umsetzungsentscheidung getroffen An dieser Stelle soll die Entscheidung erl utert werden Leiste Bei der Darstellungsvariante textitLeiste wird durch einen Balken der ober halb bzw unterhalb des Komponentensymbols angeordnet ist visuell darge stellt mit welcher Menge Energie in das Netz eingespeist oder verbraucht aus 61 SB mosaik Projektdokumentation MA gespeist wird Bei Komponenten wie Haushalt oder PV Anlage ist jeweils nur eine Variante m glich weshalb wir uns generell daf r entschieden haben die Einspeisung von
148. ome settings to determine Such as the start and end time the simulation speed and also the simulation range This occurs in the Menubar by the item Set Time Maverig saves the settings until the user changes them again The simulation speed determines the play back speed ofthe simulation Run simulation If the creation of the scenario is completed or the current state should be si mulated the simulation can be started by the corresponding start button in the Toolbar or Menubar Show element attributes during simulation While the simulation runs the Componentpanel is replaced by the Attribute panel If any element in the Scenariopanel is selected the Attributepanel dis plays all attributes ofthis element Any variable attribute whose value changes during the simulation is visualized in corresponding graphs Increase Decrease simulation speed With the buttons Increase Speed and Decrease Speed in the Toolbar and Menubar the playback speed of the simulation can be increased or decreased Thereby the simulation playback increases only as far as the calculation ofthe 147 SB mosaik Projektdokumentation MRS simulation proceeded Alternatively the user can skip to any already calculated point of time by using the Scrollbar of the Progressbar 13 Stop simulation The simulation can be stopped by the stop button in the Toolbar or Menubar Afterwards Maverig switches from Simulation Mode into Composition Mode In Composi
149. on MN nen abgeschlossen sind Die virtuellen Punkte vPoints passen sich somit nach einer Umpositionierung durch die Maus als erstes gegenseitig an Danach werden in der Item Section die einzel nen Items der Elemente auf ihre entsprechenden vPoints gesetzt In der Presenter Section reagieren dann die GroupPresenter und l sen nicht mehr geltende Verbin dungen Dockings und Ausrichtungen am Raster auf F r diese Funktionalit t existieren die Module maverig views positioning vPoint py und maverig views positioning section py welche die einzelnen unterschiedlichen Ab schnitte der Verschiebung bzw Aktualisierung der Position der vPoints behandeln Die Abbildung 6 2 zeigt dass jedes Item einen oder n vPoints beinhalten kann w h rend ein vPoint immer zu einem bestimmten Item geh rt Des Weiteren nutzt die Klasse vPoint den SectionManager des Moduls maverig views positioning section py zur Iteration der verschiedenen als Sections bezeichneten Zustandsebenen 6 3 Presenter Die Presenter stellen die wesentliche Logik der Anwendung bereit und dienen als Schnittstelle zwischen den Views siehe 6 2 und dem Modell siehe 6 1 maverig presenter Zu jeder vorhandenen View existiert ein zugeordneter Presenter Jeder Presenter empf ngt Ereignisse welche ber die View oder ber das Modell ausgel st werden und f hrt die entsprechende Logik aus Alle Presenter implementieren eine Basis klasse um allgemein ben tigte Attribute und Funkt
150. on of Done Dieses Dokument legt fest wann eine User Story als fertig klassifiziert wird und ist eine Art Kriterienkatalog der angewendet wird Stimmt das Design GUI Ist der Code komplett Hab ich die Codekonventionen eingehalten Ist der Code verst ndlich Ist der Code erweiterbar Ist der Code kommentiert Ist der Code im Repository vorhanden Ist der Code getestet Unittest Integrationstest Regressionstest Systemtest Sprachtest Wurde eine entsprechende Dokumentation im Testdokument angefertigt Ist die Funktion im Benutzerhandbuch festgehalten Sind alle bekannten Fehler und M ngel behoben Bugfixing Akzeptanztest durch den Product Owner 13 SB mosaik Projektdokumentation MN 2 3 Angewandte Software W hrend der Projektarbeit haben wir ausgew hlte Software angewandt die uns bei der Entwicklung unserer Benutzungsoberfl che dienen soll Dies beinhaltet Ent wicklungsumgebungen sowie Tools zur Unterst tzung der Organisation im Team und des Projektmanagements Nachfolgend werden die ausgew hlten Software auf gef hrt und erl utert 2 3 1 Bitbucket Bitbucket kommt im Projekt f r die Versionskontrolle ber Mercurial siehe 2 3 7 zum Einsatz F r die Nutzung hat sich das Projektteam aus einer Vielzahl von Gr n den entschieden Durch die Nutzung von Bitbucket entf llt der Bedarf nach einem eigenen Server den die Projektbetreuung zur Verf gung
151. op the simulation Increase Speed Increase playback speed of simulation Forward to end Skip to end time of simulation Zoom In Increase the view of the scenario Zoom Out Decrease the view of the scenario Zoom Fit Adjust the view ofthe scenario automatically Delete Deletes selected elements from scenario Settings General settings and specific simulation settings in Maverig UufP Aryuevaz io Auto Layout Arranges elements in Scenariopanel clearly q v chapter Operation Auto Layout 3 Modepanel The Modepanel contains every usable component in Maverig These compon ents can be used to create a scenario 140 SB mosaik Projektdokumentation MALE Mode Description H Selection Mode Enable the Selection Mode W Shift Mode Enable the Shift Mode X Add Component Start the wizard to add new components 141 SB mosaik Projektdokumentation MA Description The Reference Bus is a voltage source and ac Reference Bus cess point to a superior power grid and provides electric power for the scenario The PQBus is a connection point for lines produ PQBus Node cers consumers and prosumers The Transformer converts electric power from one Transformer voltage level into another voltage level The Line is a link between PqBus elements or a Line connection between producers consumers pro sumers and PQBus elements
152. ortschritt h tten gef hrden k n nen Durch eine schnelle und effektive Reaktion auf diese konnte die Fertigstellung des Produkts zum genannten Endtermin trotzdem gew hrleistet werden Dazu ge 105 SB mosaik Projektdokumentation MN h rten beispielsweise neue Anforderungen der Betreuer oder sich aus den Usability Studien ergebende zus tzliche Anforderungen Dar ber hinaus wurden ein umfang reiches Refactoring sowie Performanceoptimierungen und ein versp teter Projekt start aufgrund der Seminararbeiten problemlos bew ltigt Des Weiteren war die Rollenverteilung der Mitglieder f r die gut funktionierende Teamarbeit von hoher Bedeutung So gab es Product Owner Scrum Master oder Dokumenten Manager und somit f r jedes wichtige Themengebiet zwei Spezialis ten die sich mit dem Thema auseinandergesetzt haben Abschlie end l sst sich sagen dass das gesamte Team durch dieses umfangreiche Projekt viele positive Er fahrungen sammeln konnte sei es in der Planung von gr eren Projekten in der Zusammenarbeit mit anderen Teammitgliedern oder auch die Erweiterung der indi viduellen Programmierf higkeiten 8 2 Ausblick Im Rahmen unserer Projektgruppe haben wir uns ebenfalls Gedanken ber verschie dene M glichkeiten zur Weiterentwicklung der Simulations und Visualisierungs software Maverig gemacht Aufgrund der hohen Anzahl an Anforderungen und der zeitlichen Begrenzung konnten nicht alle Aspekte umgesetzt werden Daher bie
153. out PQBus 16 ts 17 18 on_sim_init null 19 on_set_param maverig data components utils simInit on_set_param_house 20 21 published_params P_max datafile 22 published_attrs P_max P num_hh num_res 23 24 params 25 sim_start 26 P_max 27 caption Maximum Power 28 datatype float 29 default_value 1118 30 31 num_hh 32 default_value 1 33 34 num_res 35 default_value 2 36 ts 77 Projektdokumentation SB mosaik SCHER datafile caption CSV data file datatype file csv default_value maverig tests data household_1_2 small csv ts attrs 3 RR caption Active Power unit WI static false P max caption Maximum Power unge WI static true num_hh caption Households Under Te static true num_res caption Residents under TE static true Listing 6 2 Komponentenbeschreibung f r H user Als Beispiel wird in Listing 6 2 eine Komponente f r H user beschrieben die ei nen Simulator f r CSV Datenreihen benutzt Die Beschreibung einer Komponente umfasst folgende Bestandteile creation_time Das Erstelldatum f r die Sortierung der Komponenten im Mo duspanel sim_model Auswahl des Mosaik Simulators und Modells getrennt durch ei nen Punkt Modelle k nnen durch Namenserweiterung nach einem Binde strich mehrfach
154. panwendung ein beachtliches Ergebnis da diese h ufig mit vielen View Elementen verkn pft sind und diese nicht direkt mit Hilfe von Unittests gepr ft werden k n nen Um alle Tests zu durchlaufen kann dies ber die Kommandozeile im Maverig Projekt anhand des Befehls py test durchgef hrt werden Um einen Bericht der Code Ab deckung in den jeweiligen Klassen zu erhalten muss in die Kommandozeile py test cov maverig eingegeben werden Die Abbildung zeigt eine Coverage ber sicht der durchlaufenen Codeklassen 90 Coverage report 78 Module maverig EntryPoint maverig __init__ maverig data __init__ maverig data components utils __init__ maverig data components utils pyPowerSerializer maverig data components utils simInit maverig data config maverig data dataHandler maverig data settings __init__ maverig data settings abstractSettings maverig data settings defaultSettings maverig data settings heatValueEffect maverig data settings settings maverig demo maverig models __init__ maverig models model maverig models modelGraph maverig models modelSimulation maverig presenter __init__ maverig presenter abstractPresenter maverig presenter attributePanelPresenter maverig presenter componentWizardPresenter maverig presenter consolePanelPresenter maverig presenter group_presenter __init__ maverig presenter group_presenter abstractGroupPresenter maverig presenter group_presenter iconGroupPresenter maverig presenter group_
155. presenter lineGroupPresenter maverig presenter group_presenter linelconGroupPresenter maverig presenter group_presenter nodeGroupPresenter maverig presenter menuBarPresenter maverig presenter modePanelPresenter maverig presenter presenterManager maverig presenter progressPresenter maverig presenter propertyPanelPresenter maverig presenter scenarioPanelPresenter maverig presenter settingsPresenter maverig presenter statusBarPresenter maverig presenter toolbarPresenter statements missing excluded coverage 85 27 41 127 53 22 28 45 132 667 25 194 10 79 67 36 351 17 339 160 13 102 125 275 51 62 101 85 won o o Oo 29 oo oO o Oo 132 62 19 48 80 95 29 38 25 15 o o 0 j 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 OO oo o o 0 100 100 100 93 93 77 64 100 73 100 100 100 0 100 91 100 90 100 100 97 28 100 100 77 100 100 100 100 72 82 100 96 94 86 51 100 85 maverig presenter utils __init__ maverig presenter utils forceEngine maverig tests __init__ maverig tests test_attributePanelPresenter maverig tests test_consolePresenter maverig tests test_event maverig tests test_groupPresenter maverig tests test_menuBarPresenter maverig tests test_modePanelPresenter maverig tests test_model maverig tests test_modelSimulation maverig tests test_progressPresenter maverig
156. r Konfigurationsdatei unwesentlich ist ber die Zeile 5 in Listing 6 6 wird der ge nderte Wert f r die Sichtbarkeit in der vom Presenter ge haltenen Konfiguration ge ndert Danach erfolgt das berschreiben der Konfigu rationsdatei mit der bereits erw hnten Methode write_config Damit alle anderen Instanzen die ge nderte Konfigurationsdatei neu einlesen wird abschlie end ber die letzten beiden Zeilen das Event settings_event gefeuert Das Auslesen von Ein stellungen ber die Schl ssel das berschreiben der Konfigurationsdatei und das Bekanntmachen der nderungen verh lt sich an allen anderen Stellen im Awen dungscode synonym zum aufgef hrten Beispiel 6 5 Util Das Util Paket enth lt eine Ansammlung diverser Klassen die keine zentralen Kern elemente der Software darstellen dieser aber bei der Ausf hrung diverser Aufgaben behilflich sind Es greifen Elemente der gesamten MVP Architektur vereinzelt auf Klassen dieses Pakets zu Durch ihre logische Abkapselung von der restlichen Struk tur sind diese Klassen theoretisch auch von u eren Anwendungen je f r sich nutz bar 83 SB mosaik Projektdokumentation MN maverig utils colorTools py Das Modul maverig utils colorTools py ist f r die Visualisierung von Farbkompo nenten verantwortlich Bereits bekannt ist dass die Visualisierung von energeti schen Auslastungen der Elemente w hrend der Simulation in einem Koordinaten system stattfindet Mithilfe dieser Met
157. r to transfer the simulation cance led Please adjust the Line length or the Line type h Shortcuts Control key Windows Linux Ctrl Control key Mac cmd 152 Projektdokumentation SB mosaik 0 SCHER Shortcut Feature Control key Settings Control key H Maverig fade out Control key N New File Control key O Open File Control key S Save File Control key Shift S Save File as Control key Q Close Maverig Control key Z Undo Control key Y Redo Control key X Cut Control key Z Copy Control key V Paste Control key A Select All Fi Help F4 Auto Layout F5 Run Simulation F6 Stop Simulation F7 Pause Simulation F8 Back to start Fo Decrease simulation speed Fio Increase simulation speed Fu Forward to end Control key T Set time Control key G Go to Control key Alt S Selection Mode Control key Alt R Enable Disable Raster Control key Zoom In Control key Zoom Out Control key Zoom Fit Control key 1 Enable Disable Modepanel Control key 2 Enable Disable Propertypanel Control key 3 Enable Disable Console Control key 4 Enable Disable Statusbar Control key 5 Enable Disable Progressbar Control key 6 Enable Disable Attributepanel 153 8 mosaik Projektdokumentation MRS A 3 Funktionsumfang 1 Das Pr
158. rad der Testabdeckung zu erreichen Die Einhaltung aller zuvor definierter Dokumente werden berpr ft Nach jedem Sprint wird das Dokument Definition of Test berpr fen und falls nderungen in den Anforderungen oder Risiken des Produktes bestehen ggf aktualisiert 2 2 Vorgehensweise Wir haben zu Beginn den Projektablauf mit Hilfe einer Roadmap geplant und visua lisiert Hierdurch war es m glich kontinuierlich den Soll Ist Vergleich und Verz ge absch tzen zu k nnen eiten Juni 14 Juli 2014 Aug 2014 Sept 2014 Okt 2014 Nov 2014 Dez 2014 Jan 2015 Feb 2015 M rz 2015 24 25 26 27 28 23 30 31 32 33 34 35 36 37 38 33 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 1 2 3 415 6 7 8 3 0 1 12 13 E es E EEE E E EBEN IEN Kick Off Sprint 1 Sprint 3 Sprint 4 Szen Instanz Sprint 5 p Doku Test Usability Test Usability Test Ill Fertigstellung Komposition Fertigstellung Simulation Abbildung 2 1 Roadmap Maverig Wie in der Abbildung 2 1 zu erkennen sind 12 Sprints mit jeweils einer Lange zwischen drei und vier Wochen geplant Das Gesamtprodukt wurde in zwei Arbeits pakete geteilt der Komposition und der Simulation In jedem Sprint sollte eine um fangreiche Funktion realisiert werden um bei jedem Sprintende ein auslieferbares Produkt zu erhalten Neben den Meilensteinen sind zwei Usability Tests vor jeder 10 SB mosaik Projektdokumentation MER Fertigstell
159. rationstest auch auf dieser Ebene bereits erfolgen Neben dem Integrationstest wurden der Systemtest und der Sprachtest mithilfe der Usability Studien durchgef hrt Eine genauere Dokumentation ist im folgenden Kapitel nach zulesen Der Systemtest berpr ft das Gesamtsystem unter m glichst realistischen Bedingungen In der Studie wurde darauf geachtet dass die Teilnehmer dem End verbraucher entsprechen die mit dieser Software regelm ig arbeiten sollen In dem Sprachtest geht es um die berpr fung einer sinngem en Bedeutung der unterschiedlich angebotenen Sprachen sowie die passende Benutzung der Fachbe griffe Auch dieser Test wurde durch die Teilnehmer sichergestellt und abschlie end dokumentiert Abschlie end wird noch der Regressionstest erw hnt der die Wiederholung von Testf llen vorsieht Der Unittest kann wiederholt durchgef hrt werden um sicher zustellen dass nderungen die Funktionalit t nicht eingeschr nkt haben Damit kann das Regressionstesten auch auf dieser Ebene erfolgen 7 2 Usability Tests Um zu berpr fen inwiefern die Software den Anforderungen der Gebrauchstaug lichkeit gem ISO 9241 11 entspricht haben wir uns dazu entschieden zwei Usability Studien durchzuf hren Dabei ist die Gebrauchstauglichkeit als Empfindung eines spezifischen Nutzers in einem speziellen Nutzungskontext zur Bearbeitung einer festgelegten Aufgabe definiert Die entscheidenden Parameter sind Effektivit t Ef fizienz u
160. rfen haben Hierbei hat sich ein Ergebnis und eine Vorstellung bei allen Projektbeteiligten abgezeichnet welche Funktionen unsere Anwendung realisieren soll Es existiert ein System mit dem Namen Maverig Dieses System besitzt vier ber geordnete Funktionen Mit Hilfe von Maverig k nnen Anwender ein Smart Grid Szenario erstellen Dieses Szenario kann mit diversen Parametern und Einstellun gen bearbeitet werden Es ist m glich das Szenario in einer Simulation zu steuern Hierbei nutzt das System Maverig das externe System Mosaik um die Daten zu si mulieren Mosaik liefert konkrete Simulationsdaten f r das zuvor erstellte Szenario Es ist ebenfalls m glich eine Simulation zu analysieren und sich die Daten der ein zelnen Komponenten anzeigen zu lassen Hierf r wird ebenfalls das externe System Mosaik genutzt 52 SB mosaik Projektdokumentation MRS Szenario erstellen Szenario bearbeiten hel de mosaik Sx ___ inclide My j Simulieren User Abbildung 5 1 Anwendungsfalldiagramm Maverig 5 3 Entwurfsziele Unabh ngig von der verwendeten Programmiersprache oder einer konkreten Im plementierung werden Ziele und Qualit tskriterien f r den Entwurf festgelegt Ne ben einer angemessenen Funktionalit t die den Anforderungen entsprechen sollte wird das zu implementierende System robust entwickelt Das hei t insbesondere dass fehlerhafte Eingaben sofern m glich unterbunden werden sic
161. rgestellt Befand sich die Anwendung nach dem Klick auf einen Kompo nentenbutton nicht bereits im Kompositionsmodus wechselt das Model den Mo dus ebenfalls und gibt die Information ber den Presenter an die View weiter Der geklickte Komponentenbutton wird hervorgehoben Wenn der Benutzer also eine Komponente ausgew hlt hat und sich die Anwendung im Kompositionsmodus be findet kann der Benutzer in das Szenario ScenarioPanelView klicken und somit die entsprechende Komponente erzeugen Dies geschieht in der Implementierung folgenderma en Nachdem der Benutzer auf die ScenarioPanelView klickt wird ein Mouse Event erzeugt und zu dem ScenarioPanelPresenter geschickt Dieser ber pr ft ob man die linke oder rechte Maustaste gedr ckt hat und in welchem Modus sich die Anwendung aktuell befindet Wenn der Benutzer die linke Maustaste ge klickt hat schickt der ScenarioPanelPresenter eine Information zu dem Model In dem Model wird die neue Komponente erzeugt zudem geschieht eine Validierung der Eingabe und es erfolgt die R ckgabe der Element ID von dem Modell zum Sce 87 SB mosaik Projektdokumentation ei MN narioPanelPresenter Anschlie end aktualisiert der ScenarioPanelPresenter die Sce narioPanelView Das bedeutet die neue Komponent wird angezeigt User ModePanelView ModePanelPresenter ScenarioPanelView ScenarioPanelPresenter Model
162. rig Anwendung erfolgt ber eine Desktop Softwareanwendung die allgemein verwendbar sein sollte Das bedeutet dass die g ngigen Betriebssysteme Windows Linux und Mac OS X unterst tzt werden Die Voraussetzung zum Betrieb der Softwareanwendung ist das Vorhandensein von Py thon Es wird eine Mindestaufl sung von 1024x768 unterst tzt 51 SB mosaik 07 5 Systementwurf 5 1 Zweck des Systems Der Zweck des Systems besteht darin das Framework Mosaik um eine grafische Be dienoberfl che zu erweitern Die Bedienoberfl che soll das Erstellen von Smart Grid Szenarien erm glichen wodurch Nutzer nicht wie bisher ein eigenes Python Script schreiben m ssen Die anschlie ende Simulation der erstellten Szenarien soll eben falls ber die Bedienoberfl che erfolgen Damit soll die Nutzung von Mosaik verein facht und das Framework einer breiteren Masse an Nutzern zug nglich gemacht wer den Jedoch soll das System keinesfalls die bisherigen M glichkeiten der Szenarien Erstellung ersetzen da sich umfangreiche sowie komplexe Szenarien besser ber ein Python Script realisieren lassen Vorrangiger Zweck des Systems ist deshalb die Erstellung kompakter sowie einfacher Szenarien und die Steuerung sowie Visuali sierung der Simulation ber eine homogene Bedienoberfl che 5 2 Anwendungsfalldiagramm Zu Beginn der Projektgruppe haben wir uns dem Thema gen hert indem wir inten siv ber ein Anwendungsfalldiagramm diskutiert und es entwo
163. rische Energie aus den vorgelagerten bertra gungsnetzen und verteilen diese zu Ortsnetzstationen oder Gro abnehmern Diese direkt an das Mittelspannungsnetz angeschlossenen Abnehmer betreiben einen ei genen Umspannungstransformator Bei der Einspeisung von elektrischer Energie in das Mittelspannungsnetz spricht man von prim rer Verteilung bei der Abgabe von Energie in das Niederspannungsnetz von sekund rer Verteilung Schi2e Niederspannungsnetze Das Niederspannungsnetz oder Ortsnetz arbeitet mit einer Spannung von 400V und ist als Strahlen Ring oder Maschennetz aufgebaut Niederspannungsnetze werden aus dem Mittelspannungsnetz gespeist und sind Verteilernetze Im Unterschied zu den anderen vorgelagerten Netzen sind Niederspannungsnetze als 4 Leiter Systeme aufgebaut um eine Nutzung von einphasigen Verbrauchern zu erm glichen Bei der Nutzung von nur einer Phase steht die uns bekannte Spannung von 230V zur Verf gung Schi2f Schi2g 3 1 4 Netztopologien Bei den Netztopologien unterscheidet man zwischen Strahlen Ring und Maschen netz zus tzlich gibt es noch Mischformen der verschiedenen Typen Au erdem besitzen diese Netze Trennstellen um bei berlast Kurzschluss oder Wartung um spannungsfrei geschaltet und vom Netz getrennt zu werden Durch diese Trennung kann sich die Netztopologie ndern Strahlennetz Im Strahlennetz erfolgt eine zentrale Einspeisung ber Stichleitungen Abgehende Leitungen Strahlen versorgen
164. rogress of calculation m Console a E 4 Starting CSV as CSV 7 Starting CSV as CSV 8 Starting VisSim as VisSim 0 Starting simulation Progress 59 35 Abbildung A 12 Overview GUI Maverig Simulation 1 Attributepanel The Attributepanel is one of the essential elements during the simulation It shows all attributes of the selected component s Any variable attribute who se value changes during the simulation is visualized in corresponding graphs Depending on the user graphs can be faded in or out A double click on an element in the Scenariopanel selects any elements of these kind Furthermo re the variable attributes of these elements are summarized in one graph if they have the same measurement unit Therefore it is possible to compare dif ferent attributes It is also possible by selecting various elements within the Scenariopanel 2 Scenariopanel After starting the simulation the Scenariopanel is only in View Mode thus the scenario cannot be changed temporarily Single components can be selec ted by a left hand click Multiple components can be selected by tapping the CTRL button and selecting several components by a left hand click Alterna tively multiple components can be selected by a tapping left hand click and by drawing a frame around several components The current status of single components within the Scenariopanel is displayed in diverse types Maverig provides special set
165. rungstaste 6 Attributpanel ein ausblenden 135 8 mosaik Projektdokumentation MRS A 2 User Manual a Introduction Maverig is a graphical User Interface for creation and visualization of Smart Grid simulations Maverig is divided into the Composition Mode and the Simulation Mode In Composition Mode a Smart Grid scenario can be created and afterwards the user can run a simulation of this scenario in Simulation Mode while obser ving significant parameters For this purpose the Mosaik simulators are used by Maverig b Setup User Manual This User Manual gives a general overview of the functionality and usability of Maverig Therefore the User Manual is divided into to parts First there is an ex planation how to use the Composition Mode to create a scenario Second there is a description how to use the Simulation Mode c Installation Maverig supports the operation systems Linux OSX and Windows In addition there is only a support for Python 3 4 or higher For a Maverig installation the paketmanager pip is required Python 3 4 already includes pip The command to install Maverig with the pip paketmanager is pip install maverig d Setup GUI This chapter contains the setup of the Graphical User Interface GUI Below the re is a detailled explanation for all GUI components and their functionality Basi cally the GUI setup for Composition Mode and Simulation Mode is very similar In Composition Mode the G
166. s formatoren zu w hlen 154 SB mosaik Projektdokumentation MN C Die Simulationseinstellungen m ssen die Auswahl erm glichen den Einf rbungseffekt Farben f r Netzknoten Leitungen und Transformatoren zu w hlen D Die Simulationseinstellungen m ssen die Auswahl erm glichen den Einf rbungseffekt Schatten f r H user und PV Anlagen zu w hlen E Die Simulationseinstellungen m ssen die Auswahl erm glichen den Einf rbungseffekt Transparenz f r H user und PV Anlagen zu w hlen F Die Simulationseinstellungen m ssen die Auswahl erm glichen die Grenzwerte ber Balken anzeigen zu lassen c Die Men leiste muss ein Auswahlfenster f r Editierungen bereitstellen i Das Editierungsfenster muss das R ckg ngigmachen einer Aktion erm glichen ii Das Editierungsfenster muss das Wiederherstellen einer Aktion er m glichen iii Das Editierungsfenster muss den Start einer ForceAtlas 2 Optimierung des Modellierungsgraphen erm glichen iv Das Editierungsfenster muss das Ausschneiden von selektierten Ele menten im Darstellungsfenster erm glichen v Das Editierungsfenster muss das Kopieren von selektierten Elemen ten im Darstellungsfenster erm glichen vi Das Editierungsfenster muss das L schen von selektierten Elemen ten im Darstellungsfenster erm glichen vii Das Editierungsfenster muss das Einf gen von kopierten Elementen im Darstellungsfenster erm glichen viii Das Editierungsfenst
167. se lektiert werden k nnen Icons m ssen aneinander andocken k nnen 45 Projektdokumentation 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 8 mosaik SCHER Es muss einen gepunkteten Verbindungspfeil f r verbundene Icons geben Linienendpunkte m ssen an Icons an und abdocken k nnen Elemente m ssen beim Verschieben angedockt bleiben Selektierte Elemente m ssen entfernbar sein Entf Taste Toolbar Button Selektierte Elemente m ssen kopiert werden k nnen Strg C Elemente m ssen aus der Zwischenablage eingef gt werden k nnen Strg V Selektierte Elemente m ssen ausgeschnitten Strg X werden k nnen Selektierte Elemente m ssen verdoppelt werden k nnen Das Szenario muss vergr ert werden k nnen Das Szenario muss verkleinert werden k nnen a Szenario in Zeichenfl che einfangen wenn Szenario gr er als Zei chenfl che b Szenario zentrieren wenn Szenario kleiner als Zeichenfl che Das Szenario muss mit dem Mausrad Zoomrichtung Mausposition vergr ert und verkleinert werden k nnen Das Szenario muss auf Panel Gr e angepasst werden k nnen Toolbut ton Zoom to fit Szenario Die Szenarioposition muss verschoben werden k nnen Hand Modus Es muss ein Raster zum Ausrichten der Elemente geben Elemente m ssen an Raster Kreuzpunkte andocken ForceAtlas 2 muss f r Graphenoptimierung eingebunden werden Auto Layout mit ForceAlt
168. shalb die Game Engine Py glet momentan als einzige M glichkeit bleibt Pyglet ist eine plattform bergreifen de Multimediabibliothek f r Python Sie bietet eine objektorientierte Programmier schnittstelle f r die Entwicklung von Spielen und anderen grafikspezifischen An wendungen Ein Kritikpunkt an Pyglet ist das ausschlie liche Arbeiten mit einer OpenGL Schnittstelle und Grafiken die ber Vertices programmiert werden m s sen Es gibt bisher keine M glichkeit 3D Objekte einzubinden und diese weiterzu verarbeiten 5 5 Zerlegung des Systems Model View Presenter F r die Implementierung des Systems wurde entschieden das Entwurfsmuster Mod el View Presenter MVP zu verwenden Das Entwurfsmuster beschreibt den Ansatz das Modell engl Model von der Ansicht engl View zu trennen und ber einen Pr senter engl Presenter zu verbinden Der Vorteil durch die strengere Trennung ist vor allem die verbesserte Testbarkeit und eine verbesserte Struktur des Systems F r das Testen k nnen die Views einfach durch Mock Ups ersetzt werden View _ Presenter_ Model Presenter Wb View a Model Abbildung 5 2 Model View Presenter Abbildung 5 2 veranschaulicht das MVP Architekturmuster Die View kennt den Presenter der Presenter greift ber ein Interface auf die View zu und kennt das Mo del Das Model ist komplett unabh ngig von Presenter und View Die erste Initialiserung findet im Model statt Das Model registrier
169. sichtsfenster muss eine Fortschrittsanzeige f r die Simulation bereit stellen a Die Fortschrittsanzeige darf nur im Simulations Modus aktiv sein b Die Fortschrittsanzeige muss den aktuellen Zeitpunkt der Simulations wiedergabe textuell darstellen c Die Fortschrittsanzeige muss den Endzeitpunkt der Simulationswieder gabe textuell darstellen d Die Fortschrittsanzeige muss den aktuellen Zeitpunkt der Simulations wiedergabe in Form eines Wiedergabezeigers darstellen e Die Fortschrittsanzeige muss den aktuellen Zeitpunkt der Simulation in Form eines Ladebalkens darstellen f Der Wiedergabezeiger darf nicht weiter als der Stand des Simulations fortschritts angezeigt werden g Der Wiedergabezeiger muss durch dessen Bewegung den Sprung zu ei nem gew hlten Zeitpunkt der Simulation erlauben 9 Das Ansichtsfenster muss eine Statusbar bereitstellen a Die Statusbar muss den aktuellen Bearbeitungsmodus der Komposition darstellen k nnen 162 SB mosaik Projektdokumentation MN b a Die Statusbar muss darstellen k nnen ob der Simulations oder Kompositions Modus aktiv ist C a Die Statusbar muss die aktuelle Geschwindigkeit der Simulationswieder gabe wiedergeben k nnen d x Die Statusbar muss wiedergeben k nnen ob die Wiedergabe der Simu lation pausiert ist e x Die Statusbar muss den erfolgreichen Abschluss der Simulation anzeigen k nnen f x Die Statusbar muss die Ans
170. simulation_settings Einstellungen welche die Simulation betreffen sind unter die ser Kategorie gef hrt Dabei handelt es sich um Einstellungen wie Einf rbun gen der Szenario Elemente w hrend der Simulation Diese Einstellungen k n nen im Optionsmen unter dem Reiter Simulation ver ndert werden general_settings Unter dieser Kategorie sind die allgemeinen Einstellungen wie bspw die Sprache aufgef hrt Diese k nnen im Optionsmen unter dem Reiter All gemein ver ndert werden mode_panel_settings Diese Kategorie enth lt Einstellungen die das ModusPanel be treffen Darunter fallen Einstellungen wie das Ein oder Ausblenden unsicht barer Komponenten Der Aufbau der Konfigurationsdatei mit den Kategorien und Einstellungen gestal tet sich wie folgt hier stark verk rzt if Mullstate 2 main_window_geometry AdnQyw 3 main_window_state AAAA w 4 is_property_panel_visible true 5 6 7 simulation settings 8 is_heat_value_effect_for_grids_enabled true 9 heat_value_effect_grids Color e e Bo general_settings language de_DE e pb bo uBR WN mode_panel_settings invisible_components CSV CHP show_invisible_components false e e bp oar a t Listing 6 4 Verk rzter Aufbau der Konfigurationsdatei 81 SB mosaik Projektdokumentation MN F r den Zugriff auf die Konfigurationsdatei bietet die Datei maverig data config py die Methoden r
171. slose Zusammenarbeit war zweifellos die st ndige Kommunikation w hrend des gesamten Projektverlaufs ausschlaggebend da dadurch sofort wichtige Details Ideen oder Probleme besprochen und gemeinsam gel st werden konnten Au erdem waren die w chentlichen Treffen Weekly Scrum f r die Entstehung ei ner Gruppendynamik sehr f rderlich da diese ebenfalls eine verst rkte Kommunika tion erm glicht haben Bei diesen Treffen wurden unter anderem der aktuelle Stand besprochen sowie weitere Aufgaben verteilt Au erdem haben die Mitglieder sich gegenseitig ber ihr Wochenpensum und die jeweiligen Projektzwischenst nde in formiert Die w chentlichen Treffen trugen zur Transparenz bei und sorgten daf r dass alle gleicherma en am Projekterfolg beteiligt waren Durch die selbstst ndige Mitarbeit und die hohe Motivation des Teams einem sehr guten Konfliktmanage ment sowie einer exzellenten projektinternen Planung und Organisation konnten die vorgenommenen Ziele ohne Verz gerung erreicht werden F r den Projektverlauf war das ausf hrliche Product Backlog ein zentrales Element In diesem Dokument wurden alle Anforderungen detailliert aufgegliedert sodass ei ne realistische Einsch tzung des Arbeitsaufwandes erm glicht wurde Anhand des sen konnte ein Zeitplan erstellt werden der daf r sorgte dass vorgenommene Ziele ohne Verzug erreicht wurden Dennoch gab es w hrend des Projektverlaufs immer wieder H rden und Hindernisse die den Projektf
172. sollen auf Kamerasteuerung angewendet werden Die 3D Szene soll auf Basis des Szenariomodells Demo angelegt werden 3D Modelle sollen einf rbbar sein 3D Modelle sollen selektierbar sein Multiselect Strg Doppelklick und Strg A f r 3D Modelle soll m glich sein Erweiterungsm glichkeiten m ssen gut und verst ndlich dokumentiert werden a Ein Konzept f r m glichst einfache Erweiterbarkeit und Kontroll stategien sollen angefertigt werden Das Szenario Modell muss editierbar gemacht werden JSON Export Import 50 amp amp mosaik Projektdokumentation Men 40 Es muss ein Mockup f r den Komponentenassistenten erstellt werden 41 Die GUI f r den Komponentenassistenten muss vorhanden sein 42 Haussymbole je nach Anzahl der Haush lte sollen anders dargestellt werden 43 Es muss ein Konzept f r mehrfaches Erstellen und Verbinden von Ele menten erstellt werden 4 2 Nichtfunktionale Anforderungen Im Rahmen der Projektgruppe dient die internationale Norm ISO IEC 9126 dieauch in der Norm ISO IEC 25000 implementiert wurde als ein Modell f r nichtfunktiona le Anforderungen Die Norm bildet mit sechs bergeordneten Qualit tsmerkmalen und 26 untergliederten Teilmerkmalen ein Konstrukt das auf s mtliche Software arten anwendbar ist Die sechs bergeordneten Qualit tsmerkmale und somit Be reiche der Norm sind Funktionalit t Zuverl ssigkeit Benutzbarkeit Effizienz und Wartbarkeit Die Bedienung der Mave
173. st Sphinx Sphinx dient zur Autogenerierung einer Code Dokumentation die ber das Web abgerufen werden kann 2 3 4 Force Atlas 2 Die von der Projektgruppe Maverig umgesetzte Software bietet die M glichkeit ver schiedenartige Geb ude zu positionieren und diese mit Spannungsleitungen mit einander zu verbinden bertragen auf die Mathematik entsteht so ein Graph der sich aus einer Menge von Knoten und die untereinander verbindenden Kanten zu sammensetzt Die Eingabe solcher Elemente durch den Nutzer erm glicht zwar die Erstellung eines solchen Graphen allerdings lassen sich ihre Elemente zus tzlich derma en positionieren dass in der weiteren Arbeit mit solchen Gebilden Vorteile entstehen k nnen Eine solche Neuanordnung wird Graph Layout genannt Vortei le sind unter anderem die Strukturierung der bestehenden noch nicht geordne ten Graphen und die Verbesserung der visuellen bersicht und des Verst ndnis ses allgemein Fobo7a Als eine der aktuell geeignetsten Methoden um ein Graph Layout auf Basis eines unstrukturierten Gebildes zu erstellen hat sich der Force Atlas Algorithmus erwiesen Er ist eine kr ftebasierte auf Knoten arbeitende Stra tegie Umschrieben findet die Neuberechnung einer Struktur auf Berechnungen auf 16 8 mosaik Projektdokumentation MN den Knoten statt indem ihnen zugeordnete Anziehungs und Absto ungskr fte mit den anderen Punkten untereinander ihre jeweiligen Abst nde berechnen Kla1
174. st eines Energienetzes Abbildung 3 1 Funktionsprinzip eines W rmekraftwerks Baro4 Abbildung 3 1 zeigt eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips eines W rmekraftwerks Im Dampfkessel 1 befindet sich Wasser Durch das Hinzuf gen vom thermischer Energie 2 beginnt dieses Wasser zu verdampfen Der Wasser dampf wird hierbei durch eine Turbine 3 geleitet Diese wiederum treibt einen Generator 4 an der aus der kinetischen Energie der Turbine elektrische Energie erzeugt Anschlie end wird der abgek hlte Wasserdampf durch einen Kondensator 5 soweit heruntergek hlt dass er im fl ssigen Aggregatszustand dem Dampfkessel erneut zugef hrt werden kann 6 Sch 2a 26 8 mosaik Projektdokumentation MRS Kernkraftwerke Grunds tzlich z hlen die Kernkraftwerke ebenfalls zu den W rmekraftwerken Die W rmeerzeugung erfolgt allerdings nicht durch die Verbrennung von Rohstoffen sondern durch das Freisetzen von Kernenergie Kernkraftwerke bestehen im wesent lichen aus einem Reaktorkern In diesem erfolgt die Kernspaltung und die Freiset zung von Energie Anschlie end wird durch einen nachgeschalteten Wasserdampf kreislauf eine Turbine angetrieben welche wiederum einen Generator antreibt um elektrische Energie zu erzeugen Wasserkraftwerke Wasserkraftwerke nutzen als Prim renergietr ger Wasser sind also eigentlich den erneuerbaren Energien zuzuordnen Aufgrund ihrer deterministischen Verf gbar keit werde
175. stellungen Steuerungstaste H Maverig ausblenden Steuerungstaste N Neue Datei Steuerungstaste O Datei ffnen Steuerungstaste S Datei Speichern Steuerungstaste Shift S Datei Speichern unter Steuerungstaste Q Maverig Schlie en Steuerungstaste Z Bearbeiten R ckg ngig Steuerungstaste Y Bearbeiten Wiederherstellen Steuerungstaste X Ausschneiden Steuerungstaste Z Kopieren Steuerungstaste V Einf gen Steuerungstaste A Alles Markieren F Hilfe F4 Automatisches Ausrichten F5 Simulation Ausf hren F6 Simulation Stoppen F7 Simulation Pause F8 Zum Start der Simulation springen Fo Simulationsgeschwindigkeit reduzieren F o Simulationsgeschwindigkeit erh hen Fu Zum Ende der Simulation springen Steuerungstaste T Simulationszeit einstellen Steuerungstaste G Springe zu Simulationszeitpunkt Steuerungstaste Alt S Selektions Modus Steuerungstaste Alt R Raster aktivieren deaktivieren Steuerungstaste Vergr ern Steuerungstaste Verkleinern Steuerungstaste Szenario anpassen Steuerungstaste 1 Moduspanel ein ausblenden Steuerungstaste 2 Eigenschaftenpanel ein ausblenden Steuerungstaste 3 Konsole ein ausblenden Steuerungstaste 4 Statusleiste ein ausblenden Steuerungstaste 5 Fortschrittsleiste ein ausblenden Steue
176. stung zu regulieren da durch die smarte Steuerung von Elektroger ten Lastspitzen verringert werden k nnen Bei nicht zeitkritischen Aktionen wie dem Aufladen des Elektroautos dem Waschen der W sche oder der Regulierung der Temperatur im Gefrierschrank k nnen Smart Meter den Verbrauch auf einen Zeitpunkt verschieben an dem der Strom gerade g nstig bzw das Netz weniger belastet ist Dadurch profitiert das Verteilernetz von geringeren Spitzenlasten was insgesamt die Netzstabilit t steigert Dazu muss das Netz m glichst effizient aufger stet werden damit solche Automatisierungen m g lich werden 3 2 5 Ausblick Smart Grids haben ein gro es Potenzial die Stromversorgung zu sichern und zu sta bilisieren Sie erm glichen es erneuerbare Energien effizient zu nutzen und bieten somit die Grundlage vieler neuer Technologien Durch den Ausbau der Netze kann eine Infrastruktur geschaffen werden die es in Zukunft erm glicht und deutlich ver einfacht beispielsweise die Elektromobilit t voran zu treiben Auch die intelligente Vernetzung von H usern und deren Elektroger te bieten Spielraum f r Innovatio nen RWE hat bereits Konzepte f r ein Smart Home entwickelt in dem die Vernet zung ber das Smart Grid hinaus geht und Ger te auch ber das Internet oder das 42 SB mosaik Projektdokumentation MRS Mobilfunknetz Informationen f r den Benutzer bereitstellen Allerdings birgt die se Technologie auch einige Gefahren und st
177. swiedergabe erm gli chen Die Toolbar muss das Hereinzoomen im Darstellungsfenster erm gli chen Die Toolbar muss das Herauszoomen im Darstellungsfenster erm gli chen Die Toolbar muss das Anpassen der Darstellungsgr e im Darstellungs fenster gemessen an der Modellierung erm glichen Die Toolbar muss das L schen selektierter Elemente im Darstellungs fenster erm glichen Die Toolbar muss die Simulationseinstellungen aufrufen k nnen Die Toolbar muss den Start einer ForceAtlas 2 Optimierung der Model lierung erm glichen 4 Das Ansichtsfenster muss eine zweidimensionale Abbildungsoberfl che be reitstellen a b c Die Zeichenfl che muss eine Zoom Funktionalit t bereitstellen i Die Zeichenfl che muss auf selektierte Elemente hin vergr erbar sein ii Die Zeichenfl che muss auf Mausradbedienung hin vergr erbar sein iii Die Zeichenflache muss auf Mausradbedienung hin verkleinerbar sein iv Die Zeichenfl che muss bei Verkleinerung auf die Modellierung aus gerichtet werden wenn diese gr er ist als die Fl che v Die Zeichenfl che muss bei Verkleinerung auf die Modellierung zen trieren wenn diese kleiner ist als die Fl che Die Zeichenfl che darf nicht ausblendbar sein Die Ansicht der Zeichenfl che muss verschiebbar sein wenn die Model lierung gr er ist als die Fl che 158 SB mosaik Projektdokumentation MN 5 Das Ansichtsfenster muss eine Ansicht f r
178. t alle f r die Anwendung notwendigen Daten wie die Historie der durchgef hrten Aktionen al ler gespeicherten Elemente inklusive der Parameter Informationen ber momen tan angewandte Arbeitsmodi Simulationseinstellungen und weiterer Daten Eben 55 SB mosaik Projektdokumentation MA MainWindow PresenterManager View Presenter Model Mr Erz 2 Qi g model DEE Sale init S init t mr associated_presenter 3 Baa o E 2 s init_ui Abbildung 5 3 MVP Initialisierung so werden alle notwendigen Events initialisiert Events sorgen f r eine Reaktion der Anwendung falls bestimmte Ereignisse auftreten F r alle notwendigen Presenter sowie alle korrespondierenden Views werden die Klassen PresenterManager und MainWindow benutzt Der PresenterManager initia lisiert alle untergeordneten Presenter Bei der Erstellung dieser wird die Oberklasse sowie das soeben erstellte Model referenziert Parallel verwaltet das Hauptfenster die Erstellung untergeordneter Views und die bergabe von sich selbst Bei der Erstellung von Presenter und View geschieht zugleich die Assoziation betref fender Komponenten aufeinander Dies beinhaltet die Zuordnung von jeweils mit der View verbundenen Events zum Presenter Dieser verzeichnet auftretende Events weiterleitend im Model View Presenter Model Le events calls access _ 7 Abbildung 5 4 MVP Validierung E w
179. teilweise fehlerhaft speziell bei der Anzeige des aktuellen Datums auf dem Fortschrittsbalken der Simulation Aktualisierung des Start und Endzeitpunktes der Simulation gelegent lich fehlerhaft Fehlerhafte Anzeige der Simulationsgeschwindigkeit in der Statusbar Beschriftung der Heatvalue Einstellungen nicht ausreichend Heatvalue Effekte der Schatten wurden teilweise als zu schwach empfun den Darstellung der Heatvalue Effekte der Prosumenten bislang nur durch Balken Kurzes Auftauchen und Schlie en eines Fensters bei der Auswahl eines Elements w hrend der Simulation Inkonsistenz der bersetzung Verbot von nderung diverser Einstellungen w hrend des Simulations prozesses teilweise unsinnig Heatvalue Einf rbung Sprache Fehlendes Inhaltsverzeichnis im Benutzerhandbuch Gelegentlicher Abbruch der Simulation bei 90 95 Simulationsfortschritt Fehler beim Wechseln der Komponenten und Handmodi Mindestl nge der Transformerkomponente zu gering 98 Projektdokumentation SB mosaik SCHER Wenn nach dem Start der Software ein neues Szenario erstellt wurde fand eine unn tige Speicherabfrage statt und danach konnten keine Kom ponenten mehr in das Szenario eingef gt werden Abfangen fehlerhafter L ngenangaben von Leitungen Fehlerbehandlung der an einen Transformator angeschlossenen PQBus nicht korrekt Fehlerhafte Spannungsangaben f hrten zu einer falschen Fehlermel du
180. ten wir hiermit einen Ausblick f r andere Projektgruppen Masterarbeiten oder hnli ches Die Ideen zur Weiterentwicklung stammen zum einen aus unseren w chentlichen Treffen bei denen wir in enger Zusammenarbeit mit unseren Betreuern Erweite rungsm glichkeiten diskutiert und dokumentiert haben und zum anderen aus dem Feedback der Produktzwischenpr sentation sowie aus den beiden bereits durchge f hrten Usability Studien Im Folgenden werden exemplarisch ausgew hlte Erweiterungsm glichkeiten darge stellt So ist beispielsweise ein regelbasiertes mehrfaches Hinzuf gen und Verbin den von Komponenten vorstellbar Dies w rde das Anlegen von umfangreichen Sze narien erleichtern Mit dieser Funktion w re es mithilfe eines Einstellungsfensters m glich dem Szenario beliebig viele Komponenten mit gleichen Eigenschaften hin zuzuf gen Im Abschnitt 8 2 1 finden Sie ein ausf hrliches Konzept f r die Realisie rung Weiterhin w re es denkbar Maverig als Converter zu verwenden sodass sich unter anderem auch andere Formate au er PyPower laden und zu einem bestehen den Szenario hinzuf gen lassen Eine weitere Ausbaum glichkeit w re eine Export Funktion f r die Daten von einem Branch Node oder Transformer damit diese f r weitere Analysezwecke genutzt wer den k nnten Ebenfalls k nnten die bereits ausgegebenen Fehlermeldungen deutli cher hervorgehoben werden sodass der Benutzer den Fehler noch einfacher und 106 SB mosaik
181. ten und Position implementiert Daraus ergibt sich eine Verbindung der einzelnen Items zu den verschiedenen Gruppen wie in Abbildung 6 2 dargestellt Den Item Klassen Circle Icon und Line werden alle allgemein ben tigten Eigenschaften und Funktionen durch die Klasse AbstractItem bereitgestellt Die verschiedenen Gruppen k nnen sich aus einem oder n Items zusammensetzen wohingegen ein Item zu keiner oder n Gruppen geh ren kann maverig views positioning F r die Positionierung von Komponenten auf die Zeichenfl che wurde ein spezi elles Konzept entwickelt F r jedes Element werden virtuelle Punkte erzeugt die unter dem entsprechenden Element liegen Durch dieses Konzept ist die Positio nierung der Elemente geregelt Demnach ver ndern sich die Positionen der virtuel len Punkte wenn das Element verschoben wird Es k nnen auch mehrere Elemente miteinander verkn pft Docking werden Das heift wenn ein Element verschoben wird und diese z B durch eine Leitung mit einem anderen Element verbunden ist verschiebt sich das andere Element ebenfalls entsprechend Des Weiteren werden die Positionen der Elemente auch aktualisiert wenn sie sich am das Raster ausrich ten Bei Positions nderungen werden allgemein mehrere Zustandsebenen auch Sec tions genannt durchlaufen Dabei werden Positions nderungen der n chsth heren Ebene Section erst durchgef hrt wenn alle Positions nderungen der unteren Ebe 74 SB mosaik Projektdokumentati
182. tings for the visualization of these 144 SB mosaik Projektdokumentation MER types The following are available Category Type Shadow Effect Grid Components Color Effect Bar Effect Producer Consumer und Prosumer Shadow Effect Transparency Effect 3 Progressbar The Progressbar has the start time 1 of the simulation on the left side and the end time 2 of the simulation on the right side The Scrollbar 3 moves depending on the chosen speed which can be changed in the simulation set tings The Scrollbar also displays the current progress of the simulation Below there is a blue bar 4 which displays the current calculated simulation pro gress By using the Scrollbar the user can skip to any already calculated point of the simulation Current time 2014 10 20 2014 10 24 05 30 00 p a GEES A 23 59 59 Abbildung A 13 Progressbar e Operation The chapter operation describes how to use Maverig in detail This will be ex plained on the basis of various operating processes In general Maverig contains four different modes the Selection Mode the Shift Mode the Component Mode and the Simulation Mode In Selection Mode any element in the scenario can be selected and moved If a component of the Modepanel is selected the mode switches into Component Mode automatically In this mode components can be placed into the scenario In addition the user can switch into the Shift M
183. tion Mode the user can adjust the scenario f Component Wizard With the Component Wizard the user can create new components in Maverig and use them in further scenarios There is a step by step creation process whose operation will be described below The Component Wizard starts in a new win dow by clicking at the corresponding button in the Modepanel 148 SB mosaik Projektdokumentation SES 0090 Component Wizard Component type Define the general component information and settings Describe the new component Simulator CSV u Model Icon Si Drawing mode icon a Category Prosumers me Tooltip Power Battery Go Back Continue Abbildung A 14 Component Wizard In the beginning the user chooses the simulator type for instance PyPower or CSV Alternatively the button can be used to add a new simulator Then the new component gets a name and a representative icon By default there are se veral symbols available Here again with the button a new symbol can be ad ded For the Drawing Mode there are four options as line line icon line icon and node available The Drawing Mode depends on the type of application Conclu ding the user defines the Category in which the new component will be listed in the Modepanel in Maverig If necessary a new Category can be added An optio nal Tooltip for the component can be assigned The user reaches the next step by clicking on Next
184. tion m ssen auf Modi Wechsel reagieren k n nen a Play Simulationpanel anzeigen b Stop Kompositionpanel anzeigen c Restart Im Simulationsmodus bleiben d berfl ssige Buttons verstecken Es muss skalierbare Echtzeitdiagramme geben 48 Projektdokumentation 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 SB mosaik SMA ERIS Es muss ein Attributepanel mit Echtzeitdiagrammen geben Es muss eine Simulationsfortschrittsleiste geben Alle Texte m ssen bersetzt werden Standard Englisch Es muss ein Benutzerhandbuch im Hilfe Menii geben Es muss eine Geschwindigkeitsoptimierung geben fiir a ForceAtlas 2 Cython BarnesHut AutoSpeed b Validierung Snap Zone Cython BarnesHut c Positionierung beim Bewegen vieler Elemente d Selektieren vieler Elemente Es muss ein Visualisierungssimulator zur dynamischen Datenabfrage imple mentiert werden Der Simulationsfortschritt muss im Modell gespeichert werden Die Attributwerte vom Visualisierungssimulator miissen empfangen und bei den entsprechenden Komponenteninstanzen gesetzt werden Referenzwerte min max im Komponentenmodell miissen gesetzt wer den Eine Normierung Skala muss tiberlegt werden Es m ssen negative und positive Stromrichtungen ber cksichtigt wer den Es miissen Farbbereiche fiir passende Skalen festgelegt werden Farbwert Interpolation und aktuelle Heatfarbwerte miissen berechnet werden Die
185. tuellen Energiekomponenten und Kon trollstrategien mithilfe von sogenannte Simulatoren an Ein Simulator kapselt die technische Implementierung energiespezifischer oder logischer Modelle Die Schnittstelle kann dabei ber alle Programmiersprachen angesprochen wer den die das Datenaustauschsformat JSON unterst tzen Der Simulations Manager 2Mosaik Website http mosaik offis de 19 amp amp mosaik Projektdokumentation MRS von Mosaik kann dabei auch bereits laufende oder auf anderen Servern liegende Simulator Prozesse einbinden Au erdem gibt es f r Python eine High Level Api von der f r die Implementierung von Simulatoren direkt abgeleitet werden kann Es gibt bereits einige Simulator Implementierungen welche im Folgenden aufge listet sind PyPower Simulator unterst tzt die grundlegenden Stromnetzkomponenten Referenzknoten Transformatoren Netzknoten Kabel und Leitungen und simuliert den Energiefluss Die Topologie der Stromnetzkomponenten kann im Excel oder JSON Dateiformat bergeben werden Household Simulator simuliert den Energieverbrauch von Haushalten anhand vorgegebener Datenreihen CSV Simulator simuliert den Energieverbrauch einer Energiekomponente z B Photovoltaic anhand vorgegebener Datenreihen MAS Simulator unterst tzt ein Dummy Multi Agentensystem zur Veranschau lichung der Schnittstellenkapazit ten im Bezug auf Multi Agenten Systeme WebVis Simulator enth lt ein Modell welches w
186. u beachten sind Definition of Test Dieses Dokument beinhalten die Vorgaben der Dokumentation der Testumgebung und die Vorgehensweise der Testaktivit ten 1 Innerhalb der Entwicklungsumgebung PyCharm wird mit dem Testwerkzeug Pytest getestet Pytest erm glicht es Unittests zu starten In den Unittest wer den innerhalb von einzelnen Testf llen Teilfunktionalit ten des Codes auf die gew nschte Funktionalit t berpr ft 2 Die Dokumentation der Testf lle ist wie folgt geregelt a Die Testf lle m ssen alle im Programmcode durch Kommentare erkl rt werden Dies enth lt welche Teilfunktionalit t durch den entsprechen den Testfall berpr ft wird 11 SB mosaik Projektdokumentation SSeS b Die Dokumentation der Unittests Intergrationstests Regressionstests Systemtests und Sprachtests mtissen in einem entsprechenden Kapitel mit einem entg ltigen Ergebnis und Verhalten in einem daf r vorgese henen Sprint festgehalten werden Unittest Testen der einzelnen Teilfunktionalit ten Methoden Funk tionen Integrationstest Testen der Zusammenwirkung von mehreren Kom ponenten Regressionstest Wiederholung von Testf llen Systemtest berpr ft das Gesamtsystem unter m glichst realisti schen Bedingungen Sprachtest berpr fung einer sinngem en Bedeutung der unter schiedlich angebotenen Sprachen der Desktopanwendung 3 Es ist wie folgt beim Testen vorzugehen Es ist eine siebzig prozentige Testab
187. u erstellte Kom ponente in der ausgew hlten Kategorie im Moduspanel wieder Sie k nnen Sie nun in Ihrem Szenario verwenden g Fehlermeldungen und Probleml sungen Fehlermeldung Beschreibung Komponente konnte nicht erstellt wer den ung ltige Verbindung Sie haben versucht ein neues Element di rekt ber ein bereits bestehendes zu plat zieren Bitte platzieren Sie das Element in einem freien Bereich des Szenarios Keine Elemente zum Verbinden Es wurden keine Elemente zum Verbin den gefunden Leitungsl nge muss l nger als o km sein Sie haben eine Leitungsl nge von o km definiert Ung ltige Verbindung Sie haben versucht eine nicht valide Ver bindung zu erstellen Startzeit muss kleiner als Endzeit sein Die Simulationsstartzeit muss vor der Si mulationsendzeit liegen Intervallgr e muss kleiner als die Simu lationszeit und gr er als o sein Sie haben eine Intervallgr e gew hlt die gr er als die Simulationszeit ist Die L nge der ausgew hlten Leitung ist zu lang Aufgrund der Leitungsl nge und der zu bertragenen elektrischen Energie er folgte ein Simulationsabbruch Bitte n dern Sie die Leitungsl nge bzw entspre chende Parameter Bspw Leitungstyp h Shortcuts Steuerungstaste Windows Linux Strg Steuerungstaste Mac cmd 134 Projektdokumentation SB mosaik 05 Shortcut Funktion Steuerungstaste Ein
188. uf der Tastatur oder den Punkt aus der Men leiste Beim Einf gen der Elemente aus der Zwi schenablage verfahren Sie genauso Siehe auch Abschnitt Shortcuts 7 Zoom und Zoom Fit Ist Ihr erstelltes Szenario f r das Szenariopanel zu gro ist es m glich mittels Zoom die Ansicht zu vergr ern bzw zu verkleinern Dazu k nnen Sie das Mausrad Ihrer Maus oder die entsprechenden Buttons in der Toolbar bzw der Men leiste nutzen Maverig bietet mit der Zoom Fit Funktion die zus tzliche M glichkeit die Zoomstufe automatisch der Gr e des Szenarios anzupassen So haben Sie Ihr gesamtes Szenario im Blick Zoom Fit f hren Sie ber den entsprechenden Button in der Toolbar bzw der Men leiste aus 8 Automatische Darstellungsoptimierung des Szenarios Maverig bietet mit der Funktion Automatisches Ausrichten die M glichkeit die Elemente Ihres Szenarios automatisch Anzuordnen um eine bessere ber sichtlichkeit zu erm glichen ber den entsprechenden Button in der Toolbar oder der Men leiste k nnen Sie die automatische Darstellungsoptimierung starten Anschlie end wird der Optimierungsprozess visuell im Szenario dar gestellt damit Sie ihn verfolgen k nnen 9 Simulationszeit einstellen Bevor Sie die Simulation starten ist es m glich den Start und Endzeitpunkt sowie den Geschwindigkeitsfaktor und das Intervall der Simulation festzule gen Dies erfolgt ber den Punkt Zeit einstellen in der Men leiste Maverig speichert Ihre gew
189. und Fehler Transformer und RefBus werden nach dem automatischen Layouten zu nah aneinander angeordnet Fehlende Einheit beim Einstellen des Simulationsintervalls Stufeneinstellung der Simulationsgeschwindigkeit ist zu uneindeutig Abfangen des Eintragens unzul ssiger Simulationsintervalle Eingabe von Werten im PropertyPanel per Hand teilweise nicht m glich Zu schwache Hervorhebung von fehlerverursachenden Elementen Unklare Unterscheidung zwischen Mosaik und Maverig Fehlern Fehlende Achsenbeschriftung in den Graphen der Simulation Fehlender Verschiebung des AttributePanels auf den gerade aufgeklapp ten Graphen Scrollen im AttributePanel nicht bzw nur teilweise m glich Inttps blog seibert media net blog 2811 84 11 usablility analysen system usability scale sus 97 SB mosaik Projektdokumentation MN Farben der Graphen bei Auswahl mehrerer gleicher Elementarten nicht unterscheidbar genug Legendeneintr ge in den Graphen berlappen sich Anzeigefehler bei den verschiedenen Einheiten im AttributePanel Fehlendes Feedback wenn bei der Auswahl unterschiedlicher Elemen tarten keine gemeinsamen Attribute im AttributePanel angezeigt wer den Bezeichnung Nominal Power bei den Haushalten in der Form nicht korrekt Angaben mit sechs Dezimalstellen zu viel Unterscheidung zwischen den beiden Fortschrittsbalken der Simulation unklar In Tooltips angezeigte Daten
190. ung ltige Verbindungen gezeichnet werden k nnen Die Gr e der verschiedenen Panels der Software soll individualisierbar sein Hinzuf gen eines neuen Verbindungstyps zwischen PQBus und Konsu menten bzw Produzenten Vorschlagen eines Standardpfades f r das Speichern von Szenarien e Design Das Design der Scrollbars an das Betriebssystem anpassen Bei Komponenten mit einem Icon auf der Linie soll die Markierung bei einer Selektion auf das Icon verlegt werden Vergr ern der ausgew hlten Komponente im Modus Panel Eindeutigere Kennzeichnung des Selektions bzw Hand Modus Beschriftung bei der Einstellung des Simulationsstart und Endzeitpunkts fehlen Hinzuf gen einer Visualisierung des Offline Modus f r Transformato ren Die aufgelisteten Ergebnisse wurden in der an die Studie anschlie enden Sitzung besprochen und in Aufgabenpakete zur Bearbeitung unterteilt Alle aufgef hrten Vorschl ge wurden umgesetzt Bei der Interpretation der Ergebnisse des Fragebogens wurde deutlich dass der Grad der Individualisierbarkeit der Benutzeroberfl che zu gering ausf llt und auch die Hilfestellungen seitens der Software nicht ausreichend ist und an verschiedenen Stellen deutlicher hervorgehoben werden sollte Der generelle Funktionsumfang sei jedoch zu dem Zeitpunkt der Studie in Ord nung und gut durch das Feedback der Software an den Nutzer unterst tzt Die sich 96 SB mosaik Projektdokumentation MRS an Standar
191. ung geplant um eine gr tm gliche Benutzbarkeit und Gebrauchstaug lichkeit zu gew hrleisten Des Weiteren werden auch Sprints exklusiv f r das Testen und Dokumentieren durchgef hrt um eine hohe Qualit t des Projekts zu gew hr leisten 2 2 1 Scrum Als relevantes Vorgehensmodell f r die Projektgruppe wurde Scrum ausgew hlt da es gro en Wert auf die Entwicklung eines Produktes im Team legt Nach Betrach tung unterschiedlicher Vorgehensmodelle stellt sich Scrum als f r die Projektgrup pe optimalste L sung dar Aufgrund der bisher gesammelten Erfahrungen im Soft wareprojekt ist einem Gro teil der Mitglieder der Scrum Prozess und dessen Um setzung bekannt Dazu kommen die in Scrum definierten Iterationen die eine re gelm ige Anpassung der Anforderungen sowie des zu entwickelnden Produktes erm glichen und somit keine detaillierte Planungsphase zu Beginn des Projektes erfordern Die Scrum unterst tzende Software ist aus dem Angebot des Softwareherstellers At lassian ausgew hlt Auf der einen Seite dient Jira als Projektmanagement Tool und auf der anderen Seite wird Confluence als kollaborative Textbearbeitungs Software genutzt 2 2 2 Testmanagement Das Testmanagement ist ein wichtiger Bestandteil jeder Softwareentwicklung Dies soll sicherstellen dass das Endprodukt keine M ngel in der Funktionalit t aufweist Nachfolgend wird demnach festgelegt wie wir beim Testen der Software vorgehen und welche Kriterien dabei z
192. vel gehalten amp amp mosaik Projektdokumentation MN werden Fehlertoleranz rate of errors by users Aufgabenangemessenheit Steuer barkeit und Individualisierbarkeit sind weitere Faktoren die durch die Rolle des GUI Beauftragen im Laufe des Projektes immer wieder kritisch beleuchtet werden sollen Organisatorisch wird er der Ansprechpartner f r die Projektgruppe sein der bei De signfragen unterst tzt und Verantwortung bernimmt Somit liegt bei ihm auch die letzte Kontrolle der Benutzeroberfl che die dem Anwender pr sentiert wird Ent scheidungen k nnen jedoch nicht eigenm chtig getroffen werden und sind stets in R cksprache mit der Gruppe zu beschlie en Sollte es Benutzerstudien im Hinblick auf Design Entscheidungen geben sind diese vom GUI Beauftragten zu verwalten 2 1 3 Konfigurationsmanager Die Rolle des Konfigurationsmanagers nehmen Michael Falk und Sascha Spengler wahr Der Konfigurationsmanager k mmert sich um die Bereitstellung ben tigter Infrastrukturen zur Entwicklung einer Software Dazu z hlt in der Projektgruppe vor allem die Bereitstellung mehrerer Mercurial Repository zur Versionsverwaltung von Software und Dokumentation sowie von Werkzeugen f r das Projektmanage ment In der Projektgruppe werden f r das Projektmanagement Jira und Confluence von Michael und mehrere Repository ber Bitbucket von Sascha bereitgestellt kon figuriert und verwaltet Zus tzlich berwacht das Konfigurationsmanagement
193. verantwortlich Der weitaus gr ere Teil unseres Stromnetzwerkes stellen die Verteilernetze dar Sie leiten den Strom auf Mittel und Niederspannungsebene vor Ort bis zum Verbraucher weiter und machen den Gro teil des Gesamtnetzes aus 38 SB mosaik Projektdokumentation MAIS Bislang bestand die Hauptaufgabe der Stromanbieter darin darauf zu achten dass zu jeder Zeit ausreichend Strom in konstanter Spannung vorhanden ist Durch die zunehmende Dezentralisierung der Stromerzeugung im Zuge des Ausbaus der erneuerbaren Energien ver ndert sich auch die Nutzung des Stromnetzes da im mer mehr Privathaushalte oder Fabriken mit eigenen kleinen Kraftwerken zur Ein speisung des Stroms vor allem auf Mittel und Niederspannungsebene beitragen Smart Homes agieren also nicht nur als Verbraucher sondern auch als Erzeuger und Zwischenspeicher Smart Grids sollen mithilfe von IKT ermitteln wie man jeder zeit Erzeugung und Verbrauch optimal regeln kann Dazu geh ren Informationen ber die Netzauslastung und die verf gbaren Reservekapazit ten sowie den aktu ellen Strompreis Dadurch sollen Verbrauchsspitzen minimiert und eine m glichst konstante Nutzung des Stromnetzes geschaffen werden Das f hrt wiederum zu ei nem stabileren Netz und beugt Stromschwankungen und gar Stromausf llen oder abschaltungen aufgrund von berlastungen vor 3 2 3 Kommunikation Wie in Abbildung 3 7 zu sehen ist bieten verschiedene Schnittstellen die M glich
194. wahl mithilfe von Erfahrungs werten und ein anschlie ender Vergleich anhand Projektgruppen relevanter Eigen schaften Zu diesen Eigenschaften geh ren eine webbasierte Anwendung die Li zenzbestimmungen Funktionen einer kollaborativen Software Scheduling Issue Tracking Tickets und im speziellen die Eignung und Unterst tzung von Scrum als Vorgehensmodell f r das Projektmanagement In der Softwareentwicklung unterst tzt Jira das Anforderungsmanagement die Sta tusverfolgung und den Fehlerbehebungsprozess Die Hauptarbeitsfl che von Jira ist 17 SB mosaik Projektdokumentation MN das Dashboard in dem der Nutzer die Auflistungen und Verlinkungen der ihm er laubten Arbeitsbereiche verf gt Im Wesentlichen wird Jira durch Tickets auch Is sues genannt genutzt Auf der einen Seite k nnen Tickets zu Projekten oder einzel nen Komponenten zugeordnet werden Auf der anderen Seite k nnen Tickets eine Zusammenfassung einen Typ einen Status eine Priorit t einen Inhalt Anh nge Kommentare und weitere Informationen sowie selbst definierte Felder beinhalten Informationen und Eigenschaften der Tickets lassen sich bearbeiten der Status ei nes Tickets kann gewechselt werden und entspricht somit dem aktuellen Bearbei tungsstand Des Weiteren unterst tzt Jira agile Vorgehensmodelle zur Softwareentwicklung und im speziellen Kanban und Scrum ber das entsprechende zur Verf gung stehende Board Im Scrum Board wird haupts chlich zw
195. wahrend der Simulation werden die Klassen im Rahmen eines jeweiligen Excep tionhandlings gefeuert Dies fuhrt zum Aufruf einer Exceptionhandling Methode die mithilfe der Parameter eine Konsolenausgabe oder eine andere Visualisierung auslost maverig utils tableWidgets py maverig utils tableWidgets setzt sich aus CellLineEdit und AutoRowTable Widget zusammen Letztere Unterklasse ist eine klassische Tabelle der QtGui Palette wel che allerdings die letzte Reihe immer frei lasst und sich automatisch im Index hoch z hlt wenn eine neue Zellenkomponente in diese eingef gt wurde CellLineEdit wird bei jedem neuen Element in dieser Tabelle registriert und kann auf gedriick te Tastaturbefehle und Textanderungen reagieren Dies stellt sicher dass bei einer volligen Loschung der letzten Reihe diese auch wieder im Index zurtickgezahlt wird sodass dieses Widget eine dynamische Anpassung erm glicht maverig utils visSimulator py maverig utils visSimulator py stellt nach hnlichem Schema wie maverig_csv py ver besserte Darstellungsmethoden f r dynamische Werte zur Verf gung Die Speiche rungsstruktur gibt in diesem Fall allerdings vor dass in einer Vielzahl von Modellen 86 SB mosaik Projektdokumentation MN eine Untermenge an Topologien gespeichert werden die f r sich wiederum Para meter und Attribute enthalten Der Simulator wird mit einem Startdatum einem Proxy einer Liste von Elementen der ID und der Schrittgr e der Simul
196. windigkeit verringern Simulation stoppen ber den Button Stoppen in der Toolbar bzw der Men leiste k nnen Sie die Si mulation vorzeitig beenden Damit gelangen Sie zur ck in den Kompositions Modus von Maverig in dem Sie Anpassungen an Ihrem Szenario vornehmen k nnen f Komponentenassistent Der Komponentenassistent erm glicht das gef hrte Erstellen von neuen Kompo nenten in Maverig Er f hrt Sie Schritt f r Schritt durch den Erstellungsprozess Hier soll kurz die Bedienung des Komponentenassistenten aufgezeigt werden Sie starten den Erstellungsprozess mit einem Klick auf das entsprechende Sym bol im Moduspanel Anschlie end startet der Assistent in einem neuem Fenster 130 amp mosaik Projektdokumentation SSeS 8080 Komponentenassistent Komponententyp Definieren Sie die allgemeinen Komponenteninformationen und Einstellungen Beschreiben Sie die neue Komponente Simulator CSV mp Modell Battery Icon v Darstellungs Modus icon S Kategorie Prosumers mE Tooltip Go Back Continue Abbildung A 6 Komponentenassistent Hier k nnen Sie zun chst die Art des Simulators w hlen bspw PyPower oder CSV Alternativ k nnen Sie ber das entsprechende Symbol einen neuen Si mulator hinzuf gen Des Weiteren muss ein Modellname vergeben sowie ein Icon f r die neue Komponente ausgew hlt werden Standardm ig stehen eine Reihe von verschiedenen Symbolen zur Verf gung ber das Sy
197. with a default value has to be specified For attributes a de claration of a unit is required If the option static is enabled this parameter is not displayed in a graph during simulation Static in this context means unchan ged attribute values during simulation With the button arbitrary parameters and attributes can be added Finally a click on Next closes the Component Wi zard and creates the new component After the completion of the Component Wizard the new component is listed in 151 Projektdokumentation e mosaik a was the Modepanel in the corresponding category and can be used in a scenario g Error messages and troubleshooting Error messages Description Component couldn be created invalid connection You tried to place the element above ano ther element or connection Please place the element into a free area in the scena rio No elements to connect No elements for a connection have been found Line length must be longer than o km You defined a Line length of o km Invalid connection You tried to create an invalid connection Start time before end time The simulation start time has to be befo re the simulation end time Simulation range less than simulation time and greater than o You chose a simulation range which is greater than the simulation time Length of selected Line is too long Due to the Line length and the electric powe
198. www esk fraunhofer de content dam esk de documents SmartGrid_Studie_final web pdf Stand 11 05 2014 ELEKTRONIK KOMPENDIUM Elektrischer Strom http www elektronik kompendium de sites grd 8119283 htm Stand 16 2 2015 ELEKTRONIK KOMPENDIUM Elektrische Spannung http www elektronik kompendium de sites grd 0201101 htm Stand 16 2 2015 ELEKTRONIK KOMPENDIUM Elektrische Leistung http www elektronik kompendium de sites grd 201114 htm Stand 16 2 2015 ELEKTRONIK KOMPENDIUM Elektrische Arbeit http www elektronik kompendium de sites grd 0306111 htm Stand 16 2 2015 ELEKTRONIK KOMPENDIUM Drehstrom Dreiphasenwechselstrom http www elektronik kompendium de sites grd 1886861 htm Stand 16 2 2015 EN 50160 Merkmale der Spannung in ffentlichen Elektrizit ts versorgungsnetzen http www b w at download category 29 b w wissensdatenbank html download 212 en5016 Stand 04 03 2015 FONKENG BIRKA Layout und Filterverfahren zur Graphdarstellung in Gro IMP Brandenburgische Technische Universit t Cottbus Diplomarbeit 2007 5 3 Wiederholtes Zitat FONKENG BIRKA a a O S 3f GEPHI ORG ForceAtlas2 the new version of our home brew Layout https gephi org 2011 forceatlas2 the new version of our home brew layout Stand 06 05 2014 GNU14a GNU OPERATING SYSTEM GNU GENERAL PUBLIC LICENSE http www gnu org licenses gpl 3 8 en html Stand 26 01 2015 115 Projektdokumentation SB mosaik SCHER

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